陡脈沖不可逆性電擊穿療法及在婦科腫瘤中的研究

1、陡脈沖不可逆性電擊穿療法及在婦科腫瘤中的研究    【摘要】  目前，國內(nèi)外關(guān)于陡脈沖不可逆性電擊穿的研究正熱。婦科腫瘤是女性生殖系統(tǒng)常見病，治療方法各異又都有其適用范圍。本文從陡脈沖不可逆性電擊穿療法的來源及研究現(xiàn)狀、作用機(jī)制、影像學(xué)監(jiān)測、在婦科腫瘤中的研究、獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)等幾方面進(jìn)行總結(jié)，深入探討陡脈沖不可逆性電擊穿療法及其在婦科腫瘤中的研究。  【關(guān)鍵詞】  陡脈沖不可逆性電擊穿 婦科腫瘤     婦科腫瘤是女性生殖系統(tǒng)常見病、多發(fā)病，

2、嚴(yán)重威脅女性健康。其傳統(tǒng)治療方法，如手術(shù)、放療、化療法雖都有一定發(fā)展，但受其適應(yīng)證、禁忌證和不良反應(yīng)等因素*。近年來，一種新型的治療方法-陡脈沖不可逆性電擊穿療法正在成為腫瘤治療的研究熱點(diǎn)。本文就其法本身及在婦科腫瘤方面的研究作一綜述。     1  陡脈沖不可逆性電擊穿療法的來源及研究現(xiàn)狀     1.1  陡脈沖不可逆性電擊穿療法的來源  陡脈沖不可逆性電擊穿被發(fā)現(xiàn)的最早時(shí)間可能要追溯到17世紀(jì)50年代，此后又有多位學(xué)者對其特性進(jìn)行

3、了研究。1961年，Doevenspeck1將陡脈沖不可逆性電擊穿用于工業(yè)消毒及預(yù)處理。1967年，Sale等2首次提出電場會導(dǎo)致細(xì)胞死亡或減少。隨后美國MIT 學(xué)者 Weaver等3發(fā)現(xiàn)了電穿孔效應(yīng)。產(chǎn)生電穿孔后，細(xì)胞膜的滲透性極大地增強(qiáng)，有利于細(xì)胞吸收藥物分子、基因物質(zhì)、蛋白質(zhì)、其他大分子等，而對細(xì)胞核等膜內(nèi)細(xì)胞器沒有任何影響。根據(jù)這個特點(diǎn)，日本學(xué)者創(chuàng)立了電化學(xué)療法4。目前電穿孔療法已在、期臨床試驗(yàn)中取得了顯著效果。此外它還可用于腫瘤的基因療法、分子生物學(xué)上的DNA 電轉(zhuǎn)染、促進(jìn)細(xì)胞電融合等。     在電穿孔

4、療法主宰的30年間，陡脈沖不可逆性電擊穿因會導(dǎo)致細(xì)胞死亡而僅僅作為可逆性電穿孔的治療不良反應(yīng)及作用劑量上限被認(rèn)識。但近些年來，學(xué)者們將陡脈沖不可逆性電擊穿作為一種單獨(dú)治療手段進(jìn)行研究。若可行，這種治療不需注入藥物或其他物質(zhì)，即可達(dá)到殺死腫瘤細(xì)胞的目的。此法簡單，也免去了患者的化療痛苦及不良反應(yīng)，因此具有巨大的臨床潛力。     1.2  陡脈沖不可逆性電擊穿療法的研究現(xiàn)狀  目前，陡脈沖不可逆性電擊穿以其獨(dú)特的生物電效應(yīng)及在腫瘤治療等領(lǐng)域展示出的良好前景在國際上掀起了一股研究熱潮。國外正加緊開展其在腫瘤治

5、療領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)和臨床應(yīng)用研究。Miller等通過對細(xì)胞5、小動物模型6、大動物肝臟7及心臟模型8的研究中發(fā)現(xiàn)，陡脈沖不可逆性電擊穿能作為一種單用手段，引起組織消融。Onik等9將陡脈沖不可逆性電擊穿治療犬前列腺組織后觀察到：治療區(qū)與非治療區(qū)之間有一明顯狹小的分界線，更重要的是治療區(qū)的某些結(jié)構(gòu)，如輸尿管、大血管、神經(jīng)、直腸等并不受影響。     國內(nèi)以孫才新院士為首的重慶大學(xué)及重慶醫(yī)科大學(xué)課題組，對陡脈沖治療進(jìn)行了一系列研究。李大強(qiáng)等10將陡脈沖作用于20例新鮮離體腫瘤組織，腫瘤包括卵巢癌、乳腺癌、胃癌、直腸癌、橫結(jié)腸癌、膀胱癌。不同類型腫瘤分別施

