羧肽酶G2的研究进展

龙　成，易铁男，孙志华，王越华，肖天林，孙秋实

羧肽酶G2的研究进展

龙成，易铁男*，孙志华，王越华，肖天林，孙秋实

湖北文理学院襄阳市中心医院肿瘤科，襄阳 441021

[摘要]羧肽酶G2是一种通过将甲氨蝶呤转化为非毒性代谢物进而降低血清甲氨蝶呤浓度的细菌酶。将羧肽酶G2应用于经标准解救治疗后的患者，患者血清MTX浓度快速下降。羧肽酶G2耐受性较好，毒副反应多为1、2级毒副反应，无需处置，是一种独特的甲氨蝶呤解毒剂，但其在临床中的应用仍有一定的局限性与争议。

[关键词]羧肽酶G2；甲氨蝶呤；肾损害

0引言

羧肽酶G2(Carboxypeptidase G2,CPDG2)是通过基因重组技术从假单胞菌获得的甲氨蝶呤(MTX)解毒剂，能快速、持久、大量地将MTX转化为非活性代谢产物，降低大剂量MTX在临床肿瘤治疗中使用的风险。基础研究和临床实验均显示CPDG2在迅速降低体内MTX浓度的同时，具有良好的安全性。2012年FDA批准CPDG2用于部分MTX治疗后的患者，成为大剂量MTX标准解救治疗之外的又一种治疗选择。现就CPDG2的作用机制、临床应用及其在MTX解救治疗中的地位进行综述。

1MTX的临床应用及面临的问题

MTX是抗叶酸类抗肿瘤药，其结构与叶酸类似，可在细胞内竞争性地与二氢叶酸还原酶结合，持久地阻断二氢叶酸还原为四氢叶酸，从而抑制DNA的合成，起到抗肿瘤的作用。MTX广泛用于骨肉瘤、白血病等恶性肿瘤的治疗[1-2]，其半衰期为2～3 h，90%以原型通过肾脏排出。由于MTX无选择性抑制叶酸的作用，因此在发挥抗肿瘤作用的同时，也会对患者正常器官造成损伤。大剂量MTX化疗(>1 000 mg/m2)可使血药浓度达到较高的水平，进而使MTX扩散到血供较差的实体肿瘤，并通过血-脑、血-眼、血-睾丸屏障。但大剂量MTX化疗也可引起骨髓抑制、皮肤粘膜及肝肾功能损伤等诸多不良反应。

MTX毒副作用的严重性取决于MTX的剂量及作用时间。大剂量MTX主要通过两种方式引起肾毒性，一是直接降低肾小球滤过率，二是在酸性尿液的环境中MTX及其代谢产物沉淀于肾小管中。尽管水化、碱化尿液及亚叶酸钙的解救使MTX威胁生命的毒副反应降低，但MTX排泄延迟(C48 h>1 μmol/L[3])的现象仍有发生。患者一旦出现肾脏毒性就会影响MTX的排出，造成MTX在体内蓄积，并进一步导致肾衰竭及其他毒副作用。MTX 24 h血清浓度>5 μmol/L，48 h血清浓度>1 μmol/L，72 h血清浓度>0.1 μmol/L时，提示肾功能受损，死亡率增加[4]。当血清MTX浓度达到一个较高水平(100～410 μmol/L)时，大剂量的亚叶酸钙也很难完全逆转MTX的毒性[5]。因此，能否用其他方式降低MTX浓度成为临床的研究热点。

2CPDG2的发现及作用机制

早在1955年，即有研究发现某些细菌能使叶酸失去活性[6]。Goldman等[7]在1967年从铜绿假单胞菌菌株中纯化和鉴定出了能裂解MTX和叶酸的细菌酶，显示该酶具有一定的应用价值。后续研究陆续发现了能将MTX降解为谷氨酸和DAMPA的CPDG1和CPDG2。相比CPDG1，CPDG2的选择性更高，具有良好的临床应用前景。Widemann等[8]用恒河猴研究了CPDG2和DAPMA(2，4-二氨基-N10-甲基蝶酸)的药代动力学，发现血清DAPMA被迅速清除，对因使用MTX而导致肾脏损伤的动物，CPDG2可将MTX降解为无毒的化合物DAPMA而加快MTX的排泄，减轻了肾脏的排泄负担，从而提供了一种非肾脏毒性的排泄方式。CPDG2能迅速将MTX转化为2个非活性代谢产物谷氨酸和DAMPA，谷氨酸盐和DAMPA在肝脏代谢，并通过肾脏快速排泄，从而降低细胞外MTX浓度[9]。

3CPDG2的临床实验及局限性

CPDG2可使肾功能受损患者血清MTX浓度下降大约99%，提供了一种无侵袭性的解救方式并具有持续降低血清MTX的作用[10]。研究发现，使用CPDG2治疗20例48 h平均MTX血浆浓度为28 μmol/L的患者，15 min后患者MTX血药浓度下降到l μmol/L[11]。一项囊括了5项前瞻性研究和1项回顾性研究的分析指出，CPDG2用于大剂量MTX化疗安全可行，可使血清中的MTX下降至少87%，但考虑到CPDG2并未减轻MTX引起的毒性及减少患者的透析率，因此仅建议用于对MTX标准解救治疗无效的患者[12]。CPDG2分子量达8.3万，难以透过细胞膜和血脑屏障及血浆室间隙，只能酶解血液中游离的MTX，所以在用药后可能会出现药物浓度反跳现象。而亚叶酸能通过细胞膜进入细胞内，因此，临床上必须同时用亚叶酸钙解救并行血药浓度监测。对严重的清除延迟的患者必要时并用高通量血液透析的方法。

