卡铂的发展、应用与展望

顾婷婷，于子函，邢彩云，刘甲雪，李文亮

卡铂作为铂类药物的第二代药物，对于治疗卵巢癌、宫颈癌等癌症，无论是单独治疗还是联合其他药物治疗，都有很好的效果。而利用新兴药物技术如纳米递送技术、光热治疗光动力治疗等治疗方案与化疗方案的技术结合，以及纳米诊疗一体化技术等，不仅可以防止卡铂的不良反应对人体造成损害，也为扩大卡铂应用治疗领域提供了可能。

一、卡铂

卡铂，顺二胺1，1-环丁二羧酸二氨合铂（Ⅱ）［1］，作为一种新的第二代铂类抗癌药，被广泛使用。卡铂的主要特征在于稳定的化学性质，水溶性高，低于顺铂的毒性副作用；而作用机制与顺铂相似，因此可以代替顺铂，克服顺铂的不良反应，对多种肿瘤进行治疗；卡铂与非铂类抗癌药物无交叉耐药性，故可以与其他多种抗癌药物联合使用。［2］

二、卡铂的作用机制

卡铂主要在DNA上起作用。卡铂对细胞作用以后，调整信号通道的转录因子，例如p38、丝裂原活化蛋白激酶、细胞外调节蛋白激酶、应激活化蛋白激酶等被激活，导致基因的表达发生变化。［3］卡铂和DNA形成六元环，显示出更强的稳定性和水溶性。［4］卡铂的代谢需要两个步骤，其一是六元环的开环过程，此反应过程较慢但却是关键。其二是配基的解离，这个反应比较快。［5］根据袁浩宇等人的研究结果，卡铂可抑制p53或防止p53发生突变，调节细胞外的蛋白激酶，降低其活性，并促进宫颈癌等癌细胞的凋亡。［6］

卡铂的抗肿瘤机制与其他铂类药物的作用机制相类似，一般来说：从卡铂中离去两个基团以后，通过被动扩散的方式被运输到细胞中，吸引水分子形成带正电荷的水合物。水合物借助静电吸引作用，迁移至DNA附近，脱去两个水分子，被两个嘌呤核苷酸上的N-7位取代，形成铂药-DNA加合物。［7］铂类药物通过这两个位点的结合，与其DNA可以形成3种交联方式，分别是DNA链内交联、链间交联和DNA-蛋白质分子间交联。［8］其中最主要的交联方式是1，2-d（Gp G）类型的链内交联。因此，DNA的正常表达受到了影响，进而导致肿瘤细胞的凋亡。

三、毒性及预防

（一）肾毒性及防治

肾毒性的发生主要是铂元素在肾脏中长时间累积导致的，但较于顺铂引起的肾毒性，卡铂的肾毒性症状要明显轻。但当卡铂药物与一些具有肾毒性副作用的其他药物联合使用时，会明显增加肾毒性损害人体，因此在临床应用过程中需要适当地调整使用剂量。在卡铂用药过程中为降低引起的肾毒性，可以在用药前提前大量喝水或适量输生理盐水可起到一定的预防作用；或者在用药后同时应用利尿类药物如呋塞米等促进患者及时排尿，也有利于降低药物的肾脏损害作用；用药后也可以给予适量的甘露醇，甘露醇发生水合作用后，使尿渗透压增高，带出大量水分而脱水，可减少肾毒性的发生。［9］除此以外，也可以利用一些细胞保护药，例如维生素C，谷胱甘肽，氨磷汀等保护肾小管细胞，免受卡铂药物毒性的损害。

（二）血液毒性及防治

铂类药物中最多见的血液毒性是骨髓抑制。其临床表现为白细胞，粒细胞，血小板等数量的减少［10］，严重时，血液中的红细胞数量会显著减少。在卡铂药物的应用过程中，骨髓抑制作用较为强烈，且发生几率较高，不仅会导致白细胞的减少，而且也会引起血小板的减少。患者通常在使用卡铂的时候，身体会因严重的抑制骨髓作用出现贫血等症状。如果卡铂药物与其他骨髓抑制药物联合使用治疗时，其骨髓抑制毒副作用将变得更加严重。这种现象严重影响了卡铂在癌症治疗中的可应用范围。

