地塞米松应用于肿瘤治疗的研究进展
2022-07-03
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药学学报Acta Pharmaceutica Sinica 2015,50(10):1217—1224 ・1217・ 地塞米松应用于肿瘤 治疗 的研究进展 王丽杰,卢 炜,周田彦 (北京大学药学院,北京100191) 摘要:地塞米松是临床上广泛使用的糖皮质激素,其具有多种药理作用。近年来,地塞米松在癌症治疗中的 应用日益增多,它可预防和缓解化疗药物带来的恶心、呕吐和疼痛等副作用:也可作为药物增敏剂来增强化疗药 物的抗肿瘤效果,还在某些癌症治疗中用作抗肿瘤药物。地塞米松通过与糖皮质激素受体结合而介导多种信号 通路,从而发挥抗炎、抗血管生成和激素调节等多种作用,对肿瘤的增殖、侵袭和转移等过程产生影响。 关键词:地塞米松;糖皮质激素;肿瘤;炎症;糖皮质激素受体 中图分类号:R963 文献标识码:A 文章编号:0513-4870(2015)10—1217—08 Current applications of dexamethasone for cancer treatment WANG Li-jie,LU Wei,ZHOU Tian—yan (School ofPharmaceutical Science,Peking University,Beo'ing 100191,China) Abstract:Dexamethasone 1S a synthetic glucocorticoid that 1S widely used in clinical due to 1ts multiple pharmacological effects. Recentl ̄dexamethasone is increasingly utilized in anti—cancer therapy. It is frequently used to prevent side effects of chemotherapy such as nausea,vomiting and pain,as well as to increase the anti—tumor activity of the cancer chemotherapeutic agents as a chemosensitizer and to inhibit tumor growth as an anti—cancer agent in some certain cancers.Dexamethasone produces the effects in anti—inflammation, anti-angiogenesis,control of estrogen activity and SO on,by binding to glucocorticoid receptor to regulate gene expression of some important bio-signal molecules.Those signal pathways could interfere with the transcription of various factors which can regulate proliferation,invasion and metastasis of tumors. Key words:dexamethasone;g1ucocOrticoid;cancer;inflammation;glucocorticoid receptor 地塞米松(dexamethasone,DEX)是一种人工 合成、临床使用广泛的长效糖皮质激素,是泼尼松龙 性远大于氢化可的松,但水钠潴留作用和促进排钾 作用则相对较弱 一 。 0卜{ 的氟化衍生物,分子式为C22H29FO5,相对分子质量 392.46,化学结构如图1所示,血浆半衰期190 min。 它通过与糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor, GR)结合实现多种药理作用:主要包括抗炎、抗毒、 抗休克和抑制免疫等。因此广泛应用于多种疾病的 治疗,如自身免疫性疾病、过敏和炎症等。