王建軍,潘 佳,李艷華,程傳耀,周 芳

河南大學(xué)淮河醫(yī)院 腫瘤科，河南 開封 475000

熱療在骨肉瘤治療的應(yīng)用

王建軍,潘 佳,李艷華,程傳耀,周 芳

河南大學(xué)淮河醫(yī)院 腫瘤科，河南 開封 475000

熱療對(duì)骨肉瘤治療的機(jī)制主要包括：誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、直接導(dǎo)致死亡和提高對(duì)腫瘤免疫；從臨床與體外實(shí)驗(yàn)方面說明熱療對(duì)骨肉瘤治療作用；熱療與化療協(xié)同應(yīng)用；熱灌注化療在臨床方面的應(yīng)用。

骨肉瘤;熱療;耐藥

骨肉瘤是發(fā)生在骨的惡性腫瘤，多發(fā)生在青少年，發(fā)生部位多見于長管狀骨的干垢端，是青少年致死致殘率較高的疾病。隨著治療方法的進(jìn)步，骨肉瘤的預(yù)后已經(jīng)有很大改善，但是尋找一種既能有效殺死局部病灶腫瘤細(xì)胞又能最大化保留肢體關(guān)節(jié)功能的治療方法，一直是骨腫瘤研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。熱療在胃腸道惡性腫瘤中的應(yīng)用，有了較好的效果。由于骨肉瘤的腫瘤發(fā)生部位及腫瘤治療要求特點(diǎn)，我們對(duì)熱療在骨肉瘤治療機(jī)制及方法上進(jìn)行了總結(jié)。

1 熱療殺傷腫瘤細(xì)胞的機(jī)理

1.1 熱療加速腫瘤細(xì)胞的凋亡

高熱可以抑制 DNA、RNA 及蛋白質(zhì)的合成。 高熱可以損害細(xì)胞膜的正常功能，使細(xì)胞膜的通透性發(fā)生改變，引起蛋白外溢，核染色質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致癌細(xì)胞的死亡。Hou等[1]對(duì)骨肉瘤細(xì)胞株熱療引起的凋亡進(jìn)行了深刻入研究，得出以下結(jié)論：高溫誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡引起線粒體功能障礙，高溫降低了線粒體膜電位，并增加了細(xì)胞色素C從線粒體到細(xì)胞質(zhì)的釋放；熱療還大幅增加Bax表達(dá)，降低Bcl-2的表達(dá)，引起B(yǎng)cl-2/Bax比值的增大，促進(jìn)細(xì)胞凋亡；熱療觸發(fā)caspase的激活和誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞凋亡；熱療誘導(dǎo)活性氧的積累促進(jìn)細(xì)胞凋亡；熱療引起了一些內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激標(biāo)志物(細(xì)胞內(nèi)鈣離子)水平升高，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的未折疊或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)積累，可損傷細(xì)胞。受到各種刺激，未折疊或錯(cuò)誤折疊蛋白積累觸發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的發(fā)作，而過多的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激觸發(fā)細(xì)胞死亡。

1.2 對(duì)腫瘤血管的影響

腫瘤的血管、血流狀態(tài)與正常組織顯著不同，由于腫瘤組織血管生長畸形、結(jié)構(gòu)紊亂，毛細(xì)血管受壓并有血竇形成，受熱后成為一個(gè)熱儲(chǔ)器，致使熱療時(shí)腫瘤部位溫度高于鄰近正常組織 3～5 ℃。這種選擇性加熱現(xiàn)象導(dǎo)致溫度差，保證了腫瘤局部加熱到 40～43 ℃ 時(shí)能大量殺滅腫瘤細(xì)胞而又不損傷正常組織細(xì)胞，產(chǎn)生選擇性殺滅腫瘤的熱療效果。Neprina等[2]研究提示，對(duì)于下肢的骨與軟組織惡性腫瘤進(jìn)行熱療，熱療溫度為43 ℃，腫瘤體積縮小，患者痛疼癥狀減輕。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提示，周圍正常組織，骨組織的光鏡下結(jié)構(gòu)未見明顯改變。Shimose等[3]的研究中，62例患者均接受新輔助治療，包括熱療(42～45 ℃，60 min)、柔紅霉素30～50 mg/m2，6次輸注；溫?zé)嶂委熃Y(jié)束后，伽瑪?shù)吨委煟?0～36 Gy ，其次是手術(shù)治療。手術(shù)病理提示：主要大、中血管血栓形成的微循環(huán)瘀滯，血管內(nèi)膜內(nèi)皮細(xì)胞損傷和壞死，血管壁的變化主要出現(xiàn)在腫瘤中心區(qū)。腫瘤周邊部位，腫瘤血管受損范圍從10.6%到61.7%，平均29.7%；在腫瘤大部壞死部位，腫瘤血管損壞34.5%～72%(平均49.46%)，血管損壞主要表現(xiàn)血管瘀滯、血栓形成；10例骨肉瘤組織壞死100%的病例，平均無血管56.05%。在對(duì)照組中，2.85%～73.4%(平均21.69%)的血管對(duì)微循環(huán)有損害。研究表明，熱療還通過抑制腫瘤源性的血管內(nèi)皮生長因子及其產(chǎn)物的表達(dá)，阻礙腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞增生及細(xì)胞外基質(zhì)的再塑，抑制腫瘤生長及轉(zhuǎn)移。

