DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-1424.2016.12.003作者单位:350005福州,福建医科大学附属第一医院药学部(李咪咪㊁黄品芳),高血压研究所(许昌声),高压氧科(刘
芳)
通信作者:黄品芳,Email:hpf66@medmail.com.cn
㊃基础研究㊃
高压氧对顺铂在脑胶质瘤大鼠体内药代动力学的影响
李咪咪 黄品芳 许昌声 刘芳
ʌ摘要ɔ 目的 观察高压氧(HBO)对顺铂在脑胶质瘤大鼠体内药代动力学的影响㊂方法 建立SD大鼠C6细胞脑胶质瘤模型,14d后,选取84只造模成功大鼠,按照随机数字表法分为对照组和HBO组,每组42只㊂2组大鼠均经尾静脉注射顺铂1mg/kg,每日1次,连续7d;HBO组于每次顺铂注射后进行HBO治疗,对照组常压常氧下活动㊂第7天于顺铂注射后不同时间点(5min㊁10min㊁30min㊁1h㊁2h㊁4h㊁8h)每时间点取6只大鼠,采集血液㊁脑脊液及脑瘤组织;高效液相色谱法测定顺铂浓度,应用3P97药物代谢动力学程序拟合药物代谢动力学参数,并进行统计学比较分析㊂结果 2组大鼠血液顺铂峰浓度(Cmax)㊁消除半衰期(T1/2)㊁药物浓度-时间曲线下面积(A
UC0ң8h)比较,差异均无统计学意义(P>0.05)㊂与对照组比较,HBO组大鼠脑脊
液顺铂浓度于5min~2h之间显著增加,差异有统计学意义(P<0.05);对照组Cmax㊁T1/2㊁AUC0ң8h分别为(9.52ʃ1.65)μg/ml㊁(0.81ʃ0.13)h㊁(9.31ʃ0.71)mg㊃min㊃L-1,HBO组Cmax㊁T1/2㊁AUC0ң8h分别为(2.38ʃ0.15)μg/ml㊁(2.18ʃ0.17)h㊁(4.12ʃ0.42)mg㊃min㊃L-1,明显高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)㊂与对
照组比较,HBO组大鼠瘤组织顺铂浓度于5min~8h之间显著增加,差异有统计学意义(P<0.01);Cmax㊁T1/2㊁AUC0ң8h分别为(2.14ʃ0.16)μg/ml㊁(3.16ʃ0.65)h㊁(6.28ʃ0.98)mg㊃min㊃L-1,明显高于对照组,差异有统计学意义(P<0.01)㊂结论 HBO可增加顺铂在C6脑胶质瘤模型大鼠脑组织中的分布,并延长其在脑瘤组织的消除半衰期㊂
ʌ关键词ɔ 高压氧; 顺铂; 血脑屏障; 脑胶质瘤基金项目:福建省自然科学基金资助课题(X0750030)
登上月球
Theeffectofhyperbaricoxygenonthepharmacokineticsofcisplatininratsmodellingbrainglioma LiMi-mi∗,HuangPinfang,XuChangsheng,LiuFang.
