顺铂耳毒性机制及抗氧化药物局部应用的预防作用
於得红;汪雪玲;陈聿名;吴皓
【摘 要】Cisplatin is a widely used and effective drug for the treatment of various solid tumors.Unfortunately, its severe side-effects have also impacted patients,especially its often bilateral,progressive,irreversible and dose-depen-dent ototoxicity.Current evidence indicates that cisplatin triggers the production of reactive oxygen species(ROS)in tar-get tissues in the inner ear.A large number of agents that protect against cisplatin-induced ototoxicity have been success-fully tested in cell culture and animal models.However,many of them interfere with the therapeutic effects of cisplatin, and therefore are not suitable for systemic administration in clinical practice. Until now, none of them has been ap-proved by the FDA.Consequently,local administration strategies,namely intratympanic administration,have been de-veloped to achieve otoprotection,without reducing the antitumoral effects of cisplatin.This review summarizes the clini-cal and experimental studies of ciaplatin ototoxicity,including details of the molecular mechanisms of action,to gain in-sight for future d
rug development in this field.%顺铂是临床普遍应用的广谱高效抗肿瘤药物,与多种抗肿瘤药有协同效应、无交叉耐药等特点,为当前联合化疗中最常用的药物之一.然而,顺铂的毒副作用严重困扰着癌症患者,其耳毒性尤为突出.顺铂耳毒性多为双侧、进展性、不可逆性、剂量依赖性听力损伤,往往导致成人、尤其是儿童患者出现语言交流障碍.大量研究证实,顺铂通过诱发活性氧(ROS)升高导致听觉毛细胞发生caspase-3激活的细胞凋亡.哺乳动物听觉毛细胞无自发再生能力,一旦损伤即为永久性.因此,顺铂耳毒性预防的药物研发或策略开发至关重要.目前,越来越多的药物被证实在细胞和动物水平上具有顺铂耳毒性保护作用.然而,绝大部分药物经系统性用药后拮抗顺铂抗肿瘤疗效,无法实现临床上的有效应用.至今仍无有效顺铂耳毒性保护药物被批准上市.耳蜗局部鼓室内用药可部分缓解耳毒性保护候选药物对顺铂抗肿瘤疗效的干扰,但因顺铂需周期性用药,多次鼓室内给予耳毒性保护药物易引起局部创伤和感染.本文总结了具有代表性抗氧化药物预防顺铂耳毒性的基础和临床研究进展,为顺铂耳毒性新药研发提供理论依据.
【期刊名称】《中华耳科学杂志》
【年(卷),期】2018(016)002
reactive是什么药
【总页数】5页(P145-149)
【关键词】顺铂;耳毒性;药物;预防
【作 者】於得红;汪雪玲;陈聿名;吴皓
