三氧化二砷胸腔内注射治疗非小细胞肺癌恶性胸腔积液的临床与机制研究

摘要

研究背景及目的　　恶性胸腔积液（malignant pleural effusion，MPE）主要包括胸膜的原发恶性肿瘤或其他部位恶性肿瘤侵犯胸膜导致的胸膜腔积液。MPE的病因几乎包含各类恶性肿瘤，常见的有肺癌、乳腺癌、血液系统肿瘤（淋巴瘤）、消化道和妇科肿瘤，约占3/4以上，其中最常见的病理类型为转移性腺癌[1]。MPE的典型临床特点是胸腔积液量大、增长迅速，多呈血性，致使患者出现气急和呼吸困难等相应症状，生活质量显著下降。临床出现MPE的情况则预示肿瘤晚期，预后不良，中位生存期3-12个月[2]。由于全球肿瘤发病率的升高，MPE的发生率以及相应医疗费用正逐年增加，导致沉重的经济与社会负担，因此寻求有效的 MPE 的治疗方法一直是临床关注的热点，从而提高肿瘤患者的生存质量，延长生存期，减轻其经济负担。　　MPE有效的临床治疗依赖于明确MPE形成的病理机制。近十年来随着分子生物学的研究进展，许多研究结果改变了过去 MPE 的形成机制由肿瘤细胞的直接侵犯的传统观点。Stathopoulos GT等[3]构建了形成MPE机制的新模型，形象阐述了肿瘤细胞与胸膜腔微环境中的单核巨噬细胞、淋巴与中性粒细胞等相关免疫宿主细胞的彼此作用，致使肿瘤转移，诱导新生肿瘤血管生成、胸膜血管渗透性增高和炎症反应的发生等多种因素协同导致了 MPE 的最终出现。其中、血管内皮生长因子（vascularendothelialgrowthfactor，VEGF）[4-5]、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）[6-7]和转录核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）[8]通过不同机制影响血管生成，是MPE形成的重要因子。NF-κB 参与细胞增殖、凋亡、炎症和免疫反应等生物学过程，激活后可以促进血管生成相关因子VEGF等的转录表达，促进恶性肿瘤血管的增殖[9]，同时引起血管通透性增加。NF-κB介导过度炎症反应，导致胸膜反复损伤修复，细胞更新加快，引起 MPE；NF-κB 可以高效诱导炎症细胞因子( TNF-α等)的基因表达，使炎性反应级联放大，导致内皮细胞破坏、血屏障受损，血管内皮细胞上大量白细胞聚集阻塞微血管，造成血管内渗透压和顺应性的改变[10]。　　三氧化二砷（arsenic trioxide，As2O3）是砒霜的有效成分，先后有多项基础、临床研究证实其具备治疗实体肿瘤的作用。截止目前，我国食品药品管理局（food and drug administration，FDA）已批准As2O3用于急性早幼粒细胞白血病和肝癌晚期临床治疗。本人所在课题组曾率先向胸腔内注入As2O3治疗晚期肺癌MPE，临床观察发现患者胸腔积液颜色由血性变为淡黄色，胸腔积液量明显减少，胸腔积液生成速度明显减缓，由此推测As2O3引起胸腔积液减少可能与胸膜血管通透性降低有关[11-12]，为进一步探讨其机制，我们通过小鼠肺癌胸膜移植瘤 MPE 模型的建立，证实了胸腔内注射As2O3减少MPE的形是通过抑制NF-κB激活，从而减少TNF-α表达，继而下调VEGF的表达，减少胸膜新生血管生成，降低血管通透性，进而达到治疗MPE的目的[13]。这提示As2O3治疗MPE有其潜在的临床应用价值，但现阶段尚缺乏体内实验结果证实As2O3胸腔内注射治疗MPE的有效性及安全性。　　本课题拟通过经中心静脉胸腔置管胸腔内注射 As2O3 治疗非小细胞肺癌（Non-small cell lung cancer，NSCLC）MPE，以博来霉素（bleomycin，BLM）组为对照组，评估As2O3治疗MPE 4周后近期疗效及患者生活质量改善情况，观察治疗后不良反应，计算治疗1周期费用，并检测两组治疗前及治疗结束后24 h胸腔积液中红细胞计数、癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）、癌抗原125（cancer antigen 125，CA125）、癌抗原199（cancer antigen 199，CA199）、细胞角蛋白19片段（cytokerantin-19-fragment，CYFRA21-1）、鳞状细胞癌抗原（squamous cell carcinoma antigen，SCC-Ag）、VEGF、TNF-α和NF-κB的水平，探讨As2O3治疗MPE的可能机制，为临床治疗MPE寻找到更为有效、经济且易于患者接受的方法。　　