大劑量甲氨蝶呤治療急性淋巴細胞白血病的研究進展

　　中華血液學雜志

　　cHINESE JOURNAL OF HEMATOLOGY

　　1999年第20卷第2期No.2 vol.20 1999

葉輝綜述　顧龍君審校

　　關鍵詞：甲氨蝶呤（MTX） 急性淋巴細胞白血病（ALL）

　　甲氨蝶呤（methotrexate，MTX）用于臨床治療兒童急性淋巴細胞白血病（ALL）已有40餘年，是緩解後治療的關鍵藥物之一。本世紀60年代中後期，發現了甲酰四氫葉酸（leucovorin，LV）解救原理，大劑量MTX（HDMTX）很快在包括ALL在內的惡性腫瘤中推廣使用。到目前，MTX使用劑量達33.6g/m²，已接近原初7萬倍^﹝1﹞。現在大多數對ALL的中、大MTX治療劑量為0.5～5.0g/m²。在為期2～3年的兒童ALL緩解期治療中，每週1次小劑量MTX（LDMTX，20～40mg/m²)的用法似乎已成為經典。近來一些研究對HDMTX的使用原理提出挑戰，質疑的焦點集中在細胞膜轉運受體飽和、MTX聚谷氨酸鹽（methotrexate polyglutamate，MTXPG）飽和以及是否與提高長期無病生存率（EFS）相關等問題^﹝2-4﹞。現對此作一綜述，並展望HDMTX今後研究的方向。

　　1　MTX藥物作用機制　MTX通過細胞膜上的還原葉酸鹽載體（RFC）進入細胞內，當細胞膜外濃度超過20μmol/L時，也可通過被動擴散方式進入細胞內。在葉酰聚谷氨酸合成酶（FPGS）的作用下，MTX分子的谷氨酸殘基再逐個連接上谷氨酸（達到2～6個），形成MTXPG。MTX及其MTXPG通過競爭性地抑制二氫葉酸還原酶（DHFR）活力，影響核酸和蛋白質的合成。決定MTX作用強度的因素是細胞內MTX、MTXPG濃度和停留時間。MTXPG在細胞內的停留時間比MTX長，細胞內MTXPG的聚集量和鏈長度是發生細胞毒性作用的主要因素。急性髓系白血病（AML）細胞由于不能形成足量的長鏈MTXPG，對MTX發生內在性耐藥。MTXPG除抑制DHFR外，還抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶（TS）、起始嘌呤（de novo purine，DNP）合成所需的轉移酶。不同劑量MTX進入細胞膜的方式有差異，形成的MTXPG聚集量和鏈長度也不同，現結合有關臨床研究，分述如下。

　　1.1　細胞膜對HDMTX和LDMTX轉運方式不同：贊成使用LDMTX的一個理由是MTX轉運受體對MTX轉運會達到飽和，當胞外濃度為0.05～0.10μmol/L時，該受體轉運率達最大，並且細胞持續暴露于低濃度MTX與用HDMTX時一樣可達有效的胞內濃度^﹝5﹞。但另一方面，當MTX血濃度超過20μmol/L時，藥物可直接由血滲透至細胞內，且通過抑制遊離MTX由胞內向胞外流動，保持胞內足夠的濃度，克服由于RFC功能下降引起的耐藥。另外，這一濃度可抑制DHFR的代償增高。Evans等^﹝6，7﹞報道在HDMTX治療過程中，血漿MTX濃度高于16μmol/L的ALL患兒，其治療失敗的危險性降低，提示達到胞外高濃度MTX的重要性。

