蛋白酶体(proteasome)是一类存在于真核细胞细胞质和细胞核中的大分子复合物,可以选择性地降解细胞内的蛋白质。在真核细胞内,蛋白酶体通过泛素-蛋白酶体通路(ubiquitin-proteasome pathway)而发挥生物学作用。蛋白酶体抑制药(proteasome inhibitor)通过抑制蛋白酶体的活性,干扰细胞原有的增殖、分化和凋亡过程,对肿瘤细胞的生长具有明显的抑制作用。作为第一个临床应用的蛋白酶体抑制药-硼替佐米在多发性骨髓瘤中已得到广泛应用。
一、蛋白酶体结构与功能
在真核生物中,蛋白质的降解依赖于泛素,其功能之一就是降解热激反应产生的大量的变性蛋白。泛素是一个由76个氨基酸残基组成的、序列高度保守的蛋白质分子。泛素-蛋白酶体通路由26S蛋白酶体和泛素酶(E1,E2,E3)等具有催化活性的蛋白酶组成。细胞内需降解的靶蛋白在ATP的作用下被泛素化形成缀合物,这个过程称为泛素化;泛素化的蛋白被转运到蛋白酶体中进行降解,这个体系称为泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system)如彩图48所示。蛋白质的泛素化是通过特异的E3连接酶对蛋白质底物的准确选择来调节的。泛素化是一个可逆的过程。泛素化的蛋白质在特异性水解酶(去泛素化酶)的作用下,能够解离泛素分子(去泛素化)。去泛素化酶包括:泛素特异性蛋白酶和泛素羧基端水解酶。去泛素化酶能水解泛素间的键,也能水解泛素与靶蛋白之间的键,并重新释放出泛素分子。
(一)泛素-蛋白酶体结构
泛素是一种高度保守的、含76个氨基酸的球形蛋白,属于热休克蛋白70(Hsp70)家族,相对分子质量为8.45×103,与其他蛋白质上的赖氨酸残基共价结合而发挥生物学作用。蛋白的泛素化是蛋白质通过蛋白酶体降解的关键步骤,由泛素激活酶(E1)、泛素结合酶(E2)、泛素连接酶(E3)共同完成,是一个蛋白级联反应,在内质网内完成。E1水解ATP,形成一个高能硫酯键,将E1上活化的半胱氨酸位点与泛素的羧基端结合,激活泛素;激活的泛素转移至E2表面,E2与E3共同作用将泛素连接在将被降解的靶蛋白的赖氨酸残基上。E3是一个底物连接因子,与底物靶蛋白相连接,以利于底物的泛素化。底物靶蛋白在泛素化后,底物靶蛋白上形成泛素链,蛋白酶体上的19S亚单位可以识别泛素化的底物靶蛋白,而将其转运至20S催化亚单位的“催化室”,进而被水解。
蛋白酶体沉降系数为26S,故又称26S蛋白酶体,它由670kD的20S核心颗粒(CP)和900 kD的19S调节颗粒(RP)2个亚复合体构成;前者是蛋白酶解发生的场所,后者识别并结合聚泛素化底物,打开折叠再把它们转运到核心颗粒。20SCP呈圆桶状,由2个α亚基环和2个β亚基环组成。每个亚基环均由7个同源的亚单位组成。7聚体圆环形成一个隐蔽的蛋白酶解室。2个β环在中间、2个α环在两侧,4个环层叠加,形成圆桶状结构。α亚基环在CP圆桶的两端形成2个接触室,成为一条控制底物进入和降解肽出去的通道。β亚基环的β1、β2、β5亚基在它们的氨基端各有1个活性蛋白酶位点。
20S蛋白酶体圆桶状结构的两端环口被α亚单位的N末端肽链所占据,使α环的外侧完全关闭,阻止胞内非目的靶蛋白进入20S内遭到降解破坏。α环形成底物蛋白通道,主要参与底物识别。β环上存在催化亚基,主要参与底物降解。其中β5,β2,β1是整个泛素-蛋白酶体通路降解蛋白质的关键位点,分别具有胰凝乳蛋白酶样(chymotrypsin like,ChT-L)活性、胰蛋白酶样(trypsin like,TL)活性、肽酰-谷氨酰-多肽水解酶(peptidylglutamyl-peptide hydrolysin)活性。
19SRP由17或18个亚基组成,由一个圆筒状基部(base)和一个盖子(1id)组成。基部连在20S蛋白酶体两侧,由10个亚基组成,其中6个(Rpt1-Rpt6)具有ATP酶活性,2个为蛋白酶体-周期重复体蛋白(Rpn1、Rpn2),可加速底物泛素化及α环口开启,调控底物进入蛋白酶解室。基部的另外一个功能,就是通过Rpn1或Rpn2结合在泛素标记的蛋白上,在锚定标靶蛋白过程中发挥关键作用。盖子由8个无ATP酶活性的亚基组成,是多聚泛素蛋白的受体。其中6个亚基(Rpn3、Rpn5、Rpn6、Rpn7、Rpn9、Rpn12)包含一个PCI(Proteasome,COP9,eIF3)区域;2个亚基(Rpn8和Rpn11)含一个MPN(Mpr1,Pad1,N端)区域;Rpn11亚基是一个类似金属蛋白酶的蛋白,是蛋白酶体中最保守的非ATP酶,具有去泛素化活性;Rpn10亚基既能紧密地结合在基部,也能结合在盖子上,还能从蛋白酶体中分离出来,其作用是稳定盖子和基部之间的相互作用。在蛋白质的降解过程中,19SRP主要起调节作用,能特异性识别并结合泛素化的靶蛋白,依赖ATP酶改变靶蛋白构象,使其发生变性或“展开”,能够进入20S催化亚单位的“催化室”,进而被水解成各种长度的小分子多肽。在此过程中,负责“标记”靶蛋白的泛素被解离下来,并释放到胞质中供循环重复使用。
由此可见,26S蛋白酶体的核心颗粒(CP)和调节颗粒(RP)分工明确,CP负责降解靶蛋白;RP有去泛素化酶活性,负责裂解泛素与蛋白之间的键。因此,蛋白酶体同时具有酶解和去泛素化的双重功能。蛋白的去泛素化不仅可以保证泛素的再生,而且移去折叠紧密且高度稳定的球状泛素区域来帮助降解;也可以通过移去泛素锚(ubiquitin anchor)来避免蛋白的降解。蛋白的酶解与去泛素化之间的平衡维系细胞正常的生物学活性。
研究表明,26S蛋白酶体内的通道门控(channel gating)可能参与协调蛋白酶解与泛素降解之间的微妙的平衡。在核心颗粒(CP)装配的最后阶段,通过2个α7β7半CPs在β-β界面的结合,形成一个降解室,由于临界β亚基掩盖了它们的活性位点而导致半CPs失活。随着这些半CPs的加入,β亚基氨基端的抑制作用被自溶解除,而α亚基氨基端产生抑制作用。通过打开通道,结合调节颗粒(RP)则解除了这种抑制作用,并因此激活蛋白酶解。门控通道调控蛋白酶体中产物的排出。在正常情况下,门控通道调控蛋白酶体中产物的释放速率,增加持续加工能力或减短平均肽的长度。
(二)蛋白酶体功能
蛋白酶体的主要功能是将细胞内非必需的蛋白质降解成短肽,以达到清除非必需蛋白质的目的。蛋白酶解过程是细胞许多基本活动所必需的,包括:细胞增殖和分化、细胞表面受体或离子通道的调节、蛋白质分泌、DNA修复、免疫调节、炎症反应等。
1.细胞周期的调节 细胞周期依赖性蛋白激酶(CDK)复合物在真核细胞的细胞周期调节中起重要作用。细胞周期蛋白(cyclins)是调节CDK的活性关键酶,在细胞周期结束后能被迅速降解。不同周期蛋白所起的作用各不相同:cyclin D和cyclin E主要在G1期,cyclin E和cyclin A主要在S期,cyclin A和cyclin B主要在有丝分裂期发挥作用。P21和P27是CDK的抑制因子Cip/Kip家族成员,与周期蛋白/周期依赖性蛋白激酶复合物结合,使其失活,将细胞阻滞于G1-S期。在肿瘤细胞内26S蛋白酶体活性的异常增高,蛋白酶体降解速率增强,导致P27降解的过度增加,P27蛋白水平降低,使其对周期蛋白/周期依赖性蛋白激酶复合物的抑制作用减弱,细胞无限增殖。蛋白酶体抑制药能逆转p27蛋白水平的下调,导致细胞周期阻滞,并进而引起细胞凋亡。
