癌癥化學(xué)治療原理以及藥物耐受性

1、癌癥化學(xué)治療原理以及藥物耐受性hst.151 1harvard-mit衛(wèi)?？茖W(xué)與技術(shù)部hst.151:約理學(xué)原理授課教師:donald kufe博十癌癥化學(xué)治療（化療）根據(jù)疾病不同有效性有差異1. 藥物治療有效應(yīng)急性淋巴細(xì)胞白血病、hodgkin' s病、彌散性組織細(xì)胞型淋巴瘤、burkitt' s淋巴瘤睪丸腫瘤、子宮絨毛膜癌wilms'瘤*、ewing' $瘤*、胚胎視網(wǎng)膜肉瘤*2. 冇可能的治療效應(yīng)急性髄系白血病小細(xì)胞肺癌、乳腺癌*、骨肉瘤*3. 有主要治療性益處（短期治療）頭頸部癌癥、宮頸癌、轉(zhuǎn)移性乳腺癌、卵巢癌軟組織肉瘤結(jié)節(jié)性淋巴細(xì)胞為主型霍奇金淋巴瘤、

2、慢性白血病胰島素瘤4. 僅有有限的療效肺癌、胃腸道癌癥、前列腺癌、黑色素瘤*輔助治療：可見(jiàn)病灶切除后的藥物治療急性淋巴細(xì)胞白血病：化療概論1. -級(jí)動(dòng)力學(xué)2. 猶主的毒性反應(yīng)3. 選擇性4. 聯(lián)合化療1. 一級(jí)動(dòng)力學(xué)單位時(shí)間內(nèi)給與一定劑量的化療約物殺死腫瘤細(xì)胞呈一定的百分比例，而不同一個(gè)常 數(shù)。這意味著將腫瘤細(xì)胞從106降至 心和從 心降至10°所需的劑量相同。一級(jí)動(dòng)力學(xué)1000.00015 4 3 2 1 o o o o oooooooo10610°單位吋間內(nèi)藥物劑量假設(shè)腫瘤細(xì)胞開(kāi)始為106,經(jīng)過(guò)治療（99.9%的有效率）依然有心細(xì)胞無(wú)法殺滅，因此,治療對(duì)以消除臨床癥狀，

3、但是腫瘤依然會(huì)復(fù)發(fā)。治療的h的是將腫瘤細(xì)胞殺滅至10“具至更少，以確保治愈的比率。腫瘤細(xì)胞數(shù)目log 殺傷假設(shè)曲線=無(wú)治療上實(shí)心線=間歇性屮等劑量的化療藥物，可以延長(zhǎng)生存時(shí)間，但癥狀會(huì)復(fù)發(fā)并最終導(dǎo)致 患者死亡中線=具有挑戰(zhàn)性的治療，細(xì)胞死亡速度大于再生速度，治療充分時(shí)可將腫瘤清除（患 者治愈）低線=腫瘤初步被手術(shù)切除，應(yīng)用輔助治療殺滅殘留的得腫瘤細(xì)胞2. 宿主的毒性反應(yīng)藥物對(duì)腫瘤的治療效應(yīng)（實(shí)線）和毒性反應(yīng)（虛線）均與藥物的劑量相關(guān)，兩條illi線斜 率相同，毒性曲線向右的平移的距離反映出治療指數(shù)的大小，治療指數(shù)是半數(shù)毒性劑量與半 數(shù)冇效劑量的比值，抗癌藥物的治療指數(shù)大多很低。宿主毒性反應(yīng)(二

