紫杉醇相关外周神经毒性反应发生的相关影响因素及作用机制研究

2021-03-26刘婉珊邓淑妍

中国医学创新 2021年24期

刘婉珊邓淑妍

【摘要】目的：探討紫杉醇相关外周神经毒性（PIPN）反应发生的相关影响因素及其具体作用机制。方法：选取30只成年雄性Wister大鼠作为研究对象，采用随机数字表法将其分为空白对照组与紫杉醇组，每组15只。紫杉醇组实验第1、5、9、13天向大鼠腹腔内注射紫杉醇8 mg/kg，空白对照组则在相同时间予以等容量生理盐水腹腔注射，观察两组大鼠注射前1 d及实验第6、14天外周神经损伤情况，并在末次注射后次日处死大鼠观察坐骨神经结构、测定血清神经生长因子（NGF）水平。结果：实验第14天，紫杉醇组大鼠机械缩足反射阈值（MWT）与热缩足潜伏期（TWL）较注射前1 d、实验第6天及空白对照组均明显升高，且实验第6天MWT、TWL均明显高于注射前1 d与空白对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。实验第14天，紫杉醇组大鼠IL-6、IL-1β及TNF-α水平均明显高于空白对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。镜下观察紫杉醇组大鼠坐骨神经纤维结构存在明显的破坏，髓鞘肿胀、碎裂，线粒体结构破坏，基质结构紊乱等表现。紫杉醇组实验第14天NGF水平均明显低于注射前1 d及空白对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。结论：紫杉醇可对外周神经结构的完整性产生一定的破坏作用，随着用药时间的延长表现为进行性的外周神经功能障碍与缺损，其可能与外周神经元细胞内促炎细胞因子有关，但其确切机制仍未完全明确。

【关键词】紫杉醇抗肿瘤药外周神经毒性神经生长因子作用机制

Influencing Factors and Mechanism of Paclitaxel-related Peripheral Neurotoxic Reactions/LIU Wanshan， DENG Shuyan. //Medical Innovation of China， 2021， 18（24）： 028-031

[Abstract] Objective： To explore the related factors and specific mechanisms of Paclitaxel-induced peripheral neurotoxicity （PIPN）. Method： Thirty adult male Wister rats were selected as the research objects. Fifteen rats in Paclitaxel group were intraperitoneally injected with 8 mg/kg Paclitaxel on the 1st， 5th， 9th and 13th day of the experiment， while the blank control group was intraperitoneally injected with the same volume of normal saline at the same time， the rats were killed on the 6th， 14th day of experiment to observe the sciatic nerve structure and determine the level of serum nerve growth factor （NGF）. Result： The mechanical paw retraction reflex threshold （MWT） and thermal paw retraction latency （TWL） of Paclitaxel group on the 14th day of experiment were significantly higher than those at 1 d before injection， on the 6th day of experiment and blank control group， and the MWT and TWL on the 6th day of experiment were significantly higher than those at 1 d before injection and blank control group （P<0.05）. The levels of IL-6， IL-1β and TNF-α in Paclitaxel group on the 14th day of experiment were significantly higher than those in blank control group， there were significant differences （P<0.05）. Microscopically， the sciatic nerve fiber structure of paclitaxel group significantly damaged， myelin swelling， fragmentation， mitochondrial structure damage， matrix structure disorder. On the 14th day of experiment， the level of NGF of Paclitaxel group was significantly lower than those of 1 d before injection and blank control group （P<0.05）. Conclusion： Paclitaxel can damage the integrity of peripheral nerve structure to a certain extent， with the prolongation of treatment time， Paclitaxel shows progressive peripheral nerve dysfunction and defect.

