肿瘤时间化学治疗学

肿瘤时间化学治疗学
中山大学附属肿瘤医院  冼励坚  教授

两千多年前，我国古代医学家就提出《子午流注》的理论，系统阐述了机体气血运行，机能消长昼夜变化规律。《子午流注》的理论在中医尤其是针灸中被广泛应用。在西方，17世纪末到18世纪初， Notorials，Davy， Later和Lavoisien等科学家先后注意到正常健康人体重，体温，尿量等昼夜节律变化的特点。1814年，Virey注意到疾病的发生和治疗过程中存在着昼夜变化，他提出在用药时要注意这一昼夜变化的特点。但由于科技水平所限，对生物节律的认识长期处于萌芽阶段，不能形成一门独立的学科。随着科学技术的不断发展，特别是分子生物学、数学的发展，计算机技术的广泛应用，使无创性取检和大规模数据处理成为可能，时间生物学有了长足的进展。到上世纪50年代，现代时间生物学创始人之一Halberg为这一门学科正式命名为“Chronobiology”即时间生物学。上世纪90年代，生物节律调节基因相继在多种动物种属乃至人类中被克隆和定位，“生物钟”研究成为生命科学的研究热点。“生物钟”研究连续两年被Science评为“可能改变人类对自然的认识，从而产生重大社会和经济效益的有重大突破的研究领域”。从此时间生物学进入了一个历史新纪元。
时间治疗学是时间生物学中应用性很强的一大分支。它根据病人的疾病情况和某些周期性变化的特征，结合时间药理学等特点，择时给予药物或其他治疗措施。以期达到获得最大疗效，最低毒副作用，并提高病人生存质量的目的。在肿瘤化学治疗学当中引入时间治疗学的概念，从而开拓出“时间化学治疗学（Chrono-chemotherapy）”这一崭新的研究领域。而在肿瘤的另一重要治疗手段——放射治疗中，也开始有相关时间治疗学研究的报导。

