恶性肿瘤的治疗仍然是当今世界难以攻克的难题,目前主要的治疗方法是手术切除加术后化疗。卡莫司汀是40多年前应用于临床的广谱抗癌药,也是应用在胶质瘤化疗中最广泛的药物。本文综述了卡莫司汀的作用机理及近年来在临床方面的一些应用与突破。 The treatment of malignant tumors is still a difficult problem in the world today. The main treat-ment methods are surgical resection and postoperative chemotherapy. Carmustine is a broad-spectrum anticancer drug that has been used clinically for more than 40 years. It is also the most widely used drug in glioma chemotherapy. This article reviews the mechanism of action of carmustine and some clinical applications and breakthroughs in recent years.
陈鑫,吴飞跃,黄孟军,罗燕*
重庆文理学院材料与化工学院,重庆
收稿日期:2018年10月11日;录用日期:2018年10月25日;发布日期:2018年11月6日
恶性肿瘤的治疗仍然是当今世界难以攻克的难题,目前主要的治疗方法是手术切除加术后化疗。卡莫司汀是40多年前应用于临床的广谱抗癌药,也是应用在胶质瘤化疗中最广泛的药物。本文综述了卡莫司汀的作用机理及近年来在临床方面的一些应用与突破。
关键词 :卡莫司汀,抗肿瘤,临床应用,药物联用
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肿瘤的发生是细胞调控程序紊乱的结果,最终导致细胞侵袭性生长,与周围组织粘连,严重影响机体的各项生理功能。良性肿瘤常采用手术切除的方法治疗,恶性肿瘤的治疗方法是手术切除加术后化疗。化疗是一种全身治疗的手段,利用化学药物阻止癌细胞的增殖、浸润、转移,直至最终杀灭癌细胞的一种方式。近年来,这方面的药物发展十分迅速,肿瘤化疗取得了相当大的进步,使患者的生存时间明显延长。卡莫司汀(BCNU)是亚硝基脲类药物中作用于DNA化学结构的重要代表药物,是目前使用最广泛的周期非特异性广谱抗肿瘤药物,也是第一个获得美国FDA批准用于全身化疗治疗脑肿瘤的药物 [
化学名为N,N-双(2-氯乙基)-N-亚硝基脲,又称卡氮芥(BCNU),化学结构见图1。分子式:C5H9Cl2N3O2,分子量:214.05,CLogP为1.32。本品为无色或微黄色或结晶性粉末,熔点30℃~32℃。溶于乙醇、聚乙二醇,不溶于水,所以其注射液为聚乙二醇的灭菌溶液。
图1. 卡莫司汀的化学结构
卡莫司汀属于亚硝脲类抗癌烷化剂 [
卡莫司汀是40多年前应用于临床的广谱抗癌药,由于其分子质量小,β-氯乙基亲脂性较强,血浆蛋白结合率低等优点,可以迅速通过血脑屏障,临床上主要用于治疗脑部肿瘤,转移性脑瘤及其他中枢神经系统肿瘤,是脑部原发肿瘤(如成胶质细胞瘤)及继发肿瘤术后首选药物。此外,还用于治疗t细胞淋巴瘤、骨髓瘤、预防小细胞肺癌转移、动脉粥样化等多种疾病;当与其他抗癌药物联用时,联用方案不同可以治疗不同疾病。其主要不良反应为,用药时出现骨髓抑制并伴有白细胞减少和血小板重度减少的报告,使用该药物会出现严重的恶心、呕吐等胃肠道反应。
图2. 亚硝基脲类药物的作用机理
脑胶质瘤是颅内发生率最高的恶性肿瘤,占45%左右。卡莫司汀是使用最广泛的胶质瘤化疗药物,在体内分解为两种活性成分,一种具有氨甲酰化活性,一种为烷化剂。卡莫司汀静脉给药血浆半衰期较短,仅有15~20 min,蓄积剂量超过1400 mg时可能引发严重的并发症,包括迟发性造血功能抑制,肝脏毒性和肺纤维化等。为延长作用时间,降低毒副作用,研究者通过改变给药方式,利用间质内局部化疗将卡莫司汀与植入性生物可降解聚合体结合,直接作用于肿瘤局部,改善化疗效果。目前这方面的研究已取得了较大进展(见表1),是胶质瘤化疗的新方向 [
中文名 | 英文名 | 简写 | 特征 | 文献 |
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乙二醇乙烯基二乙酸酯 | Ethylene-vinyl acetate | EVAC | 可以延长生存期,但不能生物降解 | [
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对羧基苯氧丙烷-癸二酸 共聚物 | Poly[bis(p-carboxyphenoxy)propane] anhydride and sebacic acid | PCPP-SA (Gliadel) | 可生物降解,1996年获FDA批准上市 | [
