【正文】 1 . 第 2章 納米抗腫瘤藥物 進入 21世紀的今天，隨著疾病譜的改變，非傳染性慢性疾病已成為人類健康的主要敵人，其中尤其是癌癥。癌癥的發(fā)病率目前雖居心血管疾病之后，但因其患者多為 65歲以前的中老年，且治愈率低，患者生存期較短，因而更受到人們的關注。 隨著對腫瘤認識的深化和診斷手段的提高，在癌癥治療上也已經取得長足的進步。如保存功能的外科根治術、靶向藥物治療、定位精確的三位放療等相繼出現，各種傳統(tǒng)的治療方法在 提高療效與保持生活質量方面也取得進展。但在世界范圍內癌癥的總體發(fā)病率及死亡率仍在不斷上升，由于發(fā)達國家將污染工業(yè)向發(fā)展中國家轉移等因素，發(fā)展中國家的情況尤為嚴重。估計 2020年，全球癌癥的發(fā)病數和死亡數將分別達到 2022萬和 1200 萬，且絕大多數在發(fā)展中國家 [1]。 腫瘤的病理與生理特征 [2] 1 腫瘤的病理特征 腫瘤是在各種致癌因子的長期協(xié)同作用下，某些易感細胞逐漸發(fā)生的過度而異常的增生，往往持續(xù)生長伴有分化與增殖的調控障礙，與整體不協(xié)調，表現為局部腫塊。這個定義表明腫瘤最重要的特征是細 胞的 遺傳特性發(fā) 生了轉變。 腫瘤的細胞異常增生與非腫瘤性增生具有本質的區(qū)別。機體在生理狀態(tài)以及在炎癥、損傷修復的病理狀態(tài)下，也常有組織細胞的增生，這些增生是在一定刺激下發(fā)生的反應性增生，是限于一定程度、一定時間和范圍的。一旦刺激因素去除，增生就會隨之停止。而且非腫瘤性增生時增生的細胞分化成熟，與整個機體的生長相協(xié)調，所生成的組織結構與原有或正常的組織相似，可恢復原有的功能。 人體的任何部位、任何組織、任何器官均可能發(fā)生腫瘤，腫瘤的類型也多種多樣。 機體的大部分組織都是由三大類細胞構成， 按分化成熟程度分為：干細胞、成熟細胞與功能細胞。腫瘤起源于機體不同分化階段的正常干細胞，主要表現為分化障礙，不是丟失，而是不能獲得細胞成熟的特性。其中起源于低分化階段的干細胞的腫瘤，其自身分化亦低，惡性程度則較高；而起源于高分化階段的干細胞的腫瘤，自身分化亦高，惡性程度則較低，或不具有惡性行為。 2 2 腫瘤細胞的生物學特征 (1) 自主性 在正常情況下，機體通過神經、體液等機制的調節(jié)，對細胞的分化與增殖都有著嚴密的調控作用，而腫瘤細胞則不受機體的調控，且其增殖速率也大于正常細胞。 (2) 不 成熟性 腫瘤細胞向不成熟方向分化，因而缺乏成熟細胞的形態(tài)和功能，其分化過程不受機體的調控。 (3) 侵 潤 性 良性腫瘤一般僅限于某局部，不向四周擴散侵潤。惡性腫瘤則常突破基底膜向深部侵潤，或通過血管、淋巴管等向遠處轉移。 3 腫瘤細胞的生物化學特征 (1) 腫瘤細胞膜的改變 主要是大分子糖蛋白及糖脂的糖鏈改變，引起其結構變化而使細胞膜改變，隨之細胞膜的功能改變，如膜的流動性增加，對氨基酸等物質的通透性增大。 (2)腫瘤細胞代謝改變 腫瘤細胞的蛋白合成及分解代謝都加快，但合成代謝大于分 解代謝。腫瘤細胞可與正常細胞爭奪合成蛋白質的原料物質合成自己的蛋白，并作為腫瘤相關抗原引起機體的免疫反應。在糖代謝過程中腫瘤細胞以糖酵解作用為主，酵解過程中的代謝產物可被腫瘤細胞用來合成蛋白質、核酸或脂類，從而為腫瘤生長提供物質基礎。 (3) 腫瘤細胞信息系統(tǒng)的改變 ① 腫瘤細胞的 cAMP/cGMP 下降 cAMP具有抑制細胞增殖、誘導細胞分化的作用，而 cGMP則相反，此比值下降可使細胞增殖失控。 ② 鈣與鈣調蛋白增高 結果提高腫 瘤細胞內鈣的水平。 ③ 活化蛋白激酶 c 該酶在癌變過程中起重要作用，其活化可使多種底物磷酸化，增大膜的通透性，提高細胞內的鈣、鉀水平，促使細胞增殖。 腫瘤的生長 [2] 腫瘤通過細胞增殖而不斷生長發(fā)展。正常細胞的生長依賴于生長因子的調節(jié)，腫瘤細胞很少或不受生長因子的調節(jié)而具有持續(xù)性增殖能力，正常細胞的調節(jié)系統(tǒng)在腫瘤細胞中不再發(fā)揮作用。 1 腫瘤的生長機理 腫瘤在正常組織結構中生存發(fā)展，必須克服周圍組織的張力，只有當瘤細胞 3 達到一定量時才能產生足夠的壓力克服這 種張力，腫瘤才得以迅速生長。 實體瘤的生長一般首先經過一個無血管期，此時主要靠彌散攝取營養(yǎng)物質。在此階段腫瘤大小通常不超過 ，細胞數在 107以內。此后血管長入，腫瘤進入有血管期，腫瘤的生長也驟然加速，體積迅速增大。隨著血管的形成， 2周內腫瘤得到數厘米或數十厘米，血管周圍 100?m以內的腫瘤細胞生長活躍，有較多的核分裂象。血管密度愈大，腫瘤生長愈快。 很多實體瘤細胞均可產生一種腫瘤血管形成因子（ tumor angiogenesis factor, TAF）， TAF 可促進宿主毛細血管和小靜脈內皮細胞分裂 和刺激毛細血管生長。還有激活細胞蛋白酶，導致間質成分降解，從而促進內皮細胞移動和新血管的形成。 TAF來源于抑瘤細胞，其量與腫瘤生物學特性及存在方式有關，分化差者其量較多。若腫瘤內沒有能產生 TAF的細胞株，該腫瘤就不能生長，或長期潛伏，或最后消退。有人試圖利用 TAF為核糖核蛋白或多肽從而具有抗原性的特點，制備抗 TAF抗體，或尋找藥物來封閉 TAF，阻礙其與血管的結合，為戰(zhàn)勝腫瘤提供新的途徑。 2 腫瘤細胞的增殖周期 細胞從第一次分裂末到下一次分裂末的一個周期，稱為細胞的增殖周期。該周期 分為 4個時相： ①G 1期，為 DNA合成前期，細胞明顯增大， RNA 及蛋白質的合成迅速。 DNA和所需的各種前體物質如三磷酸脫氧核苷等，均在此期合成。 ②S期，為 DNA合成期，利用 G1期合成的各種前體物質來合成脫氧核糖核酸。 ③G 2期，為 DNA合成后期， DNA合成終止，細胞完成分裂準備。 ④M 期，為有絲分裂期。 細胞能否啟動周期進入增殖，主要的調控點在 G1期的限制點。在該點細胞整合內外源信號，決定細胞繼續(xù)增殖、分化，或是停留于該期，或自動凋亡。細胞一旦跨越該點，則將以既定速率完成余下各期。同時，在細胞周期的任何一個時相，如果生物合成被 阻斷，即能使整個細胞增殖周期中斷，從而阻斷細胞生長。根據不同的細胞周期，利用藥物對 DNA、 RNA 及蛋白質合成部位的作用，可取得抑制腫瘤的治療效果。 細胞增殖動力學與細胞分裂、分化的控制和腫瘤的治療密切相關，可用以指導化療、放療方案的設計。 4 3 腫瘤的生長速率 對腫瘤增殖規(guī)律的研究發(fā)現，由一個瘤細胞增殖 10代可得 1000 個細胞，重1?g，臨床不能發(fā)現；增殖 30代，瘤細胞數可達 10億個，重 1g，可能摸到癌塊；增殖 40代，細胞數量達萬億個，重 1 kg，可致死。