∗
TheFirstAffiliatedHospitalofFujianMedicalUniversity,Fuzhou
350005,China
Correspondingauthor:HuangPinfang,Email:hpf66@medmail.com.cn
ʌAbstractɔ Objective
Toobservetheeffectofhyperbaricoxygen(HBO)onthepharmacokineticsofcispl-
atininratsmodellingbrainglioma.Methods Amodelofbraingliomawasintroducedsuccessfullyintoeachof84adultmaleSprague-DawleyratsthroughinjectingC6cells.Fourteendayslatertheywererandomlydividedintoacon-trolgroupandanHBOgroup,eachof
42.Bothgroupsweregivenintravenouscisplatininjections(1mg/kg)dailyfor
7days.TheHBOgroupwasadditionallygivenHBOtherapyeverydayaftertheinjectionofcisplatin.Onthe7thday,theblood,cerebrospinalfluidandtumortissuesof6ratsfromeachgroupwerecollected5min,10min,30min,
1h,2h,4hand8hafterthelastinjection.Theconcentrationsofcisplatinweremeasuredusinghighperformanceliquidchromatography,andthedatawereanalyzedusingthe3P97programofpharmacokinetics.Results Therewasnosignificantdifferencebetweenthetwogroupsinthepeakcisplatinconcentration(Cmax),terminalhalflifetime(T1/2)andtheareaunderthedrugconcentration-timecurve(AUC0ң8h).Comparedwiththecontrolgroup,theaveragecisplatinconcen
trationinthecerebrospinalfluidoftheHBOgroupincreasedsignificantlymorefrom5minto
2hafterthelastinjection.Comparedwiththecontrolgroup,theaveragecisplatinconcentrationinthetumoroustissuesoftheHBOgroupincreasedsignificantlymorefrom5minto8hafterthelastinjection.Conclusions HBOcanpro-motethedistributionofcisplatininthebraininresponsetogliomaandprolongitshalf-lifeintumorousbraintissue.
ʌKeywordsɔ Hyperbaricoxygen; Glioma; Bloodbrainbarrier; CisplatinFundprogram:FujianProvinceNaturalScienceFoundation(grantX0750030)
万方数据
顺铂(cisplatin)是临床常用的细胞周期非特异性抗肿瘤药物,对脑癌㊁鼻咽癌㊁肺癌等均有良好疗效,以顺铂为主的联合化疗是恶性神经系统肿瘤的主要治疗方案[1]㊂血脑屏障(blood-