研究方法　　第一部分 三氧化二砷胸腔内注射治疗非小细胞肺癌恶性胸腔积液的临床观察　　选取2016年1月至2018年6月我院呼吸与危重症医学科经病理以及细胞学确诊的非小细胞肺癌MPE患者48例，根据入组标准，留置中心静脉胸腔置管并接引流袋，待胸腔积液引流尽后分别用药，采用简单随机化分组分为试验组（As2O3组24例）：给予As2O320 mg，溶于20 ml生理盐水，胸腔内注射，d1-d3；对照组（BLM组24例）：BLM 依据药品说明书按30mg/m2用量，溶于20ml生理盐水，胸腔内注射，d1，1周后复查胸腔B超，如B超定位胸腔积液量＞3cm，d8再胸腔追加同等剂量 BLM 1 次。两组治疗过程中胸腔内均未给予激素干预。嘱患者胸腔注射药物后2h内顺序翻身，让药物与胸腔充分接触；每隔24h打开引流管，引流尽胸腔积液后再继续追加胸腔药物治疗。评价治疗4周后近期疗效及生活质量改善情况，观察治疗后不良反应，计算两组有效组治疗1周期胸腔注射药物费用。　　第二部分 三氧化二砷胸腔内注射治疗非小细胞肺癌恶性胸腔积液的机制研究　　选取2016年1月至2018年6月我院呼吸与危重症医学科经病理以及细胞学确诊的非小细胞肺癌MPE患者48例，采用简单随机化分组分为试验组（As2O3组24例）和对照组（BLM组24例）胸腔内注射治疗MPE，对两组患者胸腔注射治疗前及治疗结束后24h的胸腔积液标本进行以下检测：①红细胞计数；②肿瘤标志物：采用免疫微粒电化学发光法检测CEA、CA125、CA199、CYFRA21-1和SCC-Ag的水平；③细胞因子：采用酶联免疫吸附试验（enzyme linked immuno sorbent assay， ELISA）检测VEGF、TNF-α和NF-κB的水平。　　研究结果　　第一部分 三氧化二砷胸腔内注射治疗非小细胞肺癌恶性胸腔积液的临床观察　　1.近期疗效：试验组24例，胸腔积液完全缓解（complete response，CR）2例（8.3%），部分缓解（partial remission，PR）15例（62.5%），稳定（stable disease， SD）3例（12.5%），进展（progression disease，PD）4例（16.7%），CR+PR计为总体有效（overall effective，OR）为70.8%。对照组24例，CR1例（4.2%）， PR 11例（45.8%），SD 5例（20.8%），PD7例（29.2%），OR为50.0%。差异无统计学意义(χ2=2.178，P=0.14)。　　2.生活质量改善情况：试验组24例，卡氏（karnofsky，KPS）评分显著改善7例(29.2%)，改善10例（41.6%），减少1例（4.2%），稳定6例（25.0%），总改善率（显著改善+改善）为70.8%。对照组24例，KPS评分显著改善7例(29.2%)，改善7例(29.2%)，减少3例（12.4%），稳定7例(29.2%)，总改善率58.4%。差异无统计学意义(χ2=0.820，P=0.365)。　　3.主要治疗不良反应：试验组发生不良反应9例（37.5%），对照组6例（25.0%）。试验组骨髓抑制5例（20.8%），其中Ⅰ度4例，Ⅱ度1例；胃肠道反应2例（8.3%），Ⅰ度、Ⅱ度各1例），予止吐治疗后好转；发热Ⅰ度、胸痛Ⅰ度各1例（4.2%），未经药物处理，症状自行缓解。对照组骨髓抑制Ⅰ度、胸痛Ⅰ度各2例（8.3%）；胃肠道反应Ⅰ度、发热Ⅰ度各1例（4.2%），未经药物处理，症状自行缓解。两组患者的骨髓抑制、胃肠道反应、发热、胸痛等不良反应发生率差异均无统计学意义（均P＞0.05），两组患者均未出现Ⅲ~Ⅳ度毒副反应。　　4.