腫瘤熱療的研究進展

張佳慧，秦麗娟

針對腫瘤的治療手段有很多，但目前最基本也是最主要的方法仍是手術、放療和化療。探索新的、毒副作用小的治療方法，或者在目前治療方法的基礎上增加一些輔助手段，進而提高療效，減輕毒副作應，是目前腫瘤治療亟待解決的問題。

1 腫瘤熱療

腫瘤熱療是一種利用物理能量使人體全身或局部加熱，使腫瘤組織溫度上升到有效治療溫度，并維持一定時間，利用正常組織和腫瘤組織對溫度耐受力的差異，達到既能殺滅腫瘤組織，又不損傷正常組織的治療方法。利用發熱的方法治療腫瘤，迄今已有100多年的歷史［1］。近20年來，隨著臨床熱療設備的不斷革新和技術的不斷發展，熱療也較普遍地應用于臨床，從而關于腫瘤熱療的研究也逐漸被研究者所重視。目前，應用于臨床的熱療方法有很多，根據治療部位的不同，腫瘤熱療可分為全身熱療、局部熱療和區域熱療等;局部熱療根據治療儀器設備的不同分為超聲熱療、微波熱療、射頻熱療和內生場熱療等;熱療還可以根據介入方式的不同分為腔內熱療、組織間熱療、熱灌注熱療和單純外照射熱療等。

2 熱療治療腫瘤的機制

2.1 腫瘤選擇性治療效應 腫瘤組織內的血管、血流與正常組織顯著不同，具體表現為:(1)腫瘤血管豐富，但扭曲擴張、雜亂無章，血流阻力大，容易形成血栓、閉塞。(2)腫瘤的毛細血管壁由單層內皮細胞和缺乏彈性基膜的外膜構成，較脆弱，在高熱、壓力增高時容易破裂。(3)血管內皮間隙大，部分由腫瘤細胞襯附，細胞增生突向管腔引起阻塞。(4)腫瘤毛細血管形成大量竇狀隙，儲存大量血液，形成巨大血庫。(5)腫瘤血管神經感受器不健全，對溫度敏感性差。由于以上特點，腫瘤組織的血流量只有鄰近正常組織血流量的1%～15%，腫瘤越大，血流量越低。在高熱作用下，腫瘤周圍的正常組織血管擴張，血流加快，有良好的血液循環，散熱快，溫度升高慢;而在腫瘤組織內血流緩慢，阻力大，散熱困難，熱量容易積聚，溫度升高快，成為1個巨大的儲熱庫，兩者溫差可達5～10℃，腫瘤中心溫度一般比腫瘤周邊高1～1.5℃ 以上。研究表明，當腫瘤鄰近組織加熱至41.5℃ 時，腫瘤的溫度可達到43 ～48℃［2－3］。

2.2 對腫瘤細胞的殺傷作用 一般情況下，加熱溫度為42～43℃，腫瘤細胞在2h以上就可以被有效地殺傷，而正常細胞在溫度超過44℃時仍未見損傷。熱作用不僅可以對腫瘤細胞產生直接的殺傷致死效應，還可以誘發腫瘤細胞發生凋亡。在熱療研究領域有“臨界溫度”的概念。目前研究發現，臨界溫度隨細胞的種類以及基因特征的不同而有一定差異，大多數細胞的臨界溫度通常在42.5～43℃，在臨界溫度以上主要引起細胞凝固性壞死，而在臨界溫度以下則產生熱誘導的細胞凋亡。其中對腫瘤細胞的直接殺傷作用與高熱所致的細胞膜、細胞骨架損傷及抑制細胞DNA、RNA的合成有關。高熱可引起細胞膜蛋白損傷，出現膜脂流動性發生改變，最后導致膜的結構、功能發生改變［4］。Hilger等［5］通過細胞和動物研究發現，在溫度、DNA損傷和細胞生存三者之間有著密切的聯系，約為45%～96%。熱處理4min后，腫瘤細胞的單鏈和雙鏈DNA會發生不同程度的斷裂，據此認為，可能是由于存在溫度閾值而引發了DNA不可逆性損傷，最終導致細胞死亡。Vertrees等［6］研究報道稱，43℃熱處理3h后，BZR－T33肺癌細胞株TRAIL、TNF和Fas－L水平顯著增高，并通過激活細胞膜的TNF家族死亡受體途徑誘導細胞凋亡。