对于血液毒性这类不良反应，不同阶段应采取不同的防治手段。首先，对于持续进行化疗的患者，应用粒细胞集落刺激因子（G-CSF）和粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF），剂量最好为5μg/（kg·d），最好在化疗后一天到两天内应用。［11］同样也可以利用白介素-11（IL-11），是一种细胞因子，可以用来增加血小板的数量。剂量最好为50μg/（kg·d），一般在化疗后6～24 h后使用，但也可能会产生水钠潴留的问题。［12］近几年来利用中药疗法联合治疗肿瘤方法增多，并且效果也比较理想，例如复方阿胶浆，可防止白细胞降低；归脾汤和龟鹿二仙汤，可有效避免出现骨髓抑制的情况。［13］

（三）神经毒性及防治

铂类药物作用于人体，在杀死癌细胞的同时，也会影响其他正常的神经细胞，导致其凋亡或坏死。［14］临床一般表现为包括中枢神经毒性，神经末梢紊乱等现象。

由于当前抗癌药物的神经毒性的作用机制尚未可知，而且卡铂的神经毒性较弱，表现出的症状也是轻量级的。［15］临床上可以使用钠通道抑制剂，如痛可宁，加巴喷丁等有效地预防和降低神经毒性的发生；还可通过口服一些维生素B1，维生素C等营养药物保护神经细胞免受损害。对于已经观察到的毒性症状，应停止治疗或减少用药剂量。为确保药物的有效性，应密切监测其轻微症状。

此外，卡铂也可引起过敏，脱发等症状，对消化系统、肝、代谢系统也有一定的毒副作用，但作用都较轻微。

四、卡铂的耐药机制

以一些顽固性疾病为例，在进行漫长的治疗过程中，因为在人体内长期与药物接触，没有被完全抑制的病毒或细胞发生了变异，成为了不怕药物的耐药株。这些耐药菌株凭借着自身对药物的抵抗，不断进行复制，数量逐渐增加，人体就对药物产生了耐药性。如此，也就需要人们深层探索疾病的作用机制以及对药物进行完善。

基于上述卡铂药物抗肿瘤机制的多样性以及对细胞的非特异性，确定肿瘤细胞出现耐药性的途径可以是多种的。目前主要有以下4个方面［16］：（1）在肿瘤细胞内，药物的蓄积减少；（2）细胞解毒能力增强，使铂类药物的代谢失活；（3）DNA的修复功能增强；（4）细胞凋亡通路的失活。

（一）药物在细胞内的蓄积减少

铂类抗肿瘤药物耐药性最显著的特点是药物积累量减少，使细胞不足以产生细胞毒作用。［17］而对于卡铂药物，它的分子极性大，不易穿过脂质细胞膜，主要通过转运体出入细胞，并与细胞中的DNA形成加合物发挥治疗作用。

其中作为主要的转运蛋白，铜离子转运蛋白（copper transporter 1，CTR1），它的表达量对细胞内卡铂药物的含量起到了重要作用。细胞膜上的铜离子转运蛋白CTR1的C端序列能够与配体结合，对卡铂的摄取具有重要作用。［18］有文献指出［19］，通过CTR1蛋白的下调，可抑制药物进入细胞，减少细胞内药物的累积，削弱细胞毒作用，从而使肿瘤细胞对药物耐药。除此以外，另外两种铜转运蛋白P型腺苷三磷酸酶ATP7A和ATP7B，它们表达的上调，也被发现与肿瘤细胞产生的耐药性有关。［20］

（二）细胞解毒能力增强

铂类药物进入细胞后，只有少部分形成的水合铂阳离子能够与DNA结合，产生细胞毒作用，大部分则与细胞内含巯基的化合物共轭结合，导致失活，不能与DNA分子继续结合。而这种具有巯基的化合物主要有谷胱甘肽（glutathione，GSH）和金属硫蛋白（metallothionein，MT）等。

