5-FU-PLA微球的肺癌杀伤效应研究

中国肺癌杂志 2000年第6期第3卷 论著

作者：陆燕蓉　林苹　陆彬　王建　张洁　黄孝忠

单位：陆杉(华西医科大学药学院)；王建(四川省肿瘤研究所)；陆燕蓉　林苹　张洁　黄孝忠(华西医科大学附属第一医院肿瘤中心　肿瘤研究所　成都，610041)

关键词：5-FU-PLA微球；释放；抗癌效应

　　【摘要】目的　研究生物可降解抗癌药5-FU-PLA微球的释药特点，鉴定其体外杀伤肿瘤细胞的活性。方法　采用恒温振荡透析法和一阶导数紫外分光光度法测定5-FU-PLA微球的药物释放特性；MTT比色法测定不同时相5-FU-PLA微球对人和小鼠肺癌、胃癌、肝癌等细胞株的杀伤活性。结果　5-FU-PLA微球的半数释放期（t 1／2）为10.4天，释放过程未表现出爆破效应（24小时释放19.4％）。5-FU-PLA微球对肺癌等细胞株有较强杀伤活性，其中肺癌和胃癌较肝癌更为敏感；5-FU-PLA微球的肿瘤杀伤活性与作用时间和释药量呈正相关关系。结论　5-FU-PLA微球的抗癌药物分布均匀，具有良好的缓释功能，微球制备和释放过程对5-FU的药效无影响。5-FU-PLA微球能在较长时间内维持有效的杀瘤活性。本研究为5-FU-PLA微球用于肺癌等肿瘤的介入治疗提供了实验依据。

　　【中图分类号】R743-36

Studies on release characteristics and cytotoxicity of 5-fluorouracil loaded polylactide microspheres on lung cancer cell lines

LU Yanrong,LIN Ping,LU Bin,WANG Jian,ZHANG Jie,HUANG Xiaozhong

　　(Cancer Center,Cancer Institute,The First University Hospital,West China University of Medical Sciences,Chengdu,Sichuan 610041,P.R.China)

　　【Abstract】Objective　To investigate the release characteristics and cytotoxicity of 5-fluorouracil loaded polylactide microspheres on lung cancer cell lines.Methods　The release characteristic of 5-FU-PLA microspheres was detected by constant temperature vibration dialysis assay.The antitumor activities of 5-FU-PLA microspheres against human and mouse lung,gastric and hepatocellular carcinoma cell lines were detected by MTT colorimetric assay.Results　5-FU-PLA microspheres had a good function of extended-release,its t 1／2 was 10.4 days,and the release process had no blow up effect.The lung and gastric cancer cell lines were more sensitive than hepatocellular cancer cell line to 5-FU-PLA microspheres.The antitumor activity significantly correlated with the time of drug action and the dose of 5-FU released from the microspheres.Conclusion　5-FU is well distributed in 5-FU-PLA microspheres.Its preparing and releasing processes have no influence on the effect of 5-FU.It can keep the antitumor activities for a relatively long time.The current study provides an experimental basis for interventional therapy of tumors.

　　【Key words】5-FU-PLA microspheres　　Release　　Antitumor activity

　　DL-聚乳酸是一种可被机体降解的高分子聚合物，作为抗肿瘤药物载体，被用于肿瘤的靶向治疗研究^［1，2］。这类微球药物由于具备定向、缓释或控释的功能，不仅能减少给药次数，而且还能通过多种途径定向给药，避免发生全身性毒副反应。本研究使用的5-氟尿嘧啶聚乳酸(5-FU-PLA)微球由液中干燥法制备。实验中采用恒温振荡透析法测定了5-FU-PLA微球的释放特性；采用MTT法测定5-FU-PLA微球的肺癌杀伤效应，为5-FU-PLA微球用于临床肿瘤的介入治疗提供了实验依据。

　　1　材料和方法

　　1.1　主要试剂及药物　培养基：RPMI 1640，加15％小牛血清(NCS)。MTT为Sigma产品，用PBS配至5.0 g／L。DMSO由成都化学试剂厂生产(分析纯)。5-FU由上海旭东海普药业生产，PBS配至1.0 g／L备用。5-FU-PLA微球由华西医科大学药学院药剂学教研室采用液中干燥法制备^［3］，微球平均直径63.2 μm，含药量5.4％。用PBS配制西黄蓍胶(进口分装)至0.3％备用。