2.3 對腫瘤侵襲轉移的影響 Nagashima等［7］選擇有淋巴結轉移傾向的口腔鱗狀癌蒼鼠進行研究，采用43℃局部熱處理2次，40min/次，分別于14、17、21、28d后檢測其頸部淋巴結，發現熱作用組的淋巴結轉移率為36.4%，對照組為65%，表明局部熱處理抑制了腫瘤的淋巴結轉移。腫瘤細胞的浸潤、轉移是一個多階段、多步驟的復雜過程。首先癌細胞脫離原發瘤黏附于細胞外基質，然后降解細胞外基質并進行移動。Liotta將此復雜的過程概括為三步假說，即癌細胞的黏附、降解和移動。黏附分子是一類介導細胞與細胞、細胞與細胞外基質間黏附作用的膜表面糖蛋白。腫瘤細胞黏附分子表達下降使癌細胞的黏附力降低，從而使癌細胞易于從腫瘤組織中脫落，脫落的癌細胞要進入血液循環必須分泌蛋白水解酶，進而降解并穿越細胞外基質屏障。基質金屬蛋白酶家族和尿激酶型纖溶酶原激活物系統等目前研究較為廣泛。癌細胞從一部位遷移到另一部位必須具有運動能力，其運動方式與白細胞相似，細胞外間質等不同作用物作用于腫瘤細胞，促使其移動并穿越不同的微環境。近來分子生物學研究顯示，熱處理可干涉腫瘤轉移的多個環節。Hsieh等［8］采用流式細胞術和West－elTl雜交方法研究加熱對胃癌SC－M1細胞黏附分子的影響，結果表明，加熱42.5℃處理60min后細胞所表達的E－鈣黏素、B－整合素和細胞間黏附分子顯著增多。熱作用同樣可以抑制腫瘤細胞產生大量的蛋白水解酶，降解細胞外基質，降低腫瘤細胞遷移力。Sawaji等［9］報道指出，42℃加熱人纖維肉瘤HT21080細胞株可以從基因轉錄水平抑制基質金屬蛋白酶的產生，并抑制其對膠原酶前體的激活。Fukao等［10］觀察人纖維肉瘤HT21020、高轉移性腺癌HAL28、惡性黑色素瘤Bowes及骨肉瘤NY細胞在43℃熱處理120min后的生存率和蛋白水解作用時發現，熱處理可顯著降低HT21080、HAL28細胞的尿激酶型纖溶酶原激活物受體表達，從而減少尿激酶型纖溶酶原激活物在細胞表面的結合位點，降低對基質的降解，抑制腫瘤細胞的侵襲轉移。

2.4 提高機體免疫功能 免疫系統對于熱刺激特別敏感，熱療可有效刺激先天和后天免疫反應對抗腫瘤，其中機體免疫功能的改變對腫瘤的局部控制、腫瘤復發和遠期生存有著重要影響。研究表明，不同的溫度可產生不同的免疫調節作用。首先，當患者發熱達39～40℃時可調控包括抗原呈遞細胞、T細胞和自然殺傷細胞的活性;其次，熱休克溫度 (41～43℃)可以增加腫瘤細胞的免疫原性;再者，細胞毒性溫度 (＞43℃)可以產生抗原誘導的抗腫瘤免疫反應［11］。

2.5 協同放療 熱療聯合放療治療惡性腫瘤使療效增加甚至倍增，具有優勢互補的協同和相乘作用，提高腫瘤治療的局部控制率。熱療與放療有協同和增敏作用，主要機制為:(1)放療主要殺傷處于M期的細胞及腫瘤周邊的富含氧細胞，而熱療主要作用于S期細胞和腫瘤中心的乏氧細胞;(2)熱療能抑制或延緩腫瘤細胞損傷后DNA雙鏈的修復;(3)熱療能增加瘤體內的氧分壓，從而提高腫瘤細胞對放射線的敏感性，所以放療與熱療聯合，殺傷腫瘤的作用增強［12］。Zolzer等［13］利用流式細胞術在對人黑色素瘤細胞的體外增殖研究中發現，放療聯合熱作用能夠明顯延長細胞周期中C階段的時間，從而導致更多的腫瘤細胞凋亡。

2.6 協同化療 迄今已經證實熱療可與多種化療藥物發揮協同作用，有關熱作用的研究很多，無論是細胞培養、動物模型還是臨床應用方面均有大量文獻報道。其發揮作用的機制可能有以下幾點:(1)熱作用改變了毛細血管的血流灌注，使原來藥物劑量達不到的部位藥物濃度增加;(2)熱作用破壞腫瘤細胞的穩定性，增加細胞膜的通透性，使藥物容易進入細胞內，從而增加細胞內的藥物濃度。而在分子水平研究上，熱增敏是基于加熱使組織蛋白發生變性和聚集，從而抑制腫瘤細胞對化療藥物所引發損傷的DNA的修復［14］。

3 熱療與HSP70的關系

研究結果發現“熱休克后”，人膠質瘤細胞的HSP70蛋白及mRNA表達明顯增高。以往的實驗研究結果也證實“腫瘤組織有較高的HSP70表達”，但引起HSP70表達上升的確切機制尚不清楚。已知HSP70在正常組織細胞中起著蛋白質折疊、裝配等作用，在應激的情況下保護細胞免受損傷。很多研究發現，在腫瘤細胞內表達的HSP70無論其表達量多少，都保護腫瘤細胞免受殺傷。腫瘤細胞受熱后高表達HSP70是其自我保護機制之一，HSP70可抑制細胞凋亡，HSP70的高表達增強了腫瘤細胞抗凋亡能力，使細胞的生長抑制效應和死亡減弱［15］。

4 展望

目前熱療在臨床上有一定的應用并顯示出良好的效果，但仍然不成熟。隨著研究的深入進行，熱療在其機制、療效、減少后遺癥等方面一定會有更大的突破。當然，研制出更加先進的設備也是熱療發揮更佳治療效果所必不可少的。當然我們也可以看出，雖然腫瘤熱療在一定范圍內得到開展并顯示出良好效果，但是熱療在目前還難于與腫瘤治療的其他手段如手術、放療、化療、生物治療等相提并論，它只能作為一種很重要的輔助治療手段來應用［16］。究其原因可能在于醫學專業人士在這一方面的關注度還遠不及對傳統治療手段的重視。因此，關注熱療，開展相關分子生物學機制的研究，如熱誘導的腫瘤微環境的改變、誘導熱休克蛋白的表達、凋亡的誘導和調節、信號轉導、耐藥性調控以及與放、化療的協同作用等，同時，開展大規模隨機對照臨床研究，并且在儀器設備研發方面增加投入，這些對于熱療更好地應用于臨床都是非常重要的。

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