2.核因子κB(nuclear factorκB,NFκB)的调节 NFκB转录因子家族在很多肿瘤细胞中常高表达,与肿瘤发生、生长、转移和对化疗的耐药相关。正常状态下,NFκB与它的抑制蛋白(inhibitory proteinκB,IκB)在细胞质中结合,以无活性的复合物形式存在。如果细胞内的IκB N末端上特异性丝氨酸位点磷酸化后,能促进蛋白内赖氨酸残基的泛素化,并被蛋白酶体识别降解,释放的NF-κB迅速进入细胞核,诱导或上调细胞生长因子、细胞黏附分子、血管新生因子和酶的表达等的表达,阻断细胞凋亡通路,抑制细胞凋亡。因此,NFκB具有促生长和抗凋亡作用。抑制蛋白酶体功能可抑制IκB的降解,使NFκB和IκB保持结合状态而滞留在细胞质内,无法作用于核内基因的转录,从而降低肿瘤细胞的增殖、侵袭、转移和新生血管的生成,也可增加肿瘤细胞对化疗药物和放疗的敏感性。
3.P53蛋白 P53肿瘤抑制因子在正常细胞中能引起细胞周期阻滞、DNA修复、细胞分化、衰老和细胞凋亡。MDM2是1个P53的泛素连接酶,蛋白酶体抑制药作用于高表达MDM2的细胞,使P53失活,能够诱导细胞凋亡。
二、蛋白酶体抑制药分类
蛋白酶体抑制药能直接作用于蛋白酶体20S核心颗粒(CP)的活性位点。在肿瘤细胞和正常细胞中,蛋白酶体抑制药对蛋白酶体作用的结果不同:蛋白酶体抑制药作用于正常细胞常会引起细胞周期阻滞,并且这种作用是可逆的,而作用于肿瘤细胞则引起细胞凋亡,在快速分化的肿瘤细胞中这种作用更明显。根据化学结构特点蛋白酶体抑制药可以分为5类。
1.醛肽类 醛肽类是最早发现的蛋白酶体抑制药,包括MG132,MG-115,ALLN,PSI等。这类抑制药进入细胞速度快,能可逆地抑制胰凝乳蛋白酶样(chymotrypsin like,ChT-L)活性,同时也能抑制半胱氨酸和丝氨酸蛋白酶活性。MG132作用迅速可逆,比MG115具有更好的活性和选择性,但醛肽类化合物选择性和稳定性较差,易被氧化。它们也抑制溶酶体的半胱氨酸酶和丝氨酸蛋白酶及钙蛋白酶,因此限制了它们的临床应用。
2.硼酸肽类 硼酸肽类(包括Bortezomib,DFLB等)对蛋白酶体抑制作用比醛肽类更强,并且其抑制药作用是可逆的;其与活性位点结合和解离的速度均较慢,在体内作用时间长,不易氧化,稳定性好。与醛肽类相比,硼酸肽类的选择性更强,是比较理想的蛋白酶体抑制药。其中,Bortezomib是唯一的应用于临床治疗的蛋白酶体抑制药。
3.乙烯基砜肽类 此类抑制药可选择性地与蛋白酶体的β亚基相互作用;其对蛋白酶体的抑制作用是不可逆的,但易于被放射性碘标记。
4.环氧酮类 此类的代表是环氧酶素(epoxomicin),能够与蛋白酶体高度选择性结合,形成吗啉环结构。此类抑制药对蛋白酶体活性的抑制是不可逆的,特别是对蛋白酶体的ChT-L活性。
5.β-内酯类 链霉菌属代谢产物-乳胞素(1actacystin)在体内中性pH下可以裂解转化为乳胞素-β-乳酮,可以与蛋白酶体β5亚单位活性位点形成共价结合,而抑制其生物学活性。其抑制糜凝乳蛋白酶样活性最快,而对胰蛋白酶样和肽基谷氨酰肽水解酶活性的抑制较慢,对丝氨酸和酪氨酸蛋白酶活性无抑制作用。其他20S亚基的小分子的抑制药(如PS2519)是clasto-lactacystin-β-内酯的合成类似物,具有抗炎、抗缺血/再灌注损伤等作用。乳胞素是1种天然的不可逆性非肽抑制药,最初是由东京的北里杆菌研究所(Kitasato研究所)发现,它作为1种诱导成神经瘤细胞的致成神经瘤作用的诱导药,具有阻断蛋白酶体并诱导细胞循环停止的作用。
三、蛋白酶体抑制药的临床应用
硼替佐米(Bortezomib)是第1个进入临床应用的蛋白酶体抑制药,是1种双肽基硼酸盐类似物。通过选择性地与蛋白酶体活性位点的苏氨酸结合,而可逆性抑制蛋白酶体26S亚单位的糜蛋白酶/胰蛋白酶活性。硼替佐米特异性抑制蛋白酶体26S亚基的活性后,能明显减少核因子κB(NFκB)的抑制因子(IκB)的降解,IκB与NFκB结合后能有效抑制NFκB的活性,抑制与细胞增殖相关的基因的表达,减少IL-6等骨髓瘤细胞生长因子的分泌和黏附因子的表达,最终导致肿瘤细胞凋亡。如彩图49所示,蛋白酶体途径是细胞内各种调节蛋白降解的最主要方式,蛋白酶体已成为抗肿瘤治疗的重要靶点。
(一)硼替佐米与新诊断MM
1.硼替佐米一线治疗新诊断的年轻MM患者
(1)硼替佐米单药治疗:一项硼替佐米单药治疗新诊断的年轻MM患者的Ⅱ期临床试验:硼替佐米1.3mg/m2,d1,4,8,11,21d为1个疗程。每2个疗程评价1次疗效。如果治疗有效并适合移植的患者进行ASCT治疗,不宜ASCT的患者治疗8个疗程。60例患者入组,中位年龄是60岁,47%的患者为疾病Ⅲ期。接受2个疗程以上治疗的患者中,总的有效率是38%,其中,10%的患者获得CR,25%的患者达MR;另有32%的患者疾病达到平台期。该数据与难治性MM患者中的疗效相似,提示难治性患者对硼替佐米的敏感性与新诊断患者之间差别不大。有50%的患者有周围神经病变的表现,而通过神经电生理检查发现75%的患者存在不同程度的周围神经病变。23/60例患者发生1级周围神经病变,12/60例发生2级周围神经病变,1/60例发生3级周围神经病变。大部分患者的周围神经病变症状随着剂量下调而得到改善或消失。Dispenzieri等应用硼替佐米单药治疗新诊断的43例β2微球蛋白≥5.5 mmol/L、浆细胞标记指数≥1或存在del 13q高危MM患者。所有患者接受硼替佐米诱导治疗:1.3mg/m2,d1,4,8,11,21为1个疗程,共8个疗程。8个疗程诱导治疗后,不适合移植的患者每隔2周接受1次硼替佐米治疗;维持治疗过程中复发的患者再次接受标准剂量的硼替佐米诱导治疗方案。每个疗程结束后均评价疗效,至少6周后需重新评价;合适移植的患者在4个疗程以后进行外周干细胞动员。43例患者的中位年龄为63岁,88%的患者为疾病Ⅱ/Ⅲ期。其中37例可进行疗效评价,总的有效率是49%,其中2%的患者获得VGPR,36%的患者达PR,2%的患者获MR。中位无进展生存期为9.9个月。33%的患者完成8疗程的诱导治疗并进入维持治疗。在维持治疗的15例患者中,3例出现疾病进展。在这3例患者中,2例患者接受再诱导治疗,但均无效。从开始治疗算起,进入维持治疗的患者的中位进展时间是20.5个月。上述数据表明,硼替佐米是治疗高危MM患者的有效药物之一。