brainbarrier)是限制顺铂等水溶性抗肿瘤药物进入脑组织的主要因素,可影响脑肿瘤化疗效果㊂本课题组前期研究表明,高压氧(hy-perbaricoxygenation,HBO)可以安全有效地开放血脑屏障,提高药物脑组织浓度[2]㊂本研究通过观察HBO对顺铂在脑胶质瘤大鼠血液㊁脑脊液及脑瘤组织中药物代谢动力学的影响,探讨HBO在颅内肿瘤综合治疗中的可行性㊂
材料与方法晴天的英文
一㊁实验动物及试剂㊁仪器
选取清洁级雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠84只,体重(250ʃ10)g,由福建医科大学实验动物中心提供㊂注射用顺铂(10mg/瓶),购于齐鲁制药有限公司,生产批号1503006A;Waters高效液相色谱系统购于美国;YC2680/0.3-16型空气加压舱产自烟台;C6细胞株购于中科院上海细胞库,胎牛血清㊁胰蛋白酶㊁1640培养基购于GIBCO公司;ThermoScientificCRS自动化细胞培养系统,超净工作台购于江苏苏净集团苏州安泰空气技术有限公司,江湾I型大鼠脑立体定向仪购于第二军医大学㊂
二㊁C6大鼠脑胶质瘤模型动物的建立
1.细胞培养:将C6细胞分装于75cm2(底面积)的培养瓶中㊂加入8~10ml体积分数为10%胎牛血清的RPMI1640培养基,37ħ㊁5%CO2的培养箱中培养㊂在细胞处于指数生长期时,以胰蛋白酶适量消化3~5min后,弃去消化液㊂用Hanks液吹打冲洗1~2次形成细胞悬液,调细胞浓度为1.5ˑ108个/mlC6细胞的悬液用于接种㊂
2.颅内接种:将麻醉后的大鼠头部固定在脑立体定向仪上,剪去头顶部毛发,碘伏消毒后铺洞巾㊂取内眦连线与头部正中矢状面交点,向后纵向切开头皮约1cm,分离暴露颅骨㊂根据Batker法确定右尾状核靶点,于冠状缝前1mm㊁中线右旁开3mm,以牙科钻在颅骨上钻孔,孔径约1.2mm,深达硬脑膜表面而不伤及脑组织㊂25μl微量注射器抽取C6细胞悬液10μl,沿骨孔缓慢匀速注射,注射完毕后留针5min,缓慢退针,骨孔用医用明胶海绵填充,骨蜡封闭㊂生理盐水冲洗手术区,无菌丝线缝合切口后消毒皮肤,术后加用青霉素抗感染,整个过程在层流超净台中进行,麻醉复苏后单笼常规饲养[3]㊂接种后14d,随机抽取5只大鼠,取脑组织观察病理学变化,显微镜下可见梭形细胞密集排列,呈浸润性生长,细胞异型性明显,细胞核分裂相易见,肿瘤中心有明显的出血及栅栏状坏死,肿瘤微血管丰富,证明造模成功㊂
三㊁分组及干预方法
正常喂养14d后,取84只造模成功的大鼠,采用随机数字表法分为对照组及HBO组,每组42
只㊂所有大鼠均经尾静脉注射顺铂1mg/kg,每日1次,连续7d㊂对照组大鼠在常压常氧下活动,HBO组每次药物注射后立即进行HBO治疗㊂
HBO治疗方案:将HBO组大鼠置于自制的木箱内,木箱内径为40cmˑ45cmˑ20cm,两侧分别开有1个直径为2cm的圆孔,靠近箱底部的孔为进气孔,与输氧管相连,靠近箱顶部的孔为出气孔,与排气管相连,为便于观察,箱顶采用玻璃推盖㊂实验采用烟台产YC2680/0.3-16型空气加压舱,将HBO组大鼠置于治疗舱内,经舱内一级供氧装置持续供给纯氧,约10min后箱内氧浓度ȡ95%,持续供给纯氧至治疗结束㊂10min匀速将舱压加压至0.25MPa,稳压60min,25min匀速减压出舱㊂
四㊁血液㊁脑脊液㊁脑瘤组织标本采集㊁样品处理及含量测定
第7天,于顺铂注射后相应的时间点(5min㊁10min㊁30min㊁1h㊁2h㊁4h㊁8h)每组各取6只大鼠,依次采血㊁脑脊液㊁脑瘤组织标本并进行血液㊁脑脊液㊁脑瘤组织顺铂浓度含量测定㊂
1.血液标本:大鼠经尾静脉采血2ml,3000rpm离心10min,取上清液1ml㊂保存于-20ħ的冰箱中,待测㊂取200μl上清液加入400μl甲醇,沉淀蛋白,1000r/min离心10min,取上清液于1.5ml离心管中,然后加入氯化镍10μl(2μg/ml)㊁5%二乙基二
