近日节律在肿瘤治疗中的应用进展

钟银杭 王立强 许瑞安 刁 勇

华侨大学分子药物研究所，福建泉州362021

随着昼夜、季节的周期性变换，人体从系统、器官、组织到单个细胞，乃至亚显微结构及其物质代谢，其各种生理、生化过程、行为等皆随时间推移而呈节律性变化，其中最普遍的是以24 h左右为周期的近日节律。近日节律成为近年来研究热点之一，它们不仅与神经内分泌和免疫功能有关，而且影响着细胞周期和凋亡，更为重要的是它们与肿瘤的发生、发展、诊治及预后也密切相关。

1 近日节律

1.1 近日节律的分子结构

在哺乳动物中，300多种生命活动呈现周期为24 h左右的近日节律性变化[1]。周围环境因素、社会生活习惯、最重要的是每天光照和黑暗的交替及休息-活动周期等外界因素使机体近日节律系统精确校准为每天24 h[2]。近日节律中枢起搏点位于下丘脑基底部视交叉上核（suprachiasmatic nucleus,SCN），最近证明人体多数外周组织诸如心脏、肝等器官及胚胎组织中也存在起搏点，称外周起搏点[3]。

SCN是节律系统最重要的调节中枢，产生休息-活动周期，并协调外周起搏点。SCN通过白天光照和夜间松果体分泌的褪黑素反馈调节调控近日节律系统和外周起搏点[4]，调整内源性生物节律，使人体的各种生理活动（如正常组织及靶组织细胞DNA合成、增殖和代谢、激素分泌、睡眠、药物代谢限速酶活性、药物敏感性相关基因的表达及药物代谢活动等）和行为等均随昼夜交替呈节律性变化，与外界周期性环境刺激（光照、温度、饮食习惯等）同步化[5]。

这些节律性变化可以影响抗癌药物的药理和药效，改变药物的耐受性和疗效。

1.2 正常组织细胞与肿瘤组织细胞的近日节律

细胞活动的峰谷变化调节着抗癌药的代谢动力学，是其耐受性和有效性变化的生物学基础。研究表明，和正常组织一样，很多肿瘤细胞的生长和代谢过程中也呈现节律性，但节律特征与正常组织不同，表现为振幅下降、时相变化、周期改变，以及内分泌、免疫和休息-活动周期等多种节律失调。变化程度与肿瘤类型、生长速度和分化程度相关，并可能随着疾病的进展逐步恶化。肿瘤愈趋于晚期，节律异常表现越明显。

了解正常组织细胞与肿瘤组织细胞增殖分化、生长代谢的节律对于肿瘤临床治疗非常重要，在给药时避开正常细胞增殖分化及合成高峰期，而在肿瘤细胞增值分化高峰给药，可极大提高临床疗效并显著降低毒副作用。此法亦可用于时辰放疗。

将DNA合成作为参数，各种肿瘤细胞分裂增殖的节律不同，如卵巢癌的DNA合成高峰时相位于11～15时，乳腺癌为13～15时，肺癌在6～12时，选择恰当时间应用抑制DNA合成的抗癌药可避开正常细胞DNA合成高峰时间，达到减毒增效的目的[6]。

2 常用抗癌药物的时辰化疗

目前动物实验研究发现，在特定时间给药，多种抗癌药的耐受性和疗效有50%以上变化[7]。其机制涉及细胞代谢、增殖过程及药物的药动学时间节律变化。受体耐受性节律、肿瘤本身节律和药物抗肿瘤活性节律三者之间的相互关系是治疗研究的关键。肿瘤时辰化疗是根据机体自身节律和肿瘤组织细胞动力学，选择最佳用药时机，在毒性最小、耐受性最佳时进行化疗，可加大剂量，从而达到最大抗瘤效果，改善患者生存质量的目的[8]。目前临床常用化疗药按抗癌机制分主要有以下几种。