1.谷胱甘肽

谷胱甘肽是细胞内能够与铂类药物共轭结合的主要物质。GSH中富含的硫醇基团具有解毒作用。当在细胞内其表达升高时，就会与水合铂阳离子形成共轭加合物Pt-GSH，使得Pt与DNA分子不能结合，导致铂药失活，产生耐药性。［21］此外，γ-谷氨酰转移酶也可促使细胞内的谷胱甘肽水平升高，进而增强细胞对卡铂的解毒作用。

2.金属硫蛋白

金属硫蛋白（MT）是细胞中的小分子蛋白质，也含有硫醇基团，有解毒作用，且与重金属有着高度的亲和性。与GSH作用相似，都会与水合铂阳离子结合，增强解毒作用从而介导耐药。另有研究发现，当铂类药物进入细胞后，会促使MT大量地合成，使大部分Pt与其结合，减少了铂药分子与DNA的结合，导致对肿瘤细胞难以产生相应的效果，使其耐药。［22］

（三）DNA的修复功能增强

卡铂和肿瘤细胞的DNA主要形成链内交联，致使表达受到影响，导致肿瘤细胞凋亡。由此可看出，DNA的修复能力也是铂类药物产生耐药性的途径之一。关于DNA修复途径主要包括：核苷酸切除修复（nucleotide excision repair，NER）、DNA的错配修复（mis-match repair，MMR）、DNA的同源重组修复（homologous recombination，HR）、碱基切除修复（baseexcision repair，BER）、跨损伤合成（translesion synthesis，TLS）和非同源末端连接（non-homologous end joining，NHEJ）等。［23］

这里主要介绍核苷酸切除修复（nucleotides excision repair，NER），它在调控卡铂药物的耐药性中具有非常重要的作用，也是DNA损伤修复的关键途径。尤其是其中的DNA切除修复交叉互补基因1（excision repair cross-complementing gene 1，ERCC1），在此途径中起着DNA损伤识别和链间切割的至关重要的作用。由于铂类药物是通过形成铂药-DNA加合物来影响DNA的转录和复制，致使DNA损伤。而ERCC1的表达可减少加合物的生成，修复DNA损伤，导致铂类药物效果降低，产生耐药。因此，在临床治疗中，可通过下调肿瘤细胞的ERCC1基因的表达来减弱DNA损伤的修复能力，减少耐药性的生成。［24］

（四）细胞凋亡通路的失活

卡铂药物是通过对DNA造成损伤，引起肿瘤细胞激活凋亡通路，从而使肿瘤细胞被杀死。因而当细胞凋亡通路中，遇有抑制凋亡信号传导的物质时，就会使肿瘤细胞的凋亡受阻，对药物产生耐药。一般会有多种蛋白参与铂药介导的凋亡通路，包括肿瘤抑制蛋白p53、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun Nterminal kinase，JNK）信号通路蛋白、X-连锁凋亡抑制蛋白（X-linked inhibitor of apoptosis，XIAP）和抗凋亡蛋白如Bcl-2等。［25］

目前，对于肿瘤细胞产生耐药性的原因是多因素、多步骤、多水平的。对此，针对铂药的耐药往往不能简单地去解决其中一种耐药机制，需要多方面研究考虑。

四、卡铂的应用与研究进展

在临床应用中，卡铂药物主要用于治疗宫颈癌、头颈部鳞癌、卵巢癌、小细胞肺癌、非小细胞肺癌等多种类型癌症。由于作用机理与顺铂相似，且肾毒性、神经毒性和胃肠道反应较轻［26］，有时可作为顺铂的有效代替药物。［27］

