冲击波用于辅助骨肉瘤治疗的新研究

邓鹏飞 祁宝昌 于铁成 张伟强 武彤秋 边 勇 孙大辉

(吉林大学白求恩第一医院创伤骨科，吉林 长春 130021)

骨肉瘤是最常见的骨原发性恶性肿瘤，恶性程度高，致死率及致残率高，发病率约为0.1/10万，主要发生于10～20岁的青少年。在1970年之前，骨肉瘤主要采取截肢手术，其5年生存率为10％-20％〔1〕。近年来随着术前术后化疗、保肢手术的开展，患者5年生存率达到80％〔1〕，这与Rosen等〔2〕发现的术前术后规范化化疗密不可分。但大剂量化疗药物存在副作用。研究发现，适度剂量的冲击波可以增加细胞膜的通透性，从而为难以通过骨肉瘤细胞膜的化疗药物提供了有力的条件，进而可以在相同疗效的情况下减少化疗药物的用量，从而减少化疗带来的副作用。这为骨肉瘤的治疗带来了新的希望。

1 截肢治疗

回顾1970年以前，对于骨肉瘤的治疗医学工作者主要选取截肢的治疗方式，不仅对患者生理上是一个巨大的创伤，而且对患者心理上也是一个沉重的打击。截肢后患者5年生存率也只有10％～20％〔1〕，而且术后还会出现骨肉瘤原位复发、肺部转移、残端感染以及难以愈合等并发症。

2 化学治疗

骨肉瘤的最早化疗始于20世纪60年代，当时Rosen等〔2〕将甲氨蝶呤(MTX)、四氢叶酸等药物用于骨肉瘤的辅助化疗(术后化疗)。此后各国各机构证明术后化疗确实能提高患者生存率，主要是能消灭肺部微小转移灶及延缓肺部转移灶出现的时间。随着术后辅助化疗及外科手术的进展，使得患者保肢成为可能。在等待假肢制作的2～3个月，为了防止耽误患者病情进展，Rosen于1982年提出了新辅助化疗方案，即在患者等待制作假肢期间进行术前化疗。新辅助化疗作为骨肉瘤治疗史上重要里程碑，主要意义在于：①术前充分的化疗不仅可以消灭肺内微小转移灶，也为保肢手术提供一个更加安全的肿瘤边缘切除，从而减少局部复发，而且边缘切除范围减少可保留更多肌肉，术后患肢功能可更多的保留。②对切除下来的肿瘤组织进行坏死率测定，坏死率在90％以上表明肿瘤细胞对术前化疗反应良好，预后较好，低于90％表示肿瘤细胞对化疗反应不良，预后较差。这可为指导术后化疗及判断预后提供依据。对反应良好的患者术后可以继续术前化疗方案，反应不佳者可以适当调整化疗方案或是调整化疗剂量，即术后拯救化疗。经过20多年来临床实践研究证明，《新辅助化疗概念》的骨肉瘤大剂量综合化疗，使骨肉瘤患者的五年生存率从以前的20％提高到80％左右。

虽然化疗的出现在骨肉瘤的治疗上起到了举足轻重的贡献，使患者生存期延长，但化疗仍然有很多弊端。化疗药物有很多副作用，如顺铂(DDP)的主要副作用是肾毒性及呕吐，MTX的主要副作用是肾毒性和骨髓抑制，异环磷酰胺(IFO)的主要副作用是出血性膀胱炎及肾毒性，阿霉素(ADM)对心脏有毒性而需要监测心电图。有的患者因为难以耐受化疗药物的副作用而减少化疗剂量甚至是放弃化疗。由于化疗抵抗的产生和化疗药物的不良反应，25％～50％的患者后期会出现转移和局部复发，严重影响化疗效果，常导致最终的死亡。化疗常作为手术前后的辅助治疗方式，很少作为单一的治疗方式。

3 保肢治疗

随着术前术后化疗和骨肉瘤外科手术切除的进展，使得骨肉瘤保肢手术得以开展。骨肉瘤的治愈率为60％～70％，90％以上的患者可实行保肢治疗〔3〕。术前化疗可使肿瘤组织缩小，发热减轻，临近关节活动度增加，组织学上可使肿瘤组织血管减少，肿瘤组织与正常组织的边界变得明显。术后化疗可以消灭肺部微小转移灶，降低原发灶复发率。肿瘤边缘切除可以尽最大可能切除原发灶减少局部复发。这所有的进步都有利于骨肉瘤的保肢手术的顺利进行。

保肢术会不会影响患者的生存率是大家对保肢术最为关心的一个问题。英国伯明翰皇家骨科医院骨肿瘤治疗中心自1977年以来共收治365例骨肉瘤，其中仅61例截肢。与同一时间以截肢为主的另一家医院比较结果显示，同一化疗方案的保肢与截肢组之间生存率无显著性差异。美国Quill报告100例保肢术的3年生存率为80％，法国Pelepine 240例保肢术3年生存率为77％〔5〕。这说明保肢并不影响患者的生存率，而保肢手术还可以提高患者患肢的功能，提高患者生活质量。

然而，随着保肢手术的开展，又出现一系列新的问题。如骨的截断平面的选取，通常在距髓腔病变最边缘外4～6 cm处，骨肉瘤病变范围广者，报告显示截骨长度一般在15～30 cm，平均达23 cm长；骨肉瘤周围组织的切除范围，理想情况下要进行根治性边缘切除，从而减少局部骨肉瘤的复发，然而就需要有丰富经验的医生进行手术；近期出现皮肤坏死和软组织感染，远期出现局部骨肉瘤的复发；截肢术后假体的选取以及术后假肢的松动断裂等。行保肢术后患者的5年生存率仍只有80％，如何改善保肢患者术后患肢功能及提高生存率，这需要我们不懈的研究探索。

