【论肿道麻】抗肿瘤新组合：局部麻醉药和免疫疗法

2023-03-23 17:43 古麻今醉

本文介绍了一种新型免疫刺激疗法——溶瘤治疗。

溶瘤治疗是一种免疫刺激疗法，包括肿瘤内注射溶瘤剂，或局部给予非病毒性溶瘤治疗（射频、化疗栓塞、冷冻消融或放疗）。溶瘤治疗可以激活抗肿瘤相关免疫反应，不仅可以直接杀死局部的肿瘤细胞，还可以触发远隔效应，减少远处的继发性病变。2022年8月Lucillia Bezu等人在《Seminars in Immunopathology》杂志上发表了一篇题为《Local anesthetics and immunotherapy:a novel combination to fight cancer》的综述，强调了局部麻醉药可以作为一种新的溶瘤剂，并阐述了它的抗肿瘤机制。现介绍如下：

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背景

抗肿瘤治疗的持续性取决于持久的免疫反应，肿瘤免疫浸润和积极的临床结局之间具有强相关性。通过细胞毒性 T 淋巴细胞（CTL）增强特异性免疫应答的新型抗肿瘤策略，通常涉及不同免疫治疗组合。溶瘤治疗作为一种创新的免疫刺激疗法，其作用是通过局部注射药物，引起肿瘤细胞的物理或化学损伤，导致细胞应激和死亡，进而触发复杂的免疫级联反应。简而言之，局部治疗产生的损伤引起多种应激途径，包括自噬潮和内质网应激的激活。濒死的肿瘤细胞释放危险相关分子模式（DAMPs），作用于先天性免疫效应器的模式识别受体。可溶性 DAMPs 如ATP、膜联蛋白 A1 和高迁移率族蛋白B1分别被嘌呤能受体（P2RY2/P2RX7）、甲酰肽受体-1（FPR1）和 Toll 样受体-4（TLR4）识别。这些受体表达于树突状细胞表面，刺激其募集、活化和成熟为抗原呈递细胞。内质网应激激发真核起始因子 2alpha（eIF2alpha）的磷酸化，eIF2alpha有利于内质网伴侣蛋白钙网蛋白（CALR）从应激和濒死的肿瘤细胞重新定位到质膜表面。最后，成熟的树突细胞循着CALR的味道来“吃掉”肿瘤细胞，摄取肿瘤抗原并将其呈递给CTL。CTL 在1型干扰素应答激活后被吸引到瘤床中，导致趋化因子（如CXCL10）分泌，产生“热性”肿瘤环境。局部产生的白细胞介素（如 IL1 和IL17）也会促进 T 细胞的增殖。溶瘤作用不仅能够募集阳性免疫效应细胞（如 DC 和CTL），也能够消除免疫抑制性调节 T 淋巴细胞或髓源性抑制细胞对瘤床浸润及其微环境的影响。综上所述，原发病灶的溶瘤治疗可降低局部复发的概率，并可能通过诱导全身免疫应答对远处器官的继发病灶产生远隔效应。

溶瘤剂远隔效应的首次发现是在皮肤黑色素瘤上。当改良的单纯疱疹病毒 T-VEC 局部滴入皮肤黑色素瘤后，不仅破坏了原发肿瘤，而且延缓了未治疗的转移灶的生长。在接受免疫检查点抑制剂治疗的无法手术患者中，这种效应尤其显著。一些非病毒性溶瘤治疗包括放疗、热疗、超声和冷冻治疗以及微波或射频消融。目前许多研究正在关注新的方法，包括局部注射细胞毒剂。例如，肿瘤动脉栓塞术中蒽环类药物的注射， PD1抗体的靶向输注等等。溶瘤联合免疫刺激剂是激发免疫效应的最佳策略之一。许多研究发现，溶瘤治疗能够调节肿瘤和免疫细胞表面蛋白的表达，从而增加对免疫检查点抑制剂治疗反应的可能性。例如，局部外周治疗如射频或光动力疗法通过上调 PD-L1 表达，显著增强PD1 阻断的疗效。溶瘤联合免疫治疗是一种值得关注的抗肿瘤策略，能够放大抗肿瘤免疫反应。但常见的溶瘤方案如电化学疗法或肿瘤动脉化疗栓塞需要特定的技能和设备，这意味着它们只能在专门的肿瘤中心完成。目前临床前研究结果证明，临床上广泛用于镇痛的常见局麻药，如果注射到肿瘤中，也可以刺激产生抗肿瘤免疫反应。此外，局部麻醉药还能诱导若干免疫原性细胞死亡的特征，促进吞噬细胞的成熟，募集 T 细胞进入瘤床。在实体瘤的临床前模型中，这些局部免疫效应阻碍了肿瘤生长并增加了总生存期。当与全身 PD-1 靶向免疫治疗联合使用时，麻醉药的局部作用增强，使一小部分肿瘤完全根除并产生长期免疫记忆。作者推测，肿瘤内给予局部麻醉药是一种有前景的局部溶瘤选择。