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聚D,L-丙交酯 | Poly(D,L-lactide) | PLG | 直径1~10 μm,可生物降解 | [
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聚(D,L-丙交酯-共-乙交酯) | Poly(D,L-lactide-co-glycolide) | PLGA | 直径1~10 μm,可生物降解,已用于临床 | [
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聚(乙二醇)-聚(L-乳酸) | Poly(ethylene glycol)-poly(L-lactic acid) | PEG-PLLA | 表面光滑,平均直径低于1500 nm,可生物降解 | [
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聚丙烯酸氧化石墨烯 | Polyacrylicacid grapheneoxide | PAA-GO | 能提高药物热稳定性,与卡莫司汀通过共价键结合,可生物降解 | [
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对羧基苯氧基丙烷癸二酸 共聚物 | p-Carboxyphenoxy propane and sebacic acid | CPP-SA | 平均分子量高达110,000 g/mol,持续释放模式 | [
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表1. BCNU缓释剂的种类
EVAC是最早的生物相容性控释高分子物质的聚合体,与卡莫司汀结合植入颅内治疗,与对照组比较可以延长生存期,但不能生物降解,当药物耗竭需手术取出 [
PLG和PLGA是以多聚体为载体的缓释制剂,具有良好的生物相容性,用于体内的治疗不会引起局部或全身不良反应 [
PEG-PLLA二嵌段共聚物纤维可植入BCNU,用于控制释放BCNU。通过使用静电纺丝法将BCNU均匀分散在可生物降解的PEG-PLLA纤维中。环境扫描电子显微镜(ESEM)图像表明装载BCNU的PEG-PLLA纤维看起来均匀,表面光滑,平均直径低于1500 nm。随着BCNU装载量的增加,BCNU从纤维垫的释放速率也相应增加。体外细胞毒性测定显示PEG-PLLA纤维本身不影响大鼠Glioma C6细胞的生长。在整个实验过程中保持BCNU负载纤维对细胞的抗肿瘤活性,而原始BCNU的抗肿瘤活性在48小时内消失 [
Lu等成功制备了横向宽度为36 nm的单层PAA-GO (约1.9 nm) [
聚(CPP-SA)共聚物在过量乙酸酐存在下由4个单元组成的对羧基苯氧基丙烷(CPP)预聚物和由约10个单元组成的癸二酸(SA)预聚物通过熔融缩聚方法聚合,获得平均分子量高达110,000 g/mol的共聚物 [
除了以上使用缓释剂作为药物输送系统来达到间质内化疗目的,还有报道利用微电子机械装置系统(Microelectromechanical System, MEMS)来输送BCNU的 [
综上所述,BCNU缓释剂用于在切除腔周围提供局部高剂量化学疗法,并延缓肿瘤复发,已经成为治疗胶质瘤的主要化疗药物。然而,也有少量文献报道相关不良反应,Alexandru首次报道BCNU晶片诱发继发性恶性肿瘤,一名五十三岁的女性病例,放置BCNU晶片后,在她的骨瓣中发展为快速进展性肉瘤,患者在诊断出肉瘤后很快就死了。由于患者的骨瓣没有暴露于任何诱变剂,骨瓣唯一接触BCNU晶片的亚硝基脲,很可能局部化疗直接导致快速诱导扩大肉瘤最终导致患者死亡 [
恶性胶质瘤是最具攻击性的脑肿瘤,通过手术、放射疗法和辅助化疗于胶质母细胞瘤患者的现代疗法虽然有效,但是复发也很普遍,并且预后不良。复发性胶质母细胞瘤患者的预后仍然较差,中位生存期为3至6个月。迄今为止,缺乏治疗复发性胶质瘤的标准化策略。Figueiredo分析了16例经动脉内BCNU治疗的复发性单侧胶质母细胞瘤患者 [
Reithmeier对35例复发或进行性胶质母细胞瘤患者进行了回顾性分析,这些患者在第1天,第3天静脉注射80 mg/m2BCNU。通过Kaplan-Meier方法估计无进展存活和总存活。在比例风险回归模型中分析年龄、Karnofsky表现状态(KPS)、肿瘤负荷、替莫唑胺(TMZ)预处理、初始诊断手术类型和先前复发结果的数量的影响。该组的中位年龄为53岁,中位KPS为70,中位无进展生存期为11周(95%可信区间[CI]:8~15),中位总生存期为22周(95% CI: 18~27)。不良事件的发生率,尤其是血液学毒性,相对较高 [
Jungk等对复发性胶质瘤中基于BCNU的化疗的临床结果和副作用进行了回顾性分析 [