　　1.2　细胞株　L3-8：C57BL／6小鼠Lewis肺癌(本室建)^［4］；P815：DBA／2小鼠肥大细胞瘤(引自中国医科院肿瘤所)；SPC-A1人肺腺癌、SMMC-7721人肝癌、SGC-7901人胃癌由本室常规传代保存。

　　1.3　5-FU-PLA微球的体外释药特性　精密称取5-FU-PLA微球50 mg置透析袋内，扎紧袋口放入盛有100 ml pH 7.4 PBS的烧杯中，并开始计时。烧杯置于水平恒温振荡器上，37℃±0.5℃，频率60 r／min。于一定时间取样5 ml，同时补加5 ml空白PBS。所取样本用一阶导数紫外分光光度法测定5-FU含量，以三次实验取均值，绘制药物释放曲线。

　　1.4　MTT法检测5-FU-PLA微球的肿瘤杀伤活性　收集生长良好的肿瘤细胞，制成1×10⁵／ml细胞悬液，加入96孔平底板0.1 ml／孔。5-FU-PLA微球用0.3％西黄蓍胶做助悬剂，倍比稀释至所需浓度，加96孔板0.1 ml／孔，每样品重复3份，同时设5-FU、PLA、西黄蓍胶及培养液空白对照组。15％ NCS1640补液至终体积0.2 ml／孔。37℃，5％ CO₂培养2天、4天、7天，于测定前4小时加入MTT 0.01 ml／孔。5-FU对照组根据释药曲线，以不同时间内5-FU-PLA微球的释药量给药。测定时一次甩干板中上清，加入DMSO 0.2 ml／孔，酶标仪（DG3022A型）570 nm读OD值，计算杀伤百分率。

　　杀伤百分率＝(空白组OD值－实验组OD值)/(空白组OD值)×100％

　　1.5　统计学方法　用直线相关分析，计算肿瘤杀伤率与时间的相关系数(r)及5-FU与5-FU-PLA微球肿瘤杀伤率的相关系数。

　　2　结果

　　2.1　5-FU-PLA微球的释药特性　5-FU-PLA微球释药特性如图1，经三批实验测得t 1／2为10.4天，24小时释放19.4％。

　　2.2　肿瘤杀伤效应

　　2.2.1　5-FU-PLA微球对肿瘤细胞的杀伤效应　5-FU-PLA微球对5种肿瘤细胞株的杀伤活性有很大差异，作用4天时的杀伤活性如表1所示，5-FU-PLA微球对人肺癌和胃癌细胞株较人肝癌细胞株更为敏感。在本实验浓度范围内，5-FU-PLA微球对肿瘤细胞的杀伤率随浓度升高有上升趋势。单纯PLA和西黄蓍胶空白对照组的肿瘤细胞生长良好，无杀伤作用(数据略)。

　　2.2.2　5-FU-PLA微球的肿瘤细胞杀伤动力学　如图2所示，5-FU-PLA微球的肿瘤杀伤活性虽因肿瘤类型而异，但随作用时间的延长、5-FU释放量的增加，5-FU-PLA微球对五种瘤株的杀伤率均显著提高。经统计学分析5-FU-PLA微球的杀伤活性与作用时间呈显著的正相关关系(r＝0.977)。

　　图3比较了5-FU-PLA微球和5-FU对两种肺癌细胞（L3-8，SPC-A1）的杀伤动力学。结果表明，药物作用2天和4天时，5-FU-PLA微球的杀伤活性略低于或相当于5-FU的活性，但随作用时间延长（7天）、5-FU释放量的增加，5-FU-PLA微球的杀伤活性显著增强。经统计学分析，5-FU-PLA微球与5-FU的肿瘤杀伤活性有良好的相关关系(L3-8：r＝0.972，SPC-A1：r＝0.967)。

图 1　5-FU-PLA微球药物释放曲线

　　Fig 1　Release curve of 5-FU-PLA microspheres

图 2　5-FU-PLA微球的肿瘤杀伤动力学(0.34 g／L)