DEX的抗 炎、抗毒和抗休克作用较泼尼松龙更为显著,抗炎活 OH #CH3 Figure 1 The chemical structure of dexamethasone 收稿日期:2015—06.24;修回日期:2015-07—27. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(81273583). 通讯作者Tel:86—10.82805937,Fax:86—10-82801717 近年来,DEX在癌症治疗中的应用曰益广泛,它 E-mail:tianyanzhou@Vip.sina.corn 本身并非直接杀死肿瘤细胞,但其通过上述药理作 药学学报Acta Pharmaceutica Sinica 2015,50(10):1217—1224 用可以对一些肿瘤具有明显抑制作用,还可大大提 高化疗药的抗肿瘤效果以及降低其毒副作用ll J。DEX 逐渐被发现的新作用机制及功能使其本身以及和化 疗药的联用组合日益显示较好的抗肿瘤应用前景。 2015年,FDA批准了抗癌新药Farydak(panobinostat, LBH589)联合Velcade(bortezomid,硼替佐米1和 DEX用于既往接受至少两种治疗方案(包括Velcade 和一种免疫调节药物)治疗失败的多发性骨髓瘤患 者。本文将对DEX近年来在肿瘤治疗中的主要应用 及机制进行如下综述。 1减少化疗药物副作用 化疗引起的恶心和呕吐(chemotherapy.induced nausea and vomiting,CINV1仍然是目前肿瘤治疗中 最严重和常见的副作用[51,严重影响患者依从性,而 DEX与5-羟色胺3(5一hydroxytryptamine 3,5-HT3)受 体抑制剂的联用来预防CINV是最常用且有效的方 法f6]。在外科甲状腺切除手术术前给予合适剂量DEX, 除能有效减少术后恶心和呕吐反应发生几率,还能 明显提高5-HT3受体抑制剂雷莫司琼缓解颤抖和疼 痛的疗效_7】。在使用化疗药物之后给予DEX可以降 低延迟性呕吐的产生。 铂类药物广泛应用于多种恶性肿瘤的治疗且起 到良好的治疗效果,但会导致剂量限制性的耳毒性、 肾毒性和神经毒性等多种不良反应,接受顺铂治疗 的患者中约有60% ̄80%会逐渐出现双侧、永久性的 听力损失。Salehi等[8】发现,纳米胶囊化的姜黄素与 DEX联用可以降低顺铂在几内亚猪模型的耳毒性, 有效预防听力损失。此外,一项在转移性非小细胞肺 癌(non—small cell lung cancer,NSCLC)患者中开展 的临床I/I1期研究证实,DEX能够在增加卡铂和吉西 他滨药效的同时降低血液毒性l9]。 但是,在与化疗药联合治疗时,DEX自身所导致 的不良反应往往无法得以明确评估,原因是很难将 其同化疗药物所导致的不良反应区分开来。DEX应 用于缓解化疗药物不良反应时所用剂量范围较大, 较高剂量f10~20 mg・d1)应用的治疗时间一般较 短(1~5 d),而低剂量(0.5~1 mg・d )应用的时问 较长,通常超过五周,其耐受性一般能保持在可接受 的水平上_o, 1。 2增加化疗药物的治疗效果 在肿瘤治疗中,DEX与化疗药物联用除了可以 降低不良反应(用作保护剂)外,还可增加化疗药物 的治疗效果(用作增敏剂1。 Wang等【 。,¨ 研究发现,在结肠癌、肺癌、乳腺 癌和神经胶质瘤裸鼠移植瘤模型中,经皮下注射(sc) DEX(0.1 mg・d 1预处理5天之后,可使卡铂和吉西 他滨联用的抗肿瘤药效比单用药效增加2~4倍。DEX 预处理使卡铂浓度一时问曲线下面积(area under the curve,AUC)增加了200%,峰浓度(Cm )增加了 100%,清除率下降了160%,而肿瘤中吉西他滨的摄 取也有所增加 表现出良好的化疗增敏剂的特点。 DEX(0.1 mg・d,sc)预处理还可以加强阿霉素在 4T1乳腺癌动物移植瘤模型中的抗肿瘤效果,主要是 通过增加肿瘤中阿霉素的蓄积,调节肿瘤中细胞因 子的表达,如增加肿瘤坏死因子一a(tumor necrosis factor o[,TNF.。【),降低白介素一 (interleukin.8 ,IL.8 ) 和血管内皮生长因子fvascular endothelial growth factor,VEGF1的表达,提高阿霉素对细胞凋亡的诱 导和抑制细胞增殖的效果,抑制细胞核中阿霉素引 起的核转录因子(nuclear factor tcB,NF xB)活性【4j。  ̄L#I-,DEX通过对血管生成的抑制和细胞周期的影 响,增加顺铂在小鼠肿瘤模型中的疗效_】引。 虽然有研究认为DEX可作用于细胞周期的G 期, 诱导细胞凋亡[1 。但发现,在某些肿瘤细胞中,包括 卵巢癌、乳腺癌、肝癌、肺癌、结肠癌、子宫癌、黑 色素瘤和神经胶质瘤等,DEX对紫杉醇(paclitaxe1) 诱导的凋亡会产生选择性的抑制l】7-22],其抗凋亡作 用可能是通过促进DNA的修复、上调抗凋亡Bcl一2 家族(Bc1.2和Bc1.XL)和IAP家族(survivin)的表 达产生的 。DEX也会降低卡铂在NSCLC移植瘤 模型中的敏感性,抑制卡帕引起的DNA损伤,下调 NF.#cB信号通路的表达,减弱卡铂对p53和p21信号 通路的激活作用,从而延迟化疗引起的细胞衰老I2引。 3抑制肿瘤生长 近年来的研究结果证明,DEX除了在抗肿瘤的 联合治疗中扮演上述保护剂和增敏剂的重要角色, 其本身对一些肿瘤也具有显著抑制作用。相较于泼 尼松龙,DEX应用于儿童急性淋巴细胞白血病中的 治疗时并没有更为显著的效果L2制,但以单药疗法治 疗去势抵抗性前列腺癌时,以前列腺特异性抗原 rprostate—speciifc antigen,PSA)为主要临床响应终点, 发现其药效优于泼尼松龙,提示DEX在临床去势抵 抗性前列腺癌治疗可以作为糖皮质激素中的首要选 择[ , 。本课题组的近期研究发现 其对某些肿瘤 (如NSCLC)的药效甚至好于阳性对照(如化疗药吉 西他滨和分子靶向药埃罗替尼等),DEX具有良好的 抗癌潜质,这与DEX如下的作用机制密不可分。 3.1 免疫抑制作用 糖皮质激素可以调节淋巴细胞 药学学报Acta Pharmaceutica Sinica 2015,50(10):1217—1224 子如TNF一6c、IL一1 和IL一6的表达,抑带0 IKBa、p56、 IKKa和IKKfl的磷酸化 。 在雄激素非依赖性前列腺癌DU145移植瘤模 肝素的抗凝作用无关,而DEX的抑制血管生成作用 的起效浓度远远低于氢化可的松,其作用机制是 DEX这类皮质醇可以作用于血管生成有关的肝素酶, 型中,DEX有较为显著的抗肿瘤药效。它对GR的抑 制呈剂量依赖性,可以增加IxBa蛋白和细胞质中 NF—loB表达,降低IL.6分泌.证实DEX对GR阳性 肿瘤的抑制可能机制是对NF.xB.IL.6信号通路的破 坏 。Saika等㈣在总数为19人的临床试验中,以 PSA为临床响应终点佐证了口服DEX(1.5 mg・d ) 在D2期雄激素非依赖性前列腺癌患者上的抗肿瘤药 效,另一临床实验对雄激素阻断治疗失败(以PSA 是否下降为指标)后的患者给予小剂量DEX(最初 为1.5 mg・d- ,之后减少为O.5 mg・d ),有治疗效果 的患者血清中IL一6的表达量显著下降,其可能机制是 对雄激素非依赖性的雄激素受体激活通路的抑制【1u; 该课题组后来在总数为99人的临床试验中再次验证 了小剂量DEX(最初为1.5 mg-d,之后减少为0.5~ 1.0 mg・d )对雄激素非依赖性前列腺癌的疗效I1 。 在另一种前列腺癌细胞PC.3中,DEX可诱导TGF 1 受体II的表达,加强TGF一 1信号通路对细胞的生长 抑制作用,抑制NF—xB的转录活性和/L一6 mRNA的 表达,发挥抗增殖作用【4剞。 Egberts等l4 5l的研究结果证实,虽然DEX在体 外对胰腺导管腺癌细胞的增殖并无影响,但可以抑 制NF一/cB通路的活化。在胰腺肿瘤切除后的SCID 小鼠肿瘤模型中,DEX可显著降低局部复发的肿瘤 体积,抑制肝脏、脾脏的转移,可用于预防肿瘤的复 发和转移。 3.3抗血管生成 病理性的血管生成是肿瘤的特征 之一。肿瘤组织同正常组织一样.需要营养成分和氧 气维持生存以及代谢废物和二氧化碳的排出,这种 需求是由血管生成过程产生的、肿瘤相关的新血管 系统实现的【3。1。现在广为接受的观点是,在肿瘤组织 中存在“血管生成开关”,这一开关基本一直处于 激活和开放的状态,因而使得静止的脉管系统可以 持续产生新血管来维持新生肿瘤的生长l4 。血管生 成最常见的诱导剂和抑制剂分别为表皮生长因子一A (vascular endothelial growth factor A,VEGF—A)和血 小板反应蛋白.1(thrombospondin.1,TSP.1)。 糖皮质激素可以抑制血管生成,并非作用于肿 瘤细胞生长因子或者直接杀死细胞,从而间接减缓 肿瘤的发生发展l】】。