张茹梦
(河北农业大学,河北保定 071000)
随人们生活水平的快速提高,越来越多的人选择养犬作为伴侣动物。犬乳腺肿瘤是母犬的常见疾病,临床治疗目前主要以外科手术为主,但当外科手术不能完全切除或肿瘤体积过大不能进行手术时,化学疗法可有助于病犬的癌细胞消除和有效减小肿瘤体积。目前,长春瑞滨、紫杉醇、多柔比星、5-氟尿嘧啶、吡罗昔康、去氨加压素、磷酸妥拉尼布、伊马替尼、CDK4/6 抑制剂等都可用于犬乳腺肿瘤的化疗[1]。
紫杉醇作为二萜类生物碱,属于天然、广谱的抗微管蛋白类药物。该药可诱导和促进微管蛋白聚合,抑制其解聚,稳定微管,使肿瘤细胞的有丝分裂周期长期阻滞于G2/M 期,从而诱导其分裂,现已被广泛地应用于人类乳腺癌、肺癌、胃癌、食管癌和头颈部癌等癌症的治疗中。
乳腺肿瘤是母犬的常见疾病,患病概率在所有品种的母犬中约为25%~42%[2]。该病在小型犬和老年犬中易得,且恶性肿瘤居多[3]。与人乳腺癌相比,犬乳腺肿瘤在分子变化和临床特征等方面都与人乳腺癌极其相似,如发病率、激素水平、肿瘤大小、临床分期和淋巴结浸润等,是人乳腺癌临床前期研究模型[4~5]。肿瘤发生是一个复杂得多步骤过程,多种因素与药物均可抑制犬乳腺肿瘤的发生、发展。雌激素、黄体酮、催乳素和生长激素对生理性的乳腺发育至关重要,其中雌激素和黄体酮对犬乳腺肿瘤的发生起主要作用,且乳腺肿瘤发生常伴随慢性炎症。在第一次或第二次发情前对母犬进行绝育,可显著降低乳腺肿瘤的发病概率,而当母犬暴露于外源激素(雌激素和孕激素)时,则会促进乳腺肿瘤的产生。
李妍等[6]通过分析犬乳腺肿瘤中NLRP3 炎症小体及其下游炎症因子的表达情况,发现NLRP3 炎症小体的表达上调,可引起正常的犬乳腺组织肿瘤化,易导致肿瘤恶变。刁洪秀等[7]在研究中发现,伊维菌素可通过诱导细胞质内的自噬小体形成,促进细胞中的自噬分子标记物LC3 Ⅰ向LC3 Ⅱ转化,从而诱导犬乳腺肿瘤细胞自噬,起到抗肿瘤作用。青蒿素是植物青蒿的衍生物,受用于传统的中医学,在1972 年由屠呦呦发现,用于治疗疟疾。郭昕等[8]发现双氢青蒿素可通过调控CDH1、SLUG、ZEB1、Twist 等基因的mRNA 转录水平来介导EMT 机制产生,从而发挥抑制犬乳腺肿瘤细胞增殖及侵袭的作用。
多柔比星是犬乳腺癌的常用化疗药物,可通过对凋亡因子Caspase-3、6、8、9 进行激活,提高p53 表达,降低Bcl-2 和Bax 基因表达,进而实现诱导肿瘤细胞凋亡作用[9]。此外,顺铂也是乳腺癌的常用化疗药物,研究表明,顺铂能抑制犬乳腺肿瘤细胞系CHMp 在G1/S 期阻滞细胞生长,从而促进细胞凋亡[10]。而盐霉素也可将肿瘤细胞阻滞于G0/G1 期、促进细胞凋亡,抑制Wnt/β-catenin 信号通路,抑制犬乳腺癌细胞的增殖、侵袭和转移能力[11]。尽管相关研究都表明这些药物可用于抑制肿瘤生长,但由于缺乏有效的化疗药物,患有乳腺癌的犬常表现出高复发率及预后不良。
紫杉醇(Paclitaxel,PTX)最早由Wall 和Wani在1963年从太平洋红豆杉的树皮中提取获得,并于1992 年、2005 年、2012 年、2013 年分别被美国食品药物管理局批准成为治疗晚期卵巢癌、转移性乳腺癌、晚期非小细胞肺癌、晚期胰腺癌的新型抗微管药物[12]。紫杉醇化疗可有效增加肿瘤细胞的凋亡率,释放肿瘤抗原,增强抗原提呈细胞的吞噬能力。当与其他细胞毒性药物联合使用时,如姜黄素、雷替曲塞、拉帕替尼等可明显增强其抗癌效果,减少不良反应[13]。目前化疗效果最好的是紫杉醇联合阿霉素治疗乳腺癌,以及紫杉醇联合顺铂和卡铂治疗肺癌。此外,也有研究表明,中药复方中的许多单体成分可对膜转运蛋白、细胞凋亡途径和肿瘤干细胞等发挥作用,中药与紫杉醇联合使用可显著提高紫杉醇药效、降低其毒副作用,逆转耐药性,增强紫杉醇的抗肿瘤效果[14]。
紫杉醇在直接杀死肿瘤细胞的同时,可调节多种免疫细胞,如效应T 细胞、树突状细胞、自然杀伤细胞、调节T 细胞和巨噬细胞,具有免疫调节特性,可用于肿瘤免疫治疗。肿瘤免疫治疗主要通过促进T 细胞增殖与活化;增强B 细胞活性;增加自然杀伤细胞数量;改善机体造血功能等方面发挥作用。细胞毒性T 淋巴细胞是机体细胞免疫的主要效应细胞,与自然杀伤细胞构成抗肿瘤免疫的重要防线。小鼠的骨髓瘤实验表明注射紫杉醇可诱导肿瘤特异性的细胞毒性T 淋巴细胞反应,延长肿瘤免疫。紫杉醇可以抑制调节T 细胞功能,并逆转肿瘤的免疫逃避,因此紫衫醇联合免疫治疗可显著提高疗效,在乳腺癌、非小细胞肺癌、卵巢癌和其他恶性肿瘤中都有广泛应用。