4、542 坯腫瘤反應(yīng)毒性藥物濃度3. 選擇性正常骨髓細(xì)胞死亡與恢復(fù)（實(shí)線）與腫瘤細(xì)胞死亡與恢復(fù)（虛線）的比較。每個(gè)化療進(jìn) 程對(duì)正常骨髓細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的破壞相似,然而。正常骨髄細(xì)胞恢復(fù)的速度大于腫瘤細(xì)胞。 繼續(xù)化療將會(huì)使骨髓干細(xì)胞數(shù)fi降低。選擇性匸常竹髄腫瘤細(xì)胞不同作用機(jī)制和具冇不同劑量毒性曲線的藥物聯(lián)介應(yīng)用在蝕大耐受劑屋情況下能產(chǎn)生 更大的治療效應(yīng)?？鼓[瘤依據(jù)対腫瘤細(xì)胞分裂周期的不同的關(guān)系，可分為三種類型:1. 作用與細(xì)胞周期，周期特杲性藥物2. 作用與細(xì)胞周期，周期非特異性藥物3. 非細(xì)胞周期作用藥物rs作用與細(xì)胞周期咖（分裂周期）ua合he詢期dna合成i. 作用與細(xì)胞周期，周期特異性藥物

5、一一作用于s期藥物 抗代謝藥機(jī)制作為核昔酸類似物參入到dna或rna中，導(dǎo)致產(chǎn)生杲常的核酸。 抑制與核背酸合成有關(guān)的特異性的酶。代表藥物i密喘類似物尿唏噪：5氛尿n密碇(5-m-2-脫氧尿喘喘，5-fluorouracil 5-fluoro-2f deoxyuridine ) 胸腺噺!$: 3疊氮基三磷酸脫氧胸廿(3' -azido-3，deoxythymidine)胞i密腱:阿糖胞昔(cytosine arabinoside)> 5-氮雜胞昔(5-azacytidine)瞟吟類似物腺喋吟:6疏基嚟吟(6-mercaptopurine, 6-mp)鳥(niǎo)嚓吟:6硫代鳥(niǎo)喋吟(6-thi

6、oguanine)抗葉酸藥物(甲氨蝶吟)甲気蜂嶺<mtx)與氛尿喘< (fdump)的作用部位：dhfr, 氫叫澈還原脅：ts,胸首酸合成誨: shm,證甲基絲氮酸:機(jī)制：競(jìng)爭(zhēng)性抑制二氫葉酸還原酶，二氫葉酸是胸腺喘喘合成所必需的甲基的共給體。ch2fh4fh2.:氮葉酸;fh“四氫葉 腰；ch2fh4. n5-nh,-'p基氫葉酸一般毒性干擾所有增殖速度快的細(xì)胞骨髓骨髓抑制胃腸道黏膜腹瀉、胃炎特殊毒性6毓基瞟吟阻塞性黃疸甲氨蝶吟腎臟一一大劑量會(huì)阻塞腎小管，引起急性腎衰肝臟常見(jiàn)小劑量長(zhǎng)期用藥的患者，如銀屑病的治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)用藥詢進(jìn)行過(guò)放療患者會(huì)出現(xiàn)腦病2作用與細(xì)胞周期，周期

7、特異性藥物一一作用于g2/m期藥物博來(lái)霉素機(jī)制導(dǎo)致dna單鏈和雙鏈斷裂選擇性作用于g2期，但g1期細(xì)胞也會(huì)被殺滅毒性亞急性或慢性肺炎短暫骨髓抑制植物生物堿類：長(zhǎng)春新堿(vincristine, vcr)、長(zhǎng)春堿(vinblastine, vbl)、紫杉醇(taxol) epidophyllotoxins (vp-16, vm-26),喜樹(shù)堿(camptothecins)機(jī)制結(jié)合微管蛋白長(zhǎng)春新堿和長(zhǎng)春堿：抑制微管蛋白的聚合紫杉醇(taxol)：阻止微管蛋白的解聚穩(wěn)定微管vp-16, vm-26：靶點(diǎn)是拓?fù)洚悩?gòu)酶ii,非摻入作用喜樹(shù)堿：抑制拓?fù)浣鐦?gòu)陸i毒性神經(jīng)毒性感覺(jué)異常便秘深部腱反射減弱骨髓抑制