CPDG2在临床实验中耐受性较好。Bunchen等[13]发现，82例使用CPDG2的患者仅有2例出现短暂、可逆的毒副作用，1例患者出现脸红和震颤，另1例仅出现脸红。CPDG2引起的毒副反应多为1、2级毒副反应，无需处置即可缓解[14]。

但现有的临床实验仍有一定的局限性。CPDG2给药时间取决于患者何时达到给予CPDG2的标准，但研究发现，96 h之后给予CPDG2 4级毒副作用发生率多于96 h之内给药的患者，提示推迟使用CPDG2降低了CPDG2的临床疗效，但该实验有64例患者为96 h内给药，96 h后给药的患者仅有11例[15]，以后的临床实验需随机对照比较早给药和晚给药之间的差异，以确定最佳的给药时间。另外，由于缺少对照组，CPDG2在MTX解救治疗中的作用并未明确，因此需要比较亚叶酸加或不加CPDG2来确定具体何种患者能从CPDG2解救治疗中得到最大的获益。现有临床实验的观察指标多为需要透析的患者数及本次化疗至下次化疗之间的时间间隔，鲜有报道肾功恢复的时间及MTX彻底清除的时间。Christensen等[16]研究发现，肌酐清除率恢复至正常水平的中位时间为21 d，指出CPDG2能否加快肾功能的恢复仍需相关临床实验的对照观察。能否降低死亡率是解救治疗疗效观测的重要指标之一，但目前临床实验无CPDG2能否降低大剂量MTX化疗死亡率的相关报道。由于CPDG2价格昂贵，因此，采用较低的剂量能否获得相同的解毒作用是后续研究的重点[17]。

4CPDG2的应用指征及剂量

CPDG2被FDA批准静脉用于血浆MTX浓度大于1 μmol/L的有排泄延迟或肾功能损害的患者[18]。使用CPDG2时，除了考虑血浆MTX浓度，还应综合考虑肾功能损伤的程度、患者的年龄、同时使用的药物及出现MTX毒性反应的时间等因素[19]。考虑到CPDG2治疗的费用及现有临床实验的局限性，当亚叶酸解救、碱化尿液(pH<7)、水化等标准解救治疗到达最大化仍无法降低血浆MTX浓度时，考虑使用CPDG2[20]。CPDG2采用静脉推注的方式，FDA推荐剂量为50 U/kg。已有研究指出，较低剂量的CPDG2也可对MTX浓度相关的肾损伤进行成功的解救治疗[21]。最新研究发现，CPDG2剂量>50 U/kg与<50 U/kg在降低MTX疗效方面无明显差异，因此，建议体重<40 kg的患者采用FDA推荐的剂量标准进行计算，体重>40 kg的患者使用2 000 U CPDG2即可[22]。由于重复给药并不能明显降低MTX血清浓度，一般只注射1次。另有个案报道指出，CPDG2鞘内注射可降低脑脊液中MTX的浓度，并减轻MTX神经毒性[23]。

5CPDG2的交互作用

亚叶酸钙在细胞毒治疗中用作MTX的解毒剂已广泛应用于临床，可有效拮抗MTX引起的毒副作用，逆转MTX对骨髓和胃肠粘膜的反应。由于CPDG2不能降解细胞内的MTX，因此，在使用CPDG2时，仍需亚叶酸钙支持治疗。但由于亚叶酸是CPDG2的作用底物，可以与CPDG2竞争MTX进而导致CPDG2活性的丧失，两种药物同时使用会降低彼此的疗效，因此应用CPDG2前后2 h内不推荐使用亚叶酸解救治疗[24]。

综上所述，CPDG2是一种独特的清除肾功受损、排泄延迟患者体内MTX浓度的药物，提供了一个可替代的无肾毒性的快速、有效、非侵袭性的MTX清除方式。临床实验证实了CPDG2降低MTX的有效性及安全性，将来需要更多的随机对照研究来确定具体何种患者何时能从CPDG2解救治疗中得到最大的获益。

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Research advance in carboxypeptidase G2

LONG Cheng,YI Tie-nan*,SUN Zhi-hua,WANG Yue-hua,XIAO Tian-lin,SUN Qiu-shi

(Department of Oncology,Xiangyang Central Hospital,Hubei University of Arts and Science,Xiangyang 441021,China)

[Abstract]Carboxypeptidases G2 is a bacterial enzyme that results in a decrease in plasma MTX concentrations by hydrolysis of MTX to inactive metabolites.Patients treated with carboxypeptidases G2 in addition to standard supportive care has a remarkable and rapid reduction in serum methotrexate level.Carboxypeptidases G2 is well tolerated,the most common adverse effects being typically grade 1 or 2 in severity and resolved without any intervention.However the clinical application of carboxypeptidases G2 still has some limitations and controversy.

Key words：Carboxypeptidase G2;Methotrexate;Renal damage

收稿日期：2015-09-15

*通信作者

DOI:10.14053/j.cnki.ppcr.201605029