紫杉醇相關外周神經毒性反應發生的相關影響因素及作用機制研究

劉婉珊 鄧淑妍

【摘要】 目的：探討紫杉醇相關外周神經毒性（PIPN）反應發生的相關影響因素及其具體作用機制。方法：選取30只成年雄性Wister大鼠作為研究對象，采用隨機數字表法將其分為空白對照組與紫杉醇組，每組15只。紫杉醇組實驗第1、5、9、13天向大鼠腹腔內注射紫杉醇8 mg/kg，空白對照組則在相同時間予以等容量生理鹽水腹腔注射，觀察兩組大鼠注射前1 d及實驗第6、14天外周神經損傷情況，并在末次注射后次日處死大鼠觀察坐骨神經結構、測定血清神經生長因子（NGF）水平。結果：實驗第14天，紫杉醇組大鼠機械縮足反射閾值（MWT）與熱縮足潛伏期（TWL）較注射前1 d、實驗第6天及空白對照組均明顯升高，且實驗第6天MWT、TWL均明顯高于注射前1 d與空白對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。實驗第14天，紫杉醇組大鼠IL-6、IL-1β及TNF-α水平均明顯高于空白對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。鏡下觀察紫杉醇組大鼠坐骨神經纖維結構存在明顯的破壞，髓鞘腫脹、碎裂，線粒體結構破壞，基質結構紊亂等表現。紫杉醇組實驗第14天NGF水平均明顯低于注射前1 d及空白對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。結論：紫杉醇可對外周神經結構的完整性產生一定的破壞作用，隨著用藥時間的延長表現為進行性的外周神經功能障礙與缺損，其可能與外周神經元細胞內促炎細胞因子有關，但其確切機制仍未完全明確。

【關鍵詞】 紫杉醇 抗腫瘤藥 外周神經毒性 神經生長因子 作用機制

Influencing Factors and Mechanism of Paclitaxel-related Peripheral Neurotoxic Reactions/LIU Wanshan， DENG Shuyan. //Medical Innovation of China， 2021， 18（24）： 028-031

[Abstract] Objective： To explore the related factors and specific mechanisms of Paclitaxel-induced peripheral neurotoxicity （PIPN）. Method： Thirty adult male Wister rats were selected as the research objects. Fifteen rats in Paclitaxel group were intraperitoneally injected with 8 mg/kg Paclitaxel on the 1st， 5th， 9th and 13th day of the experiment， while the blank control group was intraperitoneally injected with the same volume of normal saline at the same time， the rats were killed on the 6th， 14th day of experiment to observe the sciatic nerve structure and determine the level of serum nerve growth factor （NGF）. Result： The mechanical paw retraction reflex threshold （MWT） and thermal paw retraction latency （TWL） of Paclitaxel group on the 14th day of experiment were significantly higher than those at 1 d before injection， on the 6th day of experiment and blank control group， and the MWT and TWL on the 6th day of experiment were significantly higher than those at 1 d before injection and blank control group （P<0.05）. The levels of IL-6， IL-1β and TNF-α in Paclitaxel group on the 14th day of experiment were significantly higher than those in blank control group， there were significant differences （P<0.05）. Microscopically， the sciatic nerve fiber structure of paclitaxel group significantly damaged， myelin swelling， fragmentation， mitochondrial structure damage， matrix structure disorder. On the 14th day of experiment， the level of NGF of Paclitaxel group was significantly lower than those of 1 d before injection and blank control group （P<0.05）. Conclusion： Paclitaxel can damage the integrity of peripheral nerve structure to a certain extent， with the prolongation of treatment time， Paclitaxel shows progressive peripheral nerve dysfunction and defect.