1.3 提高機(jī)體免疫力

腫瘤發(fā)生、侵襲及轉(zhuǎn)移取決于機(jī)體免疫功能狀態(tài)。局部熱療可以提高機(jī)體的免疫力。可溶性白細(xì)胞介素-2(IL-2)受體是重要免疫封閉因子，正常情況下IL-2與細(xì)胞膜上的IL-2受體結(jié)合后啟動(dòng)IL-2受體陽性免疫細(xì)胞的增殖活化，抑制腫瘤細(xì)胞的分裂生長。白細(xì)胞介素-6 (AIL-6)是一種多功能的細(xì)胞因子，主要來源于單核巨噬細(xì)胞，部分來自于T細(xì)胞、B細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞，在機(jī)體防御機(jī)制中起重要的作用。Nakano等[4]研究發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)79例骨惡性腫瘤熱療，熱療后檢測細(xì)胞亞群、L-2、可溶性IL-2R，發(fā)現(xiàn)熱療后機(jī)體免疫狀態(tài)好轉(zhuǎn)。Kubista等[5]在研究熱療與自然殺傷細(xì)胞與骨肉瘤的關(guān)系中得出：熱處理會(huì)影響其敏感性自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)介導(dǎo)的溶解，把富集分離純度為85%～97%的NK細(xì)胞,在42.5 ℃，90 min與骨肉瘤細(xì)胞株共培養(yǎng)，與對(duì)未加熱細(xì)胞株殺傷溶解率分別為3.1%～13.7% 、16.9%～27.9% (P=0.021)。研究結(jié)果表明熱療增加骨HSP72表達(dá)和NK細(xì)胞介導(dǎo)的殺傷敏感性。

1.4 熱休克蛋白

熱休克蛋白是生物受到環(huán)境中物理、化學(xué)、生物、精神等刺激時(shí)發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)而合成的蛋白質(zhì)。加熱可以提高熱休克蛋白的表達(dá)。熱休克蛋白種類有HSP 100家族 、HSP 90家族、HSP70家族、HSP 60家族、小分子量HSP家族。Uozaki等[6]通過60例骨肉瘤臨床患者的術(shù)前活檢病理檢查與手術(shù)后病理檢查，進(jìn)行預(yù)后分析發(fā)現(xiàn)，HSP 72的表達(dá)與預(yù)后不良有關(guān)。Trieb等[7]研究了45例骨肉瘤臨床病例，經(jīng)過新輔助化療，檢測熱休克蛋白與組織反應(yīng)之間的關(guān)系，在良性和惡性骨腫瘤細(xì)胞質(zhì)均發(fā)現(xiàn)Hsp60表達(dá)，在骨肉瘤細(xì)胞中的表達(dá)量增加；HSP 72表達(dá)顯著升高在骨肉瘤(17%，45%，38%)與非惡性骨腫瘤相比(1%，34%，2.9%；P<001)。HSP72陽性的骨肉瘤患者比HSP 72陰性的患者新輔助化療的反應(yīng)更好(P<001)，共表達(dá)HSP 60的患者，與腫瘤大小相關(guān)(P<0.005)；免疫組化標(biāo)記HSP 72表達(dá)似乎是一個(gè)骨肉瘤的預(yù)測因子，它的表達(dá)與對(duì)新輔助化療反應(yīng)較好有關(guān)。Trieb[8]另外研究了三株骨肉瘤細(xì)胞株，42 ℃作用3個(gè)細(xì)胞系測試，HSP 70的表達(dá)被發(fā)現(xiàn)在一個(gè)時(shí)間依賴性的上調(diào)；這項(xiàng)研究的結(jié)果表明熱休克對(duì)人骨肉瘤細(xì)胞有抑制作用。