[Key words] Paclitaxel Antitumor drugs Peripheral neurotoxicity Nerve growth factor Mechanism of action

First-author’s address： Guangzhou First People’s Hospital， Guangzhou 510000， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2021.24.007

紫杉醇是目前临床用于多种肿瘤疾病治疗的一线药物之一，其可通过与β-微管蛋白结合形成稳定的微管结构，有效抑制微管动态不稳定性，将细胞的有丝分裂阻滞、停留在G2/M期，进而引起细胞线粒体的损伤以及细胞凋亡，其对增殖期癌细胞具有理想的拮抗作用，已被广泛应用于各种类型肿瘤的化学药物治疗方案中[1-2]。但近年来大量临床研究与数据显示紫杉醇在应用过程中可表现出一定程度的剂量依赖性的药物毒性，其中以神经毒性与骨髓抑制最为主要，而骨髓抑制的问题已可通过粒细胞集落刺激因子而纠正，通过提前注射苯海拉明与地塞米松可有效避免过敏反应，但神经毒性作用仍是无法避免且无有效预防、治疗措施的毒性反应，这对紫杉醇抗肿瘤效果以及药物应用安全性均带来较大的不良影响[3-4]。本研究通过动物实验对比观察紫杉醇模型大鼠外周神经损伤表现与变化，旨在紫杉醇所致外周神经毒性（PIPN）的相关病理机制。现报道如下。

1 材料与方法

1.1 材料 2020年1-6月选取30只成年健康雄性Wister大鼠作为研究对象。实验大鼠由广州市实验动物中心提供，体重200～280 g，平均（251.9±22.7）g，

饲养条件为自由摄食与饮水，发育温度20～25 ℃。紫杉醇选用上海新亚药业有限公司生产的紫杉醇注射液，批准文号：国药准字H20113538，规格：5 mL︰30 mg。选用意大利UGO BASILE公司生产的手持测痛仪，采用成都泰盟软件生产的PL-200型热刺痛仪，透射电镜选用EM-10A，Carl-Zeiss，Mexico City。采用隨机数字表法将其分为空白对照组与紫杉醇组，每组15只。

1.2 方法紫杉醇组于实验第1、5、9、13天向大鼠腹腔内注射紫杉醇8 mg/kg，空白对照组则在相同时间予以等容量生理盐水腹腔注射。

1.3 观察指标对两组大鼠进行神经生理学及行为学检测，于首次注射前1 d及实验第6、14天检测两组大鼠机械缩足反射阈值（mechanical withdraw threshold，MWT）与热缩足潜伏期（thermal withdraw latency，TWL），MWT测定值为测痛压力读数，左右后足交替测量，每次间隔时间5 min，两侧后足各测量3次，取平均值作为MWT;TWL测定中光照持续时间设置为20 s左右，左右后足交替测量，每次测量间隔时间5 min，两侧后足各测定3次，取平均值为TWL。在末次注射后次日处死大鼠，在透射电镜下观察观察大鼠坐骨神经超微结构描述其神经病理学改变。并在大鼠处死后取腹主动脉血2 mL，采用ELISA试剂盒测量神经生长因子（nerve growth factor，NGF）水平，采用放射免疫分析法检测白介素-6（IL-6）、白介素-1β（IL-1β）及肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平。

1.4 统计学处理采用SPSS 19.0软件对所得数据进行统计分析，符合正态分布的计量资料用（x±s）表示，组间比较采用独立样本t检验，组内比较采用配对t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组实验第14天MWT、TWL比较实验第14天，紫杉醇组MWT、TWL较注射前1 d及空白对照组均明显升高，且实验第6天MWT、TWL均明显高于注射前1 d与空白对照组，差异均有统计学意义（P<0.05），见表1。

2.2 两组实验第14天血清炎性因子水平比较实验第14天，紫杉醇组IL-6、IL-1β及TNF-α水平均明显高于空白对照组，差异均有统计学意义（P<0.05），见表2。

2.3 两组大鼠坐骨神经镜下观察结果镜下观察紫杉醇组大鼠坐骨神经纤维结构存在明显的破坏，髓鞘肿胀、碎裂，胞质内质网肿胀明显，线粒体结构破坏，基质结构紊乱等表现，见图1。