局部麻醉药概述和一般作用方式

局部麻醉药是一类可逆性抑制疼痛相关神经元信号传导的分子。这些药物在临床实践中被广泛使用，用以尽量减少术中的急性疼痛和炎症。单独使用，它们可起到充分镇痛和局部肌肉松弛，便于外科手术。与全身麻醉联合使用，可减少阿片类药物的消耗，从而减少阿片类药物介导的副作用，如恶心、呕吐、瘙痒和幻觉。局部麻醉药的注射可通过不同技术进行：局部麻醉（局部注射或浸润）、区域麻醉（神经丛或肌间阻滞）和椎管内麻醉（脊髓或硬膜外麻醉）。

局部麻醉药的化学结构由三个部分组成：亲水端（叔胺）、亲脂端（芳香族）和中间连接（氨基酯或氨基酰胺键）。氨基酯键连接的局麻药包括可卡因、氯普鲁卡因、普鲁卡因和丁卡因，而氨基酰胺家族由布比卡因、左旋布比卡因、利多卡因、甲哌卡因、丙胺卡因和罗哌卡因组成。局部麻醉药的药理学特性已得到充分研究。局部麻醉药穿过神经细胞质膜后，特异性地阻断电压门控的钠、钾通道，从而阻止动作电位的产生，停止轴突疼痛的传导。除神经元细胞和心肌细胞外，局部麻醉药对健康细胞是完全安全的。局部麻醉药可引起神经毒性（感觉异常、晕厥、危象和昏迷）和心脏毒性（节律障碍、传导障碍、心脏骤停），临床上较为罕见并具有剂量依赖性。

目前尚未发表肿瘤手术中某种局麻药的注射治疗相关指南。局麻药的选择和给药途径通常由麻醉医师决定。肿瘤手术通常会引起疼痛，局麻药通常在围手术期用以减少疼痛。几项回顾性试验揭示了在切除原发性实体瘤的手术中注射局麻药后，患者生存率得到了改善，表明局麻药可能介导某种抗肿瘤活性。

局部麻醉药抑制肿瘤细胞的增殖、侵袭和迁移

临床前数据支持局麻药通过一系列机制抑制肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭的观点。局麻药是特异性钙通道阻滞剂。它们作用在肌氨酸/内质网Ca2 +-ATP酶（SERCA），减少胞浆钙通量并激活内质网，从而抑制蛋白质翻译并阻滞细胞周期。此外，细胞经过局麻药处理后显著降低了细胞周期蛋白D、细胞周期蛋白 E 和细胞周期蛋白 B2 的表达，以及细胞周期蛋白依赖性激酶2和4的表达，阻断了 G1 或 G2 期的细胞分裂周期。钙通量的紊乱也扰乱了肌动蛋白丝的聚合，引起细胞骨架重塑阻断癌细胞的迁移。而且，局麻药下调基质金属蛋白酶（MMP-2和MMP-9）的表达，从而减少恶性肿瘤细胞向细胞外基质的迁移，最大限度地减少远处器官的侵袭。此外，局麻药通过抑制 DNA 甲基转移酶1和3的活性或通过直接破坏其与 DNA 的结合，促进 DNA 去甲基化等表观遗传学改变，从而恢复人胃癌 SGC-7901 细胞或人乳腺癌 MCF-7 细胞中CDKN2A、RARβ等几种抑癌基因和人肝癌细胞 HLE 细胞中p16INK4a、HAI-2/PB、14-3-3sigma、NQO1基因的表达。局麻药还影响各种非编码RNA（如miR-133b、miR-520a-3p和miR-539）的调控，这些非编码 RNA 调节参与细胞增殖和迁移过程的Akt/ERK、PI3K/Akt和 EGFR 信号通路。

