超声微泡造影剂与胰腺癌靶向诊断和治疗的研究进展

徐心纯 成建萍 周国雄

超声微泡造影剂与胰腺癌靶向诊断和治疗的研究进展

徐心纯 成建萍 周国雄

胰腺癌是恶性程度极高的消化道肿瘤，预后很差，其病因考虑与大量吸烟、糖尿病、慢性胰腺炎、肥胖、基因突变等有关[1]。因胰腺癌起病隐匿，且早期症状不明显，使大多数患者失去手术治疗机会，即使将肿瘤切除，术后极易复发和转移。胰腺癌分子靶向治疗是近年来肿瘤治疗研究的热点。超声微泡造影剂是一种新的安全有效的载体，可从分子水平上介导肿瘤的靶向诊断和治疗。

一、靶向超声微泡的研究进展

超声微泡由外壳和内充气体两部分组成。内充气体在超声波作用下产生非线性回声，从而可实现微泡的超声下显影，由于其具有较强的回波反射性能，因此被认为是目前最好的人体微血管内造影材料。目前研究的第三代超声微泡造影剂的直径1～8 μm，采用脂质、白蛋白、表面活性剂或高分子多聚物作为外壳，它能在血管腔中保持相对稳定并可以顺利通过肺循环[2]，实现全身器官组织、病变回声增强从而提高组织显影的清晰度[3]。

普通微泡造影剂因缺乏对病变组织的特殊亲和力，不能有效驻留靶组织，为此人们开始研究具有特异性的靶向超声微泡。靶向超声造影剂不再需要白细胞的介导，而是将特异性抗体或配体连接到声学造影剂表面，依靠抗原-抗体或配体-受体之间的特异性结合，通过血液循环积聚到特异的靶器官或靶组织，从而使器官或组织在超声影像中得到特异性的增强或局部靶向治疗作用[4]。与普通微泡相比，靶向超声微泡通过免疫反应或生物反应，从分子水平识别并结合于病变部位，避免了吞噬细胞对微泡的破坏，因而具有高度的特异性和靶向性。

二、靶向超声微泡产生生物学效应的机制

造影剂超声微泡的生物学特性使其成为一种理想的基因或药物递送载体。将少量携带基因或药物的微泡经外周静脉或局部注射后,微泡流经靶向部位时进行超声,即得到超声影像[5]。当超声影像图证明超声准确定位于靶向部位时,增加声压使之达到一定强度,即可使微泡破裂产生空化效应[6]。空化效应是指液态中的微小气泡在超声的激发下，气泡不断振动、膨胀、收缩以致破裂的动力学过程，包括低强度超声场作用下引发的微射流及辐射压力的稳态空化和高强度超声下微泡急剧膨胀收缩引起微泡爆裂的瞬态空化，此过程中瞬间释放大量声能，使局部产生高温、高压，随之产生光效应和氧自由基等二次效应,使微血管破裂 ,血管内皮细胞收缩，细胞间隙增宽，微血管壁的通透性增大。1997年Bao使用低声压(0.2 MPa)超声波对含微泡的大田鼠卵巢细胞进行辐照，细胞膜就可以对大分子暂时开放，尔后再封闭起来。在细胞膜暂时开放期间，细胞外的大分子即可进入细胞内，被细胞捕获，并称此现象为声孔效应[7]。声孔效应可使细胞出现“永久”或“暂时”的微孔(与微泡剂浓度和超声剂量有关)，从而导致细胞通透性增加，毛细血管损伤等。这些现象有利于靶向超声微泡所携带的抗肿瘤物质进入血管腔隙，从而进一步提高微泡对肿瘤的靶向诊断和治疗作用。

三、靶向超声微泡在胰腺癌诊断和治疗中的应用进展

1．超声微泡用于胰腺癌的诊断：超声微泡造影剂的成像技术原理主要是利用声波对气体反射比液体大近1000倍的原理及微泡的非线性声学效应，通过声衰减、声速的改变和增强后散射等方式改变声波与组织间的吸收、反射和折射等相互作用，使超声回声增强，从而提高灰阶成像的对比分辨率和空间分辨率，达到有利于诊断疾病的目的。二维、彩色多普勒超声及能量多普勒超声能对较大的胰腺癌病灶进行诊断，但对早期小的胰腺癌病灶且分散的病灶存在困难。超声微泡造影对血液回声的增强，弥补了多普勒对不典型肿瘤及肿瘤中低速低流量血管的显示不良，可充分显示肿瘤新生血管网。

国内外有关靶向超声微泡在胰腺肿瘤方面的研究和报道逐渐增多，已显示出巨大前景。Linder等[8]研究表明，靶向微泡可用于肿瘤血管和组织的显影。静脉注射Levovist后可观察到小血管内的低速血流，从而获得较造影前更丰富的血流信息，且病灶内多普勒信号强度的最大值和平均值较造影前有明显增强。徐慧等[9]对42例胰腺占位性病变患者进行的即时超声微泡造影检查显示恶性病变、良性病变与实质灌注(包括灌注早期、灌注晚期)3组间的造影剂始增时间、始- 峰时间差异有统计学意义。D′Onofrio等[10]研究了超声造影检查及CT增强检查，在对43例患者进行术后病理微血管密度检查后发现，超声造影检查所提示的胰腺肿瘤类别与病理结果相关指数很高(OR=0.914)，而增强CT检查结果与病理结果的OR仅为0.635，因此超声造影能更好地反映胰腺肿瘤内部的血管分布。Hocke等[11]收集86例病例进行超声微泡对局灶性胰腺炎与胰腺癌鉴别诊断价值的研究，其中胰腺癌的诊断标准为：常规能量多普勒检查未见血流信号，而在使用超声微泡后有较短动脉显影，但整个造影增强过程均未见静脉血流信号显示。利用微泡可有效改善超声对肿瘤血管的检测、更准确评价肿瘤血管，提高了胰腺良、恶性肿瘤的诊断及鉴别诊断水平，具有广泛的应用价值和临床意义。

