中华放射医学与防护杂志1999年第1期

裴雪涛

关键词： 白细胞介素-11血小板生成素血小板减少症化疗研究

依然是目前癌症治疗中最主要的措施之一。化疗所致的严重粒细胞减少症随着粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、粒/巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)等造血刺激因子的应用而得以明显改善，由此而加大的化疗剂量也大大提高了癌症患者的治愈率或缓解率。但随之而来的另一个突出问题则是不同程度的急性或迟发性血小板减少症，且其恢复较中性粒细胞更晚、更困难，以往通过不断地输注血小板进行治疗，但其最大的危险是日益严重的输血相关性病毒或细菌感染。近年来开展的外周血干细胞移植在治疗化疗所致血小板减少症方面取得了较好的效果，但这一治疗方法技术条件要求较高、操作较繁琐、费用较贵，且难以反复应用。因此，人们渴盼有类似CSFs治疗继发性中性粒细胞减少症一样的细胞因子或药物问世，以使化疗所致血小板减少症的治疗成为一种普通的常规疗法，减轻化疗并发症，最终提高癌症患者的治愈率、缓解率及生存质量。1990年及1994年，一些研究小组先后克隆了白介素(IL)-11和血小板生成素(TPO)或称巨核细胞生长发育因子(MGDF)，并初步证实了它们对巨核细胞发育成熟及血小板生成的促进作用^［1-5］。之后许多学者对两类细胞因子进行了体内外的系统研究，并取得很大进展，现已趋近于临床应用，从而使人们看到了治疗血小板减少症的希望。

一、IL-11与TPO的生物学特性

1.IL-11：IL-11的造血活性首先是在“永生化”的灵长类动物骨髓基质细胞系PU-34的条件液中被发现^［1］，随后的研究证实IL-11介导的信号传导是通过其受体的IL-11结合链与gp-130组成的受体复合物来完成的，而这一传导通路也是IL-6受体信号传导的组成部分，尽管如此，抗IL-6单克隆抗体阻断实验并不影响IL-11的作用，且其作用谱也与IL-6不同，除具有多重造血刺激活性外，IL-11还下调单核巨噬细胞产生某些炎性物质，如肿瘤坏死因子(TNF)。同源的人类IL-11克隆自一肺成纤维细胞系，其基因位于19号染色体，相对分子质量为19×10³，由178个氨基酸组成的蛋白质^［1］。

体外研究表明，IL-11可作用于从多向祖细胞到各系定向祖细胞以及幼稚血细胞的不同分化阶段，尤其是巨核细胞系^［6］。单用IL-11对早期祖细胞无明显作用，但与干细胞因子(SCF)、Flk2/Flt3配基(FL)、IL-3等细胞因子联用即可启动早期祖细胞增殖，并形成包括巨核系祖细胞(CFU-MK)在内的各系祖细胞；IL-11单独使用可促进早期巨核细胞成熟、增大其细胞体积和倍性，与TPO和IL-3或SCF联合则可大大加强这种促进作用；PCR分析纯化的不同细胞亚群IL-11受体(IL-11R)的表达表明，早晚期的巨核系祖细胞及成熟巨核细胞均有IL-11R的表达，但在血小板则没有IL-11R，因此，IL-11不会刺激血小板聚集^［6，7］。动物实验则显示IL-11可明显加速亚致死剂量照射或化学药物处理后动物的造血恢复，且具有剂量相关性，血小板恢复的峰值约在IL-11应用后的14～21天，除血小板外，对中性粒细胞和网织红细胞等的恢复也有明显促进作用^［8，9］。有趣的是IL-11对辐射或化疗所致的胃肠道损伤也有明显的保护作用，并促使胃肠道腺体加速恢复，从而提高照射动物的存活率，其作用机制可能与保护肠上皮干细胞及抑制TNF产生有关^［10］。

2.TPO：TPO的概念提出于38年前，但直到1994年才由几个研究小组利用不同技术途径克隆获得^［2-5］。其中两个小组直接由血小板减少症的动物血浆纯化获得^［2］，其他小组则通过对小鼠髓系增殖性白血病病毒癌基因v-mpl及其原癌基因c-mpl的特征、分布及反义核酸封闭等研究，证实c-Mpl的配基(ML)就是TPO，并完成其纯化、测序与克隆^［3-5］。人TPO基因位于3号染色体q26-27，相对分子质量为36×10³，由353个氨基酸组成的前体蛋白，经剪切及糖基化等加工修饰后形成的TPO由332个氨基酸组成，相对分子质量为(60～70)×10³，起始的153个氨基酸是其功能区段，与红细胞生成素(EPO)有23%的同源性。从几种已被纯化的动物TPO看，不同种属间在氨基酸序列上具有高度的同源性。