【作者单位】上海交通大学医学院附属第九人民医院耳鼻咽喉头颈外科,上海交通大学医学院耳科学研究所,上海市耳鼻疾病转化医学重点实验室;上海交通大学医学院附属第九人民医院耳鼻咽喉头颈外科,上海交通大学医学院耳科学研究所,上海市耳鼻疾病转化医学重点实验室;上海交通大学医学院附属第九人民医院耳鼻咽喉头颈外科,上海交通大学医学院耳科学研究所,上海市耳鼻疾病转化医学重点实验室;上海交通大学医学院附属第九人民医院耳鼻咽喉头颈外科,上海交通大学医学院耳科学研究所,上海市耳鼻疾病转化医学重点实验室
【正文语种】中 文
【中图分类】R764
顺铂作为一种广谱抗癌药，对泌尿生殖系统肿瘤、恶性淋巴瘤、头颈部鳞癌、软组织肉瘤等
均具有一定的效果。另外，顺铂对肿瘤的放疗也有较好地增敏作用。顺铂肾毒性可通过利尿剂得到有效缓解。然而，剂量依赖性的顺铂耳毒性依然限制其更好地发挥疗效甚至导致停药。至今仍无FDA批准有效预防或顺铂耳毒性的药物上市。尽管顺铂耳毒性无生命危险，但是其逐年升高的发生率仍然引起医学科学研究者的广泛关注。目前，约40-80%接受顺铂的成年肿瘤患者和22-74%儿童肿瘤患者出现永久性听力损伤[1,2]。顺铂耳毒性严重降低了患者的生活质量，尤其影响儿童早期语言发育和社会认知能力。因此，阐明顺铂耳毒性作用机制，有助于探索其预防和策略，具有重大临床意义。
在过去的20多年间，多种制剂和药物被开发用于预防或顺铂耳毒性。其中，研究热点聚焦于抗氧化物对顺铂耳毒性的预防和作用及机制的研究。顺铂通过激活线粒体途径诱导听觉细胞凋亡，因此，通过靶向线粒体途径可有效抑制该途径依赖的细胞凋亡。此外，以促炎症反应因子为靶点制剂也具有耳毒性预防作用。最新研究聚焦于阐明顺铂如何进入耳蜗内听觉毛细胞和其它细胞，进而研发可特异性抑制顺铂进入上述细胞途径而不影响顺铂抗肿瘤疗效的新型药物。本文详细阐述目前公认的顺铂导致耳蜗听觉毛细胞和其他相关细胞的损伤或死亡等耳毒性作用机制，同时对当前具有顺铂耳毒性保护作用的代表性的抗氧化药物的基础和临床研究进行总结，为未来顺铂耳毒物研究开发提供理论依据和方向性指导。
1 耳蜗自身抗氧化活性防御体系
耳蜗正常功能的维护需要血管纹、螺旋韧带和螺旋突起区域具备活跃的新陈代谢活性以促使线粒体呼吸链释放电子，使氧气（O2）转变成超氧化物（O2-）。噪音、老龄化、使用抗生素和顺铂等耳毒物等环境因素均会刺激耳蜗新陈代谢加速，进而造成氧化应激反应。大量实验证实，顺铂耳毒物或通过激活促活性氧（Reactive oxygen species,ROS）产生的酶活性或通过抑制抗氧化物产生的酶活性提高耳蜗内活性氧的产生[3]。注射顺铂的大鼠耳蜗内谷胱甘肽（GSH）活性和抗氧化物酶活性降低。有研究报道，经鼓室给药NOX3小干扰RNA有效保护顺铂引起耳毒性[4]，提示顺铂导致ROS产生升高的主要作用靶点是NOX3 NADPH氧化酶系统。
耳蜗具备天然的抗氧化防御体系，包括维生素C，维生素E和含有小分量硫醇的GSH。研究发现，GSH主要表达于血管纹底部和中部，以及螺旋韧带细胞内，该分布与外源性物质结合和解毒的GSH S-转移酶分布一致[5]。另外，耳蜗表达超氧化物歧化酶（SOD），谷胱甘肽过氧化物酶(GSH.Px)和过氧化氢酶（CAT）等抗氧化物酶。SOD催化O2-变成H2O2和H2O，而CAT又可催化H2O2变成O2和H2O。GSH.Px减少H2O2和其他可能的氧化物的形成，
同时通过催化还原性GSH转化成氧化性GSH（GSSG）并清除H2O2。另外，谷胱甘肽还原酶（GR）帮助GSH从氧化型转变成还原型，在耳蜗抗氧活防御体系中发挥重要作用。SOD的两种亚型表达在耳蜗内。Cu/Zn-SOD定位于细胞胞质中，而Mn-SOD定位在线粒体内[6]。Mn-SOD分布在耳蜗内血管纹，螺旋韧带，螺旋突，螺旋缘和Corti氏器等代谢活性位点[6]。在没有这些ROS解毒作用的自身防御系统，ROS会通过产生脂质类过氧化物，丙二醛等对细胞造成损伤。
2 顺铂耳毒性分子作用机制
最新研究发现，顺铂经静脉注射后，在大多数器官中数天或数周内即被清除，然而在耳蜗组织中却会持续滞留数月甚至数年[7]。顺铂导致耳毒性的细胞水平和分子水平作用机制尚未完全阐明。目前，普遍公认的顺铂细胞耳毒性作用机制主要包括三大方面：
1）顺铂通过哺乳动物铜离子转运蛋白（CTR1）、有机阳离子转运体（OTC1-3）或机械转换器通路（mechanotransducer，MET）介导进入耳蜗细胞胞质形成水性复合物，引起DNA损伤和交叉结合，导致分子传感器共济失调基因突变（ATM），诱发抑癌基因p53激活，进而提高Bcl-2相关X蛋白（Bax）表达，促使线粒体中细胞素C释放，最终导致capase 3激
