全身熱療抗惡性腫瘤的研究進(jìn)展

白詩婷 吳亞軍 吳稚冰*

隨著人口老齡化，惡性腫瘤已成為全球人類的主要死因。2021 年，全世界腫瘤新發(fā)和死亡病例數(shù)分別為1930 萬和1000 萬，其中我國約482 萬和321 萬，居世界首位［1］。熱療（Hyperthermia）作為一種綠色低毒的腫瘤治療手段，被越來越多地應(yīng)用于臨床，是目前極具希望的治療選擇。根據(jù)加熱技術(shù)和部位的不同，熱療可以分為局部熱療、區(qū)域熱療和全身熱療（whole-body hyperthermia，WBH）。前兩者也可統(tǒng)稱為局部區(qū)域熱療（local-regional hyperthermia，LRH），與LRH 向目標(biāo)器官和區(qū)域引入大量熱量不同，WBH 相對(duì)溫和［2］。經(jīng)典WBH是將全身體溫加熱至38.5 ℃～41.5 ℃的亞高溫并維持一段時(shí)間，具有抑制腫瘤生長、提高機(jī)體免疫力、緩解疼痛等作用，并已在晚期腫瘤的綜合治療中獲得臨床認(rèn)可［3］，具有良好的應(yīng)用前景。本文對(duì)全身熱療治療腫瘤的發(fā)展歷史、相關(guān)基礎(chǔ)和臨床研究以及未來發(fā)展等幾個(gè)方面進(jìn)行了綜述，為相關(guān)臨床應(yīng)用和研究提供參考。

1 全身熱療的發(fā)展歷史

全身熱療由來已久，最早可追溯至兩千五百年前，希波克拉底曾言“藥物不能治愈的，長矛（手術(shù)）可以；長矛不能治愈的，用火（熱療）可以”，這是最早關(guān)于全身熱療應(yīng)用的記載。1866 年，BUSCH 醫(yī)生偶然發(fā)現(xiàn)一位惡性面部腫瘤患者在經(jīng)歷多次丹毒感染高燒后腫瘤消退。接下來的重大進(jìn)步來自今天被稱為免疫療法之父—Coley，《美國醫(yī)學(xué)雜志》發(fā)表了他所研究的腫瘤發(fā)熱療法，記錄了晚期腫瘤患者身上注射丹毒病毒成功制造人工高熱治療，使部分腫瘤患者痊愈［4］。但丹毒病毒的高致病性限制了臨床應(yīng)用，此后由于缺乏安全可靠的加熱技術(shù)和監(jiān)測(cè)設(shè)備，全身熱療的研究在很長一段時(shí)間內(nèi)停滯不前。

全身熱療發(fā)展至今，加熱方式主要分為3 類：生物學(xué)法、體外循環(huán)法、經(jīng)體表加熱法［5］。目前應(yīng)用最為廣泛的是經(jīng)體表加熱法，隨著水濾紅外技術(shù)（water-filtered infrared-A，wIRA）和聚束微波技術(shù)的研制成功，使安全可靠、溫度相當(dāng)?shù)娜砑訜岢蔀榭赡?，且患者免于全身麻醉。wIRA 的原理是利用特殊的水溶液形成水濾系統(tǒng)并將其置于一個(gè)光學(xué)鏡頭中形成wIRA 系統(tǒng)，鹵素光源發(fā)出的原始光在經(jīng)過wIRA 系統(tǒng)后，會(huì)自動(dòng)過濾掉紅外-B、C，最終具有良好穿透能力的紅外-A 可以深入皮膚內(nèi)部產(chǎn)生熱量，并通過血液輸注至身體核心，以避免熱量在皮膚表面積聚引起灼傷和脂肪液化。高能聚束微波技術(shù)則是利用高功率微波輻射源，通過透鏡天線并將弱方向性電磁波聚集成銳利方向性電磁波束，使入射的微波功率增加，從而使軀干溫度上升，達(dá)到全身加溫的效果［6］。以上加熱技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了WBH 基礎(chǔ)及臨床研究的深入。