[Key words] Paclitaxel Antitumor drugs Peripheral neurotoxicity Nerve growth factor Mechanism of action

First-author’s address： Guangzhou First People’s Hospital， Guangzhou 510000， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2021.24.007

紫杉醇是目前臨床用于多種腫瘤疾病治療的一線藥物之一，其可通過與β-微管蛋白結合形成穩定的微管結構，有效抑制微管動態不穩定性，將細胞的有絲分裂阻滯、停留在G2/M期，進而引起細胞線粒體的損傷以及細胞凋亡，其對增殖期癌細胞具有理想的拮抗作用，已被廣泛應用于各種類型腫瘤的化學藥物治療方案中[1-2]。但近年來大量臨床研究與數據顯示紫杉醇在應用過程中可表現出一定程度的劑量依賴性的藥物毒性，其中以神經毒性與骨髓抑制最為主要，而骨髓抑制的問題已可通過粒細胞集落刺激因子而糾正，通過提前注射苯海拉明與地塞米松可有效避免過敏反應，但神經毒性作用仍是無法避免且無有效預防、治療措施的毒性反應，這對紫杉醇抗腫瘤效果以及藥物應用安全性均帶來較大的不良影響[3-4]。本研究通過動物實驗對比觀察紫杉醇模型大鼠外周神經損傷表現與變化，旨在紫杉醇所致外周神經毒性（PIPN）的相關病理機制。現報道如下。

1 材料與方法

1.1 材料 2020年1-6月選取30只成年健康雄性Wister大鼠作為研究對象。實驗大鼠由廣州市實驗動物中心提供，體重200～280 g，平均（251.9±22.7）g，

飼養條件為自由攝食與飲水，發育溫度20～25 ℃。紫杉醇選用上海新亞藥業有限公司生產的紫杉醇注射液，批準文號：國藥準字H20113538，規格：5 mL︰30 mg。選用意大利UGO BASILE公司生產的手持測痛儀，采用成都泰盟軟件生產的PL-200型熱刺痛儀，透射電鏡選用EM-10A，Carl-Zeiss，Mexico City。采用隨機數字表法將其分為空白對照組與紫杉醇組，每組15只。

1.2 方法 紫杉醇組于實驗第1、5、9、13天向大鼠腹腔內注射紫杉醇8 mg/kg，空白對照組則在相同時間予以等容量生理鹽水腹腔注射。

1.3 觀察指標 對兩組大鼠進行神經生理學及行為學檢測，于首次注射前1 d及實驗第6、14天檢測兩組大鼠機械縮足反射閾值（mechanical withdraw threshold，MWT）與熱縮足潛伏期（thermal withdraw latency，TWL），MWT測定值為測痛壓力讀數，左右后足交替測量，每次間隔時間5 min，兩側后足各測量3次，取平均值作為MWT;TWL測定中光照持續時間設置為20 s左右，左右后足交替測量，每次測量間隔時間5 min，兩側后足各測定3次，取平均值為TWL。在末次注射后次日處死大鼠，在透射電鏡下觀察觀察大鼠坐骨神經超微結構描述其神經病理學改變。并在大鼠處死后取腹主動脈血2 mL，采用ELISA試劑盒測量神經生長因子（nerve growth factor，NGF）水平，采用放射免疫分析法檢測白介素-6（IL-6）、白介素-1β（IL-1β）及腫瘤壞死因子-α（TNF-α）水平。

1.4 統計學處理 采用SPSS 19.0軟件對所得數據進行統計分析，符合正態分布的計量資料用（x±s）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內比較采用配對t檢驗。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組實驗第14天MWT、TWL比較 實驗第14天，紫杉醇組MWT、TWL較注射前1 d及空白對照組均明顯升高，且實驗第6天MWT、TWL均明顯高于注射前1 d與空白對照組，差異均有統計學意義（P<0.05），見表1。

2.2 兩組實驗第14天血清炎性因子水平比較 實驗第14天，紫杉醇組IL-6、IL-1β及TNF-α水平均明顯高于空白對照組，差異均有統計學意義（P<0.05），見表2。

2.3 兩組大鼠坐骨神經鏡下觀察結果 鏡下觀察紫杉醇組大鼠坐骨神經纖維結構存在明顯的破壞，髓鞘腫脹、碎裂，胞質內質網腫脹明顯，線粒體結構破壞，基質結構紊亂等表現，見圖1。