Nichol等人的研究表明，TPO水平与血液中血小板数量成反比，血小板减低时TPO水平明显升高，而血小板生成增多时，TPO又降至低水平^［11］。说明TPO是体内调节血小板数量的重要生理性激素。体外的研究则表明TPO单独应用即可促使CFU-MK增殖，加速其分化成熟，并增大巨核细胞体积、增加其多倍性；同时，TPO还可促进系特异性标志GpⅠb和GpⅡb/Ⅲa的表达，经其诱导的巨核细胞显示凸出的界膜系统、大量血小板特异性颗粒及巨核细胞胞浆内的“血小板区”，并分裂形成血小板；当加入血小板激活剂时，这些新分裂形成的血小板便表现出正常的功能^{［5，12，13］}。因此，TPO可维持巨核细胞增殖、分化、成熟、分裂形成有功能的血小板等全过程。此外，IL-3、SCF、EPO、IL-11等细胞因子均可与TPO协同作用，促进巨核细胞增殖分化；TPO也可与EPO、SCF、IL-3、G-CSF等协同，促进红系和粒系祖细胞增殖，并促使干细胞进入增殖周期^{［14，15］}。体内实验则显示正常小鼠接受TPO治疗后，各系造血祖细胞的数量，包括CFU-MK、BFU-E、CFU-GM等均升高3～20倍；而“敲除”TPO或TPO受体基因的小鼠则体内红系、粒系祖细胞及其他幼稚细胞的数量均只有正常值的10%～50%^［16］。从而表明TPO在体内外均显示多种造血刺激活性。

二、IL-11和TPO的临床研究进展

体外实验及动物实验均表明IL-11和TPO具有明显的促进血小板生成的作用，因此，可应用于肿瘤化疗所致的血小板减少，目前二者均已进行临床Ⅰ/Ⅱ期试验。

Gordon等人^［17］对rhIL-11进行了Ⅰ期临床研究，所选16例乳腺癌患者在接受环磷酰胺(1500mg/m²)和柔红霉素(60mg/m²)的化疗期间单独应用不同剂量的rhIL-11(剂量分别为10、25、50、75和100μg·kg^-1.d^-1×14)，可见血小板分别增高了76%、93%、108%和185%(10～75μg组)，但白细胞数无明显改变。结果显示所有剂量均有升高血小板的作用，其建议的治疗剂量为≥25μg/kg，但耐受剂量为75μg/kg。Tepler等人^［18］则对93例癌症患者进行了进一步的随机分组研究，所有患者均由于大剂量化疗所致的血小板减少(≤20×10⁹/L)而接受过血小板输注治疗，在实验治疗期间，化疗剂量不减低，rhIL-11应用剂量分别为50和25μg/kg，化疗后第1天开始连续应用14～21天。在可统计的有效病例中，30%(8/27)接受50μg/kg rhIL-11的患者不再需要输注血小板即可完成化疗，而安慰剂对照组(27例)仅1例(4%)可免输血小板，二组间差异有显著性(P＜0.05)；接受25μg/kg rhIL-11的病例则有18%(5/28)可免输血小板。结合Ⅰ期临床所用10～100μg/kg不同剂量的观察，治疗大剂量化疗所致血小板减少症的适宜rhIL-11剂量为50μg/kg。rhIL-11应用的主要副作用是乏力、肌痛及心血管症状，包括少量的房性心律不齐和晕厥，但各治疗组间晕厥、发热、住院天数及输红细胞次数等均无明显差别，也未出现严重的血小板增多(＞1 000×10⁹/L)。

TPO(平截的聚二乙烯乙二醇修饰的TPO)的临床研究也取得明显进展，在美国和澳大利亚进行的Ⅰ期临床试验(双盲、安慰剂对照)显示，肺癌等接受大剂量化疗的肿瘤患者，在有或无G-CSF协同应用的情况下，皮下注射rhTPO或称rhMGDF(rhTPO/rhMGDF)0.03～5.0μg*kg^-1*d^-1的剂量范围内，连续使用10天是安全和有效的。在化疗前(Cycle 0)和化疗后(Cycle 1)给予相同剂量的rhTPO/rhMGDF进行研究，其结果表明化疗前接受试验药物治疗的患者出现明显的血小板增多，当试验药物剂量达0.3μg*kg^-1*d^-1时，由于患者血小板升高过多而不得不中止试验；而化疗后给药组在有或无G-CSF支持的情况下，rhTPO/rhMGDF均可明显提高化疗后血小板的最低值，并缩短血小板减少持续的时间，从而大大减少血小板输注的次数或完全不需要输注血小板，并减轻了化疗所致的骨髓造血抑制，减少了相关并发症的发生^{［19，20］}。目前，rhTPO/rhMGDF 对正常人的影响及进一步的临床研究仍在日本及欧洲等地进行。

三、IL-11和TPO的临床应用前景及存在的问题

从IL-11和TPO的生物学特征、体外实验、动物试验及临床Ⅰ/Ⅱ期研究可见，其在血小板生成及其他领域具有广阔的应用前景，但也有一些问题或潜在的副作用需进一步研究解决。

1.应用范围与前景：①放化疗所致的血小板减少及造血损伤。主要包括实体瘤、急性白血病及其他疾病放化疗以及造血干细胞移植(骨髓、外周血、脐带血)后的造血恢复。②原发病所致的血小板减少。如再生障碍性贫血、骨髓衰竭、骨髓增生异常综合征(MDS)、AIDS、免疫性血小板减少性紫癜(ITP)等。③外科手术所致的失血及血小板减少。可术前或术后应用，如主动脉内球囊计数性搏动、心脏外科手术、普外科手术等。④外周血干细胞动员、血小板采集与分离、血小板保存等。⑤体外造血干、祖细胞扩增及巨核细胞、血小板定向诱导生成。⑥其他。如放化疗所致胃肠道损伤、炎症反应等。

2.有待研究解决的主要问题：①IL-11和TPO促进