8、抗利尿激素分泌失調(diào)綜合征(siadh) vcr、vbl3.作用與細(xì)胞周期，周期非特異性藥物烷化劑機(jī)制基于烷化作用導(dǎo)致dna交叉連接dna單鏈斷裂dna雙鏈斷裂以及讀碼錯(cuò)誤代表藥物氮芥(nitrogen mustard)壞磷酰胺(cyclophosphamide)亞硝腺類(nitrosoureas)白消安(busulfan)順鉗(cis-platinum)一般毒性骨髓抑制胃炎惡心/嘔吐脫發(fā)損害卵了和精了致突變和致癌作用特殊毒性環(huán)磷酰胺:出血性膀胱炎、膀胱纖維化、可逆性心臟毒性、siadh白消安：肺間質(zhì)纖維化亞硝服類：累積性骨髓抑制鉗類：急性腎小管壞死、耳毒性蔥環(huán)類(anthracyclines)

9、機(jī)制摻入至dna雙鏈中形成自由棊抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶ii代表藥物柔紅霉素(daunombicin)多柔比星(阿霉素,doxorubicin, adriamycin)毒性骨髓抑制胃炎心臟毒性(可逆性,具有劑量相關(guān)性)4. 非細(xì)胞周期作用藥物皮質(zhì)類固醇機(jī)制訓(xùn)不十分清楚：可能誘導(dǎo)淋巴母細(xì)胞凋亡，對(duì)淋巴細(xì)胞性惡性腫瘤有效通過(guò)核受體發(fā)揮作用代表藥物強(qiáng)的松(prednisone, pred)地塞米松(dexamethasone)毒性典型的皮質(zhì)激素樣毒性反應(yīng)治療腫瘤時(shí)相對(duì)小l門冬酰胺陸(l-asparaginase) (e. coli, erwinia)機(jī)制l門冬酰胺酶可將門冬酰胺水解為門冬氨酸和nh3,正常細(xì)胞

10、可以通過(guò)逆轉(zhuǎn)這個(gè)過(guò)程h 身合成門冬酰胺該藥對(duì)急性淋巴細(xì)胞性白血病有效，淋巴母細(xì)胞缺乏門冬酰胺合成酶，必須從環(huán)境屮肓接 攝取，缺乏門冬酰胺會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死廣毒性超敏性(風(fēng)疹、過(guò)敏反應(yīng)等)胰腺炎肝臟毒性根據(jù)重要毒性反應(yīng)的抗腫瘤藥物分類1. 腎臟急性腎小管壞死釦類(platinum)鏈腺酶索(strcptozotocin)甲氨蝶吟(methotrexate)2. 肝臟6筑基嚟吟(6-mercaptopurine) 阻塞性黃疸l門冬酰胺酶(lasparaginasc)肝功能檢查界常恵環(huán)類(anthracyclincs)依賴于膽道排泄3. 膀胱出血性膀胱炎環(huán)磷酰胺(cyclophosphamide)4. 神

11、經(jīng)毒性(感覺(jué)異常)生物堿類5. 肺間質(zhì)纖維化博來(lái)霉素(bleomycin)白消安(busulfan)亞硝服類(nitrosoureas)大劑量6. 心臟恵環(huán)類(anthracyclines)慢性心肌病環(huán)磷酰胺(cyclophosphamide)急性心律失常7. 致癌作用烷化劑甲基節(jié)冊(cè)(procarbazine)8. siadh長(zhǎng)春新堿(vincristine, vcr)壞磷酰胺(cyclophosphamide)需要進(jìn)行的聯(lián)合化療1. 兒種不同的藥物，每種都可以有效地針對(duì)一種特定的疾病2. 對(duì)藥物的要求具有不同的作用機(jī)制具有不同的劑量限制性毒性3. 結(jié)果每種藥物給與全效劑量殺死細(xì)胞的速率加快藥

12、物耐藥性產(chǎn)生兒率下降聯(lián)合應(yīng)用舉例聯(lián)合化療急性淋巴細(xì)胞性白血病(all)割量限制性每性%全效劑%腫瘠全部清除甲毓媒嶺( mtx)骨魁抑制10021加基哩嶺mp)伴僦抑制10027長(zhǎng)春新誠(chéng) vcr 神經(jīng)系統(tǒng)病變10047強(qiáng)的松(pred)類固醉10057mtx + mp504-5045pred + mp100+10086prcd + vcr100+ 10()92聯(lián)合化療其他治療方案mopp hodgkin' s 病xtt劑量限制性瘴性久全效劑量%腫全部洎1*氨芥計(jì)髓抑制10010長(zhǎng)春新堿(vcr)神縊系統(tǒng)病變1005強(qiáng)的松(pred)類固醉1005甲基procarbazine)itlft抑