6、以不同參數(shù)后，證實(shí)了陡脈沖治療上述腫瘤的有效性。喻金梅11、凌曉娟12、李成祥等13對肝臟組織的研究中發(fā)現(xiàn)，壞死區(qū)面積隨著脈沖參數(shù)的變化而變化，呈明顯的量效關(guān)系。并且，壞死輪廓與電場分布仿真圖基本吻合。董曉靜等14通過比較陡脈沖治療前后荷瘤兔的肝腎功能、血圖、ECG的變化，證實(shí)了陡脈沖治療的安全性。這些研究為實(shí)驗(yàn)的深入開展奠定了良好的基礎(chǔ)。     2  作用機(jī)制     關(guān)于陡脈沖不可逆性電擊穿機(jī)制的研究，主要有以下幾點(diǎn)。    &#

7、160;2.1  不可逆性電穿孔效應(yīng)  對于生物膜的結(jié)構(gòu)，普遍認(rèn)為：生物膜是鑲嵌著蛋白質(zhì)的脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu)。姚成果等15從細(xì)胞的物質(zhì)結(jié)構(gòu)闡述為：在很強(qiáng)的電場力作用下，細(xì)胞膜和核膜會產(chǎn)生電穿孔，周期性的陡脈沖使微孔難以愈合。其結(jié)果是有可能引起微孔量滾雪球似的增加，對細(xì)胞膜和核膜的膜結(jié)構(gòu)造成不可恢復(fù)性破壞。光鏡、電鏡的觀察結(jié)果充分證實(shí)了這種預(yù)測。     2.2  凋亡效應(yīng)  早前，Karl等16研究指出，不可逆性電擊穿能通過下調(diào)Bcl-2/Bax表達(dá)的比值，造成細(xì)胞器

8、內(nèi)促凋亡因子的釋放，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。近來，唐均英等17觀察到，陡脈沖作用后細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增高，細(xì)胞發(fā)生凋亡，并用透射電鏡觀察到了典型的凋亡細(xì)胞形態(tài)。     2.3  抗血管生成及淋巴轉(zhuǎn)移效應(yīng)  一般來講，腫瘤組織血供豐富，轉(zhuǎn)移方式主要有局部浸潤、血行轉(zhuǎn)移及淋巴轉(zhuǎn)移。羅小東等18觀察到陡脈沖處理后腫瘤組織體積減小，血管內(nèi)皮生長因子、微血管密度的表達(dá)均降低。李均等19用美藍(lán)灌注后發(fā)現(xiàn)，陡脈沖作用后的癌組織邊緣模糊，無線樣或環(huán)狀的淋巴管，雙重染色靶區(qū)內(nèi)未見任何呈陽性反應(yīng)淋巴管，僅見毛細(xì)淋巴管碎片樣結(jié)構(gòu)。這些實(shí)

9、驗(yàn)暗示了陡脈沖的抗血管及淋巴轉(zhuǎn)移效應(yīng)。     2.4  免疫效應(yīng)  研究表明，免疫功能低下者容易引起惡性腫瘤，同時(shí)腫瘤細(xì)胞可誘導(dǎo)產(chǎn)生免疫抑制因子，從而降低機(jī)體的免疫功能。米彥等20的一項(xiàng)對陡脈沖治療后荷瘤大鼠免疫功能影響的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：陡脈沖電場能增加T淋巴細(xì)胞、NK細(xì)胞的免疫活性、增強(qiáng)巨噬細(xì)胞分泌TNF-的能力從而導(dǎo)致荷瘤機(jī)體細(xì)胞免疫功能增強(qiáng)。     3  影像學(xué)監(jiān)測在治療中的作用    &#

10、160;通常超聲、CT、MRI在深部腫瘤的局部治療中能起到引導(dǎo)、定位、監(jiān)測等作用。而超聲因使用方便、價(jià)格經(jīng)濟(jì)而被廣泛應(yīng)用。在多種物理治療，如射頻消融、微波固化的操作中，都選擇其作為引導(dǎo)定位工具。而HIFU更是將聚焦超聲作為一種治療手段來應(yīng)用。就陡脈沖不可逆性電擊穿而言，Lee等21已運(yùn)用超聲成功地實(shí)施了經(jīng)皮電極針定位及實(shí)時(shí)監(jiān)測等問題。為今后的臨床治療提供了借鑒與經(jīng)驗(yàn)。     4  陡脈沖不可逆性電擊穿療法在婦科腫瘤中的研究     4.1  卵巢腫瘤&#