较早有研究发现,可的松、氢化 可的松、四氢皮质醇和糖皮质激素等类固醇与肝素联 用可以抑制肿瘤血管生成,这种抗血管生成作用与 从而特异性改变毛细血管上的基底膜更新率,造成 毛细血管的退化l4 。 另外,DEX可显著下调DU145细胞中VEGF和 IL.8在基因和蛋白水平上的表达,Yano等【48J发现,在 DU145移植瘤模型中,DEX可降低肿瘤体积和肿瘤 微脉管密度,减少VEGF和儿一 基因水平表达量,而 DEX体外对细胞增殖无显著影响,说明DEX通过下 调糖皮质激素受体介导的VEGF和IL.8表达,抑制 肿瘤相关的血管生成与其发挥抗肿瘤作用密切相关。 低氧诱导因子(mV. 是细胞在低氧环境时主 要的调节因子,可以调节众多下游基因,如VEGF的 转录和表达。VEGF是促进肿瘤血管生成最关键的生 长因子,它的高表达与血管生成的肿瘤生长关系密 切,会造成肿瘤脉管系统的无限扩增,继而导致肿瘤 的恶化和转移_4 。肿瘤微脉管密度(microvessel density,MVD)是血管生成的重要衡量标准。MVD 较高的肿瘤往往与恶性程度、复发情况和转移密切 相关。在Lewis肺癌裸鼠移植瘤模型中,DEX可以抑 制肿瘤的生长且肿瘤组织中HIF.o【、VEGF和MVD 显著降低,因此DEX下调HIF.0[和VEGF的表达从 而抑制血管生成对DEX的抗肿瘤药效具有重要作 用『5o]。 在膀胱癌细胞中,DEX促进GR介导的受体活性 和细胞增殖,促进其凋亡,而侵袭/转移相关的分子, 包括金属蛋白酶2(MMP一2)、MMP.9、IL一6、VEGF 以及MVD都被下调,还可诱导间质一上皮细胞转化。 此外,DEX会增加IxBa蛋白的表达和NF.xB在细胞 质中的蓄积。在裸鼠移植瘤模型中,DEX虽然增大了 肿瘤体积,但是抑制了肿瘤的侵袭和转移 ”。 ViUeneuve等[ 1的研究发现,虽然DEX会使有 抗肿瘤作用的浸润性T细胞大大减少,但仍可以抑 制裸鼠恶性胶质瘤的生长并延长其生存期。DEX体 外并不能显著影响胶质瘤细胞的生长,所以其抗肿 瘤疗效应该是一种间接的作用。DEX可以使肿瘤血 管密度略有下降但对血管直径和VEGF—A的表达并 无影响,而主要是通过下调血管生成因子血管生成 素2(ANGPT 2)的表达发挥抗肿瘤药效,这种对肿 瘤内皮细胞的作用可能是DEX减缓神经胶质瘤生长 的机制。 3.4调节雌激素水平的内分泌治疗作用 糖皮质激 素和雌激素是哺乳动物必不可少、但生理学作用完全 王丽杰等:地塞米松应用于肿瘤治疗的研究进展 不同的两类甾类激素。糖皮质激素影响多种细胞进程, 如代谢、免疫反应和凋亡等。雌激素是一种影响哺乳 动物生殖不可或缺的性激素,对内分泌组织,如乳腺 和子宫中的生理功能的调控起重要作用,这些生理 作用是通过与核受体雌激素受体(estrogen receptor, ER)结合实现的。糖皮质激素经典效应是通过GR 介导实现的,对基因转录的调节作用,而它也可以产 生快速的、非基因水平的效应 例如对MAPK/ERK、 JNK及WNT通路的干涉 。糖皮质激素与其他激素 和信号存在的允许作用较为复杂,其机制尚不完全 清楚。有研究发现糖皮质激素对EGFR和VEGFR等 生长因子信号通路会产生抑制作用¨, 】,而ER和其 他生长因子的表达之间往往存在双向、负相关的关 系【5 ,因此DEX等糖皮质激素可以间接影响ER的 表达,从而影响雌激素依赖性肿瘤与ER相关的内分 泌治疗。 大量研究发现体内过高的雌激素水平是乳腺癌 产生和发展的重要诱因。女性体内雌激素主要包括雌 二醇(estradiol,E2)及雌酮(estrone,E1),它们通过 硫酸化形成无活性的甾体硫酸酯:硫酸雌二醇(E2S) 及硫酸雌酮(ElS),而甾体激素和甾体硫酸酯又能通 过硫酸转移酶(sulfotransferase,SULT)和硫酸酯酶 (sultatase,STS)进行相互转化。SULT能够催化雌激 素的硫酸化反应而使之失去活性,从而降低雌激素 水平。在SULT众多家族成员中,雌激素硫酸转移酶 (estrogen sulfotransferase,EST)对雌激素的亲和力最 强,是体内最重要的代谢雌激素的SULT成员[5酬。 研究发现,糖皮质激素可以通过作用于GR来诱 导EST的表达和活性,从而抑制雌激素反应[ , 引。 DEX可以减弱子宫中雌激素诱导的胰岛素样生长因 子.1(insulin—like growth factor,IGF.1)的表达,而 IGF.1与肿瘤的产生有密切关系[ 。