纳米炭在宫颈癌及其淋巴结转移治疗中的应用进展

刘琴综述，王辉审校

（重庆医科大学附属第一医院妇科，重庆400016）

纳米炭在宫颈癌及其淋巴结转移治疗中的应用进展

刘琴综述，王辉△审校

（重庆医科大学附属第一医院妇科，重庆400016）

宫颈肿瘤/药物疗法；淋巴转移；纳米结构；炭；靶向化疗；综述

宫颈癌是妇科最常见的恶性肿瘤，在发展中国家是女性癌症死亡的第三位主导原因，严重影响女性健康［1］。宫颈癌的淋巴结转移状况是影响患者预后的重要因素，也是指导术后辅助治疗的重要依据。纳米炭作为一种新型的淋巴结显影剂，具有淋巴结趋向性，能准确示踪淋巴结，指导术中淋巴结清扫；同时具有强大的吸附性，可用于肿瘤的载药靶向化疗。本文就纳米炭在宫颈癌及其淋巴结转移治疗中的应用前景及可能存在的毒性反应作一综述。

1　宫颈癌治疗现状

宫颈癌转移方式以直接蔓延及淋巴结转移为主，国际妇产科联盟（International Federation of Gynecologyand Obstetrics，FIGO）制定的宫颈癌肿瘤分期是临床分期，而淋巴转移不影响其分期，但却是影响患者预后的独立危险因素。早期宫颈癌（FIGO宫颈癌分期ⅠA1～ⅡA1期，2014年）以手术治疗为主，对于肿瘤局部病灶大于或等于4 cm的早期患者，同期放射治疗（放疗）与化学治疗（化疗）是最恰当的选择。晚期患者则以综合治疗为主。传统的宫颈癌根治术式为广泛全子宫切除术联合双侧盆腔淋巴结清扫术加或不加腹主动脉旁淋巴结取样［2］。因其手术创伤大、术后并发症多而严重影响患者的生存质量。关于淋巴结清扫范围及方式，临床实践中仍存在很大争论。有文献报道，早期宫颈癌淋巴结转移率并不高，ⅠA2：0%，ⅠB1：17%，ⅠB2：22%，ⅡA1：33%［3］。这就意味着早期患者承担着手术所带来的并发症，却只有少部分患者从手术中获益。如何在术前及术中正确判断盆腔淋巴结转移情况，避免不必要的淋巴结清扫术，对于减轻手术并发症，改善患者生存质量及预后仍是目前宫颈癌治疗中的难点。传统的宫颈癌根治术中对于盆腔淋巴结的清扫主要参考术前影像学检查及术中术者经验进行，为淋巴结清扫带来一定难度。淋巴结造影剂利于术中肉眼辨别和清除区域引流淋巴结，减少组织损伤，缩短手术时间，增加淋巴结清扫数量，减少复发，在妇科肿瘤中已有用于外阴癌及子宫内膜癌治疗的相关报道［4-5］。纳米炭作为新型淋巴结显影剂，具有高淋巴结趋向性、染色迅速、持续时间长、不进入血管等特点，对于宫颈癌术中前哨淋巴结（sentinel lymphnode，SLN）显影及指导术中盆腔淋巴结清扫具有重要意义。

宫颈癌的化疗以静脉化疗为主，适用于转移、复发、不适合手术及放射治疗的患者。然而传统的静脉化疗，局部淋巴组织药物浓度较低，药物脂溶性差，不易透过细胞膜作用于肿瘤细胞。全身用药有严重化疗不良反应，如骨髓抑制、胃肠道反应、肝肾功能损伤等。而纳米炭因其具有强大的吸附性，可吸附化疗药物，将化疗药物靶向带入引流区域淋巴组织，实现淋巴结靶向治疗，减轻化疗的全身毒性反应，已应用于晚期胃癌、乳腺癌、直肠癌等的靶向化疗中［6-8］，为宫颈癌的化疗提供了新思路及新方向。