　　1.2　HDMTX與LDMTX形成不同的MTXPG：盡管許多HDMTX的治療方案顯示能提高治療結果，但體外試驗提示使用LDMTX方式可以達到相應有效的胞內濃度。此外，還發現高濃度MTX可能通過反饋抑制作用破壞MTXPG的形成^﹝8﹞。Wolfrom等^﹝9﹞通過HDMTX（12g/m²，靜滴4小時，24小時後LV解救）和中劑量MTX（MDMTX）（1g/m²，靜滴36小時，48小時後LV解救）發現：由于MDMTX組具有較持久的細胞毒性，因而毒副作用更大，但是比HDMTX組具更強大的抗白血病效應，他們認為長期注射MDMTX、小劑量LV解救是治療ALL復發患者的有效措施。針對上述觀點，Synold等^﹝10﹞在患者誘導緩解治療前，只給 MTX單個藥物治療，隨機給47例患者HDMTX（1g/m²）和54例LDMTX(30mg/m²，口服，每6小時1次，共6次)，都在48小時後LV解救。雖然二組的血漿MTX濃度都在相同的時間內超過0.1μmol/L，但HDMTX組比LDMTX 組MTX濃度要高12倍。該研究通過體內試驗證實用HDMTX後MTXPG聚集量和長鏈MTXPG數量比LDMTX組多，說明是由于高血漿濃度所致，而不是長時間暴露導致細胞內MTXPG濃度的改變，提示臨床對T系ALL和高危B系ALL進行HDMTX治療的重要性。

　　最初幾週的外週血和骨髓腫瘤細胞數的變化是評估兒童長期EFS的獨立指標，有人發現，誘導治療8天內外週血腫瘤細胞是否消失與EFS明顯相關^﹝11﹞。鑑于這種認識，Masson等^﹝12﹞在初診ALL患兒入院後，先不進行常規的緩解誘導治療，而是隨機給予96小時HDMTX或LDMTX的單個藥物治療，結果發現HDMTX組患者外週血腫瘤細胞數在24小時內減少，並且4天內完全清除；此外還發現DNP合成的抑制程度與長鏈MTXPG數量有關，因而證實了胞外MTX濃度和抗白血病效應呈正相關。

　　2　腦脊液MTX濃度與HDMTX劑量的關系　 實驗觀察到1g/m²劑量，靜注1/3量後15分鐘，血漿MTX濃度可達100μmol/L，2～3小時在10～37μmol/L，這一濃度可使MTX穿透血腦、血眼及血睪屏障，殺傷隱蔽所白血病細胞，從而可以防止中樞神經系統白血病（CNSL）^﹝13﹞。對中樞神經系統白血病患兒可以用HDMTX結合鞘注替代放療。盡管未對HDMTX和LDMTX治療CNSL作對應的比較，但許多資料顯示HDMTX治療CNSL優于LDMTX，當使用500mg/m²的MTX時，腦積液（CSF）幾乎不能達到0.1μmol/L的細胞毒性濃度^﹝14﹞，而使用33.6g/m²方案，CSF濃度可達到10μmol/L^﹝1﹞，3.0～7.5g/m²的方案達到1μmol/L^﹝15﹞。

　　3　HDMTX對提高長期EFS的重要性　 很早以前，Freeman等^﹝16﹞報道使用HDMTX明顯減少ALL復發。Evans等^﹝17﹞發現ALL患兒的血清MTX濃度與緩解的時間長短明顯相關，血清穩態MTX濃度超過16μmol/L的ALL患兒，其緩解持續的時間明顯長于那些低于16μmol/L患兒。Niemeyer 等^﹝18﹞在誘導緩解期使用HDMTX和LDMTX，發現HDMTX組較LDMTX組長期EFS和無白血病期（LFI）明顯提高和延長，並建議在誘導期就使用HDMTX。

　　4　HDMTX不良反應　 HDMTX常見的不良反應有不同程度的粘膜炎、肝腎功能損害、輕度的骨髓抑制、皮疹和發熱，多呈一過性；神經系統病變、免疫介導的MTX肺炎、骨病和特異過敏等較少見。通常通過對化療前重要髒器功能進行評估，治療過程中充分水化、堿化尿液和合理LV解救，可以保證非超大劑量HDMTX（小于12g/m²）的應用安全。

　　5　MTX化療個體化研究的展望　 綜上所述，治療兒童ALL時HDMTX優于LDMTX，對于成熟T系ALL的治療更是如此。但不分個體、腫瘤特征的給藥方式是不合理的，如何確定HDMTX最佳使用劑量和維持施藥時間以及LV解救劑量和解救時間是今後要解決的問題^﹝12,19﹞。