11、160; 卵巢組織復(fù)雜，腫瘤類型居各臟器之首，因位置較深不易捫及，發(fā)現(xiàn)時(shí)已多屬晚期。治療以手術(shù)、化療、放療為主，但病死率仍極高。吳曉娟等22用場強(qiáng)8.512.5 kV/cm脈寬100 ns的陡脈沖作用于卵巢癌SKOV3細(xì)胞，結(jié)果表明：一定場強(qiáng)的納秒級陡脈沖能抑制卵巢SKOV3細(xì)胞的生長及誘導(dǎo)其凋亡。胡婭等23用陡脈沖作用于體外培養(yǎng)的人卵巢癌細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，陡脈沖通過急慢性損傷效應(yīng)不僅能改變?nèi)寺殉舶┘?xì)胞正常的生物學(xué)性狀，而且通過其電解作用又改變了腫瘤細(xì)胞正常生存環(huán)境，最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡。     4.2 

12、60;宮頸癌  宮頸癌是婦科最常見的惡性腫瘤。近40年來，由于普遍開展的宮頸脫落細(xì)胞學(xué)檢查，宮頸癌的病死率及死亡率不斷下降。手術(shù)為其主要治療方式，但研究者們同時(shí)也在尋求一種能同時(shí)提高患者生活質(zhì)量的治療方法。胡婭等24用陡脈沖作用于小鼠U14宮頸癌皮下移植瘤模型的研究中發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)組在治療后即刻，光鏡下觀察電極針陽極區(qū)有大片均質(zhì)紅染區(qū)，細(xì)胞結(jié)構(gòu)模糊不清，呈凝固性壞死；陰極區(qū)細(xì)胞輪廊尚清楚，形態(tài)變化不明顯。治療后18天，腫瘤見大片壞死區(qū)，呈核固縮、碎裂、溶解等征象。部分切片見殘留癌細(xì)胞。治療后7天，對照組和實(shí)驗(yàn)組體積生長即可呈現(xiàn)出差異，治療后15天，實(shí)驗(yàn)組體積抑瘤率為54.85%

13、。     卵巢腫瘤及宮頸癌同屬女性生殖系統(tǒng)常見惡性腫瘤，目前，用陡脈沖不可逆性電擊穿治療的研究報(bào)道雖還不多見，但都揭示了其治療的有效性。此外，陡脈沖不可逆性電擊穿治療另外一些婦科腫瘤，如外陰癌、子宮內(nèi)膜癌的研究尚未有報(bào)道，但相信在不久的將來，會在此有所突破。     5  陡脈沖不可逆性電擊穿療法的獨(dú)特之處     5.1  作用時(shí)間變短  相對于其他治療方法，陡脈沖不可逆性電擊穿的作

14、用時(shí)間僅為10 min或者更短，極大地的節(jié)省了治療時(shí)間，同時(shí)也為不能耐受長時(shí)間手術(shù)的患者帶來了治療可能。     5.2  操作相對簡單  僅需將電極針插入相應(yīng)部位，施以一定參數(shù)即可治療。     5.3  可能適用于免疫抑制患者  Al-Sakere等25的一項(xiàng)關(guān)于腫瘤治療區(qū)域免疫反應(yīng)的研究表明，陡脈沖治療后，作用區(qū)免疫因子并不增加，這意味著陡脈沖不可逆性電擊穿可能同樣適用于免疫抑制患者。 &#

15、160;   5.4  非熱效應(yīng)  與射頻、HIFU等傳統(tǒng)局部治療手段不同，研究發(fā)現(xiàn)陡脈沖治療中并不產(chǎn)生熱效應(yīng)，即熱能并不是殺死腫瘤細(xì)胞的主要機(jī)制。因此，相對于熱療法中由于大血管帶走熱量而使其周圍腫瘤治療效果不佳的問題，陡脈沖不可逆性電擊穿療法有望給予解決。     6  展望     陡脈沖不可逆性電擊穿療法是一種新的腫瘤潛在治療手段，其操作簡單、作用時(shí)間短，便于推廣應(yīng)用，因此該療法在腫瘤包括婦科腫瘤治療

16、領(lǐng)域的前景必將吸引大量科研工作者的關(guān)注。作為一種新的治癌方法，陡脈沖不可逆性電擊穿法仍須進(jìn)一步解決治療儀的選擇、電參數(shù)的劑量、療效評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、遠(yuǎn)期效果觀察等問題。 【參考文獻(xiàn)】 1 Doevenspeck H.Influencing cells and cell walls by electrostatic impulses.Fleishwirtshaft，1961，13:986-987. 2 Sale AJH，Hamilton WA.Effect

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