Gong等 研究 发现,DEX引起GR的活化,可以诱导EST的表达, 促使雌激素硫酸化为无生物活性的雌激素硫酸盐, 因此降低了体循环系统中过高的雌激素水平。在雌激 素依赖型的MCF.7移植瘤模型中,DEX可以抑制肿 瘤的生长,具有内分泌治疗作用。 除传统的与雌激素息息相关的乳腺癌、子宫内膜 癌和卵巢癌外,最近几年的研究显示雌激素信号通 路在肺癌、前列腺癌和大肠癌等肿瘤的起始和发生发 展过程中也具有重要作用【6卜 】。本课题组的初步研 究证实,DEX在体外对NSCLCA549细胞的凋亡并无 显著影响,但在裸鼠移植瘤中却表现出极为显著的 肿瘤抑制作用。结果显示,DEX对A549肿瘤细胞中 EST的表达具有显著诱导作用,呈剂量依赖性;并且 适当浓度雌激素的加入可以促进A549肿瘤细胞的生 存率,而硫酸化反应抑制剂triclosan可以明显逆转 DEX对NSCLC细胞增殖的抑制作用,说明雌激素的 硫酸化作用在DEX对NSCLC的肿瘤抑制中起重要 作用。因此,DEX通过对SULT的诱导而抑制雌激素 信号通路的内分泌疗法可能是NSCLC治疗的又一新 途径。 4地塞米松安全性 DEX虽可用于多种疾病的治疗,但也存在全身 不良反应,包括胃肠道出血、感染和高血糖症等。 DEX在应用生理剂量治疗时并无明显不良反应,长 期药理剂量的使用往往会并发多种不良反应,如医 源性库欣综合征等。糖皮质激素最重要、最危险的不 良反应是骨质疏松,另外还有脂肪再分布、高血压、 皮肤和肌肉萎缩、白内障、情绪紊乱、易感染、糖尿 病以及下丘脑一垂体~肾上腺轴的抑制等。DEX抗炎 作用和免疫抑制作用可诱发或加重感染,降低身体 抵抗力。因此,特殊人群如孕产妇、小儿、老年人群, 有精神病史,患有骨质疏松、高血压、糖尿病等人群 用药需格外谨慎,禁用于感染、脑部疟疾、全身性真 菌感染等人群【6 。Kamo ̄ky评分可以用于评价癌 症患者在化疗中的生活质量,一项关于DEX应用于 转移性脑瘤治疗的研究发现,DEX治疗脑水肿的 Kamo ̄ky评分呈剂量依赖性,8 mg・d 剂量组评分有 所提升,而16 mg・d 剂量组的毒性反应发生率远大 于4 mg・d 和8 mg・d~L271。 DEX不良反应的发生及严重程度与其给药剂 量、途径和时间等有密切关系,因此优化其给药剂量 和方案显得极为重要。紫杉醇输注治疗前12 h和6 h ZIl服20 mg DEX或治疗前30 min静脉注射40 mg DEX是FDA推荐的可以预防紫杉醇引起的重度过敏 反应(severe hypersensitivity reaction,HSR)的方案, 但高剂量的DEX会引起众多不良反应,KOppler 】 将DEX总剂量从40 mg降至10 mg仍可预防HSR的 发生,验证了Bookman/ 和Markman[ 。 分别将DEX 剂量降至静脉注射10或20 mg和20 mg的研究结果。 而逐渐降低DEX给药剂量的方案或许也能减少其不 良反应发生,DEX剂量从20 mg降至10 mg、2 mg,最 后0 mg的逐级递减方案依然能预防乳腺癌患者HSR 的发生率【 J。 5总结与展望 DEX在临床使用已有5O多年时间,其上市的衍 生物已超过l2种。DEX在缓解或预防化疗药物不良 ・1222・ 药学学报Acta Pharmaceutica Sinica 2015,50(10):1217—1224 反应,增强其抗肿瘤药效方面的应用曰益广泛。而越 来越多的证据表明,DEX通过GR介导抗炎、抗血管 生成和激素调节作用,说明DEX抗肿瘤作用机制具 有多样化和复杂性。一方面,相对细胞毒类的化疗药 物,它对细胞没有直接的杀伤作用使其在肿瘤治疗 中具有显著优势;另一方面,DEX的长期使用会引起 库欣综合征、感染、体重增加和各种精神症状等不良 反应。因此,DEX和其他抗癌药物的联用策略,以及 如何优化给药剂量和方案,使其充分发挥抗肿瘤药 效的同时降低不良反应,将具有非常重要的研究和 临床应用价值。 References [1] Rutz HP.Effects of corticosteroid use on treatment of solid tumours[J1_Lancet,2002,360:1969—1970. 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