2 全身熱療的基礎(chǔ)研究進(jìn)展

全身熱療對(duì)腫瘤的殺傷機(jī)制復(fù)雜。首先，WBH 可以增加腫瘤細(xì)胞抗原表達(dá)，刺激免疫應(yīng)答功能，誘導(dǎo)可逆抗炎癥反應(yīng)；其次，WBH 對(duì)腫瘤細(xì)胞有直接殺傷作用，主要是通過破壞腫瘤的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，抑制RNA、DNA、蛋白質(zhì)的合成以及對(duì)細(xì)胞周期的影響，造成不可逆性損傷；WBH 還能有效地抑制腫瘤血管生成，當(dāng)溫度升高，血管阻力和血粘度會(huì)逐步升高，形成血栓后抑制腫瘤血管的形成，最終使腫瘤細(xì)胞缺血壞死。具體機(jī)制闡述如下。

2.1 激活免疫調(diào)節(jié) 熱療對(duì)免疫調(diào)節(jié)的機(jī)制復(fù)雜，傳統(tǒng)的研究觀點(diǎn)如下：（1）誘導(dǎo)腫瘤抗原主動(dòng)和被動(dòng)釋放，熱激誘導(dǎo)熱休克蛋白（HSP）及腫瘤特異性抗原從胞內(nèi)釋放，HSP 的釋放進(jìn)一步刺激下游免疫應(yīng)答并增加抗原呈遞［7］。（2）促進(jìn)免疫細(xì)胞的激活和遷移，熱激會(huì)通過上調(diào)MHC-I、MHC-II和幾種共刺激分子，促進(jìn)抗原呈遞細(xì)胞遷移至淋巴結(jié)，并激活T 淋巴細(xì)胞。此外，熱激還通過誘導(dǎo)細(xì)胞間粘附分子1 表達(dá)來增強(qiáng)T 細(xì)胞向腫瘤的運(yùn)輸。HSP 同樣在此過程中發(fā)揮作用，高溫會(huì)誘導(dǎo)HSP90 過表達(dá)，HSP90 再與a4 尾部結(jié)合并激活a4 整合素，激發(fā)FAK-RhoA 通路，并最終通過T 細(xì)胞粘附及遷移來增強(qiáng)機(jī)體的免疫監(jiān)視［8］。（3）促進(jìn)適應(yīng)性免疫應(yīng)答，熱療還通過上調(diào)APCs 上Toll 樣受體4 的表達(dá)，并誘導(dǎo)細(xì)胞因子，趨化因子和一氧化氮的釋放來促進(jìn)適應(yīng)性免疫應(yīng)答。伴隨對(duì)熱免疫機(jī)制的深入探索，熱療對(duì)免疫系統(tǒng)的影響又賦予了新的意義—主要涉及免疫原性細(xì)胞死亡（ICD）和免疫抑制性腫瘤微環(huán)境（TME）的逆轉(zhuǎn)，熱激作為ICD 有效誘導(dǎo)劑，有利于TME 從免疫抑制性轉(zhuǎn)變?yōu)槊庖咴裕?］。一項(xiàng)針對(duì)結(jié)腸癌模型的研究［10］，通過CSF-1R 抑制劑與熱療的聯(lián)合，激活I(lǐng)CD 使腫瘤抑制性M2 TAM 重新誘導(dǎo)為具有殺傷性的M1 TAM 來有效逆轉(zhuǎn)免疫抑制，最后展現(xiàn)出良好的治療效果，且激活長期免疫記憶防止腫瘤復(fù)發(fā)。YU 等［11］同樣發(fā)現(xiàn)熱激促進(jìn)了DC 成熟，增加腫瘤內(nèi)源性免疫細(xì)胞的募集，并最終克服腫瘤免疫耐藥。

