热疗联合放疗成为“最佳搭档”

肿瘤科 肿瘤内科 2022-02-15 12:10  浏览 :6318
导读热疗是人类已知的最古老的治疗方式,无论是在中华黄帝内经还是古希腊医学史书均有记载,具有深厚的渊源;西医之父希波克拉底更是认为热疗是一种具有无限可能的治疗方式。

热疗是人类已知的最古老的治疗方式,无论是在中华黄帝内经还是古希腊医学史书均有记载,具有深厚的渊源;西医之父希波克拉底更是认为热疗是一种具有无限可能的治疗方式。而放疗,在所有肿瘤治疗模式中,是性价比最高的治疗手段,根据热放射生物学的研究显示,热疗是最强的放疗增敏剂,不仅是理论上的协同优势,一系列的放疗联合热疗的临床研究结果更是奠定了这一理论基础。目前全国有热疗资质的医院不断增加,放疗联合热疗在临床中的实施已经成为一种趋势,下文详细阐述热疗联合放疗的协同作用机制。

1.改善乏氧

已知酸性和缺氧环境对放疗不敏感,导致放疗抵抗,而热疗可以增加肿瘤血流量,并以依赖温度和依赖时间的方式增加肿瘤的部分灌注血流量;同时可发生显著生理变化,包括血管通透性增强、氧合增加、间质液压力降低和正常生理pH条件的重建,从而增加放疗的敏感性。

2.抑制DNA损伤修复

热疗对辐射诱导的DNA损伤修复的抑制可能是其放疗增敏的主要机制之一。处于不同细胞周期的肿瘤细胞对放射线的敏感程度是不同的,分裂期的肿瘤细胞对于放射线更加敏感;而处于合成期的肿瘤细胞对于放射线不敏感,但对于高温更加敏感,存在的这种差异为放疗联合热疗提供了很好的理论基础,能够发挥更好的协同作用。在基础研究中发现,HCT116细胞如果仅接受4Gy剂量的放射线照射,其存活率为25.8%;一旦联合热疗,其存活率降至1.5%~3%.使用热疗+放疗对癌细胞的杀伤效果提升了8.6~17.2倍,同时发现高温增加了肿瘤细胞对氧合钛的通透性,从而促进DNA的断裂,减少肿瘤缺氧区。处于细胞周期S期的细胞可分泌修复蛋白,因此与G0/G1G2期的细胞相比,其对电离辐射最不敏感,而对热疗最为敏感。放疗联合热疗可阻止断裂DNA的修复,上调miR-34a的表达,导致p53的转录激活,从而导致HCT116细胞在GI/G0期的细胞调亡和细胞周期停滞SADEGHI等研究了载有缺氧细胞放射增敏剂的热敏脂质体,在缺氧条件下触发放射增敏剂的释放,使电离辐射对细胞的杀伤作用较单纯辐射提高了14.3倍。热疗增强了肿瘤细胞的氧合和灌注,其受到的电离福射是正常细胞的3倍,因此,放疗效果提高了1.5-5倍。放疗和热疗在作用上是互补的:放疗产生自由基,从而损伤肿瘤细胞DNA,热疗则抑制了肿瘤细胞DNA的修复,从而发挥更强的协同杀伤效应。

3.改变肿瘤细胞的α/β值

2015年德国的Datta教授就局部热疗联合放疗的临床研究进行了回顾性分析,其中涵盖随机临床研究及非随机临床研究,共分析了3478名患者,其中1761名患者接受了放疗联合热疗,1717名患者接受了单纯的放疗,其CR率分别是54.9%39.8%;发现了放疗联合热疗在临床中的获益。为了探究其机制,Datta教授时隔4年在全球范围内检索关于放疗联合热疗的临床研究,最终筛选出12项可用于最终审核的研究数据,利用数学模式,计算出放疗联合热疗后的a/β值,其定义是组织中DNA单链断裂和双链断裂相等时的照射剂量,肿瘤组织的a/β值接近10,与生物等效剂量密切相关。Datta 教授发现通过热疗联合放疗后的a/β值明显下降,达2.25Gy(95%CI:1.8~2.7),已知热疗可抑制放疗后DNA损伤修复。这可能会改变肿瘤中的a/β值,而通过Datta 教授的验证,其下降幅度达4倍之高也就意味着有更好的生物等效剂量,发挥更强的抗肿瘤作用,这也是放疗联合热疗增敏的主要机制之一。