(2)硼替佐米联合地塞米松:体外实验发现硼替佐米联合地塞米松时具有协同作用。因此,有学者尝试硼替佐米联合地塞米松用于新诊断患者的诱导治疗。Jagannath等进行了1项Ⅱ期临床试验,新诊断患者接受标准剂量的硼替佐米的治疗,最多6个疗程,其中前2个疗程仅用硼替佐米。对于2个疗程后未能获得PR以上疗效的患者及4个疗程未达CR者,在应用硼替佐米的当天及次日均加用地塞米松40mg/d。起效的中位时间是1.9个月,有效率随着时间的推移而得到提高:2个疗程后,总的有效率为49%,其中包括10%的CR/nCR;而试验结束时,18%的患者达CR/nCR,69%的患者获PR,总的有效率为87%。然而,在49例患者中,36例单药疗效欠佳,接受了地塞米松的联合治疗。加用地塞米松后69%的患者疗效得到提高,从疾病稳定或MR提高到PR。2年预计生存率为85%。25例患者接受了ASCT,单用G-CSF动员,采集CD34+细胞的数量可达12.6×106/kg。所有患者ASCT后均得到完全血液学重建,其中中性粒细胞重建中位时间是17d(8~13d),血小板重建中位时间是17d(10~98d)。移植患者的2年生存率为91%,而不适宜ASCT患者的2年生存率仅81%。上述结果表明:硼替佐米联合地塞米松比硼替佐米单药治疗更为有效,ASCT后效果更佳。
法国IFM应用硼替佐米联合地塞米松作为ASCT的诱导治疗。在1项Ⅱ期试验中,48例未治疗的MM患者接受4个疗程的标准剂量硼替佐米联合地塞米松(40mg/d,前2个疗程d1~4,d9~12;后2个疗程d1~4)治疗。总的有效率为66%,其中21%获CR,10%获VGPR,35%获PR。5例患者治疗过程中疾病出现进展。有效率随着治疗的延长得到提高:2个疗程后CR率仅为6%,4个疗程后升至21%。VGPR率由2个疗程后的2%升至4个疗程后的10%。CR及VGPR率与预后因素如ISS分期、血清β2微球蛋白水平,del 13q等无关,1例同时有t(4;14)与del 17p的患者治疗过程中出现疾病进展,而6例无细胞遗传学异常的患者中,4例获PR,1例获VGPR,1例获CR。40例患者仅用G-CSF动员后进行了ASCT。所采集的CD34+中位数目是6.7×106/kg,所有患者均获得足够进行ASCT的干细胞数量。ASCT后,有效率得到明显提高:CR+VGPR率从31%提高到54%。副作用通常是轻中度的,胃肠道反应最为常见。30%的患者发生周围神经病变,仅7例(14%)为2~3级。在3例3级周围神经病变的患者中,停药后或剂量下调后神经症状明显得到改善。基于上述结果,该协作组开展了1项Ⅲ期试验:比较标准剂量的硼替佐米联合地塞米松与VAD方案治疗年轻并适宜ASCT的初发MM患者,诱导治疗结束后2组患者各有50%接受1个疗程的DCEP方案(地塞米松、环磷酰胺、依托泊苷与顺铂)巩固治疗。已完成165例患者的初步研究:硼替佐米联合地塞米松的有效率高于VAD方案,PR(分别为82%和67%)、CR/nCR(分别为20%和9%)。应用硼替佐米联合地塞米松方案治疗,伴不良预后因素(高β2微球蛋白与del 13q)的患者的CR/nCR率得到明显提高。接受DCEP方案巩固治疗的患者有效率高于未接受巩固治疗的患者(分别为28%和11%)。初步数据表明:硼替佐米-地塞米松方案与VAD方案之间的严重不良事件(感染、血小板事件与黏膜炎)发生率相似(分别为15%和17%);3~4级的粒细胞缺乏更多见于VAD方案(分别为7%和4%);4%的接受硼替佐米-地塞米松治疗的患者发生3~4级周围神经病变,而VAD方案没有发生严重的周围神经病变。
西班牙MM协作组也研究了在ASCT前应用硼替佐米-地塞米松诱导治疗MM,但不是同时应用这2种药物,而是二者交替应用(共计6个疗程,每种药物3个疗程)。40例患者在第1、3、5个疗程接受标准剂量的硼替佐米治疗,在第2、4、6个疗程接受地塞米松40mg/d(d1~4,9~12,17~20)。总的有效率是60%,其中12.5%获CR。在前2个疗程,82%患者的M蛋白出现下降,提示起效迅速。另外,疗效不受细胞遗传学的影响,有或无Rb缺失的反应率没有区别(分别为90%和78%);有或无IgH易位的反应率也没有区别(分别为93%和75%)。36例患者应用GCSF[10mg/(kg·d)]动员后进行了干细胞采集,所采集的CD34+中位数目是5.2×106/kg,中位采集次数是1(1~3),没有动员失败者。36例患者均接受大剂量美法仑预处理与ASCT,移植后3个月的总有效率是90%,其中CR率40%,VGPR率20%,PR率30%。
以上研究表明:作为诱导治疗,硼替佐米联合地塞米松方案比单用硼替佐米更为有效,不影响外周血干细胞采集,行ASCT后可进一步提高治疗有效率,毒副作用较低。
(3)硼替佐米联合其他药物治疗:实验室研究发现,硼替佐米与常规化疗药物具有协同作用,甚至对常规化疗药物耐药的MM细胞系对硼替佐米联合美法仑、阿霉素或米托蒽醌同样敏感;硼替佐米也可以使对阿霉素与美法仑耐药的MM细胞变得敏感,从而克服了耐药。这些体外研究为临床应用硼替佐米为基础的方案治疗复发难治性MM提供了理论依据。应用PAD方案(硼替佐米、阿霉素、地塞米松)诱导4个疗程治疗新诊断的MM患者,然后行外周血干细胞采集与ASCT。标准剂量硼替佐米+地塞米松40mg/d(第1个疗程d1~4,9~12,17~20,第2~4个疗程d1~4),21d为1个疗程,阿霉素剂量逐渐递增(0.4~5.9mg/m2,d1~4)。21例患者接受了治疗,总的有效率为95%,其中CR率24%,nCR率5%。有效的患者,71%仅1个疗程即获得PR,95%2个疗程后获得PR。不同剂量组别的阿霉素取得了相似的疗效。所有患者均进行了外周血干细胞动员,其中20例动员成功(CD34+细胞中位数目是3.75×106/kg,中位采集次数是2)。18例患者进行了ASCT,其中10例患者移植后疗效得到改善,CR/nCR率从PAD后的29%提高到ASCT后的55%。大多数不良事件为1~2级,48%的患者出现周围神经病变,所有发生周围神经病变的患者随着时间的推移而得到改善,小部分患者临床症状可完全消失。为了降低该不良事件,该协作组在随后的19例接受治疗患者中,硼替佐米的剂量调整为1.0mg/m2,阿霉素9.0mg/m2,d1~4,地塞米松不变。尽管该方案下调了硼替佐米的剂量,但总的有效率仍达89%,其中16%获CR/nCR。15例患者完成了4个疗程的治疗并成功进行干细胞动员,CD34+细胞中位数目是5×106/kg。11例患者接受ASCT并很快获得充分的血液学重建。ASCT后,总的有效率从89%升至100%,而CR/nCR率从16%升至54%。毒副作用是轻中度的,未发现3~4级神经病变,1~2级神经病变的发生率为16%。上述资料表明,临床上可以考虑应用将PAD方案中的硼替佐米剂量进行适当调整,尤其是在患者发生周围神经病变时。这个剂量调整后的方案适用于既往存在周围神经病变的患者以及那些一般状况较差的患者。
由于脂质体阿霉素心脏毒性较低,而且脂质体阿霉素的半衰期较阿霉素延长,更有利于药物长时间发挥作用。Orlowski等进行了一项硼替佐米联合脂质体阿霉素治疗复发难治性MM的I期临床试验,有63例新诊断的MM患者入组,标准剂量的硼替佐米联合脂质体阿霉素30mg/m2,d4,21d为1个疗程,共8个疗程。57例患者完成了至少2个疗程的治疗。总的有效率为58%,其中CR/nCR率为16%;完成8个疗程的29例患者,总的有效率为79%,其中CR/nCR率为28%。6例患者采集了干细胞,CD34+细胞中位数是13.6×106/kg[(11.2~48.6)×106/kg]。58%的患者发生了3~4级非血液学不良事件,其中4级占9%;常见的是疲乏(16%)、周围神经病变(13%)、手足综合征(9%)与晕厥(9%)。35%的患者发生了3~4级血液学不良事件,其中粒细胞缺乏最为常见(18%)。本研究表明,不含激素的硼替佐米/脂质体阿霉素方案耐受性较好,疗效肯定,不影响干细胞采集。另有研究应用标准剂量硼替佐米联合脂质体阿霉素(30mg/m2 d4)、地塞米松(d1~4,第1个疗程40mg,此后为20mg)治疗36例患者,21d为1个疗程,共计6个疗程。总的有效率为89%,其中CR/nCR率为32%。在此基础上行ASCT,疗效得到进一步提高(总的有效率为96%,其中CR/nCR率为54%)。