第一节   时间治疗的理论基础
    “生物钟”的研究为时间治疗学提供了坚实的理论基础。由于“生物钟”研究的发展，人们已经成功地解释了进化上相距几百万年的物种之间如何无一例外地随光暗交替而呈现生命活动的节律性。从而使人类对自身的认识提高到一个新高度。根据“生物钟”研究，生物功能能够按照时间节奏节律地改变，其时间可自微秒至几年。生物体的生物功能是以24小时为单位组织的。这些生理节律是内生性的，在恒定的环境条件下保持不变。这一性质已在微生物如N.crassa，植物，各种动物属如果蝇、小鼠、大鼠、人类中得到证实。通常这种内生性的周期，即循环持续时间，不同于精确的24小时，这其中也有个体之间的变化。
目前调节生物节律的基因已经确立，并已在果蝇、小鼠、大鼠、人类等多种种属中被克隆，如果蝇的(period)per基因、哺乳动物的timeless(tim)基因、clock基因等，其中对果蝇生物节律基因的研究较为深入。生理节律的内生性可以用特定的基因来解释，例如果蝇的per基因或鼠类的clock基因的突变导致静止－活动的生理循环和其它节律的严重破坏，这些变化包括节律周期的缩短、延长甚至抑制。在人类和啮齿类细胞中发现了per 同源物，这表明了在不同的种属生理结构的基因调控的普遍性和相似性。
已知哺乳类昼夜节律是由下丘脑所协调，视上核参与调节的，它整合通过神经介质和松果腺在黑暗中分泌的褪黑素光周期信息，使24小时中明暗交替和哺乳类内生的昼夜时间结构同步，顶峰和谷底值在预定时间发生。其中，光是生物节律产生的环境信号，昼夜节律的启动需要光导引输入途径，不同的动物有不同的信号输入途径，然后通过振荡器——生物钟的遗传核心元件，引起相应的基因的表达，并控制与生物钟相关的信号输出路径，使机体产生昼夜节律活动。丘脑视上核是生物节律产生的中枢。此外，各外周器官也有自身的“生物钟”和固有的节律。整个机体随外部环境明暗交替而有节奏地周而复始地改变，使生命活动与外部环境达到完美的统一和协调。在哺乳动物中超过300种生命活动呈现昼夜节律变化。如骨髓和粘膜中DNA的合成，内源激素的分泌，多种代谢酶类的活性，心血管活动的电生理过程，神经递质释放与传导等均随时间节律呈周期性变化。
根据疾病的靶组织（如：心脏病中的心脏，癌症中的肿瘤组织）生物节律各自的变化，结合药物代谢及其药动学资料，选择最佳用药时间，预料可使药物达到最大效能，对机体产生最小毒性。因此，时间药理学应运而生。首先受到注意的是抗高血压药，催眠药以及某些传统中药等，其后发现包括抗癌药物在内的细胞生长阻遏剂亦受生物节律影响。药物代谢限速酶的活性与相应药物血药浓度呈反比，由于药物代谢限速酶的活性呈现明显的昼夜节律变化，因此药物的血药浓度也呈现时间节律的变化，由此产生的机体对药物的敏感性及毒性反应也必然随昼夜变化而节奏波动。以上研究都为时间治疗学提供了理论基础。
第二节          常用抗癌药物毒性及疗效的昼夜节律
研究抗癌药物毒性和疗效的昼夜节律的实验方法，一般是将实验动物（如小鼠或大鼠）分成若干组，每组给予同样剂量的相同药物，但每组在不同的时间点给药（一般每隔4小时设一个时间点，24小时内共分为6组），再根据各种指标来比较药物毒性和疗效的昼夜节律的变化。按照国际惯例昼夜节律的时间表达方式通常是用HALO(hours after light onset)，即亮灯后的小时数来表示。给药前小鼠和大鼠必须先置于特制的程序化光控同步化饲养柜中进行同步化处理，交替的给予其12小时光照，12小时黑暗（L/D=12/12），或者L/D=8/16和16/8，3周后实验动物达到昼夜节律的同步化。机体对抗癌药物在不同时间有不同的耐受性是由于药物药动学或靶组织的敏感性的时间节律发生了改变。抗癌药物时间药理学的主要决定因素似乎是细胞酶活性的节律和涉及细胞周期调节的节律。目前，已知至少30种抗癌药物在实验鼠类中被证实在24小时中毒性波动范围达50%（图8-1）。
