前列腺癌的冷冻治疗

陈子逸,郭宏骞

(1.东南大学临床医学院,江苏南京 210009;2.南京大学医学院附属南京鼓楼医院泌尿外科,江苏南京 210008)

前列腺癌是老年男性泌尿生殖系统常见的恶性肿瘤。前列腺癌在西方发达国家发病率较高,我国发病率较低。但我国近几年的发病率有明显上升。目前治疗前列腺癌的方法有作为经典的根治性手术治疗,及已经在临床上成熟应用的放射线外治疗和近距离照射治疗,比较成熟的雄激素去势治疗和近期发展的调强放疗[1]。近年来冷冻消融、组织内射频消融、高强度聚焦超声以有效、安全、微创的特征在治疗前列腺癌方面发挥着越来越大的作用。手术是治疗局部前列腺癌的金标准,但是大多数病人年老体弱且合并多种内科疾病,无法耐受手术。因此对病人损伤小、疗效佳的治疗方式成为一种新的需求。冷冻治疗有效、安全、微创,正逐步取代手术及放疗,成为治疗前列腺癌的一个新选择。

1 背景资料

前列腺癌冷冻治疗是利用迅速获得的低温来冷冻、破坏前列腺癌组织的一种微创肿瘤外科治疗术。早在19世纪中期英国James Arnott首先使用粗盐和冰混合后获得的低温治疗肿瘤,开创了冷冻治疗肿瘤的历史。1961年Cooper等开发了第一套冷冻设备,液氮通过密闭金属管道与靶组织直接接触,这类粗探针可将组织迅速冰冻至-200℃。1968年Reuter等首次使用内窥镜下冷冻术,使前列腺冷冻术的安全性和有效性得到了提高。当时的手术方式采用经尿道或经会阴开放式冷冻,但是由于技术条件限制,常发生严重并发症,包括完全性尿失禁、直肠尿道瘘、尿道腐肉和尿道狭窄,限制了其应用。

近年来随着影像技术、外科仪器、冷冻技术的发展,冷冻治疗重新得到人们的重视,20世纪90年代第二代前列腺冷冻技术采用了经直肠超声造影(TRUS)及尿道加温器,使得冷冻穿刺针能够精确放置且能够有效保护尿道和直肠壁,有效提高了冷冻效果及降低了并发症的发生,使前列腺癌冷冻治疗技术的应用得以较快发展,但是和第一代冷冻技术一样,制冷源仍然是液氮。2000年液氩冷冻、液氦复温的冷冻系统装置和17号冷冻探针和粒子植入模板在冷冻中的应用,标志着第三代冷冻技术的问世[2],该技术使用了针样热偶计,能够实时反映冷冻过程中温度变化,保证了在前列腺穿刺冷冻过程中的精确、微创、安全。

2 冷冻治疗的机制

低温冷冻组织细胞,可导致细胞损伤和血管损伤[3],组织细胞及其内容物产生物理、化学、电解质上的变化,最后导致细胞坏死或凋亡。冷冻治疗包括冷冻与复温两个过程。冷冻初期(温度-4～-21℃)时细胞外冰晶形成即“溶液效应”是引起细胞死亡的主要机制。细胞外冰晶形成,使细胞外渗透压上升,引起细胞内脱水,导致细胞皱缩,进而引起细胞膜和细胞器的损伤。温度进一步降低可引起细胞内形成冰晶,导致细胞器发生不可逆损伤,继而细胞膜受损,最终导致细胞死亡。复温时细胞内小冰晶再结晶或者相互融合,形成大的冰晶,大冰晶对细胞有更强的破坏作用。另外复温时细胞冰晶融化,使得细胞外间隙成为低渗环境,水分进入细胞内,引起细胞肿胀,导致细胞膜破坏,从而使得一些冷冻期未损伤的细胞在复温过程中被破坏[4]。

血管损伤主要发生在冷冻的复温期,为延迟性损伤。表现为微血管破坏;血小板活化致微血栓形成,血流淤滞和闭塞,组织细胞缺氧及营养从而导致细胞坏死;直接内皮细胞的损伤。这些损伤可导致血管闭塞和激烈的炎症反应(伴随淋巴细胞活化和自由基释放),产生缺血区直至细胞坏死[3-5]。