沙利度胺可增加MM细胞对其他药物的敏感性,提高地塞米松的抗MM效应。有学者应用硼替佐米(剂量逐渐递增,1.3~1.6mg/m2)、沙利度胺(100~200mg)与地塞米松(20mg/m2,d1~4,9~12,17~20)联合治疗38例初发MM,总的有效率为92%,其中CR率为18%;超过既往沙利度胺联合地塞米松方案的疗效(62%)。而且,该疗效不受硼替佐米剂量的影响,因此,无需将其剂量提高到1.3mg/m2以上。起效时间短于1.5个月,所以为行ASCT仅需2个疗程本方案的治疗,从而避免了潜在的副作用及过度花费。由于疗程较短,不良事件通常是轻中度并可逆转;尽管沙利度胺与硼替佐米均存在潜在的神经毒性,但仅3例患者发生3级周围神经病变。Badros等探讨了硼替佐米联合DT-PACE方案(顺铂、阿霉素、环磷酰胺、依托泊苷、地塞米松与沙利度胺)治疗新诊断MM,硼替佐米最大耐受剂量(0.7~1.3mg/m2)。12例患者完成了本研究,并行ASCT治疗。2个疗程后,总的有效率为80%,其中CR/nCR率为16%;ASCT后总的有效率为90%,其中CR/nCR率为66%。该方案对干细胞的采集质量及干细胞的植入没有影响。尽管预防性应用抗生素,仍有25%的患者因粒缺发热而需住院输注抗生素,这可能是由于DTPACE方案的骨髓抑制作用所致。尽管沙利度胺、顺铂与硼替佐米联合应用,周围神经病变发生率较单用硼替佐米未见显著升高,仅25%的患者发生周围神经病变。
2.硼替佐米诱导治疗初发老年MM患者由于50%以上的MM患者≥65岁,不适宜移植治疗,并且美法仑、泼尼松(MP)仍然是“不尽如人意”的金标准:有效率45%~60%,极少能获得CR,中位无进展生存期仅18个月。基于硼替佐米在复发难治性MM中的出色表现,以及其在体外试验中与美法仑及糖皮质激素之间的协同作用,西班牙MM协作组在标准MP方案中加用硼替佐米治疗初发老年MM患者。该方案包括:MP(Mel 9mg/m2,Pred 60mg/m2,d1~4)联合硼替佐米(1.3mg/m2,d1,4,8,11,21d为1个疗程)4个疗程;维持治疗MP(剂量同前)联合硼替佐米(1.3mg/m2,每周应用1次)5个疗程(5周为1疗程)。60例患者(其中50%≥75岁)参与本试验。中位8个疗程后,总的有效率为88%,其中CR率为32%,nCR率为13%。有效性不受细胞遗传学异常的影响(Rb缺失或IgH易位)。周围神经病变发生率(3级18%)较其他试验发生率高,可能是由于患者的一般状况欠佳所致。血液学毒性尤其是粒缺也较高(3级43%),可能是由于美法仑的骨髓抑制作用所致。然而,总的毒副作用并不比APEX试验与SUMMIT试验高,在第3个疗程结束后显著降低。全球多中心Ⅲ期临床研究随机研究(VISTA),比较VMP(n=337)和MP(n=331)方案,入选患者为初治的有症状MM患者,且由于年龄(≥65岁)或合并疾病而不适用HDT-ASCT方案,2组≥PR的缓解率分别为71%和35%(CR率分别为30%和4%),中位缓解时间分别为19.9个月和13.1个月,而两者中达到CR患者的缓解时间发表为24个月和12.8个月。VMP与MP的不良反应发生率相似,患者耐受性良好。
(二)硼替佐米与难治、复发MM
复发是指骨髓瘤患者获得微小缓解以上疗效后,出现疾病进展或复发;难治是指骨髓瘤患者在末次治疗后的60d内疾病出现进展。在前沙利度胺与前硼替佐米时代,复发难治性骨髓瘤患者中位总的生存期(OS)仅6~9个月,而对挽救治疗有效者仅能延长数周至数月不等。预后危险分层对新诊断的患者有预后意义,而对于复发难治性骨髓瘤的患者却没有同样的意义。但伴有t(4;14)或t(14;16)、17-、13-、高β2-微球蛋白、血小板减少、低白蛋白血症的患者预后更差,尤其是轻链型、IgA型、伴有肾衰竭、髓外浸润、寡分泌型及广泛骨病变的患者。
靶向骨髓瘤细胞与骨髓微环境新的抗骨髓瘤药物的出现显著改善了复发难治性患者的不良预后。如:第1代蛋白酶体抑制药硼替佐米(即PS-341)与免疫调节药物沙利度胺、雷利度胺。
1.硼替佐米在复发难治性MM中的临床试验 Ⅰ期临床试验中硼替佐米在进展型MM患者中获得了令人鼓舞的疗效。2项Ⅱ期多中心临床试验(SUMMIT研究与CREST研究)检测了硼替佐米单药或联合地塞米松治疗复发难治性MM的疗效。结果表明:硼替佐米在复发难治性MM中具有较好的疗效,而且起效快、缓解率高、疗效持续时间长。
在SUMMIT试验(多中心、开放的、非随机的、Ⅱ期临床试验)中,202例复发难治性MM患者接受治疗:硼替佐米1.3mg/m2,d1、4、8、11;3周为1个疗程,共计8个疗程;如果效果不佳,加用口服地塞米松(20mg/d,硼替佐米给药当天及次日)。本研究中,92%的可评价患者既往曾接受3种抗骨髓瘤药物治疗,91%的患者对其近期的治疗耐药。按照EBMT标准,硼替佐米的有效率为35%,其中CR率7%,nCR率12%。中位总的生存期(OS)在16个月以上,中位疗效持续时间12个月。
在CREST试验中,54例复发难治性MM患者随机接受硼替佐米静脉用药1.0mg/m2或1.3 mg/m2(d1、4、8、11;3周为1个疗程,最多8个疗程);如果2个疗程后疾病出现进展,或者4个疗程后疾病稳定,加用地塞米松。硼替佐米单药的CR+PR率:1.0mg/m2组30%(8/27),1.3mg/m2组38%(10/26)。接受硼替佐米联合地塞米松治疗的CR+PR率:1.0mg/m2组37%,1.3 mg/m2组50%。
Ⅲ期随机临床试验(APEX)治疗复发MM患者。在该试验中,与地塞米松单药组相比,硼替佐米单药组缓解率更高,至疾病进展时间更长,显著改善了患者的生存。中位随访22个月后,硼替佐米组预计中位总的生存期(OS)是29.8个月,而地塞米松组仅23.7个月。硼替佐米单药组总的有效率43%,其中CR/nCR率15%,高于最初的分析结果。
2.硼替佐米联合常规抗MM药物的治疗方案
(1)以硼替佐米为基础且含有蒽环类药物的联合治疗方案:①在体外研究发现:即便对硼替佐米或蒽环类药物其中任何一种药物耐药,二者联合有显著的抗骨髓瘤效应。②在临床试验中应用硼替佐米联合阿霉素或脂质体阿霉素治疗MM观察到较为理想的疗效:总的生存期(OS)延长,CR/nCR率较高,总的有效率较高,无事件生存时间(EFS)较长。一项Ⅰ期临床试验应用硼替佐米联合脂质体阿霉素治疗进展型MM,在22例可评价的患者中,有效率73%,其中CR/nCR率36%。中位疾病进展时间9.3个月,中位总的生存期(OS)为38.3个月。13例既往对含蒽环类药物的方案无效或开始有效但后来无效的患者,其中8例对硼替佐米联合脂质体阿霉素方案有效。一项Ⅲ临床试验比较了硼替佐米联合脂质体阿霉素与硼替佐米单药治疗的疗效,中位至疾病进展时间分别是9.3个月与6.5个月,且联合治疗组的缓解率与总的生存期(OS)显著高于单药治疗组。