局部麻醉药诱导不同形式的肿瘤细胞死亡

在临床治疗浓度下，酯类和酰胺类局麻药在各种类型的肿瘤细胞中以时间依赖性和剂量依赖性的方式触发细胞不同的死亡方式。在低浓度和短时间暴露下，局麻药通过线粒体功能障碍和 p38MAPK 通路的激活促进凋亡途径，而高浓度倾向于引起细胞坏死。局麻药诱导的线粒体毒性在心肌细胞和神经细胞中得到了充分的描述。局麻药抑制肿瘤细胞线粒体呼吸复合体I和II，降低线粒体膜电位，停止ATP产生，抑制糖酵解，破坏线粒体纤维。一些证据也支持局麻药可以刺激自噬、铁死亡和坏死。

尽管以上描述可以解释局麻药的抗肿瘤作用，但在体外实验中，局麻药的直接细胞毒性作用不足以根除整个生物体中的肿瘤。一些临床前证据表明，局麻药激发了免疫效应级联反应，能够在一些小鼠模型中产生强烈的抗肿瘤免疫活性。这种间接作用方式可能在局麻药的抗肿瘤作用中起主要作用。

局部麻醉药诱导免疫反应

局麻药在小鼠实体肿瘤模型中减缓肿瘤生长并改善总生存期。既往的研究证据表明，局麻药的这些抗肿瘤作用涉及免疫系统的积极参与。在植入鼠纤维肉瘤的免疫缺陷小鼠（无胸腺，缺乏T 细胞）中，局麻药的抗癌作用完全消失。此外，局麻药刺激濒死肿瘤细胞释放ATP、HMGB1等免疫原性细胞死亡的特异性标志，导致树突细胞成熟。局麻药处理的肿瘤细胞会被骨髓来源的树突细胞有效吞噬。在体内，鼠肿瘤活检的研究显示局麻药刺激 T 淋巴细胞浸润肿瘤。CD8+ T细胞被特异性激活，表现为两种激活标志物上调，包括可诱导共刺激（ICOS）分子和糖皮质激素诱导的 TNFR 相关受体（GITR）。局麻药还可降低免疫抑制调节性 T 细胞的瘤内丰度，并下调了其GITR的表达。这些局麻药引起的免疫效应依赖于死前应激途径，包括自噬和内质网应激。通过敲除 ATG5 或 EIF2AK3 使肿瘤细胞中这些应激途径失活，可消除局麻药在体内的抗肿瘤免疫作用。在进一步的临床前研究中有研究者发现，在具有免疫活性的乳腺肿瘤单采小鼠模型中，注射利多卡因联合顺铂抑制了恶性肿瘤细胞向肺的转移播散。这一现象表明局麻药可能引起远隔效应。但该研究没有探讨局麻药诱导的原发性肿瘤免疫浸润的可能改变，也没有深究免疫效应器的耗竭是否会抑制局麻药的抗转移作用。

在一项研究中，利多卡因在体外和免疫缺陷小鼠异种移植模型中，通过激活凋亡信号通路延缓人肝肿瘤细胞的发展。这些数据表明，局麻药的直接细胞毒性可以在没有任何 T 细胞参与的情况下减缓人类肿瘤生长。但该研究中没有小鼠完全被治愈。直接细胞毒性与间接免疫依赖性局麻药效应的相对作用可能取决于特定的肿瘤类型、宿主的免疫系统和错综复杂的肿瘤-宿主相互作用。

局部麻醉药放大抗肿瘤药物的细胞毒性

尽管上述的研究结果已经令人满意，但单纯依赖局麻药的免疫效应无法产生足够的抗肿瘤作用。为此，局麻药已与各种化疗药物联合应用。布比卡因、罗哌卡因和利多卡因使绒毛膜癌、胃癌和乳腺癌细胞对5-氟尿嘧啶的细胞毒作用敏感。局麻药还可使肝癌和乳腺癌细胞对顺铂敏感，增强维莫非尼和达卡巴嗪对黑色素瘤的疗效，协同紫杉醇降低食管癌细胞增殖和迁移。基于这些发现，在免疫功能正常小鼠建立的乳腺癌、纤维肉瘤和结肠癌等不同实体瘤模型中研究了局麻药溶瘤治疗与全身免疫治疗的相关性。作者提到其最近的研究发现，当肿瘤变得可触及时，局部注射利多卡因或罗哌卡因两次。1周后，与未治疗病灶相比，治疗肿瘤的生长减慢。此时，给予小鼠连续3次腹腔注射 PD1 抗体。发现LA 联合 PD1 阻断比局麻药或PD1 抗体单药治疗更有效地减少肿瘤生长并延长小鼠的生存期。已经治愈的小鼠抵抗了相同类型肿瘤的再复发，表明特异性免疫记忆的建立（图1）。