治疗费用：As2O3组和BLM组治疗有效组1周期费用分别为（1094.40±0.00）元和(1371.33±291.16)元，As2O3治疗费用较BLM便宜（P＜0.05）。　　第二部分 三氧化二砷胸腔内注射治疗非小细胞肺癌恶性胸腔积液的机制研究　　1.MPE治疗前及治疗结束后24h的胸腔积液肿瘤标记物的变化：两组治疗后胸腔积液CEA、CA199、CA125水平均较治疗前下降（均P＜0.05），但两组治疗后CYFRA21-1、SCC-Ag 水平较治疗前无明显变化（均 P＞0.05）；试验组胸腔积液CEA、CA125 治疗前后变化率分别为-51.39%±16.60%、-18.92%±57.61%，BLM 组胸腔积液CEA、CA125治疗前后变化率分别为-12.26%±17.44%、-11.34%±11.45%，差异有统计学意义（P值分别为0.000、0.019）；试验组CA199、CYFRA21-1、SCC-Ag治疗前后变化率与对照组相比差异无统计学意义（均P＞0.05）。　　2. MPE治疗前及治疗结束后24h的胸腔积液红细胞数目水平的变化：治疗后两组胸腔积液红细胞数目水平均较治疗前下降（P＜0.001），As2O3组和BLM组胸腔积液红细胞计数治疗前后变化率分别为-46.37%±19.06%、-18.59%±10.48%，差异有极其显著统计学意义（P=0.000）。　　3.MPE治疗前及治疗结束后24h的胸腔积液VEGF水平的变化：治疗后试验组胸腔积液VEGF水平较治疗前下降（P＜0.001），As2O3组和BLM组胸腔积液VEGF治疗前后变化率分别为-36.6%±26.53%、10.97%±28.11%，差异有极其显著统计学意义（P=0.000）。　　4.MPE治疗前及治疗结束后24h的胸腔积液TNF-α水平的变化：试验组治疗后胸腔积液TNF-α水平较治疗前呈上升趋势，对照组治疗后胸腔积液 TNF-α水平较治疗前呈下降趋势，试验组胸腔积液TNF-α治疗前后变化率与对照组相比差异无统计学意义（P＞0.05）。　　5.MPE治疗前及治疗结束后24h的胸腔积液NF-κB水平的变化：试验组胸腔积液NF-κB治疗前后变化率与对照组相比差异无统计学意义（P＞0.05）。　　结论　　1.As2O3胸腔注射治疗非小细胞肺癌MPE与BLM疗效相当，毒性反应小，治疗费用低，可改善患者生活质量，该治疗方法可考虑临床推广。　　2.胸腔注射As2O3后胸腔积液中CEA、CA199、CA125水平均下降，推测As2O3胸腔治疗可能机制之一是降低胸腔积液中肿瘤细胞负荷，从而缓解肿瘤组织对胸膜血管及淋巴管的压迫和阻塞。　　3.As2O3组胸腔治疗后胸腔积液TNF-α水平呈下降趋势，BLM组胸腔积液治疗后胸腔积液TNF-α水平略有上升，推测As2O3治疗MPE的机制与BLM不完全相同，As2O3胸腔治疗机制之二可能与降低血管通透性有关，而BLM可能与其诱发胸膜腔内炎症反应进而促进胸膜粘连相关。　　4.胸腔注射As2O3后胸腔积液中红细胞计数和VEGF水平下降，提示As2O3治疗血性胸腔积液临床效果佳，As2O3可能通过抑制VEGF通路降低胸膜血管通透性从而控制MPE生成。

目录

中英文对照缩略语对照表

第一部分三氧化二砷胸腔内注射治疗非小细胞肺癌恶性胸腔积液的临床观察

前言

材料和方法

一、研究设计

二、研究人群

三、病例数及分组方法

四、设备及药品

五、研究方法

六、统计学处理

结果

一、两组患者近期疗效比较

二、两组患者生活质量改善情况

三、两组患者不良反应比较

四、两组患者治疗费用比较

第二部分三氧化二砷胸腔内注射治疗恶性胸腔积液的机制研究

前言

材料和方法

一、材料

二、实验方法

三、统计分析

结果

一、两组治疗前及治疗结束后24h胸腔积液肿瘤标记物的变化

二、两组治疗前及治疗结束后24h胸腔积液红细胞计数的变化

三、两组治疗前及治疗结束后24h胸腔积液VEGF水平的变化

四、两组治疗前后胸腔积液TNF-α水平的变化

五、两组治疗前后胸腔积液NF-κB水平的变化

讨论

临床病例

一、患者资料

全文总结

一、结论

二、不足与展望

参考文献

附录

综述:恶性胸腔积液的诊治进展

在读期间发表论文情况和参加科研工作情况

致谢