2　纳米炭的特性及作用机制

纳米炭是碳原子经纳米技术处理后制成直径约100 nm的炭颗粒，具有大比表面积、强吸附性的特点，可作为载体运转多肽、蛋白质、核酸及药物至哺乳动物细胞内，具有诊断及治疗价值。但纳米炭在大多数溶剂中可溶性较低，限制了其在生物医学中的应用，通过静电吸附、共价链接不同的分子及化学基团，或者由聚乙烯吡咯烷酮作为助悬剂制成纳米炭混悬制剂更具亲水性，更易于在生物基质中溶解［9］。同时其具有淋巴系统趋向性，作为多种药物（如两性霉素B、阿霉素、卡铂及紫杉醇等）的载体，可将药物靶向运载至淋巴组织，提高其在血液中的溶解性，减轻其聚集反应，进而减少其毒性反应［10］。局部注射纳米炭后，纳米炭被巨噬细胞吞噬，并被带至淋巴引流区域。由于毛细血管具有完整的基底膜，在内皮细胞间有紧密连接；而毛细淋巴管基底膜不完整，内皮连接松散，在癌症及炎症情况下其间隙甚至进一步扩大。纳米炭更容易进入淋巴管而不进入血管，可随淋巴管引流至上级淋巴结，使引流区域淋巴结蓝染，与周围组织形成明显区别，利于术中淋巴结的辨识及清扫。同时，携带化疗药物的纳米炭停留于淋巴结内，缓慢释放化疗药物，维持恒定药物浓度，对淋巴结进行靶向化疗［11］。

3　纳米炭在宫颈癌手术中的应用前景

淋巴结转移是宫颈癌的主要转移方式。SLN是肿瘤原发区域发生淋巴结转移必须经过的首站淋巴结。如果SLN活检未见恶性肿瘤累及，则可以推断该引流区域的淋巴结未发生转移，可避免大范围的淋巴结清扫，缩小手术范围并缩短手术时间，显著降低淋巴囊肿、神经损伤、下肢水肿等由大范围清扫所带来的术后并发症，在不影响治疗效果的同时，提高患者的生活质量。淋巴结造影及活检最早于1977年被报道用于阴茎癌的治疗中［12］。亚甲蓝被最早用于恶性肿瘤SLN造影，但因其显影时间短，造影剂迅速进入下站淋巴结，影响SLN的鉴别，显影缺乏特异度，阳性淋巴结检出率低且易过敏等缺点，目前已较少应用。吲哚菁绿及放射性核素锝作为第二代淋巴结示踪剂，具有较高的特异度及淋巴结检出率。吲哚菁绿通过荧光免疫检测显影，具有灵敏度高、无辐射，价格较低、可动态成像等优点，但因量子点的生物毒性大，限制了其在人体中的应用。放射性核素锝具有淋巴结停留时间长、无须解剖即可记录、显像灵敏度高等优点，但有接触放射性物质、操作复杂等缺点［5，13-15］。纳米炭作为第三代淋巴结示踪剂，与传统示踪剂相比，具有极高的淋巴系统趋向性、示踪清晰准确、持续时间长、操作简单等优点［16］，现已广泛用于直肠癌、胃癌、乳腺癌及甲状腺癌等的治疗中［7-8，16-17］。纳米炭用于宫颈癌SLN活检，仅将淋巴管和淋巴结黑染，染色时间长，对于判断宫颈癌盆腔淋巴结转移具有更高灵敏度及准确性。黑染的淋巴结与周围组织界限清楚，便于寻找，有助于提高淋巴结清扫率，是理想的宫颈癌手术淋巴示踪剂。于春霞等［18］对100例早期宫颈癌患者（ⅠA2～ⅡB期）进行了SLN检测，试验组运用纳米炭进行淋巴结示踪，对照组运用亚甲蓝加放射性核素示踪。结果试验组SLN检出率为100%，假阴性率为0%；对照组均为70%。两组比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）。说明纳米炭与其他造影剂相比具有更高的淋巴结显影率，而且具有显影快而持久、无放射性、使用方便等优点，可替代其作为新型淋巴结示踪剂。相关文献报道，以下因素可能会对宫颈癌SLN的显影造成影响［19-20］：（1）肿瘤局部病灶直径大于2 cm的患者，因局部病灶较大可能导致引流区域淋巴管被癌栓阻塞；（2）术前已进行辅助放化疗的患者，射线及化疗药物可能对引流淋巴管造成损伤；（3）术前已行宫颈锥形切除的患者，因宫颈结构破坏，对造影剂的注射造成干扰。以上因素均可能导致造影剂呈跳跃式分布，避开SLN显影，对SLN的显影造成一定影响。位于宫旁的SLN不易被检出，因其离宫颈造影剂注射部位较近，容易受其干扰。以上因素均可能影响SLN的检出。为了尽可能减低假阴性率及漏检所造成的影响，凡是具有以上影响因素的早期宫颈癌患者，无论盆腔淋巴结是否被显影，均应行彻底的盆腔淋巴结清扫术。同时，由于宫颈癌的淋巴引流是双侧性，因此双侧均应进行淋巴结造影，一侧阴性并不能代表对侧阴性，一侧阳性也不能代表检出率为100%。故如果只有一侧显影，则对侧淋巴结也应一同清扫［20］。为了提高宫颈癌SLN的检出率，降低假阴性率，Cormier等［21］提出了以下观点：（1）所有显影的淋巴结均应切除并送术后病理检查；（2）所有可疑淋巴结均应切除，不管是否被显影。对于造影失败的病例及不适合SLN活检的早期宫颈癌患者，广泛全子宫切除术加盆腔淋巴结清扫术仍是早期宫颈癌管理中的可选措施。在宫颈癌根治术中，纳米炭能清楚、准确地显影盆腔淋巴结，利于术中肉眼辨识和清除引流淋巴结，减少组织损伤，缩短手术时间，增加淋巴结清扫数量，减少复发。总之，通过个体化治疗改善患者预后，并减少不必要的治疗相关不良反应依然是未来宫颈癌临床研究的主旨。