在犬乳腺肿瘤中的研究结果表明,紫杉醇可通过破坏肿瘤细胞膜的完整性,干扰磷酸戊糖途径,进而影响细胞活性,发挥毒性作用,在线粒体/细胞色素C 凋亡通路与内质网凋亡通路的相互作用下,促使细胞凋亡[15]。陈萌等[16]通过使用不同浓度的紫杉醇,对体外培养的犬乳腺肿瘤原发病灶细胞系CHMp 和转移病灶细胞系CHMm 进行处理,发现紫杉醇可通过抑制细胞周期素D1 基因、PCNA 基因和原癌基因Bcl-2、促进细胞周期素依赖性激酶抑制因子p27kip 和抑癌基因p53 表达来诱导细胞凋亡。张力国等[17]为研究紫杉醇对犬乳腺肿瘤细胞系CHMm 的体外抗肿瘤作用机制,对细胞增殖、细胞毒性、细胞凋亡形态学及抗氧化功能等指标进行检测,发现紫杉醇可上调BAX 和细胞色素C 表达,抑制凋亡调节因子Bcl-2,导致Caspase-3 激活,促使细胞内ROS 和MDA 升高,SOD 活性降低。而N-乙酰-L-半胱氨酸的添加处理,可显著抑制这些指标变化,证明紫杉醇的处理可有效抑制CHMm 细胞增殖,诱导癌细胞阻滞在G2/M 期,引发细胞皱缩、细胞内空泡化等一系列凋亡形态学改变,并以剂量依赖性方式诱导犬乳腺肿瘤细胞凋亡。此外,过往研究表明,AKT/MAPK 信号通路的调节与癌细胞增殖、迁移和侵袭状态密切相关[18]。任晓丽等的研究也证实了紫杉醇可通过抑制CHMm 细胞中的PI3K/AKT信号通路和激活MAPK 信号通路来增加犬乳腺癌细胞内的固有凋亡,从而抑制肿瘤细胞增殖。
紫杉醇的水溶性相对较低,且在血液系统、神经系统、消化系统等各系统、器官都可产生严重的不良反应,极易引起机体产生脱发、肝毒性、骨髓抑制等现象,在过去很长一段时间内都极大限制了紫杉醇的临床应用范围[19]。为了使紫杉醇实现大规模生产、提高药效与降低不良反应,当前紫杉醇的相关研究多围绕来源途径药物传递与肿瘤靶向性等方面进行。一般紫杉醇的提取含量极低,仅为干质量的0.005%~0.07%。化学方法合成较为困难且生产成本极高,可伴有大量有毒产物生产。迄今为止,人工种植仍是获得紫杉醇的最有效方法之一,在中国的云南、四川已有大量的种植园在种植中国红豆杉,以保障药物来源,减少环境影响。此外,紫杉醇也可通过离体培养法(包括细胞分离法和发根培养法)、内生真菌培养法、微生物转化法、生物合成等途径进行提取分离。
随着纳米医学和分子靶向治疗的不断发展,在兽医领域,2014 年美国食品与药品管理局兽药中心批准了注射用紫杉醇纳米制剂Paccal Vet® CA-1。该药可用于不能直接切除的犬III、IV 和V 期乳腺癌治疗,是首批被批准生产的兽用化疗药物之一,不但有很好的抗癌作用,同时毒副作用较小。
现阶段,越来越多的新型制剂涌现出来,以达到提高药效、降低毒副作用的治疗目的。张永健等[20]通过在卵巢癌患者中比较白蛋白结合型紫杉醇与溶剂型紫杉醇的化疗效果,发现白蛋白结合型紫杉醇对人卵巢癌的治疗效果更好,且不良反应较低。在高世华等[21]的试验中,通过探讨小细胞肺癌细胞系中消化道皮肤素E 蛋白的表达情况,及对紫杉醇的敏感性影响,发现过表达消化道皮肤素E 蛋白可显著增加癌细胞对紫杉醇的敏感性。此外,也有研究发现,利用光敏剂二氢卟吩e6 修饰人血白蛋白纳米颗粒作为药物传递载体,可以发挥化疗-光动力治疗联合抗肿瘤作用,有利于改善乳腺癌的治疗效果[22]。虽然对化疗药物的开发,兽医领域研究相比人类医学还有很大距离,但随着科技进步与研究人员的不懈努力,也一定会尽快弥补此方面的不足。
近年来,随着国内外犬肿瘤性疾病发病率的明显升高,越来越多的犬需要化学药物进行化疗。化疗药物使用是兽医临床发展的必然趋势,不但能推动行业发展,也能为动物缓解痛苦。当下化疗药物对动物使用的限制主要为低药效和不良反应,但随着技术的不断发展,联合用药和改变药物剂型等都能有效提高药物疗效和降低不良反应。紫杉醇在人类癌症治疗中已被广泛应用,但在犬的肿瘤性疾病方面研究较少,目前国内主要为中国农业大学和东北农业大学在犬乳腺肿瘤细胞中使用大量药物进行相关研究,宠物临床应用也相对较少。文章对紫杉醇在犬乳腺癌中的研究应用进行综述,以期为兽医化疗药物的开发和临床推广应用提供理论参考。