中南大学湘雅二医院肿瘤科
胡春宏 王晶晶
热疗即加热疗法，是指通过升高体温或局部加温，改变肿瘤细胞所处的环境，并使其变性、坏死，且提高机体的免疫力，抑制肿瘤的转移，增强化放疗疗效，促进癌细胞的凋亡，从而达到治疗肿瘤目的的方法。近年来，热疗在各种恶性肿瘤的治疗中已显示出一定的效果，但作用机制仍不清楚。本文就热疗对多种恶性肿瘤的作用及其机制进行综述。
一、体外研究
(一) 加热诱导肿瘤细胞凋亡
恶性肿瘤的产生和发展不但是由于细胞的无限增殖，还由于细胞内部控制细胞死亡通道即凋亡的机制障碍或者二者失去平衡所致[1]。热疗引起的细胞凋亡具有形态学及生物化学方面的变化，形态学上主要表现为细胞骨架细胞间连接方面的改变，如加热 43 度可以使细胞的黏附能力减低，细胞皱缩而改变细胞膜的通透性，染色质凝聚，DNA 断裂，抑制 DNA 修复酶的活性等[2, 3]。不同肿瘤细胞对加热的敏感程度不同，不同温度和不同作用时间对不同肿瘤细胞的凋亡作用是不同的。通过流式细胞仪检测，MTT 法测定琥珀酸脱氢酶(SDH)活性等技术手段发现加热可诱导一系列肿瘤细胞株凋亡。例如：加热诱导人结肠腺癌 Lovo 细胞株凋亡，诱导凋亡的最佳条件为 43`C 处理 3-4 小时和 44`C 下处理 1-2 小时[4]；加热诱导肝癌细胞株 HepA 凋亡的最佳条件为 44`C 下处理 1-2 小时[5]；胃癌细胞株 MKN28 的最佳诱导凋亡条件为43`C 处理 30 分钟[6]；胆囊癌细胞系 GBD-SD 经过 43`C 作用 1 小时凋亡率最大[7]；宫颈癌细胞系 Hela 及神经母细胞瘤 SK-H-SN 的诱导凋亡最佳温度为 43`C[8, 9]；神经胶质瘤细胞系 A172，T98G，V25MG 和YKG-1 在 45`C 及 47`C 作用下凋亡最明显[10]；骨肉瘤细胞系 OS29901 和 SOSP2M3 经过 50`C30min 的温热作用凋亡率最大[11]。不同组织来源的肿瘤细胞系，热诱导其产生凋亡的时相性相差很大。因而了解多种细胞的最适热诱导条件，具有现实的临床参考价值。作者选用两种人类乳腺癌细胞系：乳腺癌细胞MCF-7 (雌激素受体阳性)和 MDA-MB-453(雌激素受体阴性)为研究对象，探索加热、顺铂和加热联合顺铂对两株不同 ER 表达的乳腺癌细胞株的抑制作用。结果表明加热可以提高乳腺癌细胞对顺铂的敏感性，顺铂对乳腺癌细胞 MCF-7 的半数抑制浓度(IC50)从顺铂组的 31.91μg/ml 降低至加热顺铂组的 22.55μg/ml；而对乳腺癌细胞 MDA-MB-453 的半数抑制浓度(IC50)从 32.78μg/ml 降低至 22.12μg/ml。并且两株不同 ER表达的乳腺癌细胞株对热的敏感性无统计学差别(P<0.001)，提示热疗可用于 ER 表达不同的乳腺癌。
(二) 加热对细胞周期的影响