为了进一步提高硼替佐米诱导化疗的有效性,有学者应用硼替佐米、沙利度胺、脂质体阿霉素治疗对含硼替佐米、阿霉素或沙利度胺的方案耐药的患者,结果发现,总的有效率65%,其中CR/nCR率23%。另一项研究应用硼替佐米、阿霉素、沙利度胺与地塞米松治疗既往曾应用上述药物的患者,结果总的有效率是63%,CR/nCR率25%。脂质体阿霉素联合硼替佐米、沙利度胺、地塞米松(VTD)方案的缓解率高于3药方案(VTD)(81%vs55%;CR/nCR:33%vs17%),而中位疾病进展时间与总的生存期(OS)也优于后者,尽管这些患者曾应用过硼替佐米、阿霉素、沙利度胺与地塞米松治疗。
(2)以硼替佐米为基础且含烷化剂的治疗方案:临床前试验表明,联合蛋白酶体抑制药与烷化剂能克服耐药。对进展期MM,硼替佐米联合口服美法仑的有效率为47%,其中CR/nCR率为15%,对于效果不佳者加用地塞米松,总的有效率增至52%。硼替佐米同时联合沙利度胺、泼尼松或地塞米松,疗效能得到进一步提高:地塞米松组有效率66%(CR/nCR 37%),泼尼松组67%(CR/nCR 17%)。
(3)以硼替佐米-沙利度胺为基础的联合方案:硼替佐米与沙利度胺联合应用尤其应注意神经毒性累积的可能性。然而,多个临床试验表明,硼替佐米联合沙利度胺时Ⅲ~Ⅵ级周围神经病变并不明显增加,所有周围神经病变是可以治疗的。在1项Ⅰ/Ⅱ期临床试验中,85例对硼替佐米原发耐药的难治性患者应用VTD方案治疗,开始剂量硼替佐米1.0~1.3mg/m2、沙利度胺50~200mg/d,如果未获得PR及其以上疗效,则加用地塞米松。根据观察到的毒性作用,包括周围神经病变,当药物剂量为硼替佐米1.0mg/m2、沙利度胺200mg/d、地塞米松40mg/d时,患者仍可耐受。参加研究的大部分患者存在细胞遗传学异常(~50%患者存在13号染色体异常)、单次或2次自体移植、曾应用沙利度胺。结果发现:55%获得PR及其以上疗效(其中16%CR/nCR),另有15%的患者获得MR。中位EFS为9个月,OS为22个月。存在细胞遗传学异常的患者预后相对较差,而曾应用过沙利度胺的患者EFS较长。然而,EFS与OS并不受沙利度胺剂量的影响(>100mg/d与<100mg/d)。Palumbo等应用VMPT方案(硼替佐米、美法仑、沙利度胺、泼尼松)治疗30例复发难治性MM患者,≥PR率67%(其中43%获得VGPR以上疗效),1年PFS 61%,1年OS为84%。本试验中神经病变较为少见,可能与沙利度胺剂量较小有关。Terpos等应用硼替佐米、口服美法仑、沙利度胺(100mg/d,d1~4)与间断应用地塞米松(12mg/m2)治疗31例曾治疗过的患者(其中20例为复发、难治),CR率8%,PR率48%,MR率8%,中位起效时间30d,毒副作用小。
(4)雷利度胺与硼替佐米联合治疗方案:硼替佐米通过caspase-8与caspase-9介导的途径激活骨髓瘤细胞的凋亡,而雷利度胺及其他免疫调节药是通过激活caspase-8发挥抗骨髓瘤效应。虽然硼替佐米与免疫调节药物在MM细胞中均能抑制NF-κB的转录活性,但是,每1种药物都是在NF-κB途径的不同水平发挥类似的作用。这提示可能将蛋白酶体抑制药与免疫调节药物联合发挥其协同抗骨髓瘤作用。雷利度胺不会导致周围神经病变,所以它与硼替佐米联合应用可能更为安全。但是,雷利度胺和硼替佐米均可导致血液学毒性,因此临床应用时应倍加小心,以避免严重的骨髓抑制。
1项Ⅰ期临床试验应用雷利度胺联合硼替佐米治疗难治性MM(既往曾应用雷利度胺、硼替佐米、沙利度胺或移植治疗),其中雷利度胺15mg/d连用14d,硼替佐米1.0mg/m2,d1,4,8,11,21d为1个疗程。中位治疗6个疗程(4~17个疗程)后,36例可评价的患者中,总的缓解率(CR+PR+MR)为58%(90%CI:46%~75%),其中CR/nCR率为6%。疗效持续中位时间是6个月(1~26个月),其中11例患者超过1年。14例出现疾病进展的患者加用了地塞米松,结果其中10例患者获得PR/MR/SD。未发现严重的周围神经病变,仅1例患者发生深静脉血栓,无需预防性抗凝治疗。
(5)硼替佐米为基础联合试验药物的临床试验:目前正在进行硼替佐米联合新的靶向药物治疗MM的临床试验。这些药物通过分子途径增加对蛋白酶体的抑制作用,降低对硼替佐米耐药的可能性。对硼替佐米耐受的MM细胞的热休克蛋白表达上调(其中包括hsp90),阻止硼替佐米诱导的细胞凋亡。而且,热休克蛋白90抑制药-tanespimycin(17-AAG)单药治疗复发难治性MM能使疾病较长时间保持稳定或获微小缓解,当与硼替佐米联合治疗曾应用硼替佐米或对该药耐药的患者时,表现出令人鼓舞的抗骨髓瘤效应。17-AAG可能促进或加速硼替佐米对MM细胞的促凋亡效应。正在进行的临床试验研究热休克蛋白90抑制药-tanespimycin(17-AAG)单药或联合硼替佐米治疗复发难治性MM的疗效。Tanespimycin无显著的毒副作用,没有发生显著的心脏毒性或深静脉血栓、可能存在神经保护作用。今后将开展Tanespimycin联合硼替佐米的Ⅲ期临床试验,验证其有效性和安全性。
(6)以硼替佐米为基础的方案在老龄或高危因素的复发难治性MM患者中的应用:硼替佐米单药或联合地塞米松能用于治疗≥65岁MM患者,且耐受性好。APEX试验表明,硼替佐米联合较大剂量地塞米松的疾病无进展时间(PFS)更长,缓解率更高。对SUMMIT与APEX试验数据多因素分析显示,年龄并不影响患者的TTP、DOR与OS。硼替佐米对于伴有不良预后因素的患者与没有不良预后因素的患者相比,均具有较好的疗效,表明硼替佐米可以克服由于13q-和t(4;14)所致的不良预后,但是1q21扩增者预后不良。APEX试验中,对于血清β2-微球蛋白≥2.5mg/L或对原治疗耐药的患者,硼替佐米较地塞米松疗效更佳:疾病进展时间更长,缓解率更高;年龄、血清β2微球蛋白、既往治疗次数均不影响患者的TTP、DOR与OS。值得注意的是,轻链型有效者多数获得CR,而完整免疫球蛋白型中仅约25%的有效者获得CR。硼替佐米治疗后骨特异性碱性磷酸酶显著升高,提示硼替佐米激活了成骨细胞,为硼替佐米治疗伴有严重骨病的MM患者提供了理论基础。
(三)多发性骨髓瘤肾脏损害/肾衰竭
20%~40%MM患者初诊时即发现肾脏损害(血清肌酐≥1.5mmol/L),肾衰竭者占20%。而在复发难治性患者中发生率更高。肾脏损害/肾衰竭是由于单克隆轻链沉积肾小管内,高血钙,脱水,神经病变,高尿酸血症,神经毒药物的应用。目的:改善肾功能,逆转肾衰竭。需要立即开始治疗改善肾功能,避免肾功能进一步恶化,同时予支持治疗(水化)。研究发现,肾功能不全不影响硼替佐米的疗效,该药物在此类患者中的不良反应是可以控制的。硼替佐米的清除不依赖于肾功能,伴有轻中度肾功能不全的患者能很好地耐受标准剂量硼替佐米的治疗。