13、制50 + 5015mopp60/100/100/6070 00%治愈)m-bacop 彌散性淋巴瘤劑限制性毒性%全效劑童并腫穴全部洎除mtx-cf10010博來(lái)劈索bleoj帥損古1000阿彳* 紊(adriamycin)骨曲抑制10020環(huán)瞬楡胺骨6抑制10015長(zhǎng)呑新戚(vcr)神經(jīng)系統(tǒng)釣變10010強(qiáng)的松(pred)類固醇1000m-bacop100/100/60/60/10qh 0()80 (50% 治愈)vbp睪丸腫瘤xtt劑量限制性瘴性嗚全效劑量%»«全部洎ntvbl計(jì)園抑制10()20博來(lái)需索（bleo）肺損害1000顧粕腎臟損吉10020vhp100/10

14、0/iiki90仃0%沿您）adriamycin =多柔比星oncovin =長(zhǎng)春新堿ii腫瘤細(xì)胞對(duì)宿主的抵抗a. 腫瘤的改變1腫瘤細(xì)胞的定位藥物逃避局部解剖部位血液供應(yīng)血悖外藥物擴(kuò)散的距離細(xì)胞外酶以及腫瘤周圍正常細(xì)胞對(duì)藥物的代謝2. 腫瘤大小一級(jí)動(dòng)力學(xué)過(guò)程藥物的通透能力氧、營(yíng)養(yǎng)梯度3. 生長(zhǎng)特性人體腫瘤體積增加1倍的平均時(shí)間150x)100500 治愈» ：仃上要療效一療效很低腫瘤腫病體積増和1倍的平均時(shí)問(wèn)（天j睪丸腫瘤21ewing's 肉瘤22non-hodgkitfs 淋巴瓶25骨肉樹(shù)34hodgkins淋巴楠北1纖維栩18結(jié)腸刪95肺期b151腫瘤體積增加1倍的平均

15、時(shí)間與腫瘤對(duì)約物的反應(yīng)性成反比關(guān)系（生長(zhǎng)越緩慢，對(duì)藥物的反 應(yīng)性越差），下列柱狀圖表明了腫瘤體積增加1倍的平均時(shí)間與不同的轉(zhuǎn)移性腫瘤的關(guān)系。對(duì)化療藥物的反丿應(yīng)性gompcrtzian生氏曲線腫瘤大?。╝）、生長(zhǎng)分?jǐn)?shù)（b）和生長(zhǎng)速率（c） z間的關(guān)系生長(zhǎng)時(shí)面盡管牛長(zhǎng)分?jǐn)?shù)在起始時(shí)候最人，但牛長(zhǎng)速率在腫瘤體積縮小至最人體積的37%時(shí)最大b. 宿主的變化1. 藥物的吸收、分布或消除發(fā)生改變，導(dǎo)致藥物到達(dá)腫瘤部位減少2. 非惡性腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的酶增加，導(dǎo)致對(duì)藥物的火活增加3. 正常組織対藥物反應(yīng)的敏感性增加iii腫瘤細(xì)胞耐藥性a. 天然耐藥性腫瘤細(xì)胞在接受藥物化療之前即缺乏敏感性b. 獲得性耐藥性在治療過(guò)

16、程中棊因和表型的改變，使得腫瘤細(xì)胞對(duì)原來(lái)非常敏感的藥 物(具有致死性的藥物)缺乏敏感性。1. goldie-coldman假設(shè)：?jiǎn)蝹€(gè)耐藥細(xì)胞對(duì)某種特定藥物的可能選擇性與腫瘤的大小和基因突 變頻率相關(guān)。細(xì)胞暴露于藥物環(huán)境下促使細(xì)胞向耐藥選擇性方向發(fā)展。2. 基因突變頻率在具有致突變抗腫瘤藥物情況下增加，heidelbergcr等指出，化學(xué)誘變劑和 單步突變會(huì)導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞對(duì)氟尿唏唳的耐藥性;對(duì)誘變劑的-步突變選樣可能與聯(lián)合用藥如 cmf的臨床應(yīng)用有關(guān)。c. 獲得性耐藥性的機(jī)制基因表達(dá)產(chǎn)物的降低轉(zhuǎn)運(yùn)缺陷變化mtx載體介導(dǎo)的珂撮就降低"甲蘢四紅川酸j左旋苯丙氨酸氮芥(melphalfln)裁