总而言之,由于烷化剂BCNU的功效和安全性,特别是肺纤维化的风险仍然存在争议。因此有关其用于治疗复发性胶质母细胞瘤患者的报道较少,在没有其他有效的放射和/或化疗可用时,BCNU可以作为复发性胶质母细胞瘤有价值的治疗选择。
卡莫司汀(BCNU)晶片(Gliadel)可延长恶性胶质瘤患者的局部疾病控制和无进展生存期(PFS)。然而,在转移性脑肿瘤中,缺乏支持其安全性和有效性的证据。Silbergeld评估了Gliadel晶片在转移性脑肿瘤患者中的安全性和有效性 [
肉芽肿(Mycosis fungoides, MF)是一种罕见的皮肤t细胞淋巴瘤,具有明显的临床和组织学特征,对于早期肉芽肿局部使用卡莫司汀是一个安全有效的治疗方案 [
高玉杰探讨了卡莫司汀和全脑预防照射在缓解期小细胞肺癌脑转移的预防作用及预后相关性分析 [
卡莫司汀在单独使用时副作用大,而与其他药物组成联合化疗方案时,可以增加药物的抗肿瘤谱,提高疗效,使应用更加广泛。另外,联合用药可减少个别药剂量,以特征性协同或附加方式针对关键途径,从而减少毒副反应;药物联用能降低耐药性,同时提供治疗性抗癌益处,如减少肿瘤生长和潜在的转移,阻止有丝分裂活性细胞,减少癌症干细胞数量,并诱导细胞凋亡。临床上在治疗复杂疾病时应用已非常普遍 [
卡莫司汀与紫杉醇等药物治疗作用比较接近,单独使用卡莫司汀仅能够抑制肿瘤的生长 [
对流增强传递(Convection enhanced delivery, CED)是一种能绕过血脑屏障的抗癌治疗方法 [
前列腺癌(Castration resistant prostate cancer, CRPC)是最常见的癌症,也是美国男性癌症相关死亡率的第二大原因。美国癌症协会预计,2017年美国前列腺癌新病例数将超过161,360,预计约有27,730例前列腺癌死亡。卡莫司汀和亚硒酸盐治疗的组合通过减少AR/AR变异和Akt信号传导完全抑制去势抵抗性前列腺癌肿瘤生长。卡莫司汀和亚硒酸钠联合治疗显著抑制EGF刺激和AIPC细胞生存、增殖和有效地诱导细胞凋亡。由卡莫司汀和亚硒酸盐组合产生的ROS对EGF刺激的EGFR及其下游信号分子如Akt/NF-kB和ERK1/2/Cyclin D1表现出强烈的抑制作用,而个体药物治疗仅显示部分效果。总的来说,卡莫司汀和亚硒酸钠的组合可以克服EGFR介导的去势抵抗性前列腺癌中AR非依赖性生长反应的障碍。因此,卡莫司汀和亚硒酸盐的组合有望成为CRPC患者成功治疗的新疗法 [
利托那韦是一种抗反转录病毒药物,Azzalin等人测试了RTV和卡莫司汀联合抑制GL261肿瘤的体内实验。在卡莫司汀的剂量减少了五倍的条件下这种联合药物组合提高了整体存活率。RTV的血脑屏障渗透性差,不可能达到抑制胶质瘤的生长浓度。但在体外和体内与BCNU协同作用,使得控制胶质瘤生长所必需的BCNU水平显著降低。因此,基于RTV药物重新定位与BCNU联合的高级别胶质瘤患者的临床研究似乎很有意义 [
Krishnan团队证实了标准剂量90钇替伊莫单抗(0.4 mci/kg)与高剂量的BEAM (BCNU、依托泊苷、阿糖胞苷、美法仑) (Z-BEAM)是治疗非霍奇金淋巴瘤耐受性较好的自体造血干细胞移植预处理方案 [
依托泊苷联合顺铂(EP)/依托泊苷联合卡铂(EC)全身化疗虽然是治疗小细胞肺癌的首选方案,但部分患者在化疗期间可出现脑转移,缩短生存时间。2010年辽宁省肿瘤医院一位肺癌脑转移患者脑部占位切除术后病理做药敏 [
配伍情况 | 不同浓度下的抑制率 | ||
---|---|---|---|
2.0 | 1.0 | 0.5 | |
卡莫司汀 | 39.38% | 29.42% | 14.83% |
卡莫司汀联合替尼泊苷 | 55.28% | 43.77% | 29.18% |
卡莫司汀联合顺铂 | 62.87% | 51.96% | 31.96% |
表2. 配伍情况与抑制率
从表2的结果可以看出卡莫司汀与顺铂联用比卡莫司汀联合替尼泊苷在0.5、1.0、2.0浓度对小细胞肺癌脑转移有较高的肿瘤抑制率。
卡莫司汀与氟尿嘧啶 [
随着肿瘤药理、分子药理学研究的飞速发展,多种药物的作用机理得到阐明并证实,药物新的疗效将被发现。单独使用卡莫司汀的副作用很大,半衰期短,为克服这个难题,缓释制剂兴起并得到发展,卡莫司汀递送系统体系也更加完整。药物联用不仅增大了药物疗效,还增大了抗肿瘤谱。近年来,全球“靶向”抗肿瘤新药的研发异常活跃,传统细胞毒药物卡莫司汀的研究如果能够逐渐转向靶向治疗,与具有肿瘤靶向作用的生物分子偶联,构建细胞毒–生物靶靶向偶联物,将成为卡莫司汀药物开发的新方向。
本研究工作得到重庆文理学院科研项目(项目编号:R2015CH12,R2015CH10)和重庆文理学院教学改革研究项目(项目编号:160202,160204)的资金支持。
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