顺铂（Cisplatin，DDP，CDDP）作为一种铂类抗肿瘤药物是临床上最常用的抗癌药物之一，可用于多种人体肿瘤。多项研究显示顺铂的毒性和疗效与给药时间是密切相关的，例如Hrushesky等给大鼠在不同的时间点注射相同剂量的顺铂，结果在大鼠的活动晚期，其50%生存率最高(见图8-2)，而顺铂导致的肾毒性在大鼠的活动晚期也是最小的 (见图8-3)。这说明顺铂的最小毒性发生在动物的活动晚期。
诺维本（Navelbine，NVB）是长春碱类细胞毒抗肿瘤新药，具有广谱抗肿瘤作用。研究显示诺维本的血液毒性和临床疗效有明显的时间节律性。Filipski等应用接种P388淋巴细胞白血病小鼠研究了诺维本（NVB）毒性疗效的昼夜节律关系。实验前小鼠在自动时间控制仪中经3周同步化适应（L/D＝12/12），即光照期（休息期，第1～12小时）和黑暗期（活动期, 第12～24小时）。（注：由于鼠类的活动规律与人类相反，是昼宿夜行动物，其光照期相当于休息期，黑暗期相当于活动期。）然后分别在第7、11、19、23小时给279只小鼠注射NVB 26mg/kg。结果发现，骨髓坏死和白细胞减少数在第7时组几乎是第19时组的两倍（ANOVA：p<0.001和p=0.004）。作者同时在24小时内的6个不同的时间点对672只小鼠单次给药（剂量分别为20，24，26，30mg/kg）或每周给药（剂量为20，24，26，28mg/kg/inj×3），结果发现，在单次给药时，第19时组和第23时组的平均生存时间最长；在每周给药时，随着给药剂量的增加，不同给药时间对生存期影响的差异更为明显（第19时组用药20 mg/kg，存活28.5天；24 mg/kg ，存活32天；26mg/kg，存活36天；而第7时组用药20 mg/kg，存活29天；24 mg/kg ，存活17天；26mg/kg，存活仅为6天），其耐受剂量提高了50%。
紫杉特尔（docetaxel）是紫杉醇类抗癌新药，对肺癌、乳腺癌、卵巢癌等多种恶性肿瘤均有效。Granda等应用荷MA13/C乳腺癌细胞的小鼠，在光照期间（小鼠休息期）的第3、7、11小时和黑暗期（小鼠活动期）的第15、19、23小时每周一次注射38.8或23.3mg/kg紫杉特尔，连续3周。两种给药剂量的最大疗效和耐受剂量都出现在第7小时，即休息期中期；而最大毒性都出现在第19小时，即活动期中期。第7时组的肿瘤完全缓解率为81%，第3时组仅为11% (p<0.001)，60天生存率分别为第7时组100%和第3时组28% (p<0.001)。该小组同时研究了阿霉素与紫杉特尔联合用药的情况，第3时组的肿瘤完全缓解率为45%，第19时组为15%；第3、7、19时的70天生存率分别为85%、80%、20%，说明两者联合用药的最佳给药时间在休息期或者是活动期刚开始时。由实验结果得出，紫杉特尔的毒性和疗效有明显的时间节律，它在该小鼠模型的最佳给药时间在第7小时，相当于肿瘤病人的休息中期。
氟尿嘧啶（5-FU）是嘧啶拮抗类抗代谢药，主要用于治疗胃癌、大肠癌、食管癌、肝癌等胃肠道肿瘤，并且对乳腺癌、妊娠滋养细胞肿瘤、皮肤癌等肿瘤也有良好疗效。二氢嘧啶脱氢酶（DPD）是5－氟尿嘧啶分解代谢的限速酶。Harris.R.E研究小组发现病人在接受5-Fu持续滴注时24 h内血浆浓度发生明显的节律变化，外周血单核细胞（PBM）的DPD水平也发生明显的变化，这种变化经余弦分析有显著差异。DPD峰值出现在1am，谷值出现在1pm，在10:00~00:00循环单核细胞中的DPD活性增加了近50%。而血浆5-FU浓度在11am达高峰，11pm浓度最低，且最高浓度是最低浓度的5倍。同一研究小组在动物试验中也证实了这一发现。对大鼠肝脏DPD活性研究中发现，峰值发生在光照期（休息相）的早期，与人类似。他们证实了DPD活性的规律变化是由于光-暗循环而产生的。
有关抗癌药物的毒性和疗效的昼夜节律研究现在已较为广泛，除上述药物外，环磷酰胺、阿霉素、阿糖胞苷等都是研究得较为深入的药物，在此不一一列举。通过研究各种抗癌药物对动物模型作用的昼夜节律规律，为临床研究打下了基础，其中许多成果已在临床应用。