4　纳米炭吸附药物在宫颈癌淋巴结转移化疗中的应用前景

宫颈癌的化疗以静脉化疗为主，适用于转移、复发患者，不适用于手术及放疗的患者，可以提高大部分患者的预后生存期。然而传统的静脉化疗局部淋巴组织药物浓度较低、药物脂溶性差，不易透过细胞膜作用于肿瘤细胞，全身用药有严重化疗不良反应。为解决上述问题，提出了淋巴结的靶向化疗。纳米炭具有高比表面积，超强吸附性。纳米炭可作为载体运载多肽、蛋白质、核酸及药物至哺乳动物细胞内。纳米炭对化疗药物以物理吸附为主，对化疗药物的理化性质影响较小。杨钱等［22］研究表明，表阿霉素-纳米炭混悬溶液经过脱吸附后提取的表阿霉素经过超高效液相色谱-质谱检测提示，脱吸附后提取的表阿霉素样品液与表阿霉素标准液的高效液相色谱-质谱图基本一致，表明被纳米炭吸附的表阿霉素，经脱吸附后其结构并未发生改变。纳米炭只进入淋巴系统，不进入血管，使化疗药物在局部淋巴结中有较高的药物浓度，而吸收入血的量极低，最大限度地降低了化疗药物的全身毒性反应，且在病灶局部缓慢、持续释放，稳定维持较高药物浓度。李伟等［7］将160例乳腺癌患者分为试验组和对照组进行对比观察，试验组运用多西紫杉醇加纳米炭进行局部化疗，对照组运用多西紫杉醇行静脉化疗，所有患者均行乳腺癌根治术，术后对切除淋巴结进行药物浓度检测及细胞凋亡率及凋亡指数检测。试验组淋巴细胞多西紫杉醇含量、细胞凋亡指数及凋亡率均明显高于对照组（P＜0.05），所有患者均未出现严重不良反应。说明纳米炭载药可提高淋巴细胞凋亡率，抑制肿瘤淋巴转移，降低局部短期复发率，进而提高化疗效果［7］。Bhirde等［23］研究发现，纳米炭顺铂复合物与表皮生长因子配体结合，可以通过表皮生长因子受体靶向特异性识别鳞状细胞癌细胞，特异性杀伤肿瘤细胞。纳米炭在宫颈癌靶向化疗中的应用尚少见报道。纳米炭以其淋巴趋向性、超强吸附性、生物学稳定性等优点已应用于胃癌、乳腺癌等的靶向化疗中［6-7］，为其在宫颈癌靶向化疗中的应用提供了一定理论基础及应用前景。