2.2 誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡 熱療對(duì)細(xì)胞有直接毒性作用，高溫誘導(dǎo)破壞細(xì)胞膜和細(xì)胞骨架穩(wěn)定性、核蛋白完整性、細(xì)胞周期進(jìn)程、DNA 復(fù)制和DNA 損傷修復(fù)機(jī)制是細(xì)胞死亡的主要原因。此外，缺氧是多數(shù)實(shí)體腫瘤的共有特征，也是影響放化療效果的重要因素，熱應(yīng)激誘導(dǎo)的再氧合為放化療增敏提供了條件。OEI 等［12］提出熱療可以優(yōu)先靶向治療隱藏在缺氧區(qū)域的癌癥干細(xì)胞（CSC），這種細(xì)胞對(duì)常規(guī)放化療具有耐藥性。PARK 等［13］利用一種低毒的中草藥-肉桂醇，聯(lián)合熱療后明顯抑制肺癌株細(xì)胞增殖，其中ROS 的產(chǎn)生并誘導(dǎo)其下游有絲分裂原活化蛋白激酶（MAPK）途徑是重要步驟。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)熱誘導(dǎo)活性氧的產(chǎn)生，是有到無細(xì)胞凋亡的重要步驟，也為臨床糾正腫瘤中心乏氧治療難點(diǎn)提供了理論指導(dǎo)。

2.3 對(duì)血管及血流的影響 腫瘤組織較正常組織相比，具有內(nèi)部的血管床結(jié)構(gòu)紊亂、血管壁發(fā)育不完善、血運(yùn)條件差等特點(diǎn)，WBH 通過提高腫瘤內(nèi)部溫度可以改善血管通透度、血流灌注以及氧合。XU 等［14］發(fā)現(xiàn)熱療后腫瘤血管數(shù)目及灌注量增加，WINSLOW 等［15］對(duì)小鼠人頭頸部腫瘤模型開展研究，發(fā)現(xiàn)放療聯(lián)合WBH 有顯著增強(qiáng)的抗腫瘤效果，其療效主要與間質(zhì)液壓力降低、缺氧改善、增加微血管灌注相關(guān)。以上實(shí)驗(yàn)在闡明熱療與放化療的聯(lián)用優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也在血管層面上探索相關(guān)機(jī)制，為后續(xù)進(jìn)一步臨床實(shí)驗(yàn)做好鋪墊。

3 全身熱療的臨床研究進(jìn)展

全身熱療作為現(xiàn)有腫瘤治療方案的重要補(bǔ)充，也基于大量的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的研究發(fā)現(xiàn)，具有增敏互補(bǔ)、低毒、低不良反應(yīng)發(fā)生率的優(yōu)勢(shì)，被譽(yù)為治療腫瘤的“綠色療法”，在晚期復(fù)發(fā)難治性腫瘤的臨床治療中具備良好的應(yīng)用前景。

3.1 全身熱療聯(lián)合放化療 放化療是目前惡性腫瘤的標(biāo)準(zhǔn)治療手段，但其高毒性是制約臨床應(yīng)用的重要難題。一項(xiàng)薈萃分析［16］統(tǒng)計(jì)分析了熱放療在臨床應(yīng)用中的療效，結(jié)果表明熱放療組的整體完全緩解率為54.9%，明顯高于單一放療39.8%，且在乳腺癌等多個(gè)癌種中優(yōu)勢(shì)顯著。郭立儀等［17］在晚期腫瘤淋巴轉(zhuǎn)移的患者中觀察到，WBH 聯(lián)合放療的總有效率（82.2%）明顯高于放療組（46.4%），且不良反應(yīng)率相對(duì)較少。LASSCHE 等［18］總結(jié)了14 項(xiàng)WBH 聯(lián)合化療的I/II期臨床研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)WBH 聯(lián)合不同化療方案的有效率為12%～89%，其中值得注意的是，一項(xiàng)針對(duì)復(fù)發(fā)性上皮性卵巢癌患者的研究發(fā)現(xiàn)，化療與WBH 的聯(lián)合，最終整體有效率達(dá)38.1%，中位生存期為16.5 個(gè)月，且在治療間隔時(shí)間較長的患者中顯示出更好的結(jié)果。除傳統(tǒng)化療外，腹腔熱灌注化療（HIPEC）被認(rèn)為對(duì)治療晚期腫瘤腹膜轉(zhuǎn)移有效，ZHAO 等［19］研究了26 例晚期轉(zhuǎn)移的胃癌患者，采取WBH 聯(lián)合HIPEC 的方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)部分或完全緩解率為61.5%，遠(yuǎn)高于同期對(duì)照組，且疼痛、大量腹水等癥狀得到緩解，生活質(zhì)量相應(yīng)提高。以上臨床證據(jù)均展現(xiàn)出放化療與WBH 的聯(lián)用優(yōu)勢(shì)。