4 冲击波用于治疗骨肉瘤的展望

无论是单纯截肢还是化疗或是保肢治疗，显然骨肉瘤的治疗并不是单一一种治疗方式所能奏效的，这就需要寻找更多新的辅助治疗方案来综合治疗骨肉瘤，来增加骨肉瘤患者5年生存率。虽然骨肉瘤的治疗经历了从单纯截肢到现在以外科手术彻底切除肿瘤组织，术后辅以化疗的保肢的主要治疗方式，患者的生存率得到极大地提高，但患者的5年生存率仍只有80％〔1〕。化疗方法的出现改变了骨肉瘤的治疗方式，局部肿瘤病灶清除术辅助术后规范化化疗大大提高了患者的生存率，同时也改善了患者生活质量，同时也可以缓解患者的心理负担。目前大剂量MTX、DDP、IFO和多柔比星是骨肉瘤化疗中最常用的药物〔5，6〕。然而，尽管化疗方案的研究不断在继续，骨转移复发的骨肉瘤患者预后非常差，甚至采用了高剂量化疗，患者3年生存率也只有12％〔7〕。化疗本身就会带来很多并发症，例如严重的粒细胞和血小板下降及由此可能引起的严重感染。高剂量化疗对人体的正常生理功能会更为不利，很多病人往往难以承受这一负面影响〔8〕。如何增加骨肉瘤细胞对化疗药物的敏感性，提高骨肉瘤患者的生存率，同时不增加化疗药物剂量，从而减少高剂量化疗带来的副作用，是临床工作者所面临的实际问题。冲击波为解决这个问题带来了希望。

冲击波是压力急剧变化的产物，在短短的几纳秒内达到压力的最大值，形成急剧上升的正相压力波，产生具有很强张力的空化效应。研究发现，冲击波可增加细胞膜的通透性，引起细胞外的大分子物质进入细胞内〔9～11〕。同时也可促使细胞内的ATP向细胞外释放，释放到细胞外的高浓度ATP会引起细胞功能改变。体外实验显示，冲击波可协同化疗药物，促进细胞凋亡〔11，12〕。这提示可用冲击波辅助化疗药物治疗肿瘤。能量密度为0.18 mJ/mm2，作用次数低于500次的冲击波，对Jurkat细胞活性影响没有统计学意义，并引起Jurkat细胞内的ATP向外释放〔13〕，进入细胞外的ATP，通过细胞膜上的P2X7受体，使细胞内的p38MAPK激酶磷酸化，引起细胞功能的改变。细胞外的ATP除了作为细胞的能量来源外，还是细胞功能的主要调节因子〔14〕。生理状态下细胞外ATP浓度维持在一个较低的水平，但是当其浓度超过生理水平时，ATP与其代谢物会进一步和细胞表面的相应核苷酸受体(P2嘌呤受体)结合，引起细胞生理功能发生变化〔15〕。细胞膜的核苷酸受体被命名为P2嘌呤受体，几乎分布于所有哺乳动物细胞表面，分为两种亚族：①与G蛋白相耦联的P2Y受体，②P2X受体是配体依赖性的阳离子通道〔14〕。体外实验发现，大量人骨肉瘤细胞表面功能性表达P2X7受体〔16〕，细胞外高浓度的ATP反复或长期刺激P2X7受体，可引起人骨肉瘤细胞凋亡〔14〕。简而言之，当细胞表面的P2X7受体被激活时，会引起阳离子通道开放，产生瞬间电流，这是P2X受体家族的共同特性〔17〕。然而，当P2X7受体反复的或长期的被细胞外ATP激活时，细胞表面就会形成无选择的孔，产生持续的电流〔17〕。这些细胞表面的微孔，可让分子量900 Da的有机或无机分子通过〔17〕。这些无选择性的微孔最终会引起细胞质向细胞外释放，导致细胞凋亡〔17〕。细胞凋亡与细胞坏死不同，细胞凋亡不是一件被动的过程，而是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等〔18〕。骨肉瘤的发生机制和凋亡的调控失调是密切相关的〔18〕。因此有理由相信，冲击波可通过增加细胞膜的通透性，引起骨肉瘤细胞内的ATP向外释放，激活细胞表面的P2X7受体，促进骨肉瘤细胞凋亡；另一方面，冲击波可定向增加化疗药物进入细胞内，增进骨肉瘤细胞凋亡。这样将为如何增加骨肉瘤细胞对化疗药物的敏感性、减少化疗药物用量、增进实体性肿瘤靶向治疗效果提供一种新的手段和理论依据。这为骨肉瘤的治疗带来了新的希望。

5 展 望

骨肉瘤的治疗已成为一种综合治疗方式，现阶段主要采取术前术后化疗加上肿瘤边缘彻底切除，采用生物假体或人工金属假体进行功能重建，现在骨肉瘤患者的5年生存率较之前得到极大的提高，并且患肢的功能得到最大程度的保留。近年来骨肉瘤的免疫治疗、基因治疗、靶向治疗等领域的基础研究取得了很大成就，但更多更有效果的治疗骨肉瘤的研究仍需要不断探索，而冲击波用于辅助治疗骨肉瘤会为骨肉瘤的综合治疗带来新的希望。

6 参考文献

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