（一）联合其他药物治疗

联合其他药物共同治疗使用时，相比于简单地用卡铂单独治疗肿瘤，具有更高的临床价值。举例来说，如联合紫杉醇治疗宫颈癌，宫颈癌由于发病较晚，患者难以发觉，往往就诊时发现病情已到中晚期。它成为了女性人群中最多见的恶性肿瘤之一，且发病率位居第二位，仅次于乳腺癌。林佳等人已有研究表明，紫杉醇联合卡铂化疗同步放疗治疗中晚期宫颈癌效果显著。［28］目前，紫杉醇是仅有的既可以阻滞已聚合微管解离，又可以促进微管合并的抗癌药物。当紫杉醇进入肿瘤细胞后，其蓄积速度会加快，从而削弱了细胞内微管肿瘤细胞的功能，阻断肿瘤细胞的正常分裂，并最终结束在有丝分裂期细胞的增殖过程［29-30］，而卡铂也能通过破坏DNA分子的结构，来阻止肿瘤细胞的生长。因此，两种治疗方法的联合使用，对宫颈癌中期和晚期治疗效果显著。

（二）联合纳米技术治疗

由于卡铂的治疗范围仍受到各种副作用及癌细胞对其产生的耐药性的限制，为了规避这些问题，研究人员提出了一些新的思路来解决这些弊端。

在临床使用抗肿瘤药物中，药物输送系统（DDS）带来了新的转机和挑战。新的DDS可能溶解或微溶药物，将药物靶向递送至肿瘤组织，对多药耐药性产生抑制等。［31］铂类药物可以负载在递送载体上到达其需要发挥药理活性的位置上。

纳米材料可作为理想的递送载体。由于将纳米材料作为载体，它可以将小分子药物包裹在载体，从而防止肾脏对其清除以及血液中蛋白质对药物进行灭活。肿瘤细胞通过内吞作用将纳米药物载体摄入，加强了细胞对于药物的吸收能力，增加了药物在肿瘤处的浓度。［32］这种方法不仅提升药物的治疗效果，而且还提供主动和被动靶向肿瘤的能力，抵抗耐药等。因此将铂类药物通过物理或化学方法引入适当的纳米载体中，可以实现多种多功能纳米药物递送系统。现已有多种类型的纳米载体，如承载药物的脂质体；聚合物载体，如聚合物胶束、聚合物纳米粒等；无机载体，如金纳米粒、碳纳米管、磁性纳米粒子等。［33］纳米药物载体的研究发展为癌症的高效治疗提供了新的方法，它利用载体在肿瘤部位的EPR效应，能够增强药物的靶向递送性，提高药物在肿瘤中的蓄积。［34］此外，纳米药物输送系统也实现了药物与各种治疗方案的联用。如化疗疗法，基因免疫治疗和光疗法，表现了联合应用的多样化，体现出不同治疗策略的结合。不光如此，近年来利用纳米递送体系进行诊疗一体化也备受社会关注。

1.治疗方案的联合

化学疗法中使用的化学药物一般包括拓扑异构酶抑制剂、抗微管剂、抗代谢类药物如吉西他滨，甲氨喋呤等。免疫疗法中目前主要研究方向之一为免疫检查点抑制剂疗法。免疫检查点通常由肿瘤细胞操纵，以逃避免疫系统的免疫监视。免疫检查点抑制剂的出现逆转了这种情况，它可与铂类药物一同发挥对癌症的治疗作用。

光疗分为光热疗法（PTT），光动力学疗法（PDT）两种。光热治疗法是使用具有较高光热转换效率的材料，利用其靶向性识别技术，聚集在肿瘤组织附近，并在外部光源（一般是近红外光）的照射下将光能转化为热能，来杀死癌细胞的一种治疗方法。［35］光动力学疗法是利用光敏剂将能量传递给周围的氧，生成活性很强的单态氧。单态氧能与附近的生物大分子发生氧化反应，产生细胞毒性进而使肿瘤细胞凋亡或坏死。基于卡铂药物对癌症显示出优异的效果，因而与光动力疗法的联合可提供双重的治疗效果。然而，由于光对人体内深层肿瘤的穿透有限，光动力学疗法可能效率低下。另外，原先存在或因PDT引起的缺氧肿瘤微环境也可能会降低了光动力疗法的抗肿瘤效果。［36］