热疗通过影响肿瘤细胞的生长周期而抑制其增殖，达到治疗目的。实验证明，加热处理结肠癌细胞株 Lovo 及胃癌细胞株 MKN28 后，出现 G1 期细胞数下降，而 S 期和 G2/M 期细胞数均上升[4, 6]。而另一实验表明，加热处理胆囊癌细胞株 GBC-SD 后，G0/G1 期细胞比例明显上升， 期细胞有所减少， G2/MS而期细胞显著减少[7]。在这种状态下，癌细胞进入 G2 期减少，从而使该细胞的蛋白质合成及细胞分裂受阻[12]，进而导致细胞凋亡；另一方面，该细胞在 G1 期所占比例增加，说明该细胞的耐热能力较强，即在受热的条件下，细胞还在增殖。对白血病细胞系 HL-60 细胞的研究表明，45`C 作用 5-15min 后， 与 G2/MG1期细胞增多，并且短时间加热可导致 S 期细胞首先凋亡，但长时间热作用可诱导全部周期细胞的凋亡[13]。上述实验说明热疗对不同类型肿瘤细胞的周期影响是不同的。热疗可影响细胞生长周期，但作用结果不同，可能与细胞种属特异性有关，具体机制还不十分清楚。
(三) 加热导致细胞坏死
大量实验资料表明：温度过高或者作用时间过长，均不能使凋亡率上升，反而有所下降。这是因为长时间高热作用，使肿瘤细胞大部分坏死[4-11]。国外学者 Brehmen 的研究也证明较温和的热疗引起前列腺癌细胞凋亡，较强的热疗引起前列腺细胞坏死[14]。
二、作用机制
(一) 肿瘤细胞加热后，首先引起直接的细胞毒作用，表现在胞浆和胞膜蛋白的变性，胞浆内各种细胞器的破坏及胞膜通透性的改变，从而导致肿瘤细胞的死亡[15]。其次，可改变肿瘤微环境。由于肿瘤血管形成结构有异于正常血管，且血管神经感受器不健全，高温作用后肿瘤血流减少，出现代谢性酸中毒。结果导致形态学的改变包括：内皮细胞肿胀，血浆外渗，凝血机制激活微血栓形成以及血细胞黏附性改变[16]。
(二) 热疗能够引起特定的细胞信号转导的改变。热疗影响细胞膜的稳定性和流动性，阻碍跨膜转运蛋白和细胞表面受体的结合，这在热敏感的细胞中表现为流动性增加，而在热抵抗的细胞中则流动性减少，同时可以引起胞内 Na+ 、Ca2+浓度增加，而 K+浓度减少[17]。Whyte 认为钙离子在细胞凋亡过程的起始阶段和凋亡的最后共同通路钙离子依赖性核酸内切酶的激活过程中发挥重要作用，通过钙离子浓度的增加来诱导细胞凋亡[18]。
(三) 热疗能够诱导凋亡相关基因的表达。Bcl-2 家族是目前最受重视的调控凋亡的基因家族，分为两类：即凋亡抑制基因(Bcl-2，Bcl-xl，McH-1，Bcl-w 等)及凋亡诱导基因(Bax，Bcl-xs，Bak，Bik，Brd 等)。两者的相互作用决定细胞的生存或凋亡。其中研究最多的是 Bcl-2 和 Bax 基因。它们也是调控细胞凋亡的主要分子。Bcl-2 基因/蛋白过度表达，细胞存活，Bax 基因/蛋白过度表达，则促进细胞凋亡[19,能通过影响 Bcl-2 与 Bax 基因/蛋白而诱导凋亡。
(四)Hsps 是一组具有重要生理功能高度保守的糖蛋白家族。加热诱导细胞凋亡的触发机制可能与 Hsp的表达有关[21]。一些学者认为热疗可引起 Hsp70 的表达，增加肿瘤细胞免疫原性，诱导免疫激发导致肿瘤细胞凋亡[22]。
(五)C-myc 基因也是一种与细胞凋亡相关的基因，正常位于第 8 号染色体长臂，编码分子量为 62000，由 349 氨基酸组成的蛋白质，属于核内蛋白质。C-myc 能通过自身的反馈抑制向下调节自身转录的启动。一般认为 C-myc 基因的作用具有双重性，当某种生长因子缺乏和有抑癌因子存在时，则可诱导细胞凋亡，反之促进细胞增殖[23]。研究表明，加热后 C-myc 蛋白大量表达，促进细胞凋亡[24]。