硫代氨基甲酸钠10μl,混匀,37ħ水浴温孵30min,冷却至室温,加入氯仿400μl,涡旋混匀2min,加入5%二乙基二硫代氨基甲酸钠10μl,混匀,37ħ水浴温孵30min,冷却至室温,加入氯仿800μl萃取,1000rpm离心10min,吸取氯仿层于新的1.5ml离心管中,氮气吹干,流动相复溶,60μl进样检测分析㊂以上方法参照文献[4]并略有改进㊂色谱条件为:采用Waters高效液相色谱系统,色谱柱为HypersilODS(250mmˑ4.6mm,5μm),流动相为甲醇ʒ水=70ʒ30,流速为1.0ml/min,检测波长为254nm,柱温为30ħ㊂2.脑脊液标本:大鼠经腹腔注射10%水合氯醛(5ml/kg)麻醉,通过触摸找到枕骨嵴,以其下方3mm处的肌肉间隙为进针点,用手触摸有三角形凹陷,进针角度与大鼠身体平行,即针与头部的角度为135ʎ,针尖坡面向上㊁缓慢前进0.5cm处即为小脑延髓池㊂进针过程中,当感觉到抵触感时,表明针尖已触及到黄韧带,针尖刺透黄韧带后会出现漏空感,此时针尖部位到
万方数据
达小脑延髓池,发现有透明无色液体进人针管后,立即停止进针,缓慢抽取80~100μl脑脊液后,迅速退针[5]㊂保存于-20ħ的冰箱中,待测㊂后续过程同血液标本处理㊂
3.脑瘤组织标本:大鼠处死,开颅取肿瘤组织和肿瘤周围组织,脑组织样品冰浴,制备匀浆液(脑组
幸福是什么织ʒ生理盐水=1ʒ4),3000rpm离心5min,取上清液,保存于-20ħ的冰箱中,待测㊂后续过程同血液标本处理㊂
五㊁数据处理及统计学分析
药物浓度测定结果应用中国药理学会数理分会编制的3P97药物代谢动力学软件进行处理,计算药物
代谢动力学参数㊂所有数据均采用(x-ʃs)表示,采用SPSS11.5版统计学软件进行分析,多组间比较采用单因素方差分析,两组间比较采用独立样本t检验,P<0.05表示差异具有统计学意义㊂
结 果
一㊁HBO对大鼠血液顺铂药物浓度-时间曲线影响顺铂经尾静脉连续注射7d,于7d注射结束不同时间点取大鼠血液,采用高效液相色谱系统测定浓度㊂结果显示,HBO组㊁对照组血液顺铂浓度均呈时间依赖性降低㊂详见图
1㊂
秋分诗词图1 HBO对大鼠血液顺铂药物浓度-时间曲线的影响(n=6)
二㊁HBO对大鼠脑脊液顺铂药物浓度-时间曲线
的影响
顺铂经尾静脉连续注射7d,于7d注射结束不同时间点取大鼠脑脊液,采用高效液相色谱系统测定浓度㊂与对照组比较,HBO组大鼠脑脊液顺铂浓度于5min至2h之间显著增加(P<0.05),差异有统计学意义(P<0.01)㊂详见图2㊂
三㊁HBO对大鼠脑瘤组织顺铂药物浓度-时间曲线的影响
顺铂经尾静脉连续注射7d,于7d注射结束不同时间点取大鼠脑瘤组织,采用高效液相色谱系统测定浓度㊂结果显示,HBO组大鼠瘤组织顺铂浓度于5min至8h之间均高于对照组(P<0.01)㊂详见图
3㊂
注:与对照组比较,aP<0.05,bP<0.01
图2 HBO对大鼠脑脊液顺铂药物浓度-时间曲线的影响(n=
6)
注:与对照组比较,aP<0.05,bP<0.01浙江农林大学分数线
图3 HBO对大鼠脑瘤组织顺铂药物浓度-时间曲线的影响
四㊁HBO对大鼠血液㊁脑脊液㊁脑瘤组织顺铂药物代谢动力学参数的影响
轿车标志图片大全2组间血液顺铂峰浓度(Cmax)㊁消除半衰期(T1/2)㊁0至8h药物浓度-时间曲线下面积(areaunderthecurve,AUC)比较,差异无统计学意义(P>0.05)㊂与对照组比较,HBO组脑脊液㊁脑瘤组织Cmax㊁T1/2和AUC0ң8h均显著增高,差异有统计学意义(P<0.01)㊂详见表1㊂
表1 HBO对大鼠血液㊁脑脊液㊁脑瘤组织顺铂药物代谢
动力学参数的影响(x-ʃs)
组别例数Cmax(μg/ml)
血液
脑脊液脑瘤组织对照组
429.52ʃ1.651.25ʃ0.121.02ʃ0.10
HBO组429.41ʃ1.522.38ʃ0.15a2.14ʃ0.16a组别例数T1/2(h)血液脑脊液脑瘤组织对照组420.81ʃ0.131.45ʃ0.412.48ʃ0.47
HBO组420.85ʃ0.12
2.18ʃ0.17a
3.16ʃ0.65a
