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大剂量甲氨蝶呤治疗儿童急性淋巴细胞白血病

2010-06-07 21:33:55 作者：新特药房来源：互联网浏览次数：111 文字大小：【大】【中】【小】

简介： 首次报道甲氨蝶呤前体——氨蝶呤可以使急性白血病患儿得到缓解以来，以此为基础的化疗方案应运而生。甲氨蝶呤（Methotrexate，MTX）成为目前应用于白血病、淋巴瘤、头颈部肿瘤、骨肉瘤以及多种自身免疫 ...

首次报道甲氨蝶呤前体——氨蝶呤可以使急性白血病患儿得到缓解以来，以此为基础的化疗方案应运而生。甲氨蝶呤（Methotrexate，MTX）成为目前应用于白血病、淋巴瘤、头颈部肿瘤、骨肉瘤以及多种自身免疫性疾病最为广泛的一种抗代谢药物，尤其是大剂量甲氨蝶呤（HDMTX）的应用对降低儿童急性淋巴细胞白血病（ALL）髓外白血病的发生，提高总体无病生存率起到了重要作用，其疗效得到了充分的肯定。

1 甲氨蝶呤的作用机制

甲氨蝶呤（MTX）是一种抗叶酸代谢的抗肿瘤药，其结构与叶酸类似，通过竞争性的抑制细胞中二氢叶酸还原酶（DHFR）的活性，阻止二氢叶酸还原为四氢叶酸，与DHFR 有高度的亲和力。MTX的作用强度直接依赖于其细胞内浓度、分布和停留时间，其进入细胞的速度受到细胞膜上的还原叶酸盐载体（RFC）控制［1］。也有报道称MTX的次级转运受到膜联叶酸受体调控［2］。当细胞膜外浓度超过20 μmol/L时，也可通过被动扩散方式进入细胞内，发挥很强的抗白血病作用。

进入细胞内的MTX在多聚谷氨酸盐合成酶（FPGS）的作用下，谷氨酸残基再逐个连接上谷氨酸，形成甲氨蝶呤多聚谷氨酸（MTXPG），MTX及MTXPG竞争性抑制DHFR活性，使四氢叶酸产生受阻，一碳单位形成减少，影响核酸和蛋白质的合成。细胞内MTXPG的聚集量和链长度是发生细胞毒性作用的主要因素。另外，作为合成胸苷和嘌呤的必不可少的辅助因子，N5N10亚甲基四氢叶酸和N10甲酰四氢叶酸相应减少，从而抑制了DNA复制导致细胞死亡［3］。

甘氨酰胺核苷酸转甲酰酶（GAR）、氨基咪唑甲酰胺转甲酰酶（AICAR），以及参与嘌呤合成的酶、用于转运的叶酸和聚谷氨酸也都可以被MTXPG所抑制。所以，甲氨蝶呤通过多种途径抑制DNA的生物合成，主要作用机制在于MTXPG的产生，包括间接减少叶酸供给和直接抑制依赖于叶酸的酶。

当使用HDMTX使其细胞内浓度达到10 μmol/L以上时，便可以抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶，阻断DNA 合成中脱氧尿嘧啶核苷转变为脱氧胸腺嘧啶核苷，同时也可阻止嘌呤核苷的合成，故也干扰RNA 和蛋白质合成，从而发挥抗白血病细胞的作用。MTX的半衰期为2～3 h，在人体内基本不代谢，主要经过肾脏排泄，90%在用药48 h后以原形经尿液排出。

2 HDMTX在儿童ALL治疗中的应用

目前儿童ALL化疗后的完全缓解率提升至90%以上，5年持续完全缓解率达70%～80%以上，其中最重要的原因之一在于化疗方案的改进。在儿童ALL的化疗方案中，MTX的剂量适用范围波动于20～8 000 mg/m2之间。1994年Synold等［4］随机给予患儿持续静脉滴注HDMTX和分次口服低剂量MTX，并检测其骨髓细胞内MTX和MTXPG浓度，发现白血病细胞内MTXPG浓度与MTX剂量成正相关，为HDMTX广泛应用于儿童ALL提供了理论依据。Freeman等［5］通过临床试验表明应用HDMTX治疗的ALL患儿的复发率较标准剂量治疗患儿明显减少。Evans等［6］也证实MTX血药浓度与疾病持续缓解之间的相关性，MTX平均血药浓度持续维持在≥16 μmol/L水平的患儿持续缓解的可能性更大，HDMTX在ALL的治疗中存在浓度与效应的关系。St. Jude 方案［7］和ALLBFM90方案［8］也通过HDMTX巩固治疗证实其可以提高BALL 5年疾病无病生存率。Peiter等［9］在TALL患儿中得到了相同的结论。说明HDMTX在儿童ALL的治疗和长期生存中起着重要的作用。