一        时间治疗的临床研究
时间治疗学与传统的治疗方法相比，在多种肿瘤的治疗中已显示出其明显的优势，它具有副反应小，疗效高等特点。而程控、多通道、便携式药物输注泵的问世使得时间治疗的手段得以实现。该输注泵能按照编好的程序将化疗药物在指定的时间定量输入患者体内，多个通道防止了药物在进入体内前产生相互反应，小巧轻便地设计使患者能方便地携带它进行各种日常活动。因此，在欧洲一些本应住院的患者现在可以舒适地在家中接受化疗，从而大大降低了化疗费用，产生了巨大的社会效益和经济效益。
1986年法国巴黎第十一大学附属保尔&#8226;布鲁斯医院肿瘤内科率先创建了世界第一个时间化疗中心。在F. Lévi教授的带领下进行了时间肿瘤治疗学的临床试验。他们首先对结直肠癌患者进行了时间化学治疗。随着研究的不断深入，越来越多的肿瘤患者接受了时间治疗。1996年，保尔&#8226;布鲁斯医院时间化疗中心被正式命名为欧共体肿瘤治疗研究协作组织（European Organization of Research and Treatment of Cancer, EORTC），F. Lévi教授出任中心主席。该中心的研究队伍不断扩大，现已有十余个国家超过40个研究中心附属于EORTC。EORTC的研究范围也从结直肠癌的时间治疗发展到胰腺癌、乳腺癌、肺癌、卵巢癌等多种肿瘤的时间治疗。
（一）        结、直肠癌
   1.  5-FU/LV+L-OHP方案
5-氟尿嘧啶（5-FU）是第一个被用于时间化疗的药物，随后铂类药物（如顺铂、草酸铂、卡铂等）也相继用于时间化疗。动物实验显示5-FU的最佳给药时间是凌晨4点，草酸铂的最佳给药时间是16点。目前最常用的化疗方案为5-FU，四氢叶酸（LV）和草酸铂（L-OHP）三药联用。
EORTC时辰化疗中心对晚期转移的结直肠癌实施5-FU/LV+L-OHP三药联合时辰化疗，并与常规恒速滴注给药进行比较性研究。5-FU/LV高峰输注浓度在4am，L-OHP高峰输注浓度在4pm（见图8-4）。最初推荐方案是：5-FU 700mg/m2/d；LV 300 mg/m2/d；L-OHP 25 mg/m2/d。5天给药，休息16天后重复下一疗程。共186名转移性大肠癌病人入组。研究结果见下表：
        常规对照组
时辰治疗组

