沈媛媛(综述) 刘成霞(审校)

滨州医学院附属医院内科 滨州市 256603

Combretastatin A4及其类似物在大肠肿瘤治疗中的研究进展

沈媛媛(综述) 刘成霞(审校)

滨州医学院附属医院内科 滨州市 256603

血管破坏剂 ;大肠肿瘤;治疗研究

大肠肿瘤一直是威胁人类健康的恶性疾病之一,随着人类生活水平的提高,有愈演愈烈的趋势。目前,主要的治疗手段,仍采用手术为主,联合化疗的治疗方式。虽然取得了一定的疗效,但对于体质较差的患者来说,手术的创伤和化疗的毒副作用,对病情无疑是“雪上加霜”。因此,近年来,人们试图寻找一种更“温和”、“直接”的治疗方法。任何细胞正常的新陈代谢,都离不开功能性血管的支持,它不仅为细胞提供氧气、营养物质,也带走细胞新陈代谢后的废弃物。肿瘤细胞亦不例外,如果血供中断,实体肿瘤最多只能增长 1 mm3[1]。另外,肿瘤血管的异质性、无序性、高渗性等有别于正常组织血管的特点[2],也为大肠肿瘤的血管治疗提供了条件。Combretastatin A4是一种新型的肿瘤血管靶向治疗药,本文将综述其在大肠肿瘤治疗中的研究进展。

1 Combretastatin A4简介

与大多数肿瘤相似,大肠肿瘤的血管靶向治疗,主要分为两类:一类是在血管的发生阶段阻断,即抑制血管内皮细胞增殖、迁移和血管构建等过程中的某个环节,如 2-methoxyestradiol(2-ME)[3];另一类是作用于已形成的血管,即通常所说的 VDAs(vascular-disrupting agents)[1]。VDAs优越性在于,它可以阻断血流,引起血管中心缺血坏死,导致多个肿瘤细胞死亡,易于通过 DCR-MRI等非侵入性手段检测药物活性[4]。

根据作用机制不同,VDAs又可以分为两类:一类是以肿瘤血管为靶点的生物性 VDAs,如 EDB[5];另一类是以肿瘤血管内皮细胞对正常组织血管内皮的特异性为基础(如过度增值、通透性大等)的,称为小分子类 VDAs。两类 VDAs相比,后者优于前者,这是因为它的抑瘤活性不受肿瘤血管通透性的限制[1,6,7]。

在小分子类 VDAs中,研究最多的是 Combretastatin A4类药物。它来源于南非的一种叫 Combretum caffrum的植物。这种植物可以产生多种抑制有丝分裂的天然物质——Combretastatins类化合物,其中,作用最强的是具有 cis-stilbene结构的Combretastatin A4(CA4)类化合物。它不仅可以自身抑制微管蛋白聚合,而且可以竞争秋水仙碱在微管蛋白上的结合点。它可以抑制不同的人类大肠肿瘤细胞:LoVo(ED500.005μg/m l),HT29(ED500.02 μg/m l),Colo205(ED500.07 μg/ml),DLD-1(ED500.005 μg/m l),HCT-15(ED500.0009μg/ml)[8]。虽然秋水仙碱也具有相似的结构和功能,但 CA 4从微管蛋白解离的速度却比秋水仙碱快 100倍,这可能会解决秋水仙碱细胞毒性过高的问题[9]。

从 Figure1中可以看出,CA 4是一种结构简单的化合物。虽然较传统的微管聚合类 VDAs有很大的优点,但是有两个主要的欠缺:一是水溶性较差,二是顺式双键容易异构成无活性的某些反式结构。为了解决这一问题,人们对其结构进行异构化[10]。具体如下:①为了解决水溶性差的问题,人们合成了它的一种水溶性前药——Combretastatin A4 disodium phosphate(CA4P)。CA4P的优点在于,一方面它的细胞毒性低。相对于传统 VDAs来说,CA4DP的起效剂量远低于最大耐受剂量;另一方面,与 CA4相比,它的血管靶向性更强,对增殖的内皮细胞的作用大大超过对静止的血管内皮。不过,与 CA4一样,它对原发的大肠肿瘤 MAC15和 SW620动物模型也有很好的疗效,除此以外,在大肠肿瘤转移后的治疗中,它的效果更好[6,7]。②针对顺式双键易异构的缺点,人们用 4/5羟基环戊烯酮基团取代了顺式双键,合成了一种新的 CA4类似物 4/5-hydroxy-2,3-diaryl(substituted)-cyclopent-2-en-1-ones。 其中,带有 5-羟基环戊烯酮基团的 42活性最好。它不仅可以滞留细胞周期在 G2/M阶段,诱导内皮细胞凋亡,而且与 CA4相比,这类化合物的水溶性更好,代谢更稳定,药理作用也更强。更重要的是,对 CA4、CA4P不敏感的大肠肿瘤 SW1222、colon26、HT-29小鼠种植模型,42也显示了很好的细胞毒性[10]。③用氨基取代 CA4的羟基,合成 AC7739和其前药AC7700,对小鼠大肠肿瘤模型也有血流抑制作用,包括中晚期肿瘤模型[12]。