17、體介導(dǎo)的再興耿陽(yáng)低(殼氨酸)阿斷羅詩(shī)核詩(shī)結(jié)削良瞬低1朋氧匹tfj活化酶降低旻化mtx壊栽胺作用阱低阿柄龜背脫軌胞背滋前障低6-mp, 6-tg次黃喋吟鳥(niǎo)際吩詒般踐斬基轉(zhuǎn)移脅(hgprt)眸低5-fu尿背滋將尿訐砂酸化險(xiǎn)降低基因表達(dá)產(chǎn)物的增加 藥物的滅活增加約粉變化阿16胞背胞苻脫颯爾增加期來(lái)理乗木解餘增加烷化劑細(xì)胞內(nèi)谷徒h骯和金x峨蛋白塔加靶酶的基因放人效應(yīng)約樹(shù)1|變化mtx二氧葉酸還原前紅制數(shù)目増加flidr胸腺贈(zèng)院合成愴增加變化基因產(chǎn)物的表達(dá)杓物變化mtx二怨葉戰(zhàn)汪原胡vcr微件蛋白5-fud. 甲氨蝶吟(mtx)的獲得性耐藥冇很多機(jī)制町以導(dǎo)致卬氨蝶吟的獲得性耐藥，下面的例了即是根據(jù)人鱗癌

18、細(xì)胞株scc15 (human squamous cell carcinoma)在甲氨蝶吟不同藥物濃度梯度情況卜培養(yǎng)，所鑒定得到 耐藥株：1. 轉(zhuǎn)運(yùn)改變2. 聚獲胺作用(polyglutamylation)喪失細(xì)胞可以選擇性保持聚就胺酸鹽(polyglutamate)衍牛物(mtx-pgs),該衍牛物25位 連接有谷氨?；?mtxglu2至mtxglu5)mtx-pgs對(duì)dhfr有高度的親和力，可以延長(zhǎng)dna合成的抑制作用并增加細(xì)胞毒性3. dhfr產(chǎn)生增加(基因轉(zhuǎn)錄擴(kuò)大)均勻染色區(qū)(hsrs, homogeneous staining regions)異常：甲氨蝶吟耐藥細(xì)胞株dhfr 基因增

19、殖位點(diǎn)在小鼠的2號(hào)染色體和人的5號(hào)染色體。hsrs與穩(wěn)定耐藥有關(guān)。雙微體(double minute chromosomes, dms)：不同大小的小染色體，無(wú)著絲粒，常常配對(duì) 出現(xiàn)。這些染色體不分離。因此，在細(xì)胞分裂屮會(huì)丟失；雙微體上的基因增殖在無(wú)藥物存在 時(shí)是不穩(wěn)定的。4. dhfr發(fā)生改變?cè)谝恍┠退幖?xì)胞株內(nèi)，dhfrs與mtx的親和力低發(fā)牛改變的dhfr基因在編碼笫22位氨基酸的位點(diǎn)發(fā)牛.突變，這些突變(精氨酸代替 亮氨酸)降低了與mtx的結(jié)合能力和酶的功能e. 多藥耐藥性1. 暴露于一種藥物的腫瘤細(xì)胞可以產(chǎn)生交叉耐藥性，對(duì)另一種結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)、作用機(jī)制不同的 藥物產(chǎn)生耐笏。受影響藥物抗瘤譜較