客观疗效
29%
51%

严重粘膜炎
76%
14%

外周神经病变
31%
16%

缓解期
4.9m
6.4m

在此基础上，EORTC时辰化疗中心进行了该方案的强化方案，即药物的剂量不变，缩短给药时间，4天给药，休息10天重复下一疗程。共90例曾接受过化疗的不能手术的晚期结直肠癌患者入组。结果表明：总有效率66%，是常规方案的3-4倍；无病进展生存期:8.4月；总生存期:18.5月；2年生存率38%；化疗后38例患者接受了手术治疗，其中31例肿瘤得以完全切除。与非强化的时间化疗方案相比，此方案有效率提高15%左右。
目前已有超过1500例的晚期结直肠癌患者接受了以5-FU/LV+L-OHP联合的时间化疗方案，其结果显示：时间化疗较传统的持续给药能明显地提高疗效和减小毒副作用。客观疗效大约提高了2～6倍，中位生存期提高50%，不良反应降低2～10倍[20]。满意的疗效和良好的耐受使原来不能手术的患者获得了重新手术的机会，因此时间化疗组的生存率明显提高，3年生存率达20%以上，一些患者甚至治愈。这些资料显示，时间化疗具有良好的前景和广阔的发展空间。
2.  5-FU/LV+卡铂方案
Focan等给60例转移性结直肠癌患者采用5-FU/LV+卡铂时间化疗方案。给予5-FU 700 mg/m2/d, LV 300 mg/m2/d (5-FU/LV输注时间为10pm~10am，峰浓度在4am)，卡铂 40 mg/m2/d (输注时间为10am~10pm，峰浓度在4pm)。连续用药4天，每两周一个疗程(4 days on,10 days off)。总有效率为47%，4例完全缓解（CR），24例部分缓解（PR）；其中13例初次化疗者的有效率为69%，CR3例，PR6例。中位生存期14.6个月，2年生存率为22%。
（二） 胰腺癌
胰腺癌一经诊断，约90%的患者已经有局部扩散或远处转移，其中绝大多数病人需要化学治疗。以往的研究显示胰腺癌的化疗效果较差，中位生存期通常为4～6个月。常规化疗后，1年、5年生存率分别小于20%和2%。但是近年来一些研究结果显示，时间化疗在一定程度上有助于提高胰腺癌患者的生存期。在一项前瞻性研究中，对16例晚期或转移性胰腺癌患者采用以5-FU为主的时间化疗，5-FU时间用药的峰浓度在4am，剂量1200～1600mg/m2/d，连用5天，结果客观有效率为21%，中位生存期为10个月，1年生存率30%，患者耐受良好。
另外，Penberthy等研究了时间化疗和放疗相结合治疗胰腺癌，他们共对23名胰腺癌患者给予5-FU 化疗加放射治疗。其中6名为不可手术的晚期胰腺癌患者，17名是术后患者。中位体外照射电子束剂量为50.4Gy。5-FU的剂量为300 mg/m2/d，每周用药5天，平均总剂量为8.4 g/m2。5-FU为持续低剂量给药16小时，然后在剩余的8小时中，加大给药剂量，峰浓度在10pm。结果显示，在17名术后的患者中，中位生存期为28个月，1年生存率为88%。在6名不能手术的患者中，中位生存期为13个月。没有3级和4级血液毒性反应发生。
（三） 胃癌
Kamoshita等对11例晚期胃癌患者采用了5-FU、LV、丝裂霉素C（MMC）和DDP四药联合的时间化疗方案。剂量分别为：5-FU 500mg/d×5天（持续滴注，在夜间剂量增加），LV 20mg/d×5天（LV在6pm用药），在第5天的9am给予MMC 2mg/次、6pm给DDP 20～80mg/次。给药方式是静脉滴注或肝动脉灌注。总有效率达73%，食欲下降、恶心、胃炎等不良反应轻微。Yokomori T等用同样的方案治疗14例晚期胃癌患者，总有效率为62.3%，CR3例，PR6例，厌食、恶心、胃炎、白细胞下降等副反应小。
（四） 卵巢癌
Hrushesky等人以阿霉素和顺铂对31例晚期卵巢癌患者进行化疗，患者至少接受化疗8个月以上。他们注意到阿霉素在6am给药，顺铂在6pm给药的疗效和毒副作用明显优于阿霉素在6pm给药，顺铂在6am给药。他们还注意到，用药时间不同，患者药物排泄也差别很大。顺铂在患者临起床前1小时静脉给药，其排泄速度快于其它时间。
Levi等对28例晚期卵巢癌患者进行吡柔比星（THP）和顺铂时间给药，分成A、B两组。A组：吡柔比星在早晨6点给药，顺铂在下午4点到晚上8点给药；B组吡柔比星在下午6点给药，顺铂在早上4点到8点给药。结果显示：A组的临床有效率为73%，而B组为57%；A组的白细胞、血小板减少，贫血和肾毒性发生率比B组低。4例因为不能耐受毒副反应而停药的患者，有3例来自B组（其中1例死亡）。从实验得知，吡柔比星的最佳给药时间在早晨，而顺铂的最佳给药时间在下午。
（五） 肺癌
Focan等采用5-FU+LV+卡铂（CBP）时间化疗方案治疗32例晚期非小细胞肺癌患者，5-FU 700mg/m2/d，LV 300mg/ m2/d，CBP 40，50或55mg/ m2/d，连用5天，21天一个疗程，一共化疗158个疗程。结果显示患者总体耐受良好，出现III～IV度的血小板下降占总疗程的4.6%，III～IV度的白细胞下降占总疗程的7%，7.8%的疗程有III～IV度的恶心、呕吐，不到3%的疗程患者出现粘膜炎、腹泻、脱发以及III～IV度的皮肤毒性。
    （六） 乳腺癌
目前EORTC时辰化疗中心正在以诺维本+5-FU联合时间化疗方案治疗转移性乳腺癌患者，诺维本分别在第1、6天0、3、6、9、12、15、18、21的共8个时间点给药，5-FU则按照前述方法时辰给药，以期寻找出诺维本的最佳给药时间。
   （七） 其它
除了内科应用时间化学治疗之外，介入治疗学也开始研究时间治疗在其领域中的应用。Weerts 对11例结直肠癌患者采用动脉灌注时间化疗，其中9例在化疗后得以手术切除肿瘤，5例在平均随访17.7个月后仍无肿瘤复发。吴沛宏等在肿瘤病人开展时间调节的动脉灌注时间化疗也获得了良好的苗头。
四        问题与展望
时间治疗学作为一门新兴的学科已经显示出其良好的应用前景，相对于传统的化疗给药方式，时间治疗有着疗效高，副作用小等特点。然而，由于人体，特别是肿瘤病人，存在着明显的个体差异性，而且少数癌症末期患者的时间生物节律紊乱，这些问题有待时间医学的研究者们进一步的研究和探讨，也许个体化治疗是时间治疗学将来的一个研究趋势。我们有理由相信，随着实验技术的不断发展，临床研究队伍的不断壮大，时间医学会继续迸发出新的活力。

2# lmyzdg

我对时间化学一直非常感兴趣，又在肿瘤科查房，所以这份资料对我意义重大，给我了很多启发，谢谢！

谢谢分享

太深奥了

好象基本上没有实用化。