图1 两组大鼠坐骨神经超微结构镜下观察结果

注：A为空白对照组，镜下观察可见明显的有髓鞘纤维（→）、无髓鞘纤维（☆）、雪旺氏细胞（△）及新生有髓鞘纤维（→）;B为紫杉醇组镜下可见雪旺氏细胞（△）明显肿胀，有髓鞘纤维（→）与无髓鞘纤维（☆）均明显肿胀，无新生有髓鞘纤维（→）。

2.4 两组注射前后血清NGF水平比较注射前1 d，两组血清NGF水平比较，差异无统计学意义（P>0.05）;实验第14天，紫杉醇组血清NGF水平均明显低于注射前1 d与空白对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表3。

3 讨论

PIPN是紫杉醇输注后较为常见的不良反应，相关临床调查数据显示，紫杉醇输注后患者PIPN发病率较高，总体范围57%～83%，其中Ⅲ、Ⅳ级PIPN患者占2%～33%，患者主要表现为四肢末梢远端外周感觉神经的损伤，部分患者可累及运动神经以及自主神经，极易出现如肢端冷痛、刺痛、麻木等以患者主观感受为主的临床症状，并呈四肢远端向近端进行性发展的趋势，重者可出现四肢无力、麻痹震颤等运动神经受损症状，是影响紫杉醇治疗效果及安全性最为常见、最为严重的因素之一[5-7]。目前临床尚未完全明确紫杉醇相关PIPN的具体发病机制，但近年来研究认为氧化应激反应、神经元膜电位改变、线粒体破坏、DNA破坏、轴突运输功能障碍可能是导致紫杉醇相关PIPN的主要风险因素[8]。

本研究结果显示，实验第14天，紫杉醇组MWT、TWL较注射前1 d及空白对照组均明显升高，且实验第6天MWT、TWL均明显高于注射前1 d与空白对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。紫杉醇可导致外周神经毒性的发生，且随着用药时间的延长其外周神经损伤程度不断加重[9]。实验第14天，紫杉醇组IL-6、IL-1β及TNF-α水平均明显高于空白对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。镜下观察神经超声结构的变化是评价外周神经病理性改变的重要客观指标，正常大鼠坐骨神经结构可见多种髓鞘纤维，有髓鞘纤维由雪旺氏细胞包裹神经纤维形成，是神经电生理传导的主要结构之一，而当轴突发生损伤后，多种髓鞘纤维会出现肿胀、空泡样改变，线粒体结构破坏，基质结构紊乱等表现，雪旺氏细胞也会分泌炎性因子参与周围炎症反应[10-12]，这也是周围神经病理性疼痛产生的主要原因[13-14]。而当受损神经进行修复时，雪旺氏细胞可分泌NGF等促神经生长因子进行神经纤维的修复，但随着紫杉醇用药时间的延长雪旺氏细胞损伤加重、破坏程度加剧，其分泌促神经生长因子能力不断下降[15-16]。注射前1 d，两组血清NGF水平比较，差异无统计学意义（P>0.05）;实验第14天紫杉醇组血清NGF水平均明显低于注射前1 d与空白对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。紫杉醇相关外周神经毒性发生的机制与紫杉醇对神经电生理活动、局部炎性反应、细胞结构与功能的破坏具有密切联系，并非单一因素所致[17]，临床可基于此开展紫杉醇相关PIPN的预防与治疗研究，通过应用药物或其他方法减轻紫杉醇对外周神经的损伤、提高受损神经的修复能力等方式达到降低PIPN发生率以及发病程度的目的[18-20]。

综上所述，紫杉醇可对外周神经结构的完整性产生一定的破坏作用，随着用药时间的延长表现为进行性的外周神经功能障碍与缺损，其可能与外周神经元细胞内促炎细胞因子有关，但其确切机制仍未完全明确。本组实验仍存在一定缺点与不足之处，如本研究仅为动物实验，未进行临床大数据调查与分析，同时本研究针对大鼠未进行紫杉醇剂量学角度的深入研究以及长远期作用研究，这有待于进一步研究明确。

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