20、廣：恿環(huán)類、長(zhǎng)春堿、放線菌素以r podophyllotoxinso2. i耐藥細(xì)胞蓄積和保持藥物能力降低，藥物流出可能更有作卅3. 胞漿膜糖蛋口過(guò)度表達(dá)，屬于p或通透性糖蛋口，分子量為170,000道爾頓，這種蛋口 始終在多藥耐藥任何動(dòng)物的細(xì)胞株和移植性腫瘤中發(fā)現(xiàn)。藥物耐藥與p糖蛋白的量相關(guān)重新對(duì)藥物敏感的細(xì)胞不再表達(dá)次改變的膜結(jié)構(gòu)其他細(xì)胞獲得耐藥性細(xì)胞傳遞的dna,同時(shí)也表現(xiàn)多藥耐藥和表達(dá)胞漿膜糖蛋口僅僅傳遞多藥耐藥的編碼p糖蛋白基因，就能夠表現(xiàn)出耐藥表型4. p糖蛋白或者mdr1基因?qū)儆谝粋€(gè)小家族成員，該家族中并不是所冇的成員都表現(xiàn)出多 藥耐藥表型，提示存在于p糖蛋白功能有差異的一類并構(gòu)

21、體。5. 雙微體(double minute chromosomes, dms)和均勻染色區(qū)(hsrs, homogeneous staining regions)在多藥耐約細(xì)胞株中發(fā)現(xiàn)，dna擴(kuò)增的程度與耐約的程度具有相關(guān)性，hsrs對(duì) p糠蛋口基因的擴(kuò)增有呈遞作用，但這種作用是可逆的。6. p糖蛋白是由1280個(gè)氨基酸構(gòu)成的，包含12個(gè)跨膜的疏水區(qū)域；有兩個(gè)相似的胞漿位點(diǎn) 與atp結(jié)合，這兩個(gè)區(qū)域?qū)τ诠δ艿陌l(fā)揮是必須的。p糖蛋白主要表達(dá)在胞漿膜上，但在 er和高爾基體的膜結(jié)構(gòu)上也有少量發(fā)現(xiàn)。7. 長(zhǎng)春堿的光親和性（photoaffinity ）類似物可以結(jié)合到p糖蛋白上，這種結(jié)合可以與未

22、標(biāo)記長(zhǎng)春堿和恵環(huán)類藥物相互競(jìng)爭(zhēng)性。長(zhǎng)春堿和蛋口的復(fù)合物可通過(guò)p糖蛋口的單克隆抗 體沉淀，另外，長(zhǎng)春堿可以通過(guò)atp依賴的過(guò)程轉(zhuǎn)運(yùn)到含有p糖蛋白的膜上。這些結(jié)果表 明p糖蛋白是-種轉(zhuǎn)運(yùn)分子。p糖蛋口也是細(xì)菌轉(zhuǎn)運(yùn)蛋口的類似物，與atp依賴的特定分子通過(guò)細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)膜的轉(zhuǎn)運(yùn)有 關(guān)，特別是溶血素。8. mdr1基因在肝臟、結(jié)腸、小腸、腎臟、腎上腺皮質(zhì)和髓質(zhì)中呈高水平表達(dá)。p糖蛋白以 高度極性形式存在于肝細(xì)胞毛細(xì)膽管膜表面、腎近曲小管管腔細(xì)胞農(nóng)面以及腸道腸腔柱狀細(xì) 胞表面。mdr1的rna高水平常常存在于木來(lái)就高度表達(dá)mdr1基因的正常組織來(lái)源的癌 紐織中。9. 內(nèi)在性的多藥耐藥性似乎與細(xì)胞正常功能的基因持續(xù)表達(dá)有關(guān)。人乳腺癌多藥耐藥細(xì)胞 中的生物化學(xué)改變與大鼠增生性肝結(jié)節(jié)中的變化相似，大鼠增生性肝結(jié)節(jié)也對(duì)很多肝毒性物 質(zhì)耐受（solt farber模型）。獲得性抗腫瘤藥物耐藥機(jī)制與某些腫瘤如結(jié)腸癌、肺癌治療屮 開(kāi)始出現(xiàn)的耐藥機(jī)制和似，這些腫瘤的發(fā)生與致癌物質(zhì)的暴露和關(guān)。10. 某些藥物如維拉帕米、地爾硫卓和奎尼丁在細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)可以克服多藥耐 藥性；例如，維拉帕米可以逆轉(zhuǎn)