圖1 兩組大鼠坐骨神經超微結構鏡下觀察結果

注：A為空白對照組，鏡下觀察可見明顯的有髓鞘纖維（→）、無髓鞘纖維（☆）、雪旺氏細胞（△）及新生有髓鞘纖維（→）;B為紫杉醇組 鏡下可見雪旺氏細胞（△）明顯腫脹，有髓鞘纖維（→）與無髓鞘纖維（☆）均明顯腫脹，無新生有髓鞘纖維（→）。

2.4 兩組注射前后血清NGF水平比較 注射前1 d，兩組血清NGF水平比較，差異無統計學意義（P>0.05）;實驗第14天，紫杉醇組血清NGF水平均明顯低于注射前1 d與空白對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。見表3。

3 討論

PIPN是紫杉醇輸注后較為常見的不良反應，相關臨床調查數據顯示，紫杉醇輸注后患者PIPN發病率較高，總體范圍57%～83%，其中Ⅲ、Ⅳ級PIPN患者占2%～33%，患者主要表現為四肢末梢遠端外周感覺神經的損傷，部分患者可累及運動神經以及自主神經，極易出現如肢端冷痛、刺痛、麻木等以患者主觀感受為主的臨床癥狀，并呈四肢遠端向近端進行性發展的趨勢，重者可出現四肢無力、麻痹震顫等運動神經受損癥狀，是影響紫杉醇治療效果及安全性最為常見、最為嚴重的因素之一[5-7]。目前臨床尚未完全明確紫杉醇相關PIPN的具體發病機制，但近年來研究認為氧化應激反應、神經元膜電位改變、線粒體破壞、DNA破壞、軸突運輸功能障礙可能是導致紫杉醇相關PIPN的主要風險因素[8]。

本研究結果顯示，實驗第14天，紫杉醇組MWT、TWL較注射前1 d及空白對照組均明顯升高，且實驗第6天MWT、TWL均明顯高于注射前1 d與空白對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。紫杉醇可導致外周神經毒性的發生，且隨著用藥時間的延長其外周神經損傷程度不斷加重[9]。實驗第14天，紫杉醇組IL-6、IL-1β及TNF-α水平均明顯高于空白對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。鏡下觀察神經超聲結構的變化是評價外周神經病理性改變的重要客觀指標，正常大鼠坐骨神經結構可見多種髓鞘纖維，有髓鞘纖維由雪旺氏細胞包裹神經纖維形成，是神經電生理傳導的主要結構之一，而當軸突發生損傷后，多種髓鞘纖維會出現腫脹、空泡樣改變，線粒體結構破壞，基質結構紊亂等表現，雪旺氏細胞也會分泌炎性因子參與周圍炎癥反應[10-12]，這也是周圍神經病理性疼痛產生的主要原因[13-14]。而當受損神經進行修復時，雪旺氏細胞可分泌NGF等促神經生長因子進行神經纖維的修復，但隨著紫杉醇用藥時間的延長雪旺氏細胞損傷加重、破壞程度加劇，其分泌促神經生長因子能力不斷下降[15-16]。注射前1 d，兩組血清NGF水平比較，差異無統計學意義（P>0.05）;實驗第14天紫杉醇組血清NGF水平均明顯低于注射前1 d與空白對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。紫杉醇相關外周神經毒性發生的機制與紫杉醇對神經電生理活動、局部炎性反應、細胞結構與功能的破壞具有密切聯系，并非單一因素所致[17]，臨床可基于此開展紫杉醇相關PIPN的預防與治療研究，通過應用藥物或其他方法減輕紫杉醇對外周神經的損傷、提高受損神經的修復能力等方式達到降低PIPN發生率以及發病程度的目的[18-20]。

綜上所述，紫杉醇可對外周神經結構的完整性產生一定的破壞作用，隨著用藥時間的延長表現為進行性的外周神經功能障礙與缺損，其可能與外周神經元細胞內促炎細胞因子有關，但其確切機制仍未完全明確。本組實驗仍存在一定缺點與不足之處，如本研究僅為動物實驗，未進行臨床大數據調查與分析，同時本研究針對大鼠未進行紫杉醇劑量學角度的深入研究以及長遠期作用研究，這有待于進一步研究明確。

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（收稿日期：2021-06-24） （本文編輯：程旭然）