活的凋亡。鼓室内注射CTR1底物硫酸铜可有效保护顺铂引起的听力损失[8]。OCT抑制剂甲氰咪胍的使用有效降低顺铂引起的肾毒性和耳毒性[9]。近期研究发现，顺铂依赖MET通路导致斑马鱼毛细胞损伤[10]。TRP（Transient receptor potentical）通路分子TRPV4，TRPA1，TRPC3，TRPML3也在耳蜗内表达，介导氨基糖苷类抗生素进入肾脏细胞[11]。然而，这些信号通路分子是否介导氨基糖苷类抗生素和顺铂进入耳蜗毛细胞，尚未见相关报道。
2）顺铂引起内耳ROS累积诱发细胞毒性。顺铂通过激活NADPH氧化酶，降低抗氧化物酶（SOD，GR，GST和GSH-Px）。ROS升高导致细胞素从线粒体中释放，导致细胞凋亡。普遍认为耳蜗细胞抗氧化能力降低来自以下四个方面[12]：1）顺铂与抗氧化酶的巯基基团共价结合，从而使酶失活；2）SOD和GSH.Px活化必需的铜、锡等金属辅助因子丢失；3）ROS的升高需要消耗更多的抗氧化物酶；4）耳蜗内抗氧化物酶GSH.Px和GR活化必需的辅助因子过度消耗，如GSH，NADPH等。
3）顺铂促进细胞炎症因子释放，包括TNF-α,IL-β，IL-6和NF-kB释放入细胞质。促炎症因子和ROS产生相关联，同时抑制IkB降解以保持NF-kB在胞质中处于失活状态[13]。NF-kB一旦
激活会被转运至细胞核引发一系列细胞活动，包括促炎症因子的从头合成，促凋亡因子caspase-3和9活化，提高诱导型一氧化氮合酶活化[14]。
3 具备顺铂耳毒性预防效果的代表性抗氧化药物
当耳蜗内有大量ROS激活时，自身抗氧化防御体系将无法完成活性氧清除，需要外源性抗氧化剂缓解氧化应激反应。其中，具有代表性的抗氧化药物如下：
1）硫代硫酸钠（Sodium Thiosulfate，STS）
研究证实，STS可借助其巯基基团与顺铂形成复合物使顺铂失活；或直接终止ROS活性；或保持抗氧化物酶活性等方法拮抗顺铂耳毒性[16]。STS是目前通过巯基基团拮抗顺铂耳毒性效果最佳的抗氧化物。然而，外周血液中硫代硫酸钠极大拮抗顺铂抗肿瘤疗效。研究证实，硫代硫酸钠显著降低人血液中游离顺铂的浓度。给予硫代硫酸钠10 min后，血液中仅有31%顺铂，50 min后，血液中检测不到顺铂；而未给予STS组，10 min后血液中可检测到高达87%的顺铂，顺铂可持续检测长于3 h[16]。
为规避STS在外周血中的肿瘤抗药性，改用鼓室内用药，然而动物实验中并未取得有效的听
力保护结果[17]。采用手术创伤较大的导管植入方式在耳蜗内给予一定量的STS，与对照组相比，STS组在实验频率下（2-30 kHz）下均有显著的听力保护效果，频率越高，保护效果越好[18]。最新研究发现，高粘度透明质酸包载STS粘附于圆窗膜，可保持骨阶淋巴液中高浓度STS，而血液中STS浓度较低，进而实现在保护顺铂引起毛细胞损伤同时降低对顺铂抗肿瘤疗效的影响[19]。药物递送系统和渗透泵等的改良优化将有助于提高STS鼓室内给药的效率，最终实现STS顺铂耳毒性保护效果最大化，同时对顺铂抗肿瘤疗效的影响最小化的目的。
2017年报道的随机III期临床试验（NCT00716976）证实STS在给予顺铂儿童肿瘤患者中体现较好的保护听力作用，且未引起不良反应[20]。肿瘤患者给予顺铂6 h后给予STS组，最后一次给予顺铂4周后测听力。结果表明顺铂加STS组仅有28.6%的患者出现听力下降，而单纯顺铂组高达56.4%的患者出现了听力下降[20]。然而，该研究同时发现，顺铂加STS组肿瘤转移患者，三年生存率仅有45%，严重低于顺铂组的84%。相比而言，对于原发肿瘤，顺铂加STS组的生存率与顺铂组无差别。另一个以原发肿瘤患者给予顺铂患者为对象的多中心、随机、非盲、III期临床试验研究（NCT00652132）已于2017年底完成[21]。STS临床阶段研究取得一定的进展，但仍需在STS给药策略（给药频次、剂量）等方面进行进一步研究。

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