对于一些已行宫颈癌根治术的早期宫颈癌患者，术后病理检查并未提示淋巴结转移，但术后仍有少部分患者复发。有学者提出盆腔淋巴结微小转移灶的残留可导致宫颈癌复发［24］。美国癌症联合委员会分期系统将常规HE染色难以发现、直径小于0.2mm的微小癌细胞灶定义为微小转移灶［24］。吸附了化疗药物的纳米炭在示踪淋巴结的同时，可将化疗药物靶向运至淋巴结，并缓慢释放化疗药物，不仅利于术中淋巴结的清扫，而且对于一些可能残留的淋巴结微小转移灶也能发挥其靶向化疗作用，减低术后复发风险。为宫颈癌的治疗提供了新思路。

5　纳米炭的生物毒性

关于纳米炭的生物毒性，目前文献报道不一。有文献报道，直径小于100 nm的纳米炭材料，可能会对肺组织存在一定毒性，因为其可以从注射部位重新分布，躲避巨噬细胞的吞噬，改变蛋白质结构，引起炎性反应，激活免疫系统［9］。Jie等［25］发现，皮下注射纳米炭后，在注射早期会激活补体，诱发炎性反应，然而这些反应会慢慢恢复正常，并不会对器官造成损伤。Campagnolo等［26］报道，94%纳米炭经肾脏排泄，6%经粪便排泄，没有发现相应器官损伤，其生物分布不受给药途径影响。而Yang等［27］研究表明，纳米炭的不良反应与给药途径相关，经皮下给药途径较为安全，并未发现重要脏器如肝、肾、脾等器官纳米炭的沉积。另有文献报道，纳米炭的毒性与其特性，如结构、长宽比、表面积、聚合程度、氧化程度、表面拓扑学、所连接的化学集团及其纯度相关，同时也与器官、组织、细胞暴露的时间及剂量相关，原始纳米炭材料因其纯度及生物相容性差，易诱发细胞氧化应激，导致自由基的消耗，引起其凋亡甚至死亡溶解，而经过处理的功能化的纳米炭可以提高其水溶性及其在生物基质中的溶解度，提高其生物兼容性而减轻其毒性反应，而直径越小，比表面积越大，毒性越大［28］。Periasamy等［29］研究表明，纳米炭通过上调TNF3、NFKBIA及BCL2L1等基因而降低细胞活性，导致染色质聚集及DNA断裂，诱导间充质干细胞凋亡及损伤，纳米炭的这些毒性与直径、剂量及时间相关。纳米炭作为一种新型制剂，在医学领域的应用前景巨大，其潜在的毒性反应及远期不良反应，仍需进一步研究证实。

综上所述，纳米炭作为新型淋巴结示踪剂，具有极高的淋巴结趋向性，淋巴结显影迅速、清楚，维持时间长，在宫颈癌SLN显影中具有较高的检出率及较低的假阴性率；在宫颈癌淋巴结清扫中有助于术者辨识淋巴结，指导淋巴结清扫，缩短手术时间，实现更彻底、更安全的淋巴结清扫，降低复发。纳米炭具有强大的吸附性，在吸附化疗药物的同时不影响化疗药物结构，将化疗药物靶向运输至淋巴结，提高局部化疗药物浓度，在降低全身毒性反应的同时提高化疗效果。携带化疗药物的纳米炭在示踪淋巴结的同时将化疗药物运至淋巴结，对于一些术中可能遗漏的微小转移灶进行靶向化疗，降低了复发风险，在宫颈癌的治疗中具有重要的应用前景。但目前对于如何配置含药纳米炭制剂尚没有具体的规范及指导，市场上尚未出现含化疗药物的纳米炭制剂。对于含药纳米炭制剂的用量、用药周期，以及远期疗效及不良反应，还需要进一步大样本研究分析。期望纳米炭在今后宫颈癌的临床应用中具有更好的使用价值。

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（2016-07-22）