2.纳米诊疗一体化

纳米诊疗一体化是运用纳米载体递送具有诊断功能和治疗的药物，将疾病更好地进行诊断和治疗，有利于达到最佳治疗效果。［37］

其中生物医学成像是肿瘤诊断的重要方法，一般包括磁共振成像技术（MRI）、光学成像、超声成像技术（USI）、正电子发射断层成像技术（PET）、X射线断层扫描技术（CT）等。

其中光学成像是成像探针和光学信息检测相结合，可进行生物体内成像，检测医学信息的技术。它具有高灵敏度、时空分辨率高、实时成像及安全性高等优势。［38］目前近红外荧光探针主要有有机染料、量子点和上转换发光纳米材料（UCNPs）。但有机染料和量子点主要有光漂白效应、荧光背景导致对比度低等一系列缺点。而UCNPs具有可抑制背景荧光、光稳定性好、荧光寿命长等特点［39］，因此可被应用于纳米诊疗体系中，有良好的生物医学应用前景。

磁共振成像技术（Magnetic Resonance Imaging，MRI）以无创性、高分辨率及无辐射等特点在临床疾病诊断中备受青睐。但因MRI敏感性较低，临床应用时常借助造影剂以增强诊断灵敏度。造影剂主要分为阳性造影剂（T1造影剂）和阴性造影剂（T2造影剂）。阳性造影剂主要以二乙三胺五乙酸钆（Gd-DTPA）为代表，应用也愈发广泛。同样地，作为阴性造影剂——氧化铁纳米颗粒（IONP），易于制备，生物相容性良好，且自身作为纳米分子探针应用于MRI中，在疾病的诊断和治疗方面，前景十分有发展。［40］

不过，每一种成像技术都有一定的优缺点，不可能适用于所有的临床技术。基于此，利用不同诊断模式提供互补的诊断信息，可以最大程度上增加诊断的准确度与灵敏度。于是，多模式成像技术出现在纳米诊疗一体化中。［41］具有多模式成像技术的纳米载铂体系多采用MRI与光学成像技术联用。［35］但目前多数的纳米诊疗一体化都处于尚未成熟阶段，还有一些问题需要优化，例如，怎样使诊疗载体的制备组成过程简单化；如何控制最佳的治疗剂量等。这些困难可能会需要时间来改善解决，以便突破瓶颈去更好地应用在临床治疗中。

不光如此，现今还有一些新兴技术来克服卡铂的缺陷，比如利用肿瘤细胞特定的Warburg效应，对卡铂药物进行糖基化修饰，可有效降低毒副作用，提高药物对肿瘤细胞的靶向性。［42］还有与其他金属形成配合物，进而得到了具有稳定性高、选择性强等优点的新型药物。［43］因此，为实现卡铂药物的最大治疗潜力，就要优化药物对肿瘤细胞的靶向作用，尽可能地降低毒副作用和减少耐药性的产生。

总之，纳米材料的快速发展为组合药物的输送提供了一个有希望的平台，解决了许多因药物原因不能达到有效治疗疾病的问题。稳定和多功能的纳米递送系统的开发必将提高基于Pt的联合治疗的疗效。并且随着新颖想法的出现，设计新药和研究的不断进行，铂类药物的纳米多功能递送体系在临床的应用也将成为现今社会的发展趋势，并且在临床中的潜在应用范围也会扩大。

六、结语和展望

综上所述，卡铂药物对肿瘤细胞有很大的抑制作用，但是会伴有肾毒性，比较严重的血液毒性和其他轻微的不良反应。在治疗过程中联合其他药物或者利用新兴技术如纳米载体，进行有目的性的治疗，可以减少其耐药性或副作用。其次，纳米诊疗一体化也慢慢出现在人们的视野中，并且可以同时对疾病进行诊断与治疗。近年来，随着研究与探索的不断深入，卡铂的作用机理也越来越清楚明朗。随着给药技术的提高和新的联合用药策略的开发，卡铂将会有更广泛的临床应用。