4.通过热休克蛋白而发挥协同作用

热休克蛋白(heat shock protein,Hsp)一直是热疗研究的靶心所在,可以作用于体内不同的免疫细胞而发挥相应的作用。而热疗联合放疗的作用机制在近十年来,不断有学者进行相关探索,发现两者的协同作用离不开热休克蛋白发挥的桥梁作用。关于热疗联合放疗协同作用,主要的观点就是热疗诱导的免疫细胞的免疫原性是发挥放疗增敏的主要机制。尤其是热疗通过Hsp对巨噬细胞(macropages)、树突细胞(dendritic cells,DC)、自然杀伤细胞(natural killer,NKcells)、内皮细胞以及适应性免疫细胞(adaptive immune cells)和肿瘤细胞中免疫应答增强的影响。

1巨噬细胞:巨噬细胞是由白细胞增殖分化而来的一种非特异性免疫细胞,它可以吞噬异已细胞、癌细胞或者抗原,直接分解它们或者形成一种复合体传递给淋巴T细胞,再由效应T细胞内的溶酶体让细胞死亡。据报道,HSP会增加一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase.iNOS)、趋化因子(chemokine ligands,CXCLs)以及白介素(interleukin,IL)NO释放的表达,这些释放激活了巨噬细胞的功能。此外,HSP可通过激活核因子kappa(NF-B)信号途径来增加巨噬细胞的吞噬活性,为联合放疗发生协同作用提供了基本条件。

2树突状细胞:DC属专职抗原提呈细胞(antigenpresentingcellAPC),其表面表达的FCYRI、补体受体、TLRMR等膜受体能介导DC对各种抗原物质的摄取。DC摄取抗原后,进行加工处理,通过抗原提呈直接或间接地实现对TB细胞的激活效应。Hsp70在热休克反应时由肿瘤细胞分泌,并作为DC抗原,通过DC中的TLR4增加对肿瘤细胞的免疫力。

3自然杀伤细胞:NK细胞是一种效应淋巴细胞,在机体抵抗肿瘤过程中发挥至关重要的作用,据报道,热疗可以通过增强细胞毒性和招募作用激活NK细胞。NK细胞的毒性增加依赖于热刺激诱导的肿瘤和NK细胞上天然杀伤凝集素样受体基因2D(natural killer lectin-like receptor gene 2D,NKG2D)分子的聚集,而这种聚集效应则是由Hsp70所介导的。Hsp70还可以通过在NK细胞膜中表达NKG2DCD94CD56来刺激NK细胞的增殖和活性。这些基础研究表明,热疗可以通过对肿瘤和NK细胞的双重刺激提高NK细胞的免疫力,增强对肿瘤细胞的识别能力。

4适应性免疫细胞:适应性免疫(adaptive immunity)又称特异性免疫。是个体在生命过程中接受外环境中的抗原性异物刺激后产生的只对特定抗原性物质起作用的防御系统。其特征为特异性和记忆性。执行特异性免疫的细胞主要有T细胞、B细胞及APC细胞。热疗可以诱导颗粒酶B、穿孔蛋白和干扰素(IFN)的表达,并增加细胞毒性T细胞的活性,表现出较好的免疫原性。有研究显示,Hsp90Hsp27也可以作为抗原,诱导对骨髓瘤细胞的免疫反应,增加抗原特异性细胞毒性T细胞的活性,因此,通过提高高温诱导的Hsp特异性免疫力在肿瘤进展中至关重要。此外,Hsp90亦可增加B细胞增殖,并通过B细胞抗原复合物形成来激活其抗原呈现。Hsp60保护B细胞免受细胞凋亡,并通过TLR4信号通路增加其生存率。综上所述,这些研究支持了:高温诱导的免疫源性效应可通过适应性免疫细胞的激活来介导。

除上述因素之外,热疗和放射治疗增强了肿瘤细胞的基因组不稳定性,从而诱导了促凋亡信号通路,导致细胞的凋亡,抑制肿瘤的生长。热疗诱导的放射增敏作用部分也依赖Hsp表达。总之,介导热疗引起的放射增敏的潜在分子机制仍然是难以捉摸的,进一步的分子研究将是热疗作为放疗增敏策略治疗优化的关键所在。

参考文献

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张建鑫 肿瘤科-放疗科|主治医师
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