2.1 作用于有丝分裂M期的微管蛋白抑制类

2.1.1 长春碱类 诺维本（NVB）是长春碱类细胞毒抗肿瘤新药。研究显示NVB血液毒性及临床疗效与用药时间有密切关系。Filipski等[9]对接种P388白血病细胞的279只小鼠进行毒性疗效与近日节律关系研究，实验前在活动时间控制仪中经3周同步化适应（L/O=12/12）：光照期（休息期，第1～12时）和黑暗期（活动期，第 12～24时）。然后在第7、11、19、23时分别注射NVB 26 mg/kg。结果发现在19时或23时给药，小鼠平均生存期最长，7时组最短，且在19时药物耐受剂量提高50%。

2.1.2 紫杉醇类 泰素帝是一种紫杉醇类抗癌新药，抑制细胞的微管系统，适用于局部晚期或转移性乳腺癌的治疗。研究发现，泰素帝的治疗指数与其用药时间位相有一定关系。Granda等[10]将最大耐受剂量的泰素帝分别于光照后3、7、11、15、19、23时给予荷MA13-C乳腺癌小鼠，结果发现光照后7 h给药组肿瘤缩小率最高、小鼠存活率最高，分别为60%和100%；而光照后3时给药组肿瘤缩小率为0，且全部死亡。

2.2 破坏DNA结构与功能类

2.2.1 喜树碱类 伊立替康（CPT-11）是喜树碱类抗癌药，主要治疗对5-氟尿嘧啶（5-Fu）耐药的晚期大肠癌。CPT-11为细胞周期S期特异性药物。在休息期，肿瘤细胞处S期高峰，而骨髓、肠、皮肤和口腔黏膜的正常细胞增殖较慢，此时给药疗效好、毒副反应较少。Granda等[11]报道CPT-11在荷骨肉瘤小鼠休息期后半部分（相当于人类早晨5时）给药耐受性最好。

2.2.2 铂类 目前发现铂类的时辰节律与其主要的解毒剂还原型谷胱甘肽（GSH）的近日节律性分泌密切相关。同一个体GSH的昼夜分泌有1～5倍的差异，高峰期在下午。根据GSH的近日节律，目前铂类药物的给药方法为从10～22时连续12 h正弦曲线形式给药，在16时达峰[12]。

2.3 抗细胞代谢类

5-FU：一种抗嘧啶类抗代谢药物，是时间化疗领域中研究最多的药物，血浆半衰期只有10～20 min。动物和人体实验均显示恒速静脉点滴5-FU，其血浆浓度呈现明显的近日节律。由于超过80%的5-FU被作用于S期细胞的代谢相关酶二氢嘧啶脱氢酶（DPD）分解代谢，所以DPD活性是影响5-FU血液浓度的决定性因素[13]。DPD活性在小鼠光照早期和人类黑暗早期达到高峰。从22～10时无论是健康人还是癌症患者体内，DPD的活性都提高了近50%[14]，而此时进入S期的骨髓、小肠、皮肤及口腔黏膜细胞处于低谷，此时给予5-FU，其毒性显著降低[15-16]。因此5-Fu给药方案为22～10时连续12 h按正弦曲线静脉滴注，给药高峰在临晨4时，不良反应明显减少，毒性降低，较常规给药方式更加高效低毒。

3 临床研究

3.1 肿瘤的时辰化疗

Levi[17]的最新研究发现，与持续给药和错误时间给药相比，根据时间化疗的要求在特定的时间给予抗癌药物可以使不良反应减少5倍。肿瘤时辰化疗已广泛应用于临床，疗效较肯定的肿瘤主要有以下几种。

3.1.1 大肠癌 大肠癌是成人最常见的恶性肿瘤之一。Levi等[18]用西妥昔单抗结合时辰化疗治疗直肠癌56例，存活率和二次手术可切除率是常规化疗的2倍。朱莉[19]对46例晚期结肠直肠癌进行常规与时辰化疗，结果时辰组有效率为65.2%，常规组34.8%。白细胞下降、感觉神经异常、恶心呕吐、腹泻发生率时辰化疗组均低于常规化疗组，两组患者差异有统计学意义。欧洲3个国家9个研究中心报道186例转移性结直肠癌，时间化疗和常规化疗各93例，两组患者有效率分别为51%与29%；严重黏膜毒性反应的发生率分别为14%和76%；外周神经炎发生率分别是16%和31%；肿瘤无进展时间分别为6.4个月和4.9个月[20]。