2 對(duì)骨肉瘤臨床常用熱療的方法

2.1 熱療與化療的協(xié)同作用

熱療與化療藥物可發(fā)揮協(xié)同抗腫瘤作用。對(duì)于特定的化療藥物而言，化療與熱療的協(xié)同機(jī)制有一定的特殊性，但總而言之，可有以下共性機(jī)制:①熱療促進(jìn)藥物進(jìn)入腫瘤細(xì)胞。藥物在腫瘤細(xì)胞內(nèi)達(dá)到一定有效藥物濃度是發(fā)揮作用的前提。細(xì)胞通?？梢酝ㄟ^藥泵將藥物泵出細(xì)胞外，保護(hù)細(xì)胞免受損傷。熱療可以促進(jìn)藥物通過細(xì)胞膜，進(jìn)人細(xì)胞。②熱療促進(jìn)藥物誘發(fā)腫瘤細(xì)胞凋亡。很多化療藥物可以通過不同機(jī)制最終誘發(fā)細(xì)胞凋亡，熱療可以促進(jìn)這一進(jìn)程。③熱療易在腫瘤組織中心部位達(dá)到較高的溫度，中心部位酸性環(huán)境下熱療更易誘發(fā)腫瘤細(xì)胞凋亡。腫瘤周邊部位血供較多，化療藥物容易到達(dá)，對(duì)周邊部位化療具有優(yōu)勢。因此，熱療與化療聯(lián)合可覆蓋腫瘤病灶的全部。Wan等[9]用體外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了，骨肉瘤OS-732細(xì)胞系在不同溫度處理后，順鉑和43 ℃的順鉑作用1 h，細(xì)胞凋亡率56.47%，發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高有升高的趨勢。說明熱療聯(lián)合順鉑對(duì)骨肉瘤細(xì)胞株增強(qiáng)細(xì)胞毒性和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，通過熱化療能提高腫瘤治療效果。Takemoto等[10]用在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)骨肉瘤模型上對(duì)多種藥物進(jìn)行了熱化療實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)溫度41.5 ℃，時(shí)間30 min，得出結(jié)論：烷化劑在高溫下可能是多種腫瘤的首選藥物。Debes等[11]在兒科常見腫瘤進(jìn)行熱化療的體外實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為不同腫瘤細(xì)胞對(duì)不同的熱反應(yīng)是不同的，對(duì)不同的化療藥物反應(yīng)也是不同的，對(duì)藥物的聯(lián)合反應(yīng)也是不一樣的。

2.2 局部熱療對(duì)骨肉瘤治療的影響

微波消融(microwave ablation)是利用頻率在300 MHz～300 GHz范圍內(nèi)的電磁波產(chǎn)生的超高頻電磁場使生物組織中的極性分子(主要是水分子)發(fā)生高頻往復(fù)振動(dòng)，摩擦生熱。醫(yī)學(xué)中普遍采用的微波頻率介于900 MHz～2.45 GHz。同射頻消融一樣，微波消融也被廣泛地應(yīng)用于骨腫瘤的治療。不僅有實(shí)驗(yàn)探討了CT引導(dǎo)下經(jīng)皮穿刺微波消融術(shù)治療髓部骨樣骨瘤的可行性，微波消融還被廣泛地應(yīng)用到惡性骨腫瘤的保肢治療等。Fan[12]用微波熱療體內(nèi)照射79例惡性腫瘤。隨訪3 mom至50 mon(平均23 mon)，排除5例在治療椎體惡性腫瘤的姑息治療。在74例四肢惡性腫瘤患者中，術(shù)后4 mon～2 a發(fā)生肺轉(zhuǎn)移12例,病理性骨折8例。單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描(SPECT)的研究表明，滅活瘤骨段血運(yùn)重建可以在1 a或1 a以上完成。這些結(jié)果表明，使用微波熱療可以被認(rèn)為是一個(gè)確切的治療方法，這是安全的，耐受性良好。Lu等[13]用新輔助化療，并術(shù)中微波加熱惡性骨腫瘤患者。腫瘤位于股骨遠(yuǎn)端16例，脛骨近端5例，股骨干2例。病理診斷分別為骨肉瘤、軟骨肉瘤、平滑肌肉瘤。腫瘤分期為II B型18例，II A 型6例，III B型3例。手術(shù)廣泛切除軟組織腫瘤，保護(hù)周圍組織免受熱損傷的銅網(wǎng)，并在手術(shù)中加熱腫瘤骨50 ℃ 15 min。隨訪4～180 mon(平均57 mon)。5 a、10 a生存率分別為70.19%和54.83%。該方法的優(yōu)點(diǎn)是，保持了腫瘤承重骨的形狀和連續(xù)性，無需切骨和內(nèi)固定，容易控制加熱處理的時(shí)間和溫度，有利于骨重建。