3 冷冻治疗与肿瘤免疫

2001年Joosten等在对鼠实验性移植瘤模型进行冷冻实验时,发现冷冻一处肿瘤,可抑制另一处肿瘤生长[6]。Ablin等[7]报道前列腺癌冷冻治疗后可观察到转移性病灶的消散。也有临床报道其他部位肿瘤冷冻治疗后出现肿瘤免疫,远处转移灶变小或消失。冷冻治疗引起肿瘤免疫的机制可能如下。冷冻后肿瘤细胞损伤,细胞膜结构及成分改变,导致细胞膜上的肿瘤抗原暴露,启动肿瘤的特异性和非特异性免疫。特异性免疫包括体液免疫和细胞免疫。抗原暴露后,抗体与之特异性结合,激活补体依赖的细胞毒作用(CDC)和抗体依赖细胞介导的细胞毒作用(ADCC)。抗原提呈细胞(APC)在吞噬肿瘤细胞坏死碎片时,肿瘤抗原肽可被MHCⅠ类分子或MHCⅡ类分子提呈,并分别激活CD8+T细胞、CD4+T细胞。CD8+T细胞可通过分泌型和非分泌型杀伤作用杀伤肿瘤细胞。CD4+T细胞激活后可通过:(1)释放多种细胞因子如白细胞介素-2(IL-2)等激活CD8+T细胞、NK细胞和单核巨嗜细胞等,增强细胞杀伤能力;(2)释放干扰素-γ(INF-γ)、肿瘤坏死因子(TNF)等作用于肿瘤细胞促进MHCⅠ类分子表达,提高靶细胞对CD8+T细胞的敏感性,TNF还具有直接破坏肿瘤细胞的功能;(3)促进B细胞增殖、分化和产生抗体,通过体液免疫途径杀伤肿瘤细胞。

Sabel等[8]检测了实验性乳癌鼠冷冻治疗后血清Th1和Th2细胞因子水平,发现24 h后白细胞介素-12(IL-12)和TNF-γ明显高于手术切除鼠。目前已知INF-γ、TNF、IL-2、IL-12等细胞因子可有效促进NK细胞低亲和力Fc受体(FcγRⅢ)的表达,可增强其细胞毒作用。单核巨噬细胞激活后可以通过表达Fcγ受体发挥ADCC作用以及分泌某些细胞因子(如INF等)直接进行细胞杀伤。

4 冷冻治疗与细胞凋亡

冷冻治疗除通过机械性杀伤、生化改变、缺血、肿瘤免疫等方面杀死前列腺癌细胞外,还可以通过启动细胞程序性死亡通路使癌细胞凋亡。Daniel等[7]研究发现,体外冷冻可激活前列腺癌细胞的半胱氨酸蛋白酶(caspase)活化,增强冷冻治疗的疗效。Caspase家族中caspase 2、caspase 8、caspase 9和caspase 10在细胞凋亡的开始起作用;caspase 3、caspase 6和caspase 7参与细胞凋亡的执行,其中caspase 3和7降解DNA修复酶(PARP)、DNA片段化因子-45,导致DNA修复的抑制并启动DNA的降解。而caspase-6的底物是核纤层A和角蛋白18,它们的降解导致核纤层和细胞骨架的崩解。也有报道称细胞毒性药物与冷冻联合治疗前列腺癌优于两者的单独应用[9-10],其机制与冷冻及化疗药物激活细胞bax凋亡基因及caspase有关。

5 前列腺癌冷冻治疗的途径和方法

前列腺癌冷冻治疗方法包括经尿道冷冻术、内窥镜直视下冷冻术及经会阴穿刺冷冻术,因经尿道冷冻术并发症较多,已被放弃,目前最常用的是经会阴穿刺冷冻术。此技术结合经直肠超声(TRUS)、经皮穿刺介入放射技术及现代冷冻治疗技术,冷冻探针细小,无需通道扩张,可直接经会阴穿刺进入前列腺,能最大限度地破坏癌组织和减少并发症。术后耻骨上插管至少72 h保持开放状态,导尿管应保留至少3周,以防止组织脱落及尿潴留。术后适当让尿道加热器多留置数个小时,可在一定程度上减少对尿道的损伤。术后6周,3、6、9及12个月检测血清前列腺特异性抗原PSA水平,以后每6个月检测1次PSA水平。术后1年及5年行前列腺穿刺,如果PSA水平升高,则及早行前列腺穿刺,对阳性者行冷冻治疗或其他辅助治疗。

6 前列腺癌冷冻治疗病人的纳入标准

目前还没有统一的前列腺癌冷冻治疗病人纳入标准。冷冻治疗可以作为基础治疗,同样也被用来作为手术、放疗、激素治疗后复发的一种补救性治疗[11]。前列腺体积≥50 ml者先给予内分泌治疗,使肿瘤缩小在50 ml以内[12]。最适宜做原发性治疗的患者的标准为:(1)血清PSA≤10 ng◦ml-1;(2)诊断性活检Gleason积分≤6;(3)临床分期T1c或T2a,有高分期、肿瘤范围大等局部蔓延和远处转移高风险的病人也可选择冷冻治疗。同时冷冻治疗也被用于已有全身转移的患者,作为一种姑息治疗,目的是控制局部症状[13]。适宜做补救性冷冻治疗的是持续性或复发性局部病变,无隐匿性转移者。主要适应证为:放疗后血清PSA持续处于较高水平,PSA＞20 ng◦ml-1,前列腺活检显示Gleason积分达8～10,或放疗后PSA水平迅速升高者[13]。因冷冻治疗经会阴皮肤穿刺完成,损伤小,故无绝对禁忌证。相对禁忌证有:(1)之前做过经尿道前列腺切除术,尤其是存在大的前列腺组织缺损,因为这类病人前列腺组织腐烂、脱落及尿潴留的风险增加[14];(2)前列腺体积 ＞50 ml者,冷冻治疗难以彻底,常予以内分泌治疗,缩小体积,使用内分泌治疗后前列腺体积可下降30%～50%[15];(3)有严重尿路梗阻症状者;(4)有经腹经会阴直肠癌切除史、直肠狭窄或其他直肠病变者。