　　Fig 2　Kinetics of antitumor activities of 5-FU-PLA microspheres

表 1　5-FU-PLA 微球对肿瘤细胞的杀伤活性（％，±s）

　　Tab 1　Antitumor activities of 5-FU-PLA microspheres to tumor cell lines（％，±s）

图 3　5-FU-PLA微球与5-FU肿瘤杀伤活性比较

　　(5-FU-PLA 0.34 g／L，5-FU为相应时间内微球释药量)

　　Fig 3　The comparison of antitumor activity between 5-FU-PLA microspheres and 5-FU

　　(5-FU-PLA 0.34 g／L,5-FU concentration was the release dose of 5-FU-PLA in the same time)

　　3　讨论

　　5-FU的抗癌谱较广，是临床常用的肿瘤化疗药之一。通常5-FU是经口服或静脉滴注给药，连续使用可出现骨髓抑制和粘膜炎症等毒副反应，限制了使用剂量和周期。聚乳酸微球药物能较好地解决肿瘤治疗中的靶向问题，将其植入瘤体或胸腹腔内可增大局部药物浓度、延长药物的作用时间，减少全身性毒副作用。因此，研制缓释效果好、杀瘤活性高的抗癌微球药在临床肿瘤介入治疗中具有重要的意义。

　　本实验中5-FU-PLA微球采用液中干燥法制备，药物在球中分布均匀、释放缓慢，未表现出爆破效应(24小时释放19.4％)，实验中观察发现5-FU-PLA微球在培养液中极易下沉，影响给药量的控制，使用西黄蓍胶作助悬剂后，其混悬程度明显改善。

　　5-FU的临床用量为750 mg／周，以每日100 mg计，血药浓度为0.2 g／L。5-FU血浆半衰期约为60分钟，其代谢产物在12小时内可被排出80％^［5］，因此我们在设计和测定5-FU-PLA微球抗癌活性的同时，根据释药特性，作了不同作用时间(2天、4天、7天)相应释放剂量5-FU的对照观察。结果表明微球的制备和释放过程对5-FU的药效无影响。小鼠肿瘤较人类肿瘤对5-FU-PLA微球的作用更为敏感，与文献报导的5-FU作用特点一致^［6］；人类肿瘤中肺癌和胃癌较肝癌更为敏感(表1)。

　　本实验结果提示：5-FU为时间效应性药物；5-FU-PLA微球具有良好的缓释功能，对肺癌等细胞株有较高的杀伤活性，若用于临床肺癌患者的介入治疗，可在体内维持较长期的抗癌作用。5-FU在血中半衰期短，化疗时需大量频繁给药，患者常出现明显的毒副反应。肺癌患者植入式5-FU-PLA微球的栓塞治疗和腔内使用可有效降低5-FU的全身性毒副反应，在较长时间内维持肿瘤局部有效的5-FU作用浓度,抑制肿瘤的生长，进一步清除手术后残存的肿瘤细胞，减少肿瘤复发和转移的可能性。本研究结果为微球类抗癌药物的临床应用提供了初步的实验依据。但真正的临床应用尚须开展大量体内研究。

　　本研究受卫生部科学研究基金(98-1-352)资助

　　参考文献

　　1，Spenlehaur G，Veillard M,Benoit J.Formation and characterization of cisplatin loaded poly (d,l-lactide) microspheres of chemoembolization.J Pharm Sci,1986,75(8)∶750-752.

　　2，罗兰，潘金火.微粒作为靶向制剂载体的研究进展.中国医药卫生杂志,1998,29(9)∶424-428.

　　3，雷永，陆彬.避孕微球制备工艺的研究.药学学报，1993，28(1)∶296-302.

　　4，陆燕蓉，林苹，张洁，等.小鼠Lewis肺癌细胞株L3-8的建立及生物学特征.实用癌症杂志,1998,13(3)∶161-163.

　　5，韩锐.抗癌药物研究与实验技术.第1版.北京：北京医科大学中国协合医科大学联合出版社，1997.258-259.

　　6，韩锐.抗癌药物研究与实验技术.第1版.北京：北京医科大学中国协合医科大学联合版社，1997.279-280.

收稿日期：1999-12-17

修回日期：2000-04-27