　　5.1　HDMTX劑量選擇：以往的資料顯示要達到胞內最大的MTXPG聚集，T系ALL的HDMTX劑量要高于B系，一些資料認為兒童T系ALL的MTX劑量需為5.0g/m²，而B系劑量1．0g/m²偏低^﹝17,20﹞。為了解決這一問題，Galpin等^﹝21﹞檢測的T系ALL細胞系CEM/CCRF（CEM）和B系ALL細胞系NALM6在暴露于不同濃度MTX 24小時後MTXPG的聚集情況，結果發現：CEM細胞內MTXPG近飽和狀態（95%最大長鏈MTXPG形成）的最小胞外濃度為48μmol/L，NALM6為34μmol/L。即使再大的劑量，T系的胞內最大MTXPG聚集水平仍低于B系。他們認為如根據3.5g/m²的給藥劑量可達48μmol/L的穩態血藥濃度，2.5g/m²可達34μmol/L推算，前述對T、B系ALL的給藥劑量是合理的，但也提出了T系ALL的使用劑量超過5.0g/m²有無必要問題。我們對中國兒童HDMTX使用劑量進行了優化研究，提出對標危患兒的劑量是3g/m²，非標危患兒的劑量應適當增加。

　　5.2　LV解救劑量和解救時間：Galpin等^﹝21﹞的研究表明，達到穩態最大的長鏈MTXPG聚集所需的時間，B系要短于T系，任一濃度的MTX都不能在24小時內使ALL細胞的活力受到抑制（無論是T系還是B系），但只要達到適當的血漿濃度，第48小時所有的細胞活力都能被抑制。目前對HDMTX作用時間，從2到48小時不等，顯然應何時開始LV解救是值得進一步探討的。通過LV解救以避免HDMTX的不良反應時，LV也在一定程度上解救了腫瘤細胞。HDMTX持續施藥劑量越大，LV解救劑量就可能會越大，對腫瘤細胞殺傷就越不利。故在評價各種HDMTX給藥方式對EFS的影響時，LV給藥方式的影響不能忽視。LV解救應遵循的原則是最大量地殺傷腫瘤細胞，不會有致命的不良反應，不會因此影響下一療程的化療，此外還要考慮到與長期生存的關系。目前認為LV總解救劑量應少于MTX總劑量的10%，通常掌握在2%～3%。一般認為無論哪種HDMTX給藥方式，LV解救時間必須延續到血漿MTX濃度小于0.1μmol/L。我們通過3g/m²和5g/m²，靜滴24小時，36小時後給藥解救，積累資料發現，目前LV解救總劑量偏大，持續時間偏長。如能延遲解救（不超過48小時），並提高終止LV解救的血漿MTX最小濃度，LV解救劑量將減少。

　　5.3　HDMTX與抗嘌呤代謝藥物聯合應用後的細胞毒性：MTX聯合6-巰基嘌呤（6-MP）和6-硫代鳥嘌呤（6-TG）是兒童ALL緩解後治療的經典方案，但聯合應用後細胞毒性明顯增加^﹝22﹞，其原因是MTX增加了磷酸核糖焦磷酸（PRPP）的水平，在較高PRPP的水平上引起6-MP和6-TG生物活性成分硫鳥嘌呤磷酸化合物（TGNs）增高。

　　6　小結　 目前小兒ALL治療中的困難在藥物方面的因素是耐藥、劑量和方案選擇，要進一步提高長期EFS，必須對化療藥物的分子藥理學和藥代動力學作進一步的研究。從MTX耐藥、給藥劑量、HDMTX後LV解救劑量、解救時間的選擇以及與其它化療藥物相互影響等方面作深入的探討。

　　作者單位：200092　上海第二醫科大學附屬新華醫院

參考文獻

　　[1] Balis FM, Savitch JL, Bleyer WA, et al. Remission induction of menigeal leukemia with high-dose intravenous methotrexate. J Clin Oncol, 1985, 3: 485-489.

　　[2] Kamen BA, Winick NJ. High dose methotrexate therapy insecure rationale Biochem Pharmacol, 1988, 37: 2713-2715.

　　[3] Kamen BA, Weitman SD. High-dose methotrexate therapy : is it warranted Pediatr Hematol Oncol, 1994, 11:135-137.

　　[4] Seidel HN, Moe R, Jacobsen PJ, et al. On the prognostic value of systemic methotrexate clearance in childhood acute lymphocytic leukemia. Leuk Res, 1997, 21: 429-434.

　　[5] Henderson GB, Suresh MR, Vitols KS, et al. Transport of folate compounds in L1210 cells: kinetic evidence that folate influx proceeds via the high-affinity transport system for 5-methytetrahydrofolate and methotrexate. Cancer Res, 1986, 46: 1639-1643.

