三氧化二砷治疗原发性肝癌的研究进展
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三氧化二砷(Arsenic trioxide,As2O3)俗称砒霜,是一种致癌剂,又是一种作用广泛的药物,中国古代曾用来治疗牛皮癣、梅毒、风湿病及一些恶性肿瘤。微量砷剂作用于哺乳动物,可使姊妹染色体交换、DNA蛋白交联和DNA降解,具有致癌和致畸作用,导致慢性中毒；砷剂亦可导致急性中毒,口服中毒剂量为10～50 mg,致死剂量为60 mg。但一定剂量的砷剂却有一定的生物学效应,如改善微循环等。我国学者[1-4]将As2O3用于白血病的治疗,取得了令人瞩目的成就。近年来,肿瘤学者将其用于实体肿瘤化学治疗的实验研究，在对肝癌的作用研究方面尤为深入，本文就这方面的研究成果作一综述。
1 抗肝癌作用的实验研究
1.1 三氧化二砷对体内外肝癌细胞的抑制作用 陈洪、刘琳等[5-8]选取人肝癌细胞株SMMC7721、Bel7402、QGY7701和QGY7703,以正常人肝细胞株L02作为对照,观察不同浓度的As2O3对这些细胞株的影响,发现As2O3对上述肝癌细胞株具有明显的生长抑制作用,且具有剂量相关性和时间相关性；半抑制浓度(MTT)测得As2O3作用72 h对上述癌细胞株的体外细胞毒试验(IC50)分别为:1.33,1.09,1.54和1.33 μg/ml,而在同等药物浓度下对L02细胞生长未见明显抑制。邓志华等[9]研究发现1～2 μmol/L的As2O3对肝癌细胞的生长有显著的抑制作用,且随时间的延长这种抑制作用明显增加,而1 μmol/L As2O3对正常肝细胞的影响最小,1 μmol/L As2O3作用5 d肿瘤细胞开始出现凋亡,10～12 d全部凋亡。陈洪等[6]研究As2O3对小鼠移植性肝癌的抗癌作用,As2O3 2.0和3.5 mg·kg-1·d-1尾静脉给药，连用7 d。两个剂量浓度可有效抑制实体皮下肿瘤组织的生长或延长腹水瘤鼠的生存时间,其作用具有一定的量效关系。邓友平等[10]报道利用小鼠移植肿瘤模型,研究三氧化二砷对小鼠白血病L1210、小鼠肝癌和小鼠肉瘤S180的疗效，结果表明As2O3能明显延长白血病L1210和肝癌腹水小鼠的生命,抑制小鼠肉瘤S180的生长。抑制肿瘤生长的同时对腹腔荷瘤裸鼠尚具有抗恶病质效应[11]。陈洪和徐洪雨等[5，6，12]应用流式细胞仪检测显示As2O3阻滞SMMC7721细胞于G2/M期,而Bel7402则为G0/G1期。刘琳等[7，8]报道As2O3使QGY7701和QGY7703细胞周期阻滞于S期。李江涛等[13]则报告As2O3可阻滞Bel7702细胞于S+G2～M期,且认为As2O3可能为细胞周期特异性药物。提示As2O3对于不同的肝癌细胞株,作用机制可能不尽相同。由上述实验可知:As2O3在体内、外对人和小鼠肝癌细胞均具有显著的选择性抑制作用,并在一定范围内呈现出典型的剂量相关性和时间相关性的特点。在小鼠静脉给药方式的实验中,还可以观察到用药组荷瘤鼠生存时间明显延长,其作用呈现明显的量效关系,且毒副反应较小。
1.2 抗肝癌作用机制的实验研究 (1)诱导凋亡作用：诱发肿瘤细胞凋亡是其抗肝癌等实体瘤的主要作用机制之一。研究表明:1～2 μmol/L As2O3主要是通过诱导肿瘤细胞凋亡以抑制人肝癌细胞株BEL7402细胞的生长；1～2 μmol/L As2O3诱导细胞凋亡可能是通过改变bcl2,bax的表达以及两者之间的比率来实现的[12]。As2O3可上调肝癌细胞凋亡，促进基因bax和Fas表达,下调凋亡抑制基因bcl2表达，使得bcl2/bax的比例下降,这些可能是诱导肝癌细胞凋亡的分子机制[5，6]；邓志华[9]还报告As2O3可使Bel7402细胞的Fas和FasL的表达率均升高。(2)细胞毒作用：在体内外应用中、高剂量As2O3作用于人和小鼠肝癌细胞株,均可抑制癌细胞增殖,可见到部分肝癌细胞出现破碎、坏死等形态学改变,提示其对肝癌细胞具有一定的细胞毒作用；且在癌细胞和正常细胞间具有选择性[5-7]。(3)对人肝癌细胞株血管内皮生长因子(VEGF)表达的影响：肿瘤血管形成是肿瘤恶性生长、浸润和转移的形态学基础,且与预后密切相关。VEGF是作用最强、特异性最高的可溶性血管增生因子。VEGF与肿瘤生长关系密切,可作为一项反映肝癌复发转移潜能的生物学指标。采用免疫组化SP染色法对As2O3影响人肝癌细胞株VEGF表达进行研究,发现人肝癌细胞株Bel7402细胞的VEGF表达明显受到抑制[14]。体内外实验也证实As2O3诱导血管内皮细胞凋亡及使肿瘤血管闭塞[12，13]，提示As2O3具有抗肿瘤血管形成的作用。(4)其他作用机制：体外细胞培养和体内动物实验[7]可观察到As2O3作用细胞后,可上调肝癌细胞的抑癌基因p16、癌转移相关基因nm23表达,下调抑癌基因Rb的表达;使有的癌细胞阻滞于细胞周期G0/G1期,有的阻滞于S期。已知p16、Rb基因参与细胞周期的调控,nm23基因为肿瘤转移抑制基因。因此,As2O3可能具有调控肝癌细胞周期和抗转移的作用。于鼎等[17]报道三氧化二砷对肝癌细胞系HepG2生长和核基质蛋白亦具有明显影响。Wang等[18]的研究证实As2O3与顺铂(PDD)和阿霉素(ADM)联合用药时对体外培养的人肝癌细胞株和小鼠肝癌移植瘤均可显著提高抗肝癌效果,前者相互作用的性质为明显的协同作用,而后者相互作用的性质为明显的加成作用,为As2O3与化疗药联合增效治疗肝癌提供了实验依据。