组别例数AUC0ң8h(mg㊃min㊃L-1)血液脑脊液脑瘤组织对照组429.31ʃ0.712.57ʃ0.253.73ʃ0.41HBO组42
9.26ʃ0.78
动圈式扬声器4.12ʃ0.42b
6.28ʃ0.98a
注:与对照组比较,aP<0.01,bP<0.05
讨 论
脑胶质瘤大多数呈膨胀性和浸润性生长,手术不
万方数据
易切除,预后相对较差,药物治疗与手术㊁放射治疗共
同构成了胶质瘤综合治疗体系㊂临床中胶质瘤的化疗
效果往往难以令人满意,主要是由于血脑屏障影响了
药物进入脑组织,使肿瘤部位不能达到有效药物浓度㊂
水溶性化疗药物顺铂不易透过血脑屏障,如采取大剂
量化疗,其全身毒性作用较大,患者难以耐受㊂因此,
安全有效的开放血脑屏障㊁提高顺铂脑组织浓度对脑
胶质瘤的治疗具有重要意义㊂近年来研究发现,局部
用药如颈动脉㊁鞘内及肿瘤内用药,可提高脑内顺铂浓
度,减少毒性,提高疗效[6];但其操作复杂㊁创伤较大,且对中枢神经系统有潜在的危害,未得到广泛应用㊂
本课题前期研究发现,HBO治疗后大鼠脑脊液药
物浓度增高[7]㊂林静等[8]也证实HBO可以增加甲氨蝶呤血脑屏障通过率㊂本研究发现,HBO组大鼠顺铂脑脊液浓度于5min至2h之间较对照组显著增加(P<0.05),药代动力学参数Cmax㊁T1/2和AUC0ң8h均明显高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),说明HBO能够有效增加脑脊液顺铂浓度㊂HBO作为一种无创性治疗方法,可以改善组织血氧分压,促进血管新生,改善局部微循环,抑制炎性因子释放[9]㊂Cevik等[10]将大鼠分别暴露于高气压和HBO下,结果发现,两种状态下的大鼠血脑屏障均有一定程度的开放,与高气压组大鼠比较,HBO组大鼠水通道蛋白-4(aquaporin-4,AQP-4)表达水平上调,AQP-4主要分布于血脑屏障两侧,在介导水分子透过血脑屏障过程中起重要作用,表明HBO可以促进大鼠血脑屏障开放,增加水溶性药物脑组织浓度㊂本研究显示,两组大鼠血液顺铂浓度比较,差异无统计学意义,提示HBO可增加顺铂在脑组织中的分布,且对顺铂血液浓度无明显影响,可以避免全身毒性的增加㊂C6脑胶质瘤的
血脑屏障包括血-脑脊液屏障与血-脑肿瘤屏障(blood-braintumorbarrier)及瘤周屏障,脑肿瘤组织渗透性的问题较为复杂,血-脑肿瘤屏障是导致化疗失败的重要因素[11]㊂本研究观察脑瘤组织顺铂浓度随时间变化的规律,结果发现,HBO组顺铂浓度于5min至8h之间均较对照组有显著增加(P<0.01),药代动力学参数Cmax㊁AUC0ң8h均明显高于对照组,两组比较差异有统计学意义(P<0.01),表明HBO可以有效提高药物肿瘤浓度㊂有研究报道,顺铂的抗肿瘤活性不仅取决于局部药物浓度,还与药物浓度维持时间有关[12]㊂本研究发现,脑瘤组织中T1/2与对照组比较,差异有统计学意义(P<0.05),提示HBO治疗后,顺铂在脑瘤组织中消除速率减缓,滞留时间延长,有利于提高化疗效果㊂本研究还发现HBO延长顺铂脑瘤组织半衰期,对血液消除速率无明显作用㊂药物半衰期T1/2由外清除率与游离药物分布容积决定,若脑内药物的消除速率慢于血液中药物的消除速率,脑内半衰期将延长,但不会影响全身药物的半衰期,因为脑内药物对全身药物的消除影响很小㊂
HBO可增强肿瘤对放疗㊁化疗及光动力疗法等的敏感性[13]㊂研究认为,HBO治疗可减轻脑胶质瘤组织的缺氧程度,减少肿瘤内的乏氧区,使乏氧细胞减少㊁静止期细胞进入增殖期,增加药物对细胞的敏感性[14]㊂本研究证实,对于脑肿瘤,HBO还能增加血脑屏障开放㊁促进化疗药物进入肿瘤组织㊂HBO作为一种辅助治疗手段,联合化疗药物可以发挥协同作用,在脑胶质瘤的综合治疗中具有广泛的应用前景㊂
参考文献
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(修回日期:2016-11-03)
(本文编辑:凌琛)
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