硼替佐米治疗发生肾功能受损/肾衰竭的MM患者Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期临床试验显示:硼替佐米在体内清除不受肾功能影响,肾功能与疗效间无明显相关性。40%~80%肾衰可被纠正,41%急性肾衰竭得到纠正。毒性在肾损及无肾损患者中相似,无需对肾损包括透析患者调整药物剂量,硼替佐米可于透析后给药。虽然透析患者常有肾脏及代谢不良反应,但透析患者的不良反应与对照组及不同程度肾损患者相似。肾功能不全需要透析的患者,一项回顾性多中心资料显示:24例伴严重肾功能不全需要透析的患者,应用硼替佐米或含硼替佐米的方案治疗,研究发现,含硼替佐米的方案能逆转部分患者的肾功能,甚至使其脱离透析或避免透析。这些结果反映了硼替佐米能降低M蛋白水平,抑制MM细胞释放肾毒性物质(如细胞因子)。目前尚不清楚硼替佐米是否有直接的肾保护效应。
(四)MM与血栓并发症
MM患者血栓总发生率为5%~10%,其中:TD方案为10%~20%,MPT为12%,RD为15%。硼替佐米治疗MM患者深静脉血栓(DVT)和肺栓塞(PE)的发生率较低。APEX试验:硼替佐米单用治疗194例MM患者均未发生DVT,PE的发生率仅为0.7%,表明硼替佐米联合地塞米松或EPO,VTE的发病风险并未增加。硼替佐米与沙利度胺或雷利度胺联用时,如VMPT和VMDT方案治疗的患者,DVT发病率不增高。VTD和TD方案,3/4级DVT分别为3%和6.5%,无需对硼替佐米为基础的方案而未经IMiD治疗者进行预防用药。
(五)硼替佐米与干细胞移植
硼替佐米对干细胞、巨核细胞或中性粒细胞前体细胞无毒性作用。临床研究使用硼替佐米后,能采集足够数量的干细胞用于单次或2次移植,移植物可以完全植入。
大量的临床研究显示,用硼替佐米作为初始诱导治疗后,行单次自体干细胞移植,可以获得与为使用硼替佐米进行序贯2次移植同样的高缓解率。即使是在诱导治疗中未使用硼替佐米,在预处理方案中加入硼替佐米,也能获得较高的缓解率(VGPR+CR77%,历史对照:常规HDM预处理,ASCT后的CR+VGPR=40%~50%),避免进行序贯2次移植。
另外,硼替佐米也可以用于移植后的巩固、维持治疗,移植后早期应用以硼替佐米为主的巩固治疗,有望清除微小残留病,获得分子缓解。
(六)硼替佐米与细胞遗传学异常
MM根据遗传学异常进行分层:高危组(25%):FISH发现17q-,t(4;14),t(14;16),13q-以及亚二倍体;标危组(75%):超二倍体,t(11;14),t(6;14)等所有其他细胞遗传学异常。SUMMIT和APEX试验研究显示,单药治疗FISH检测发现有无del13的患者,2组的缓解率无统计学差异。VISTA试验显示,VMP治疗FISH检测17q-,t(4;14),t(14;16)异常的患者,无论有无异常,其缓解率均在80%以上,2组间无统计学差异,并且细胞遗传学异常不影响TTP。
四、硼替佐米常见副作用与对策
常见不良反应包括胃肠道反应(恶心、腹泻、呕吐、便秘)、周围神经病变、发热、血液学毒性(血小板减少、中性粒细胞减少、贫血)等,一般可以通过应用止吐药、止泻药、神经营养药物、粒细胞集落刺激因子、减少硼替佐米用药剂量以及延长给药间隔时间等得以控制。
1.血细胞减少 尽管有一过性的干细胞抑制,患者在用药过程中出现一过性的粒细胞和血小板减少,但是这种抑制是可逆的,患者在停药休息10d后均能恢复。不需要使用G-CSF,除非有明显出血倾向者,患者也不需要输注血小板。
2.周围神经病(PN) 各研究报道硼替佐米引起的PN的发生率不仅相同,30%~40%,但是3、4级的发生率不足10%。患者表现为感觉异常,没有运动神经受损的报道。患者往往表现为四肢末端肢体异物感、麻木、疼痛,且夜间略重。PN的发生与骨髓瘤本身及以前是否使用了生物碱类药物有关。1级或2级不伴疼痛,仅给予神经营养药物,不需要特别治疗。2级伴疼痛,需要延长给药间隔或减少药物用量。3级以上,则停药。非甾体类药物镇痛效果往往不佳,并且对患者的肾脏不利,不建议使用。如果患者出现疼痛,可给予抗焦虑或抗精神病类药物治疗。
3.带状疱疹 目前尚没有随机对照研究硼替佐米应用与带状疱疹感染有相关性。零散的报道使用硼替佐米后发现有带状疱疹感染。但是在SUMMIT、CREST和APEX试验中,硼替佐米单药未发现有带状疱疹感染增加的趋势。所以,带状疱疹感染可能与糖皮质激素的应用有关。一旦发生往往需要抗病毒治疗,并适当延长下次硼替佐米使用的间隔。
4.溶瘤综合征 使用硼替佐米后出现溶瘤综合征是硼替佐米强大抗肿瘤活性的体现。溶瘤综合征与瘤负荷较大、细胞增殖旺盛有关,并发生在首程治疗中。预防溶瘤综合征的发生时积极补液,水化、利尿,碱化尿液,促进细胞代谢产物排泄。一旦发生,病死率较高,应给予大剂量的糖皮质激素治疗。
5.心、肾功能不全 尽管硼替佐米说明书称,心功能不全患者慎用,但在临床中,发现心功能不全纠正后使用硼替佐米也是安全的,说明硼替佐米对心脏的毒副作用不大。前文已介绍了,硼替佐米对肾功能不全的病人是安全的,临床中使用硼替佐米后出现急性肾功能不全的情况,可能与使用糖皮质激素有关。此类病人一般血清游离轻链、尿轻链较高,使用糖皮质激素后导致钠水潴留,尿量减少,在远端小管形成管型,诱发急性肾小管型肾功能不全。所以,对于有大量蛋白尿的病人,应积极水化、利尿,预防急性肾功能不全的发生。一旦发生,应积极进行血液透析,大部分患者的肾功能能得到纠正。
五、硼替佐米治疗骨髓瘤骨病
骨病是多发性骨髓瘤的重要的临床表现之一。其临床表现为骨痛、广泛骨质疏松、溶骨性改变、病理性骨折及高钙血症等,其中溶骨性骨质破坏和病理性骨折是骨髓瘤骨病最严重的表现,影响患者的生活质量。骨髓瘤骨病的发生是由于骨髓瘤细胞分泌破骨细胞活化因子,导致破骨细胞活性增强,而成骨细胞活性受抑所致。双磷酸盐由于其具有强大的抑制破骨细胞的作用而广泛应用于抗骨髓瘤骨病的治疗。但是双磷酸盐仅抑制破骨细胞的活性,而对成骨细胞无明显的作用,因此即使骨髓瘤经有效治疗达到缓解,骨病可以得到有效控制,但骨损害一旦发生,很难愈合。所以有待寻找能够活化成骨细胞的药物,以期达到治愈骨病的作用。最近研究发现蛋白酶体抑制药-硼替佐米(Bortezomib)不仅对骨髓瘤细胞具有杀伤作用,同时对成骨细胞具有一定的活化作用,对多发性骨髓瘤骨病的治疗具有一定的疗效。
(一)硼替佐米在骨重建中的作用
1.硼替佐米增强骨质重构的机制 Wnt信号通路是促进前体成骨细胞增殖和早期分化的主要信号通路。Wnt糖蛋白结合Wnt受体和其共受体--富含亮氨酸蛋白多糖(leucinerich proteoglycan,LRP5/LRP6)并稳定钙黏素(β-catenin),导致成骨细胞的胞质蛋白聚集,信号转导入细胞核并刺激成骨细胞靶基因表达,导致成骨细胞的增殖和分化。骨髓瘤细胞可以分泌多种Wnt通路拮抗因子,如Dickkopf-1(DKK-1)和SFRP-2等,干扰Wnt信号通路抑制成骨前体细胞分化,阻碍其分化成熟、活化,诱导成熟成骨细胞凋亡。Wnt信号的另一个拮抗药--Frizzled相关蛋白能抑制骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化、成熟,从而抑制新骨质重构。骨形态发生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMPs)是一种能诱导异位及原位成骨的物质,具有诱导间充质细胞和骨祖细胞分化为软骨细胞和成骨细胞从而诱导新骨生成的能力。BMPs与相应感受器结合会产生一系列的信号表达和转录,诱导间质细胞分化为骨或软骨。而BMP结合蛋白(如noggin、chordin、DAN)和细胞外基质、xTsg(twisted gastrulation)基因,分别作为BMP活性对抗物和增效药,决定着BMPs与相应感受器结合后引发的生物反应的强度。骨髓瘤患者的骨髓瘤细胞能抑制成骨细胞分泌BMP-2,阻碍其介导成骨细胞以自分泌方式促进自身的分化、活化,使成骨作用减弱,破骨作用增强。