2 治疗肝癌的临床研究目前国内几家医院正在开展As2O3治疗肝癌的Ⅰ、Ⅱ期临床实验。
2.1 给药方式 分全身给药和局部给药：(1)经静脉小剂量缓慢滴注，10～15 mg/d，连用2～4周，一般4周为1疗程；(2)肝动脉留管，经微量灌注泵给药，20 mg/d，连用5 d，4周重复1次；(3)局部灌注As2O3，每次20 mg加碘油栓塞或局部瘤内药物注射，每次20 mg。
2.2 临床疗效 经As2O3治疗的病例大都选择多种治疗方法无效的患者。秦叔逵、钱军等[19，20]报道，As2O3经静脉输注治疗，有一定疗效。单药As2O3注射液15 mg,静脉滴注,每天1次,连用14～21 d为1周期,间歇2周重复。治疗原发性肝癌28例,部分缓解(PR)3例,无变化(NC)21例,进展(PD)4例,缓解率为10.7%。尤为值得注意的是,8例合并肝区剧烈疼痛的原发性肝癌患者中,5例(62.5%)用药后肝区疼痛消失,止痛效应均在用药后3～5 d内显现,停药后仍能维持2周以上。而经肝动脉留置导管持续给药者一组患者[21]，给予As2O3连续区域化疗，20 mg/d,连续5 d，4个疗程,6例肿瘤体积缩小50%以上，无新病灶出现(PR=35.2%)；8例缩小10%～49%(显效率41.1%),1例无变化,2例肿瘤体积增大25%以上，15例食欲改善,10例体重增加，7例AFP下降或降至正常。14例伴有肝区疼痛或不适减轻或消失。
2.3 不良反应 As2O3经胃肠道口服毒性极大,而As2O3采用非胃肠道给药方式,毒副作用却较少。应用As2O3注射液治疗肝癌,在常用剂量下其毒副反应一般较轻,且多为可逆或可以防治。常见的毒副反应有消化道反应，通过调整剂量和对症处理，多数既可缓解,一般不影响继续用药，个别需停药；皮肤改变，均不严重,抗组胺类抗过敏药对症处理后能缓解,通常不影响继续用药；肝肾毒性，部分患者用药后肝功能转氨酶呈轻度升高,肾功能一般变化不大,但有些患者发生颜面或下肢水肿,可能与砷剂在肝脏解毒和通过肝肾排泄对肾脏轻度损害有关,停药后好转消失，要求必须预防性应用保肝药和利尿剂；骨髓抑制，少数患者用药2周以上时白细胞有所下降,以Ⅰ～Ⅱ度毒性常见,Ⅲ度少见,未曾遇到Ⅳ度者，一般停药或升白药物治疗后能迅速恢复正常。其他:偶见手足末端麻木感,或偶感下肢肌力减弱,停药后可逆。个别患者可有心电图异常,主要为窦性心动过速,STT改变。偶有神经精神系统毒性,包括失眠和精神障碍,极个别患者可以发生精神异常,发生率<1‰,偶为不可逆性,但值得重视。以往文献报道口服砷剂常常导致急性出凝血机制障碍,误服者“七窍流血”而亡；但近年来应用As2O3注射液治疗白血病和其他肿瘤已数千例,却未见引起急性出血的报道。有的白血病患者长期用药,累积剂量高达6 000 mg,亦未见明显的慢性砷中毒。这或许与注射给药避开了As2O3在胃肠道内起某种化学变化及吸收特殊等有关。
3 药代动力学特征
As2O3由静脉进入人体后,其分布与消除呈二房室模型特征[1，22]。砷剂进入人体后,95%～97%与红细胞内的血红蛋白结合,再分布至全身各组织器官,在常规的临床治疗方案中,血液的砷浓度平均在1 μmol/L,峰值在4.8 μmol/L,按常规的血液扩散浓度,到达实体肿瘤的砷浓度远远低于治疗浓度。动物体内实验表明:经动脉微量输液泵输入100 μmol/L As2O3,其局部灌注区域内的组织浓度平均达7.9 μmol/L。同等条件下经静脉输入,其组织浓度仅达1.4 μmol/L。细胞培养及动物实验均证实As2O3的抗肿瘤作用具有时间及剂量依赖性，在一定范围内药物浓度越高，用药时间越长，抗肿瘤效果越好。由静脉给药到达肿瘤组织的药物浓度相对较低，而加大剂量又会增加药物的毒性。这可能是血液系统恶性肿瘤显效,而实体肿瘤作用相对不明显的关键所在。而经肿瘤的供养动脉灌注,同等剂量下可增加肿瘤组织的药物浓度，增加抗肿瘤效应。抗血管及诱导肿瘤细胞凋亡是目前肿瘤治疗的方向，As2O3治疗原发性肝癌安全有效,不良反应少,有一定的临床应用前景,但对其最适合的临床给药途径、剂量、时间、疗程和联合用药等问题,还有待于进一步深入研究。
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作者单位： 050051 石家庄市，河北医科大学第三医院药剂科(解皓、刘保良)，放射科(李海涛、吴文娟)
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