中枢神经系统、睾丸、眼眶等部位是常规剂量化疗药物不能达到有效杀伤浓度的盲区，而这些部位也是髓外复发的高发部位，故常规预防髓外白血病是ALL治疗成功的关键之一。既往采用全颅脑、脊髓放疗虽能有效预防中枢神经系统白血病，但可并发认知缺陷、脑白质病、远期第二肿瘤和内分泌异常等副作用。HDMTX的应用可以明显提高上述部位的药物浓度，目前的治疗中已尽量减少颅脑放疗或不用放疗，或用三联鞘内注射和HDMTX化疗取代放疗。目前美国St.Jude儿童研究医院正尝试除复发者外取消对所有患儿的放疗，采用三联鞘内注射联合HDMTX化疗成为预防CNS白血病的主要方法。

文献报道，当持续滴注MTX>1 g/m2时，脑脊液中MTX浓度可超过10-7 mol/L，此浓度即可以抑制脑脊液中白血病细胞DNA合成，同时如果剂量增加至5.0 g/m2可以替代颅脑放疗［10］。另外，实验观察到，当使用1 g/m2剂量，静脉注射1/3 量后15 min，血浆MTX 浓度可达100 μmol/L，2～3 h 在10～37 μmol/L，这一浓度可使MTX 穿透血脑、血眼及血睾屏障，杀伤白血病细胞，从而达到防治CNSL的目的［11］。使用MTX 0.5 g/m2时，脑脊液（CSF）几乎不能达到0.1 μmol/L的细胞毒性浓度［12］，而3.0～7.5 g/m2方案，CSF浓度可以达到1 μmol/L［13 ］，33.6 g/m2方案可达10 μmol/L［14］，故通常以MTX 1～5 g/m2作为HDMTX治疗ALL的安全剂量。HDMTX之所以能达到有效地预防髓外白血病的目的，是因为MTX的高水平血药浓度及有效浓度所维持的时间与MTX的抗白血病强度呈正相关，持续静脉滴注可以保持MTX的血药浓度，使其在细胞内形成高水平的MTXPG，起到强烈的抗白血病作用，故绝大多数国际先进的儿童ALL治疗中心采用连续24 h静脉滴注方案。HDMTX治疗后24 h的血药浓度可预测疗效，而46 h及70 h后的血药浓度反映MTX在体内的排泄情况，46 h和70 h后的MTX血药浓度分别大于0.25 μmol/L和大于0.1 μmol/L称为排泄延迟。北京儿童医院［15］比较了连续6 h与24 h静脉滴注MTX两组患儿，结果MTX毒副反应和排泄延迟发生率差异无统计学意义。浙江大学儿童医院［16］报道MTX 5 g/m2与3 g/m2比较排泄延迟率无明显增加。故在严密监测MTX浓度下，MTX 5 g/m2剂量，24 h静脉滴注治疗可以安全进行。

儿童ALL是具有高度异质性的肿瘤性疾病，治疗前进行准确的分型和预后分组，制定个体化治疗方案是提高患儿长期生存，降低治疗相关性毒副作用的重要保障。不同亚型的儿童ALL白血病细胞内的MTX及其形成的MTXPG的蓄积浓度和叶酸代谢途径的基因表达水平不同，故根据不同亚型ALL MTXPG的细胞蓄积浓度调整MTX的治疗剂量和化疗组别，可初步做到个体化治疗，并显著提高儿童ALL的治疗效果。Kager等［17］应用低聚核苷酸微阵列技术研究了叶酸代谢途径相关基因mRNA表达水平与ALL亚型之间的关系，发现在超二倍体BALL、TALL、TELAML1和E2APBX1融合基因阳性的BALL中，还原叶酸载体（RFC）、多药耐药相关蛋白14（MRP14或ABCC14）、ABCG2转运体、多聚谷氨酸盐合成酶（FPGS）等基因表达的水平存在明显差异，为实施根据药物基因组学、药代动力学进行个体化治疗提供了依据。TALL细胞中FPGS低水平表达，而ABCC1呈高水平表达，ABCC1表达多药耐药相关蛋白1，介导MTX泵出细胞外，故可解释TALL细胞内MTXPG蓄积降低，并可能导致MTX的耐药。临床研究也证明TALL要达到MTXPG 95%饱和所需的浓度为48 μmol/L，而BALL约34 μmol/L［18］，因此TALL要达到最佳疗效需要更大剂量的MTX（通常5 g/m2）。实践证明MTX 3 g/m2及5 g/m2的剂量能达到标危和高危白血病细胞MTXPG饱和所需稳态血浓度。在超二倍体BALL，介导MTX进入细胞内的跨膜蛋白RFC基因呈高水平表达，可以解释在超二倍体或DNA指数大于1.16的BALL中，MTXPG的浓度高于其他BALL，且与5年EFS呈正相关。在TELAML1融合基因阳性的BALL细胞中高水平表达ABCG2基因，ABCG2介导MTX和MTXPG泵出细胞外，而FPGS表达水平降低。E2APBX1融合基因阳性的BALL细胞 RFC基因表达水平减低，故伴有TELAML1和E2APBX1融合基因的ALL细胞内MTXPG的浓度低于其他基因异常者，增加MTX的剂量也可提高疗效。在St. Jude XI和ALLBFM 90方案中，E2APBX1融合基因阳性者均包含HDMTX（5 g/m2）在内的巩固治疗，E2APBX1融合基因阳性BALL的5年 EFS分别为89.5%和93%左右［7，8］。