硼替佐米对成骨细胞的促进作用主要表现在:①能直接作用于DKK21和抑制骨髓瘤细胞以减少DKK21、Frizzled相关蛋白2的分泌,使Wnt信号途径功能恢复,成骨细胞代谢,分化平衡协调;②硼替佐米通过抑制骨髓瘤细胞作用和刺激成骨细胞产生BMP-2,BMP-2能介导成骨细胞以自分泌方式促进自身的分化、活化。反过来,新形成的成骨细胞又可以产生成骨细胞形成、分化的关键因子Runx-2/cbfa1。硼替佐米通过泛素蛋白酶体途径降解泛素E3连接酶Smurf1,刺激Runx-2/cbfa1骨髓间充质细胞分化成成骨细胞,增强骨重构功能。
2.硼替佐米促进新骨形成的临床研究 硼替佐米能增强成骨细胞的活性,引起成骨细胞的活性标志物即血清碱性磷酸酶和骨钙素水平升高。Zangari等首先发现经硼替佐米治疗后,获得缓解的患者的血清碱性磷酸酶水平显著增加。Shimazaki等用硼替佐米、地塞米松和因卡膦酸二钠联合应用治疗复发性多发性骨髓瘤患者,病情缓解者同样伴有血清碱性磷酸酶和骨特异性碱性磷酸酶(bone alkaline phospha,BAP)的水平增加。硼替佐米、沙利度胺及地塞米松联合治疗仅能引起缓解患者的碱性磷酸酶水平升高,对硼替佐米治疗未缓解或地塞米松治疗缓解的患者则没有这种现象,这可能是由于成骨细胞未被激活或地塞米松对成骨细胞的细胞毒性造成的。Heider等用硼替佐米联合地塞米松化疗后,发现患者的血清BAP和骨钙素水平显著上升。成骨细胞的活动标志物的增加与地塞米松是否包括在治疗方案内无关。在没有接受硼替佐米治疗的患者中,成骨细胞的标志物则没有增加。因此,成骨细胞仅对硼替佐米起反应才会引起其标志物水平的升高。经硼替佐米治疗缓解的复发性骨髓瘤患者BAP水平比那些没有使用硼替佐米的患者要升高得多。
硼替佐米能促进成骨细胞分化作用,引起Runx2/Cbfal阳性成骨细胞出现和增多,而未缓解患者的骨髓中则没有此现象。Giuliani等报道,使用硼替佐米对21例复发性难治性骨髓瘤患者治疗后,行骨髓穿刺活检发现单位面积上成骨细胞数量显著增加,缓解患者骨髓中发现Runx2/Cbfal阳性成骨细胞,而未缓解的患者的骨髓中则没有发现此类细胞。虽然不能排除因多发性骨髓瘤负荷的减轻而对成骨细胞抑制作用减弱,进而造成骨细胞分化增强,骨形成数量增加的可能性,但应该指出的是,硼替佐米确有直接诱导成骨细胞分化成熟和间接减轻骨髓瘤细胞的负荷的双重作用。
因此,硼替佐米在骨骼重建中的作用可以总结为2个方面内容:①直接刺激骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化、成熟;②间接杀伤骨髓瘤细胞,解除骨髓瘤细胞分泌的抑制因子对成骨系统的抑制,成骨前体细胞向成骨细胞分化途径重新畅通。
(二)硼替佐米对骨质破坏的影响
1.硼替佐米阻碍骨质破坏的作用机制 Wnt信号途径、OPG/RANKL/RANK系统、破骨细胞激活因子以及基质细胞衍生因子1α(stromal cellderived factor-1α,SDF-1α)/趋化因子受体(CXCR4)轴是参与骨髓瘤性骨病的重要机制,也是硼替佐米治疗骨髓瘤骨病的干预机制。此外,泛素2蛋白酶体通路是骨髓瘤细胞蛋白质降解的主要机制,它参与了细胞周期、转录激活、细胞凋亡及细胞信号的调控,间调控骨质破坏的过程。
(1)Wnt信号:Wnt信号途径除参与了骨质重建过程外,还参与了骨质的破坏过程。Wnt信号抑制药DDK-1除了通过直接干扰Wnt信号的方式抑制成骨细胞分化,还通过抑制骨保护素(osteoprotegerin,OPG)表达,促进NF2κB受体配体(RANKL)表达,RANKL/OPG比率升高,破骨细胞祖细胞增多,破骨细胞分化活跃,骨质破坏活动增强。
(2)OPG/RANKL/RANK系统:OPG/RANKL/RANK系统是骨质破坏的另一个作用机制。RANKL属于TNF受体超家族,又称为破骨细胞分化因子,它有2个受体,位于破骨细胞细胞膜上的核激活因子受体(RANK)和假性受体OPG,病理条件下,骨髓瘤细胞能上调RANKL和下调OPG以破坏RANKL和OPG之间的平衡,RANKL/OPG比率升高。
(3)破骨细胞激活因子:在骨髓瘤发病过程中,破骨细胞激活因子(RANKL、IL-3、IL-6、MIP-1a)表达增高而OPG减少,这些因子共同参与破骨细胞作用。RANKL介导的信号转导通路和p38丝裂原活化蛋白激酶途径被破骨细胞激活因子启动,诱导破骨前体细胞分化成具有骨吸收活性的破骨细胞,被活化的破骨细胞释放H+和抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrateresistant acid phosphatase,TRAP)、前2组织蛋白酶K等多种酶,引起骨组织溶解吸收。
(4)SDF-1α/CXCR4轴:SDF-1α趋化因子CXC亚家族中的一员,命名为CXCL12,又称前B细胞刺激因子,CXCR4为SDF21α特异性受体。体内分离纯化的骨髓瘤细胞表面和体外骨髓瘤细胞系高表达CXCR4骨髓瘤细胞、破骨细胞和破骨细胞前体高表达CXCR4和MM患者血浆SDF-1α水平显著升高相关。SDF-1α是骨血管内皮和骨髓基质细胞表达的化学因子,通过与其受体CXCR4结合,诱导基质金属蛋白酶-9活动,增加破骨细胞前体的恢复和转移,换而言之,SDF-1α/CXCR4轴促进了破骨细胞分化、成熟的过程,并延迟成熟破骨细胞的凋亡。Zannettino等进行双盲研究评价血浆SDF-1α水平与MM和MGUS患者骨丢失变化的关系,以X线片(股骨、胫骨、颅骨、腰椎和骨盆)作为骨病是否存在的依据,共检出无溶骨病变者18例,有溶骨病变者(1处或多处)19例。有溶骨病变的患者血浆SDF-1α水平显著升高。
(5)蛋白酶体抑制药硼替佐米分别针对不同的骨髓瘤骨病机制产生相应的作用①通过Wnt信号途径解除其抑制因子作用,使OPG水平增高,RANKL/OPG比例升高,破骨细胞分化、成熟受阻,破骨作用减弱,而成骨作用增强;②能杀伤骨髓瘤细胞、抑制其分泌破骨细胞活化因子破骨细胞激活因子的方式阻碍破骨细胞分化、活化,减少骨质破坏;③阻碍RANKL与破骨前体细胞细胞膜受体RANK结合,使IκB与NFκB结合增强,阻断NFκB活化,抑制破骨细胞分化,阻碍其成熟;④直接上调OPG,使其与RANKL竞争性结合受体RANK,阻滞破骨细胞形成而促进成骨细胞分化;⑤通过杀瘤作用,减少SDF-1α表达与分泌,抑制MM细胞、破骨前体细胞和破骨细胞CXCR4产生,抑制SDF-1α/CXCR4轴的启动,阻碍破骨细胞分化,促进成熟破骨细胞凋亡。von Metzler等认为硼替佐米对破骨细胞早期的影响主要是通过抑制p38丝裂原活化蛋白激酶途径阻碍破骨细胞分化,中后期则是通过抑制p38丝裂原活化蛋白激酶途径,AP21途径和下调RANKL介导的NFκB活性的方式抑制破骨细胞的活化,AP-1途径的阻滞导致破骨细胞血管内皮生长因子生成减少,破骨细胞凋亡旺盛,这极大地丰富了硼替佐米治疗骨髓瘤骨病的研究内容。而临床的研究证明,经硼替佐米治疗后,破骨细胞标志物如抗酒石酸酸性磷酸酶TRAP、RANKL水平则不同程度降低。