2.3 局部灌注熱療對(duì)骨肉瘤治療的影響

將含化療藥物的高熱液體體外灌注局部載瘤肢體(hyperthermic isolated regional perfusion，HIRP)的方法理論上具有良好的應(yīng)用。HIRP作為一種術(shù)前輔助治療，將高熱及化療藥物局限于荷瘤肢體，一方而使腫瘤組織血管內(nèi)的化療藥物濃度顯著提高，使之在有限的空間內(nèi)能夠發(fā)揮最大的生物學(xué)效應(yīng)，同時(shí)顯著降低了全身循環(huán)中的藥物濃度，從而降低了化療藥物的全身毒性反應(yīng)。另一方而，高熱在獨(dú)立發(fā)揮抗癌作用的同時(shí)，通過加速腫瘤內(nèi)血液循環(huán)和提高腫瘤細(xì)胞膜對(duì)化療藥物的滲透性，從而發(fā)揮協(xié)同抗癌作用。該方法不僅有效地殺死了局部腫瘤細(xì)胞，還為隨后的外科手術(shù)創(chuàng)造了明顯且相對(duì)縮小的安全切除界限，提高了保肢手術(shù)的安全性和成功率。一些實(shí)驗(yàn)采用將順鉑或腫瘤壞死因子及多柔比星加入高熱灌注液的方法治療下肢腫瘤，獲得了良好的臨床效果。Nakano等用順鉑灌注下肢腫瘤20例，13例術(shù)后病理顯示，溫?zé)峁嘧⒒熀螅[瘤壞死率超過90%(III級(jí)或IV級(jí))，主要表現(xiàn)腫瘤的壞死纖維化及硬化。van Ginkel等[14]用順鉑熱灌注了四肢腫瘤，2例病理完全緩解，1例壞死率大于90%，1例無反應(yīng)，雖然病例數(shù)較少，但取得了較好的效果。一些臨床實(shí)驗(yàn)報(bào)道顯示出該方法的可行性和有效性，但也有一些實(shí)驗(yàn)未能予以驗(yàn)證，對(duì)其療效提出了質(zhì)疑。因此，多中心的前瞻性隨機(jī)對(duì)照研究有待進(jìn)一步證實(shí)其臨床價(jià)值。且局部高熱療法仍然存在一些并發(fā)癥，如化療藥物外滲引起皮膚壞死、血管毒性反應(yīng)及筋膜間室綜合征等，尚需進(jìn)一步改善和克服。目前，該方法在臨床實(shí)際應(yīng)用中受到很大的限制，在國內(nèi)外腫瘤治療中心也極少采用。

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[責(zé)任編輯 李武營]

Application of hyperthermia in the treatment of osteosarcoma

WANG Jianjun, PAN Jia, LI Yanhua, CHENG Chuanyao, ZHOU Fang

Oncology Department of Huaihe Hospital, Henan University， Kaifeng 475000, China

The mechanisms of hyperthermia treatment of osteosarcoma are composed of induction of apoptosis of tumor cells, killing tumor cells directly, and increasing immunity to the tumor cells. Through the clinical and in vitro experiments, it has been shown that hot perfusion chemotherapy has a better therapeutic effect on osteosarcoma.

Osteosarcoma; hyperthermia; drug resistance

1672-7606(2016)04-0229-03

2016-10-17

河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目(162102310394)

王建軍(1968-)，男，河南開封人，醫(yī)學(xué)碩士，副教授，從事腫瘤的研究及治療工作。

R738.1

A