有关ALL复发患儿HDMTX的治疗效果，Arend等［19］进行了最新的临床试验，269例复发的B前体ALL患儿（不包括诊断后18月以内复发者）随机接受中剂量（1 g/m2，持续36 h）和大剂量（5 g/m2，持续24 h）4～6周期化疗。结果表明中剂量和大剂量MTX治疗组之间在10年无病生存率方面无明显差异（P=0.919），大剂量MTX较之中剂量MTX在治疗该类复发患儿中并没有显示出优越性，故ALLREZ BFM 临床试验选择MTX 1 g/m2持续滴注36 h为标准治疗方案。
3 HDMTX毒性反应及其防范策略

MTX主要作用于S期，对处于对数增殖期的细胞作用最强，由于MTX作用的非靶向性，HDMTX在发挥良好抗肿瘤作用的同时，对所有快速分裂的正常细胞将产生严重的毒副作用，对多器官系统造成严重损害。MTX不良反应的发生率和严重程度直接取决于MTX血药浓度的高低和持续时间的长短。HDMTX的主要毒副反应有皮肤粘膜反应、肝肾功能损害、骨髓抑制等。使用HDMTX可以造成较为明显的皮肤粘膜损害，主要表现为口腔和肛周皮肤溃疡，如果合并骨髓抑制和严重感染，死亡常不可避免。Cheng KKF等［20］研究HDMTX相关口腔炎的危险因素，发现口腔炎与使用MTX后66 h的血药浓度≥0.2 μmol/L及患儿恶心、呕吐程度≥2（WHO分级）相关，与肝功能ALT/AST≥58 U/L及中性粒细胞绝对值≤1.0×109/L关系不明确，这可能与频繁呕吐导致电解质紊乱和减少小便的排泄有关，与临床上MTX严重毒性反应多见于呕吐频繁、电解质紊乱、进食少的患儿相符合。

由于MTX主要经过肾脏排泄，在酸性条件下易于在肾小管内形成结晶，阻塞肾小管，影响肾脏功能［21 ］。Marika H等［22］对接受HDMTX治疗的25例ALL患儿的肾脏功能随访了1～10年（中位时间6年），发现随着随访时间延长，肾小球滤过率（GFR）明显降低（P=0.02），初诊年龄和治疗中使用有肾毒性的抗生素对GFR没有影响，但使用两性霉素B和庆大霉素的患儿更易发生蛋白尿（P=0.04）。

临床上可以通过充分水化、利尿、碱化尿液、保持双通道静脉滴注、监测血药浓度、合理使用四氢叶酸钙解救和加强口腔、肛门的护理等措施，降低HDMTX的毒性作用。骨髓抑制是较为严重的并发症之一，主要表现为中性粒细胞和血小板的减少，从而可能出现严重感染及出血。另外，长期使用大剂量甲氨蝶呤可以引起药物性肝炎、转氨酶升高、胆汁淤积型黄疸、凝血功能障碍等。这些损害通常在停药后即可恢复正常，或是辅以保肝治疗、四氢叶酸钙解救等方式均可以有所减轻。

上世纪60年代中期，四氢叶酸（CF）解救原理的发现使得HDMTX在恶性肿瘤中的应用得到推广。CF进入人体后转化为亚甲基四氢叶酸和N甲酰四氢叶酸，参与胸腺嘧啶核苷酸及嘌呤的生物合成，从旁路越过MTX所阻断的代谢途径而起到解救作用。CF在降低HDMTX不良反应的同时，还可增加机体对HDMTX的耐受性，但在一定程度上也解救了肿瘤细胞，因此，CF 解救原则应遵循最大量地杀伤肿瘤细胞而不产生致命的不良反应，不会因此影响下一疗程的化疗，还要考虑到长期生存的关系。研究认为CF的解救剂量不应超过MTX总量的10%，最理想为MTX的2%～3%，目前建议在滴注MTX 36～42 h后实行CF解救，剂量为15 mg/m2，每6 h一次，共解救6～8次，解救时间通常延续到血药浓度<0.1 μmol/L。

药物静脉滴注即将结束前的血药浓度称为稳态血药浓度，即MTX结束0 h浓度，直接反映MTX的疗效。而48 h和72 h 血药浓度反映MTX在体内排泄情况。目前公认的MTX中毒血药浓度为给药后24 h>10.0 μmol/L，48 h>1.0 μmol/L，72 h>0.1 μmol/L。一般认为给药后24 h血药浓度<5.0 μmol/L，48 h<0.5 μmol/L较少发生不良反应［23］。由于HDMTX在人体内的吸收、分布、生物转化和排泄等存在很大的个体差异，故不同个体间HDMTX的毒副反应差异很大，而个体发生MTX毒性反应及其严重程度目前尚难预测。因此监测MTX的血药浓度，尽早发现血浆清除缓慢的患儿，并根据血药浓度及时调整CF剂量及解救次数对于防范HDMTX的毒性反应和提高治疗的安全性起着关键作用。

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