ZHENG 等［20］收集整理了239 例鼻咽癌患者的數(shù)據(jù)，其中接受常規(guī)放化療治療（CRT）的患者193 例，另外46 例患者在常規(guī)放化療的基礎(chǔ)上聯(lián)合WBH（HCRT），隨訪和統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)HCRT 組5 年總生存率（OS）為80.3%，高于CRT 組（65.2%）。KRONENFELD 等［21］探索了放射相關(guān)性乳腺血管肉瘤這類罕見患者中應(yīng)用了wIRA 全身熱療在內(nèi)的多模態(tài)治療，結(jié)果顯示患者獲得長期生存并顯示良好的耐受性。這些臨床實(shí)驗(yàn)表明，單一治療手段已不再作為優(yōu)選，腫瘤治療正朝著多模態(tài)合一治療邁進(jìn)，全身熱療作為其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，極具發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3.2 全身熱療聯(lián)合免疫 近年來，免疫療法發(fā)展迅速，通過激活自身免疫系統(tǒng)，對(duì)手術(shù)切除、放化療失敗后轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的腫瘤顯示出良好治療效果，是目前被認(rèn)為是最具前景的治療方式之一。然而，其整體臨床有效率僅15%～60%，即使在免疫檢查點(diǎn)抑制劑（ICI）緩解率最高的黑色素瘤患者中，也有60%～70%的患者在抗PD -1 治療后無客觀緩解［22］。如何克服ICI 的低響應(yīng)性，是制約免疫治療發(fā)展的重要難題。與此同時(shí)，全身熱療對(duì)人體免疫調(diào)節(jié)的影響被證實(shí)。KOBAYASHI等［23］在一項(xiàng)WBH 對(duì)健康人影響的研究中發(fā)現(xiàn)，在直腸溫度達(dá)到38.5 ℃的條件下，全身熱療前后T 細(xì)胞中兩種細(xì)胞因子，IFN-γ 和IL-2 均明顯升高，這與體外血液熱處理的結(jié)果相似。在一項(xiàng)針對(duì)結(jié)腸癌患者的臨床研究［24］也同樣發(fā)現(xiàn)，術(shù)前接受WBH 可能會(huì)改善免疫系統(tǒng)對(duì)應(yīng)激反應(yīng)的能力。熱免疫在基礎(chǔ)領(lǐng)域大放異彩的背景下，以上臨床證據(jù)也提示W(wǎng)BH與免疫治療之間存在相似環(huán)節(jié)，不少學(xué)者開始嘗試向臨床轉(zhuǎn)化。KLEEF 等［25］報(bào)道了1 例肺轉(zhuǎn)移的IV 期三陰性乳腺癌患者，接受低劑量的ICI（ipilimumab 和nivolumab）的同時(shí)，聯(lián)合局部熱療和IL-6 誘導(dǎo)的WBH，6 個(gè)月后影像學(xué)提示肺部轉(zhuǎn)移灶幾乎完全緩解，該患者最終獲得了27 個(gè)月的生存期。雖然熱免疫的臨床試驗(yàn)仍在起步階段，多數(shù)仍是小樣本實(shí)驗(yàn)或個(gè)案報(bào)道，但不可否認(rèn)，WBH 正朝著免疫學(xué)方向前進(jìn)，進(jìn)一步的對(duì)照和更大規(guī)模的臨床試驗(yàn)和薈萃分析工作是未來的研究重點(diǎn)。