2 CA4及其类似物与其他方法联合治疗大肠肿瘤

在肿瘤的治疗过程中,CA4等 VDAs可以引起肿瘤中心的细胞缺血坏死,但是,对于边缘区的细胞则效果不明显,这最大的可能是边缘区的肿瘤细胞可以从周围正常的血管中汲取氧气和营养物质,继续增殖。所以,为了增加疗效,VDAs需要与其它抗肿瘤方式联合[1]。

2.1 与传统化疗药联合 在许多大肠肿瘤的药物研究中,多以 5-fluorouracil(5-Fu)作为联合用药之一。5-Fu属于抗代谢药,能模拟正常代谢物质,与有关代谢物质发生特异性拮抗作用。2002年,Grosios等人将水溶性 CA4P与 5-Fu联合试验小鼠大肠腺癌,取得了很好的疗效。而且通过对 5-Fu浓度的测算,还发现它与 CA4P的血管靶向机制不是简单的药代动力学相互作用,而是有协同作用[13]。因此,CA4P与 5-Fu联合治疗大肠肿瘤,理论上有很大潜力。除 5-Fu外,作为影响 DNA复制、转录治疗的铂类抗肿瘤药,如顺铂,也在 CA 4P的联合作用中有潜力可开发。

2.2 与免疫治疗联合 CA4P不能引起可检出的淋巴细胞的减少,也不能使淋巴组织、器官的功能衰减,因此,它无法抑制后来治疗过程中的免疫反应。这就为免疫治疗的联合提供了可能。2006年,Badn等[14]将转染了 IL-18/IFN-γ的大肠肿瘤细胞注入大鼠肝内培养,形成特殊的大肠肿瘤模型,经过一段时间后,注入比单独用药更低剂量的 CA4P观察疗效。结果证明,通过处理后的大肠肿瘤细胞,与低剂量CA4P联合,比这两者单独应用时抗肿瘤作用更强,肯定了免疫治疗的效果。另外,此试验还用低剂量CA4P和一氧化氮复合物非选择性抑制剂 L-NAME联合,结果也有效的抑制了大肠肿瘤的生长,由此推断,一氧化氮的减少可能对肿瘤治疗也有部分作用。

2.3 与放射免疫治疗结合 放射性免疫治疗的机制是:放射性核素以肿瘤细胞为作用靶点,将能量释放到相对广泛的区域里,这一过程不需要依赖单个细胞的结合、内移。但是,其缺点是存在肿瘤复燃的可能。因此,有人设想将 CA4P和放射性免疫治疗相结合。实践证明,静脉注射 7.4 MBq131I-labeled的癌胚抗原IgG联合腹腔 200mg/kg的 CA4P注射,能够使移植人类 SW 1222大肠肿瘤细胞的小鼠治愈率达到 85%。关于这一机制,目前认为是,联合治疗使得更多的肿瘤中心因 CA4P作用而缺氧坏死,肿瘤边缘则对放射性免疫更敏感;此外,CA4P破坏血管后,滞留的免疫抗体增多,使放射性免疫治疗作用增强[15]。

2.4 CA4治疗大肠肿瘤的临床进展与存在问题CA4及其结构异构体在大肠肿瘤体外和动物模型中已经取得了较好的效果,因此,人们逐渐将其引入临床试验。

2002年,美国进行了 CA4P的一期临床试验,选择 25位不同类型的肿瘤病人,其中包含 6位大肠肿瘤患者,通过静脉注射单一剂量的 CA4P,观察疗效和毒副作用。静脉注射遵循,每 3周两次,10 min、60 min各一次的治疗频率。结果显示:CA4P在血浆中 30 min后去磷酸化形成 CA4,最终,67%代谢成葡萄糖醛酸从尿中排出;有一位转移性大肠肿瘤患者 19个月后即第 24次循环时肿瘤不再进展;最大的耐受剂量此次试验为 60 mg/m2;主要的毒副作用为“心血管组织的激活”和传统的疲劳、疼痛、消化系统不适等“细胞毒副反应”[16]。2003年,英国也进行了 CA4P的一期临床试验,此次选择不同肿瘤类型病人 37例,包含 5位大肠肿瘤患者。治疗频率改为每周 1次每次 10 min,持续三周间隔一周的方案。多数病人的耐受剂量为 52～68 mg/m2,并观察到不同的剂量所产生的毒副作用也不相同。根据耐受情况,二期临床试验可以 52 mg/m2为起始量[17]。除了单一剂量的 CA4P进行了一期临床试验,CA4的联合治疗有些也正在进行一期临床试验,例如,CA4P与放射性免疫治疗联合的方法。

但是,CA4P的一期试验也发现,它对人类产生的毒副作用要远远大于对动物模型的[18],因此,仍需进一步研究 CA4及其类似物的作用机制,降低其毒副作用。

3 小结

Combretastatin A4及其类似物,通过自身抑制微管聚合、与秋水仙碱竞争,抑制了细胞的有丝分裂,使肿瘤血管缺血坏死,“饿死”肿瘤细胞,发挥抗肿瘤作用。目前,动物试验证明,单独应用和联合免疫、放射免疫、其他化疗药都能起到抑制大肠肿瘤的作用,有些还进行了临床一期试验。当然,继续弄清Combretastatin A4及其类似物的作用机制,降低毒副作用,提高活性;寻找更多的联合治疗手段,如热疗等物理手段,增加疗效,这些都仍旧是叩待解决的问题。

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