臨床發(fā)現，絕大多數腫瘤生長的快慢并非決定于單個 的癌細胞的數量，而是取決于進入細胞周期的細胞群體的大小。惡性腫瘤分化程度低、生長快，腫瘤的惡性程度愈高，生長愈快，短期即可形成較大腫塊。腫瘤的生長方式與腫瘤類型、分化程度和發(fā)生部位均有關。 腫瘤生長是瘤細胞增生的結果，但增生分裂的瘤細胞也會發(fā)生一系列丟失，包括壞死、分化（部分瘤細胞可向成熟細胞分化）和因細胞本身缺陷而靜止、自然死亡等。因此瘤干細胞的數量、丟失因素和血管形成因素等，均是影響腫瘤生長速率的重要因素。對腫瘤實施治療的目的，就是使腫瘤細胞最大程度丟失而治愈。 腫瘤的浸潤與轉移 1 腫瘤 的浸潤 某些組織或細胞在質和量兩方面異常地分布于細胞間隙的現象稱浸潤。腫瘤浸潤是腫瘤細胞和細胞外基質在宿主多種因素的調節(jié)下相互作用的結果，是腫瘤細胞分離、酶降解、移動、基質內增殖等一系列過程的表現。通常瘤細胞從原發(fā)部位侵入周圍間質后，首先在壓力最小處侵入組織間隙、淋巴管、血管和神經周圍，然后侵入鄰近組織并增殖生長，進而破壞鄰近組織和器官。若瘤細胞侵入鄰近淋巴管、沿淋巴管管壁蔓延，稱淋巴管穿透；若腫瘤細胞侵入毛細血管和小靜脈后沿著管壁生長蔓延，稱血管穿透。 2 腫瘤的轉移 瘤細胞從原發(fā)部位侵入淋巴管、 血管或體腔，被帶到他處繼續(xù)生長，形成與原發(fā)瘤類型相同的腫瘤，這一過程稱轉移。轉移后形成的腫瘤稱轉移瘤或繼發(fā)瘤。 腫瘤的化學藥物治療 [3] 人們對惡性腫瘤的治療提出 3大支柱方案：外科手術治療、放射治療和化學藥物治療。外科手術治療不是腫瘤的唯一治療方法，但對大部分實體瘤仍然是首先考慮的主要方法。放射治療是腫瘤治療過程中不可缺少的手段， 70％的患者在不同時期內都需要放射治療（包括根治性治療和姑息性治療）。所用儀器也愈來愈多，治療計劃系統(tǒng)和模擬機及計算機工作站的應用也愈來愈普遍，立體定向放 5 療能促 進并提高腫瘤放療的療效。同時人們也看到外科手術治療和放射治療的限制和缺點，如不能保證根治和副作用大等。隨著腫瘤病因、癌變機理、腫瘤生物化學和免疫學研究的深入，人們對化學藥物治療寄予很大希望。 目前化學藥物治療分為根治性化療、輔助性化療、誘導化療與姑息化療。 1 化學藥物治療 (1) 化療藥物 化療藥物根據對細胞殺傷的特點和作用的時相分為兩大類。 ① 細胞周期非特異性藥物 各種烷化劑及抗腫瘤抗生素多屬此類，它們可殺傷各種細胞，細胞對其敏感性與增殖狀態(tài)無關，大多在大 分子水平上直接破壞DNA，或與其形成復合物從而影響 RNA轉錄和蛋白質合成。 ② 細胞周期特異性藥物 這類藥物包括大部分抗代謝物及植物藥。細胞對它們的敏感性與增殖狀態(tài)有關，主要作用于某一時相。它們大多在小分子水平上發(fā)揮作用，或抑制 DNA 的合成，或抑制蛋白質和 RNA的合成。根據其對周期內處于不同時相細胞的作用點不同，又分為 S期特異性藥物、 M期特異性藥物。 (2) 適應證的選擇 ① 對藥物敏感的腫瘤，如惡性淋巴瘤、急慢性白血病、多發(fā)性 骨髓瘤以及生殖系統(tǒng)腫瘤等，晚期病變廣泛者，可只用藥物治療，早期病例可與手術和放療綜合應用。 ② 對藥物中度敏感的腫瘤，如乳腺癌、肺癌、腎母細胞癌、神經母細胞瘤、尤文氏瘤等，可采用綜合治療，病變廣泛者可僅用藥物治療。 ③ 對藥物不敏感的腫瘤可利用不同的給藥途徑提高療效，如膀胱癌作膀胱內灌注和膀胱鏡下局部注射。 ④ 癌性體腔積液，包括胸腔、腹腔、心包腔，采用腔內注射?？墒狗e液控制或消失。 ⑤ 呼吸道、上腔靜脈、脊髓壓迫及腦轉移顱內壓升高者多先用化療。 2 腫瘤化療的治療屏障 (1) 無選擇性 目前使用的抗癌藥均有程度不同的不良反應，在殺傷癌細胞的同時，對正常細胞和組織也有一定損害，包括近期反應與遠期反應。多數抗癌藥均有骨髓抑制、胃腸道反應、脫發(fā)、局部毒性和心、肝、腎、膀胱等毒性、神經毒性以及皮膚反應與過敏反應，遠期毒性包括致癌、不育、致崎等，患者順應 6 性差。應用靶向制劑是克服化療無選擇性、毒性大的有效手段，如卡鉑對小細胞肺癌、卵巢癌、睪丸腫瘤和頭頸部鱗癌有較好的 療效，主要毒性為骨髓抑制、胃腸道毒性、耳毒性和過敏反應 [4]。為了提高對肺癌的療效，將卡鉑制成肺靶向泡囊，小鼠靜注后體內分布研究表明，泡囊與原藥相比， 3個靶向參數均說明肺靶向性明顯：相對攝取率肺的最大，為 ，靶向效率增加 1~9倍，峰濃度比亦為肺臟最大，為 。對小鼠肺臟 S180肺癌生長的抑瘤作用較原藥有顯著提高（ P） [5]。 (2) 與血漿蛋白結合 抗癌藥物靜注后，經過肝和血液循環(huán)才能到達靶部位，相當數量的藥物會與血漿蛋白結合而失活，具有生物活性的游離藥物量大大減少，從 而使藥效明顯降低。如順鉑經靜脈給藥 2h，就有 98％與血漿蛋白結合，僅余 2％發(fā)揮抗癌作用。如將藥物直接在靶部位的血管注入，盡量不使藥物與血漿蛋白結合，藥效可提高 2~22倍，療效提高 4~10倍。 (3) Jain氏屏障 實體癌具有完全不同于正常組織的血管結構，瘤體中心靜壓較高，外圍靜壓較低，形成所謂 Jain氏屏障 [6]，阻止抗癌藥進入瘤體內，無法顯現應有的療效。腫瘤體內植入，可能解決這個問題。如將氟尿嘧啶微球植入實體瘤 Lewis肺癌的瘤體內緩慢釋放藥物達 2周以上，抑瘤率由原藥瘤體內注射的 %提高 到 %，且微球無外周組織淋巴細胞的浸潤（原藥組瘤細胞有浸潤），對脾的毒副作用亦低于原藥 [7]。另外，應用脂質體亦有助于抗癌藥物進入癌細胞，其分布與毒性均有明顯改善。 3 耐藥機理與多藥耐藥性 (1)耐藥機理 化學藥物對增殖迅速的腫瘤，特別是初始病人，療效最好。但經過幾個療程后，繼續(xù)使用原方案，往往腫瘤不見縮小反而有所增大。這就是耐藥性。耐藥的機理可能有： ① 有些腫瘤細胞處于抗癌藥難以達到的部位（如腦和睪丸）； ② 抗癌藥的提取、酶的活性、 DNA的修復、代謝途徑等生化機理改變；③ 在增殖過程中腫瘤細胞有 一定的突變率（約 10－ 5），每次突變均可導致抗藥瘤株出現； ④ 部分實體瘤 G0細胞（暫時離開增殖周期、但仍保持增殖能力的細胞）的比率高，對化療不敏感； ⑤ 多藥耐藥性。 (2) 多藥耐藥性 腫瘤細胞對化療藥物產生抗藥性是化療失敗的主要原因。引起抗藥 性 的原因中最引人注意的是多藥耐藥性（ multidrug resistance, MDR）。 7 這是指惡性腫瘤細胞在接觸一種抗癌藥后，產生了對多種結構不同、機理各異的其它抗癌藥都有了交叉耐藥現象。 MDR是腫瘤化療的主要