　　[6] Evans WE, Schell MJ, Pui CH. MTX clearance is more important for intermediate-risk ALL. J Clin Oncol, 1990, 8: 1115-1119.

　　[7] Evans WE, Relling MV, Boyett JM, et al. Dose pharmacokinetic variability influence the efficacy of high-dose methotrexate for the treatment of children with acute lymphoblastic leukemia: what can we learn from small studies？ Leuk Res, 1997, 21: 435-437.

　　[8] McGuire J, Hsieh JP, Coward JK, et al. Enzymatic synthesis of folylpolyglutamates: characteristics of the reaction and its products. J Biol Chem, 1980, 255: 5776-5788.

　　[9] Wolfrom C, Hartmann R, Fengler R, et al. Randomized comparison of 36-hour intermediate-dose versus 4-hour high-dose methotrexate infusion for remission induction in relapsed childhood acute lymphoblastic leukemia. J Clin Oncol, 1993, 11: 827-833.

　　[10] Synold TW, Relling MV, Boyett JM, et al. Blast cell methotrexate-polyglutamate accumulation in vivo differs by lineage, ploidy, methotrexate dose in acute lymphoblastic leukemia. J Clin Invest, 1994, 94: 1996-2001.

　　[11] Gajjar A, Ribeiro R, Hancock ML, et al. Persistence of circulating blasts after one week multiagent chemotherapy confers a poor prognosis in childhood acute lymphoblastic leukemia. Blood, 1995, 86: 1292-1295.

　　[12] Masson E, Relling MV, Synold TW, et al. Accumulation of methotrexate polyglutamates in lymphoblasts is a determinant of antileukemic effects in vivo. J Clin Invest, 1996, 97: 73-80.

　　[13] 顧龍君，應大明，毛均美，等. 大劑量氨甲蝶呤對急性淋巴細胞白血病庇護所治療的探討. 中華血液學雜志, 1986, 7:277-280.

　　[14] Delepine N, Delepine G, Cornille H, et al. Dose escalation with pharmacokinetics monitoring in methotrexate chemotherapy of osteosarcoma. Anticancer Res, 1995， 15: 489-494.

　　[15] Winkler K, Beron G, Delling G, et al. Neoadjuvant chemotherapy of osteosarcoma: results of a randomized cooperative trial (COSS-82) with salvage chemotherapy based on histological tumor response. J Clin Oncol, 1988, 6: 327-329.

　　[16] Freeman AL, Weinberg V, Brecher ML, et al. Comparison of intermediate dose methotrexate with cranial irradiation for the post-induction treatment of acute lymphoblastic leukemia in children. N Engl J Med, 1983, 308: 477-484.

　　[17] Evans WE, Crom WR, Abromowitch M, et al. Clinical pharmacodynamic of high-dose methotrexate in acute lymphocytic leukemia. N Engl J Med, 1986, 314:471-477.

　　[18] Niemeyer CM, Gelber RD, Tarbell NJ, et al. Low-dose versus high-dose methotrexate during remission induction in children acute lymphoblastic leukemia (protocol 81-01 update). Blood, 1991, 78: 2514-2519.

　　[19] Treon SP, Chabner BA. Concepts in use of high-dose methotrexate therapy. Clin Chem, 1996, 42: 1322-1329.

　　[20] Reiter A, Schrappe M, Ludwig WD, et al. Chemotherapy in 998 unselected childhood acute lymphoblastic leukemia patients: results and conclusions of the multicenter trial ALL-BFM 86. Blood, 1994, 84: 3122-3127.

　　[21] Galpin AJ, Schuetz JD, Masson E, et al. Differences in folylpolyglutamate synthetase and dihydrofolate reductase expression in human B-lineage versus T-lineage leukemic lymphoblasts: mechanisms for lineage differences in methotrexate polyglutamylation and cytotoxicity. Mol Pharmacol, 1997, 52:155-163.

　　[22] Innocenti F, Danesi R, di Paolo A, et al. Clinical and experimental pharmacokinetic interaction between 6-mercaptopurine and methotrexate. Cancer Chemother Pharmacol, 1996, 37: 409-414.

(收稿：1998-07-30　修回：1998-10-18)

　　(校對：董文革　王汝瑞)