7 前列腺癌冷冻治疗的疗效报道

目前主要以PSA水平的改变和局部癌组织残留来判断疗效。分析1993年至2006年17组临床报道[13],共2 979例患者,14组报道随访时间3个月 ～5年零5个月,中位随访时间11.5个月;局部肿瘤残留率3%～25%,平均16%;生化无病存活率(bDFS)(按13组报道病例)14%～96%,平均52.61%。同时可看出,随着设备、技术的改进及经验的积累,疗效逐步提高。

大部分患者冷冻治疗后,PSA水平先急剧升高,然后降低,在3个月内达到最低点。因为冷冻时肿瘤细胞破坏,大量PSA释放,使得PSA水平升高,然后由于肿瘤细胞持续被破坏,PSA合成减少,血PSA水平下降。PSA水平再次上升考虑是肿瘤复发所致。

2007年Ismail等[12]报道了冷冻治疗作为补救性治疗的一组临床病例,共100例,分为下列3组:(1)低危组,PSA≤10 ng◦ml-1,Gleason积分≤6分,且临床分期≤T2b;(2)中危组,PSA≥10 ng◦ml-1,Gleason积分≥7分,且临床分期 ＞T2b;(3)高危组,有2～3个不利因素存在。3组患者所占比例分别为12%、20%和68%。治疗后平均随访时间为33.5(12～79)个月,无手术或癌症相关性死亡。采用美国放射治疗及肿瘤学会(ASTRO)判断前列腺癌治疗后无生化复发的标准,无病生存率12个月83%,24个月72%,36个月59%。如果以PSA 0.5 ng◦ml-1作为阈值,则低危、中危、高危患者5年无病存活率分别为73%、45%和11%。中位PSA最低值为0.1(0.003～6.1)ng◦ml-1,有一半的病人在3个月内PSA水平达到不可测定的标准(≤0.1)。

8 前列腺癌冷冻治疗的并发症及预防

早期冷冻治疗的并发症较多,由于影像技术的进步及尿道温热器、温差电偶的使用等,并发症的发生率有较大幅度的下降。主要并发症有以下几种。

8.1 阳痿

冷冻减少阴茎动脉的血液供应,损害海绵体神经,引起阳痿的发生,发生率为40%～100%[16]。冷冻治疗与其他治疗方式相比勃起功能障碍的发生率也较高,故对性功能比较重视的患者应充分考虑。

8.2 直肠尿道瘘

直肠尿道瘘是因为前列腺后部被完全冷冻,尿液外渗或并发感染而导致,是最为严重的并发症,发生率0%～3%。目前还没有很好的办法防止尿道直肠瘘的发生。Bharat等[17]介绍了一种被称为the Multitemp TM1601温度检测系统,该系统探针能通过线性数组内的4点或8点描绘温度梯度,在治疗周期中更加彻底地检测温度改变,这在保护直肠方面特别重要,因为研究显示仅一个温度检测点将不能准确描绘出治疗过程中的最低温度。尿道直肠瘘一般在术1个月内发生,建议先予保守治疗,如4～6个月无好转,可考虑手术治疗。

8.3 尿失禁

临床报道冷冻治疗后尿失禁的发生率为3%～27%。Ellis等[18]报道冷冻治疗后尿失禁的发生率为5.5%。补救性治疗的患者中尿失禁发生率较高,多数为20%～73%。随着冷冻技术的发展,尿失禁的发生率已大幅度降低。

8.4 尿潴留

冷冻坏死或感染可引起组织腐烂脱落,产生尿道刺激症状和梗阻症状,出现脓性尿和尿潴留。发生率多为1.3%～19%。术中应用尿道加热器,术后应用抗生素,保持尿道通畅,有利于减少尿潴留的发生率。

9 存在问题与展望

冷冻治疗技术作为一种新兴治疗前列腺癌的手段,具有创伤小、疗效佳及可重复治疗等特点,越来越为人们所接受,并且对中晚期前列腺癌患者及其他方法治疗失败的患者来说是一种较好的选择。但是目前前列腺癌的冷冻治疗还存在着较多问题如:尚缺乏统一的治愈标准,生化复发标准也不统一;冷冻治疗远期疗效也缺乏详细研究;虽然人们想了很多办法加热尿道,尿道直肠瘘难以避免;冷冻治疗与肿瘤免疫之间的关系尚不尽明了。未来的冷冻治疗可能的发展方向:(1)对检查确定的局限性肿瘤仅行瘤灶侧冷冻消融术,避免更大的损伤,并尽量避免神经损伤,保护性功能;(2)冷冻消融术与放疗或化疗联合应用以改善中、高危患者的冷冻疗效。

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