2．超声微泡用于胰腺癌的治疗：目前研究微泡主要通过作为药物及基因的载体和介导血管栓塞两方面发挥肿瘤治疗作用。微泡携带药物或基因可能有4种方法：(1)将药物或基因黏附于微泡造影剂微壳中。(2)通过静电作用，将带电荷药物或基因非共价结合到造影剂表面。(3)把药物或基因整合入微泡内部。(4)在造影剂外壳中形成一层油脂物质包绕微泡，然后将疏水性药物整合入这层油脂中。为使携带基因或药物的超声微泡造影剂具有靶向性，方法有[12]：(1)利用微泡本身外壳的化学和电荷特性使之滞留于病灶部位；(2)利用分子桥作用,将疾病相关的单克隆抗体与微泡结合，从而间接使微泡与病灶部位表达的相关抗原结合；(3)在微泡表面连接特异性抗体或配体,使之结合到病灶部位细胞表达的特异性抗原或受体上，达到靶向性显影和治疗的目的。

目前研究较为广泛的是将特异性好、活性高的配体或抗体牢固连接到微泡表面，这也是制备靶向微泡的关键技术所在。超声微泡介导的肿瘤靶向治疗有低免疫原性、低毒性、低侵袭性、无创、器官组织特异性、可重复应用等诸多优点，已成为各种疾病治疗手段中具有潜力的新技术。将携带基因或细胞毒性药物的靶向微泡从外周静脉或局部注射，当微泡特异性结合到肿瘤部位时，进行超声辐照破坏微泡，使基因或药物局部释放，达到提高局部药物或基因的浓度、避免药物被肝脏摄取、延缓药物的释放、减少给药次数、减小给药剂量、增加药物疗效[13]和减轻全身不良反应的目的，而且还可以通过改变超声仪器各个参数的设置，控制药物释放速度，进行实时监控，减少药物或基因破坏，节约用量。

紫杉醇是目前临床治疗肿瘤的常用化疗药物，也是目前最有前景的广谱抗癌药物之一。紫杉醇类药物能促进微管聚合，同时抑制其解聚，使微管束排列异常，从而使纺锤体失去其正常功能，细胞有丝分裂停止。杨健等[14]发现多烯紫杉醇对人胰腺癌BxPC3细胞有明显的细胞毒性作用，载多烯紫杉醇脂质微泡联合靶向超声微泡破裂技术能明显降低BxPC3细胞的S期细胞比例和细胞增殖指数，使肿瘤细胞活性显著降低，同时能增强对BxPC3细胞的G2/M期阻滞作用，提高BxPC3细胞凋亡率。杨春江等[15]对载多烯紫杉醇脂质微泡体内外毒性实验研究中发现，对小鼠直接注射紫杉醇后会出现急性中毒反应，大剂量注射后急性中毒反应会更加严重，而注射载紫杉醇脂质微泡后仅有少数出现轻微反应，大部分小鼠无任何反应。由此可见，超声微泡作为载体显著降低了紫杉醇因受剂型约束而产生的不良作用，且经一定能量超声辐照后，所载紫杉醇仍能保持较强的抗肿瘤活性。刘瑶等[16]实验证实，紫杉醇可诱导HepG2细胞发生凋亡，但经超声辐照载紫杉醇的微泡造影剂后肿瘤细胞的凋亡率更高，且随着时间的延长对胰腺癌的抑制作用也增强。10-羟基喜树碱与传统抗肿瘤药物相比，所需药物剂量低，但其稳定性和水溶性差，半衰期短。严思静等[17]成功制备了载10-羟基喜树碱脂质超声微泡，将10-羟基喜树碱包裹于磷酯双分子层的壁上，解决了以上难题，且提高了药物包封率，经超声辐照后药物释放量增加，为后期的肿瘤治疗奠定了基础。Rapoport等[18]制备的变相型多功能纳米粒子，首先以纳米级微球的形式携带抗癌药物穿过血管内皮达到肿瘤组织，然后内部的全氟戊烷气化转变为载药微泡，经超声辐照后会更有效地杀伤肿瘤细胞。

四、前景和展望

超声微泡介导的药物治疗方法提高了靶向性，降低了药物的不良反应，这将会成为胰腺癌诊断和治疗的新途径。但目前需要解决的问题包括：(1)构建更小、稳定性更好、更安全的微泡；(2)使有组织特异性的抗原、药物更高效牢固地结合在微泡表面；(3)超声破坏微泡对周围组织产生一定的有害效应，要将这一技术应用于临床，还要对微泡剂量、浓度和超声辐照参数进行优化，使其尽量与诊断超声的条件相一致，提高对人体的安全性。总的来说，靶向超声微泡在胰腺癌诊断和治疗的基础和临床研究向人们展示出了美好的前景，可以预测，随着分子影像学的发展，该技术将为胰腺癌诊断和治疗提供全新的手段。

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10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2013.05.021

226001 江苏南通，南通大学附属医院

徐心纯，Email:434658501@qq.com

2012-12-14)

(本文编辑：屠振兴)