2.硼替佐米抑制破骨细胞分化及活化功能的临床研究 硼替佐米抑制破骨细胞功能,主要体现在阻碍破骨前体细胞分化成形态、功能成熟的破骨细胞和抑制成熟破骨细胞的骨吸收功能2个方面。由于目前尚无硼替佐米在破骨前体细胞分化方面的临床研究,现从破骨细胞骨吸收方面论述。
硼替佐米具有抑制成熟破骨细胞活性和骨吸收的效应,引起破骨细胞标志物水平下降,如抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP-5b)、DKK-1、sRANKL以及尿Ⅰ型胶原分泌的N端铰链肽。Terpos等对34例难治性复发性曾使用过激素MM的患者进行硼替佐米疗效观察,发现破骨细胞标志物DKK-1、sRANNKL、OPG、TRACP-5b减少,而且伴随疗程的增多,其水平也不断降低。Peles等用硼替佐米对骨髓移植后的33例患者进行巩固治疗,以骨吸收标志物TRAP-5b和尿Ⅰ型胶原分泌的N端铰链肽为指标研究硼替佐米对破骨细胞性骨吸收的抑制情况,发现TRAP-5b和N端铰链肽分泌减少,证实了硼替佐米确有抑制破骨细胞活性和骨吸收效应。而用硼替佐米对骨髓移植后的患者进行巩固治疗,同样发现TRAP25b和尿Ⅰ型胶原分泌的N端铰链肽水平降低。Boissy等的研究除了发现TRAP-5b水平降低,同时还发现RANKL介导的NFκB转核能力下降。
硼替佐米治疗骨髓瘤骨病存在明显的时间依赖性和剂量依赖性。其对破骨细胞活性抑制临床表现为骨质破坏症状、体征减轻,破骨细胞标志物水平降低,影像学表现好转。
(三)结语
骨髓瘤性骨病发生机制可以简单概括为:在骨髓瘤病理条件下,多种细胞因子参与,或通过与受体配体结合,或通过抑制信号转导的方式,使成骨细胞分化受阻,骨形成减少,而破骨细胞分化、功能亢进,骨质破坏作用增强,导致骨质重构2破坏平衡失调,形成以破骨作用占主导为特点的病理改变。蛋白酶体抑制药硼替佐米对骨髓瘤病有多方面的作用,能有效地抗骨髓瘤细胞而间接治疗骨髓瘤骨病,现在正在应用于骨髓瘤骨疾病研究。目前研究认为硼替佐米治疗骨髓瘤性骨病是通过促进新骨形成和抑制骨质破坏,最终重建骨质代谢平衡。考虑到硼替佐米治疗骨髓瘤性骨疾病是直接作用于骨病本身,而不仅仅是抗骨髓瘤的附带作用。因此,将硼替佐米的抗肿瘤作用与其对骨骼的有益作用结合起来研究将是未来临床和科研的重要方向。另外,硼替佐米抑制破骨前体细胞向成熟破骨细胞分化的机制研究欠缺,尚待不断的补充和丰富。硼替佐米对骨髓瘤骨病的研究将会不断取得成果,最终应用于临床解决这一临床难题。
六、硼替佐米的最新研究进展
(一)耐药机制的研究
基因分析及对蛋白质和细胞信号的研究有助于明确硼替佐米在体内的作用机制及耐药机制,以及其在联合治疗中的作用。应用芯片研究发现,HSP27基因和及其蛋白表达与硼替佐米的耐药有关。过度表达HSP-27的肿瘤细胞,就可产生对硼替佐米的耐药性;应用抑制RNA表达以阻断HSP-27的活性,可以使对硼替佐米耐药的肿瘤细胞恢复敏感性。已经完成了p38MAPK抑制药(阻止下游HSP-27)和克服硼替佐米耐药的临床试验。
Bcl-2蛋白家族成员也参与许多类型细胞的耐药,由野生型Bcl-2的过表达可以部分抑制硼替佐米所诱导的MM细胞的凋亡。研究发现Bcl-2/Bcl-xL/Bcl-w抑制药--ABT能增强硼替佐米的抗MM活性。凋亡抑制蛋白(如XIAP蛋白)表达的上调,也可能促进对硼替佐米的耐药。Smac类似物(其与XIAP蛋白结合并阻止它的功能)可增强硼替佐米抗MM的活性。基因芯片研究发现:硼替佐米作用于MM细胞,可诱导HSP90表达而产生应激反应,为硼替佐米联合HSP90抑制药--17-AAG以加强抗MM活性提供依据;临床试验也显示17-AAG及联合硼替佐米能够克服对硼替佐米的耐药。蛋白质组学研究发现:硼替佐米治疗后,MM细胞表现为DNA修复酶的裂解,为硼替佐米联合破坏DNA的药物来提高灵敏度或克服对常规治疗的耐药的临床试验提供了依据。这也是硼替佐米与阿霉素脂质体联合治疗MM的重要依据。沙利度胺联合硼替佐米可以激活内源的和外源的凋亡信号途径,对那些对两者中的任一耐药的患者中,联合治疗可使68%的患者有反应。临床前研究表明,同时针对溶酶体和蛋白酶体(非溶酶体机制)的蛋白质降解可激发协同抗MM活性。例如,组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制药--氯筒箭毒碱和LBH589,可以抑制蛋白质降解。最终,有可能通过基因和蛋白质表型对特殊的患者确定敏感性与耐药性的靶点,选择鸡尾酒疗法的靶向治疗,从而选择更有效及毒性较低的治疗方案。
(二)新的蛋白酶体抑制药NPI-0052和PR-171
新的蛋白酶体抑制药--NPI-0052(Salinosporamide A),它可以克服MM细胞对硼替佐米的耐药。它是从Salinospora发酵物中提取的小分子,Salinospora是一种新型海洋革兰阳性放线菌类。NPI-0052是一种与Omuralide结构相似的β-内酯类蛋白酶抑制药。NPI-0052通过共价结合20S蛋白酶活性中心残余的苏氨酸来抑制蛋白酶的活动。NPI-0052抑制20S蛋白酶体所有的酶点活性,即CTL、T-L和C-L,而硼替佐米阻断CT-L和C-L,而不影响T-L的活性。在经过硼替佐米和沙利度胺的联合治疗后复发的MM患者,NPI-0052同样可诱导其肿瘤细胞的凋亡。将人类浆细胞瘤移植给小鼠后发现NPI-0052在体内可以特异地抑制MM肿瘤的增长并延长这些小鼠的存活期,小鼠具有很好的耐受性而无明显神经系统毒性。经过300d观察,57%的NPI-0052处理过的小鼠无肿瘤的复发。NPI-0052与硼替佐米相比,具有以下不同:①NPI-0052对NF-кB的抑制比硼替佐米更强;②NPI-0052依赖FADD-caspase-8活化诱导MM细胞凋亡,而硼替佐米通过活化caspase-8和caspase-9诱导MM细胞凋亡;③抗凋亡蛋白Bcl-2的异常表达对硼替佐米诱导凋亡的保护作用较NPI-0052更强。NPI-0052与硼替佐米的作用机制不同,体外研究表明,NPI-0052联合硼替佐米具有协同抗MM的活性,而对正常发育的淋巴细胞却没有影响。
另一种新的蛋白酶体抑制药--PR-171,正在进行一期临床试验的评估。PR-171是一种新的环氧甲酮依赖的不可逆型蛋白酶体抑制药,与硼替佐米类似,其主要的靶点是CT-L。体外的研究显示其具有很强的抗肿瘤活性,它与硼替佐米联合是否具有协同作用增强细胞毒性,而减少毒性反应还尚在评估中。
(陈文明)
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