3.3 全身熱療的其他應(yīng)用 研究顯示在腫瘤患者中有35%合并抑郁，這個(gè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)超于普通人群。針對(duì)此類患者，主流治療手段是抗抑郁藥物，但由于副作用大、患者依從性低、且部分藥物與抗腫瘤藥存在相互作用使臨床應(yīng)用受限［26］。在此背景下，臨床上亟待尋找一種更為安全、有效、便捷的治療手段。2016 年，JANSSEN 等［27］發(fā)表了一項(xiàng)隨機(jī)雙盲對(duì)照研究的結(jié)果，為WBH 具有抗抑郁作用提供了第一個(gè)科學(xué)證據(jù)。篩選入組的30 例確診為抑郁癥的患者分別接受單次WBH 和假治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，WBH 組在干預(yù)后抑郁評(píng)定量表得分顯著降低，且作用長達(dá)6 周。ZSCHAECK 等［28］則在腫瘤患者的群體中觀察到，接受WBH 后的患者抑郁評(píng)分明顯下降。以上均表明WBH 有望成為一種安全、快速、抗抑郁的方式，且具有長期的治療益處。

3.4 全身熱療的局限性及不良反應(yīng) 在臨床治療中，熱劑量存在兩個(gè)重要參數(shù)，包括溫度和時(shí)間?；诎踩钥紤]，全身熱療難以達(dá)到像局部熱療一樣超高溫的效果，就目前WBH能達(dá)到的核心溫度而言，高溫直接殺傷腫瘤細(xì)胞的效果甚微。因此，全身熱療常與其他全身治療相結(jié)合，作為晚期、難治性或多重耐藥的腫瘤患者的綜合治療，其單獨(dú)應(yīng)用的療效尚不確切。且由于WBH 機(jī)制復(fù)雜，雖然諸多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行實(shí)踐與討論，但具體的機(jī)制尚未統(tǒng)一，諸多文獻(xiàn)也存在矛盾［29］。如果上述問題能得到解決，WBH 的地位將進(jìn)一步提高。

除放化療本身帶來的毒副反應(yīng)外，在接受紅外輻射全身熱療的患者中，皮膚燙傷與脂肪液化是常見的不良反應(yīng)，但伴隨wIRA 技術(shù)的成熟，目前這類現(xiàn)象已鮮少出現(xiàn)。此外，與人體高熱狀態(tài)類似，WBH 也可能導(dǎo)致腦水腫，心肺功能下降等不良反應(yīng)［30］。所以，應(yīng)用WBH 前嚴(yán)格把握適應(yīng)癥以及治療過程進(jìn)行嚴(yán)密觀察，是預(yù)防嚴(yán)重不良反應(yīng)的重點(diǎn)。

4 全身熱療的未來及展望

總體而言，腫瘤的復(fù)雜性、多樣性和異質(zhì)性限制了幾種單一療法的療效，因此，臨床研究的趨勢(shì)已逐漸從單一療法轉(zhuǎn)向多模態(tài)合一療法。如本文所述，全身熱療協(xié)同化學(xué)治療、放射治療和免疫治療均表現(xiàn)出明顯的協(xié)同效應(yīng)（即“1 + 1＞2”），尤其是在耐藥性腫瘤、干細(xì)胞領(lǐng)域，多模態(tài)治療展現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì)。但隨著循證醫(yī)學(xué)的發(fā)展，缺乏理論基礎(chǔ)的隨機(jī)聯(lián)合治療將迅速被淘汰，還需深度挖掘熱激的生物學(xué)效應(yīng)和機(jī)制，關(guān)注多模態(tài)治療背后的互補(bǔ)機(jī)制，也將有利于治療方案的巧妙組合，對(duì)于未來的臨床轉(zhuǎn)化具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

目前腫瘤全身熱療正朝著腫瘤免疫學(xué)的方向前進(jìn)，在TME 中重塑免疫細(xì)胞，涉及腫瘤免疫周期中調(diào)控途徑的多個(gè)步驟。然而，WBH 后的特定免疫學(xué)發(fā)現(xiàn)多相互矛盾，因?yàn)槊庖邔W(xué)效應(yīng)似乎高度依賴于核心溫度的實(shí)際溫度、持續(xù)時(shí)間和治療時(shí)間。綜上所述，深入探索熱激的生物學(xué)效應(yīng)和機(jī)制，致力開發(fā)新一代全身熱療設(shè)備，建立新型、安全、綜合、高效的腫瘤治療平臺(tái)，為全身熱療的診療構(gòu)建堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，是未來的發(fā)展趨勢(shì)。