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图1. 局部麻醉药引起的抗肿瘤免疫机制

讨论

基于本文讨论的结果，假定肿瘤内注射局麻药代表了局部区域溶瘤的一种选择。局麻药在肿瘤细胞中引起免疫原性应激，从而通过刺激树突细胞引起先天性免疫反应，招募细胞毒性 T 淋巴细胞进入瘤床。在PD-1阻断剂的作用下，可能导致治疗相关的免疫应答。

免疫原性细胞死亡 (ICD) 诱导剂与检查点阻断剂的组合已在临床前水平上得到证实。克唑替尼+顺铂联合治疗方案增加了非小细胞肺癌中 PD-1 和 PD-L1 的表达，从而使其对抗 PD1 治疗敏感。然而，大多数免疫原性细胞死亡诱导剂是全身给药的，因此难以作为溶瘤剂使用。在这种情况下，局部麻醉药可能是溶瘤治疗中作为免疫刺激剂的候选者。支持这一猜想的临床前证据仍然有限，难以达到临床概念上的完全验证。

进一步的研究应集中于不同的实验组合，以利用局麻药引起的抗肿瘤免疫反应。可以检测涉及局麻药与靶向CTLA4、PD-L1或 PD-1 或其他免疫检查点的抗体，以及免疫刺激分子的多种组合。局部注射重组钙网蛋白可增强局麻药的抑制肿瘤生长效果。但目前尚未确定能否通过全身免疫治疗来提高这两者的联合作用。因此，需要进一步的临床前工作来优化局麻药在局部和全身干预对免疫系统的影响。

迄今为止，在临床前实验中通常在局麻药注射后给予序贯全身免疫治疗。在临床实践中，一些患者在术前接受新辅助免疫治疗联合化疗，以减小肿瘤体积并使病变可手术。使用局麻药进行溶瘤治疗，相对于免疫治疗时间点的不同，是否会影响免疫应答的启动，也是值得关注的方向。

在临床水平上，一些病例报告和回顾性研究支持直接溶瘤治疗联合免疫治疗的潜在益处。替西木单抗预处理增加了循环中活化的CD8+T细胞，在微波治疗的难治性胆管癌患者中获得了部分临床缓解或疾病稳定。在晚期黑色素瘤患者中，局部外周治疗（放疗或电化学疗法）可改善免疫治疗的结局，且不增加免疫相关事件。一项前瞻性试验验证了溶瘤治疗联合免疫治疗在晚期肝癌患者中的安全性、可行性和有效性。这些研究结果促进了局麻药联合免疫检查点阻断的前瞻性试验的开展。

总结

本文介绍了一种新型免疫刺激疗法——溶瘤治疗。它包括瘤内局部注射细胞毒性药物和非药物治疗，如放疗、热疗、冷冻治疗以及微波或射频消融等。溶瘤治疗不仅可以直接杀死局部的肿瘤细胞，还可以增强抗肿瘤免疫反应，产生远隔效应。最近的研究结果表明，通常在临床上用于控制手术疼痛的局部麻醉药如果被注射到肿瘤中，也具有类似溶瘤治疗的抗肿瘤作用。此外，局部麻醉药与全身免疫检查点抑制剂的联合使用显着改善了几种临床前肿瘤模型的总生存期。这可以用局部麻醉药的直接细胞毒性和间接的免疫相关远隔效应来解释。局部麻醉药作为一种常见的临床用药，有望成为一种新的溶瘤剂。局部溶瘤联合免疫治疗呈现出很好的治疗效果。局麻药诱导的抗肿瘤作用和免疫反应正在临床前实验中得到不断验证。未来的研究有望在多个不同的模型中证实这些效应，并在更多的分子层面上破译局麻药介导的抗肿瘤效应的机制。设计前瞻性随机试验在临床水平证实局麻药联合全身免疫治疗的抗肿瘤作用，具有很广阔的前景。

编译：石超，吴星

审校：张军，缪长虹

参考文献：

Bezu L, Kepp O, Kroemer G. Local anesthetics and immunotherapy: a novel combination to fight cancer. Semin Immunopathol.2022 Aug.doi:10.1007/s00281-022-00960-6

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