3.1.2 肺癌 Focan等[21]采用5-FU+四氢叶酸钙（CF）+卡铂（CBP）联合时辰化疗32例晚期非小细胞肺癌患者，结果显示总的毒性反应均可耐受，4.6%患者出现Ⅲ、Ⅳ度白细胞下降，7%患者出现血小板下降，7.8%患者出现恶心、呕吐，不到3%患者出现黏膜炎、腹泻、脱发等，较常规化疗者毒性反应均明显降低。Levi F等[18]对45例非小细胞肺癌患者进行5-FU+CF+CBP时辰化疗，当药峰浓度在4 pm获得最佳耐受性。

3.1.3 转移性肝癌 目前时辰化疗治疗在转移性肝癌多采用5-FU+亚叶酸钙（FA）+奥沙利铂（L-OHP）方案，应用多通道输液泵技术输入。由于肝中肿瘤组织血供主要来源于肝动脉，研究者对29例发生肝转移肿瘤患者进行肝动脉插管联合时辰化疗，无严重血液学或肝毒性反应，10个患者出现完全反应、耐受性好、安全有效，治疗后13.7%患者可进行切除手术，中位总生存期达36个月[22]。

3.1.4 其他肿瘤的时辰化疗 一项含23例转移性胰腺癌（术后17例，无法切除6例）的Ⅱ期临床研究显示：时辰化给予5-FU（300 mg/（m2·d）、5 d/周，总量 8.4 g/m2）并联合放疗（平均剂量50.4 Gy）后，17例术后患者中12 例得到局部控制，7例甚至病灶完全消失，中位生存期达28个月，1年生存率为88%，6例无法切除的患者中位生存期也达到13个月，改善了胰腺癌的预后[23]。Coudert等[24]为确定毒性最低给药时间，将90例乳腺癌患者随机分为8个时间点进行长春瑞滨给药，以中性粒细胞减少为参数，在21时给药最佳；以白细胞减少作为参数，17时最佳；在10时给药胃肠道毒性最低。最低毒性时间与动物实验一致。

3.2 近日节律在肿瘤临床早期诊断及预后中的作用

早期发现肿瘤一直是人们所探究的问题。从基因表达到细胞功能活动，肿瘤组织细胞的近日节律等均与正常组织细胞存在着明显的差异，这在肿瘤的诊断和防治中具有一定理论意义和实践价值。近年来研究发现，近日节律可作为一个独立的指标用于一些肿瘤预后的判断。国外学者对休息-活动周期及皮质激素的近日节律性与肿瘤患者的生存质量及预后的相关性进行了研究。对与激素相关的肿瘤流行病学研究中发现，体内激素水平近日节律的变化可以预示肿瘤的发生，如激素近日节律改变的妇女较节律正常者乳腺癌的患病率明显增高。Mormont等[25]对200名转移性直肠癌患者休息-活动周期（生物体内最主要的近日节律）的研究发现，该节律明显的患者较节律幅度降低或节律发生改变的患者生存期长，前者2年存活率是后者的5倍。

4 展望

通过研究肿瘤与近日节律的相互影响，以及与肿瘤发生、发展有关的分子机制，把抗肿瘤药的时效性与细胞分裂周期、DNA合成以及内源性钟基因的表达相联系，从分子水平上阐明抗肿瘤药的时效性。临床上由于个体差异性的存在，为了完善肿瘤时间治疗的相关临床方案，通过计算机等相关辅助工具将每个患者的日周期节律绘制成图，显示其节律改变范围和特点，然后根据药动学参数找出所用化疗药物毒性最低、疗效最高的时间，实现治疗方案的个体化，对肿瘤诊断、判断肿瘤的预后及转归、以及指导临床治疗的最佳时间具有重要意义，这有望成为未来时辰治疗的重要发展方向[26-27]。

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