专题笔谈│门冬酰胺酶治疗急性淋巴细胞白血病应用现状

史沛杰，方建培

中国实用儿科杂志  2016  Vol.31（4）：268-274

摘要

        门冬酰胺酶（Asp）是治疗急性淋巴细胞白血病（ALL）的关键药物之一。临床医生应对Asp治疗ALL的基本概况，如药效、毒副反应等；不同类型门冬酰胺酶在国内外的使用情况；以及关于Asp治疗ALL的3点建议有所了解，以便提高临床疗效。

关键词

        大肠埃希菌源性门冬酰胺酶；培门冬酶；欧文菌源性门冬酰胺酶；急性淋巴细胞白血病  

中图分类号：Ｒ72　文献标志码：A　

作者单位：中山大学孙逸仙纪念医院儿科，广东  广州  510120

通讯作者：方建培，电子信箱：[e-mail]

        门冬酰胺酶作为化疗药物的研究始于1961年，当时研究者明确指出了门冬酰胺酶是几内亚猪血清中有抗淋巴瘤效应物质。随后，大量临床研究显示，门冬酰胺酶在提高儿童急性淋巴细胞白血病（ALL）的完全缓解率及长期无事件生存率方面有显著贡献。门冬酰胺酶能够水解血浆中的门冬酰胺，而门冬酰胺是ALL细胞生长的必要因素，ALL细胞的门冬酰胺合成酶无活性或活性很低，不足以自主生成门冬酰胺，须从血浆中获取门冬酰胺进行蛋白质合成以维持生存，若将血浆中的门冬酰胺耗竭，可引起ALL细胞内蛋白质合成抑制，从而阻碍RNA和DNA合成，导致ALL细胞凋亡；而人体正常细胞内门冬酰胺合成酶活性正常，可自行合成门冬酰胺以维持自身生理需求，从而达到选择性杀伤ALL细胞而对正常人体细胞损伤较小的效果。

        自1978年大肠埃希菌源性门冬酰胺酶被美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于治疗ALL开始，门冬酰胺酶作为治疗儿童ALL的主要药物之一已有近40年的历史。目前已批准用于临床的门冬酰胺酶制剂主要有3种：大肠埃希菌来源的天然门冬酰胺酶（E.coli-Asp）、聚乙二醇化修饰的培门冬酶（PEG-Asp）以及欧文菌来源的天然门冬酰胺酶（Erwinia-Asp）。

1    门冬酰胺酶概述

1.1    半衰期    不同门冬酰胺酶制剂的半衰期不同（见表1、图1［1］），Erwinia-Asp的半衰期为E.coli-Asp的一半， PEG-Asp的半衰期为E.coli-Asp的5倍。有研究发现， 门冬酰胺酶的半衰期不受使用剂量大小或使用次数多少的影响， 也不受患者性别、 年龄、 体表面积、 疾病程度、 肝肾功能或是否联用其他化疗药物等因素的影响。如果患者对E.coli-Asp发生过敏，再次使用E.coli-Asp时酶活性很快下降至检测不到，若改用PEG-Asp，药物半衰期会从5.73 d下降至1.80 d［1］。因此，E.coli-Asp过敏者不建议再用E.coli-Asp，若改用PEG-Asp，请根据发生改变的药物半衰期调整用药间隔。

1.2    药效    一般认为， 若患者血浆中门冬酰胺酶活性谷值为100 U/L， 视为能够耗竭血浆及脑脊液中的门冬酰胺，达到治疗ALL的效果。但 Avramis等［2］认为， 门冬酰胺酶活性谷值应维持在400～700 U/L之间， 以确保达到最佳治疗效果， 且随着门冬酰胺酶使用次数增多， 其使用剂量应有所增加。

        （□）E.coli-Asp 25000 U/m2，n=10

        （▲）PEG-Asp 2500 U/m2，n=10

        （○）Erwinia-Asp 25000 U/m2，n=10

        E.coli-Asp： 大肠埃希菌来源的天然门冬酰胺酶； PEG-Asp：聚乙二醇化修饰的培门冬酶； Erwinia-Asp： 欧文菌来源的天然门冬酰胺酶；资料来源于文献［1］

图1    不同门冬酰胺酶制剂体内活性变化图

1.3    耐药    门冬酰胺酶为外源蛋白，有免疫原性，输入患者体内有可能产生酶抗体（不同门冬酰胺酶制剂出现酶抗体的发生率详见表1）。当患者体内出现酶抗体时，有的患儿会出现临床可见的过敏反应； 有的患儿临床无表现， 但体内酶抗体已使门冬酰胺酶失去活性，导致门冬酰胺的清除达不到标准， 此现象称为寂静灭活， 寂静灭活是门冬酰胺酶耐药的原因之一。其他耐药理论有： 肝细胞代偿性合成门冬酰胺释放入血［3］、 骨髓微环境中间充质细胞大量合成门冬酰胺挽救濒死白血病细胞［4］、 本身有一定的门冬酰胺合成酶活性（如T-ALL）的白血病细胞在门冬酰胺耗竭环境中能够上调自身酶活性［5］。

1.4    毒副反应    门冬酰胺酶的不良反应除上文提到的过敏反应之外，还有一些非免疫相关的毒副反应，与抑制蛋白质合成密切相关，如：急性胰腺炎、凝血功能紊乱（血栓形成或出血）、高糖血症、高甘油三酯血症、胆红素升高、转氨酶升高、低蛋白血症等。不同类型门冬酰胺酶制剂的毒副反应发生情况详见表2［6-7］。

        门冬酰胺酶的毒副反应中，过敏最常见，其发生率因所使用的酶制剂不同、患者易感体质不同而有所不同，主要表现为皮疹、红斑、风团、瘙痒、水肿、血清病、支气管痉挛，严重者会出现过敏性休克。急性胰腺炎是需要临床医师密切关注的不良反应，发生率为2%～18%［8］，若未及时发现任由其发展，则会出现严重后果甚至死亡。因此，在使用门冬酰胺酶治疗ALL的过程中，若患者出现腹痛、恶心、呕吐、发热等症状，应及时做腹部B超以明确是否存在胰腺肿大等胰腺炎的早期症状，必要时做CT加以诊断，尽早干预治疗。胰腺炎多发生在门冬酰胺酶治疗的最初几周，说明胰腺炎的发生与易感体质有关而非药物累积作用所致。发生胰腺炎的患者再次使用门冬酰胺酶，则再发胰腺炎的风险很高［8］，所以一般建议停止门冬酰胺酶的继续使用，这对ALL患者无事件生存率有不良影响［9］。血栓形成（常见深静脉血栓、中枢神经系统静脉血栓形成，偶见肺栓塞）也是一种较严重的不良反应，若累及到中枢神经系统，则有致命危险。对于有血栓形成易感体质的患者，建议运用低分子肝素常规预防血栓形成。

        门冬酰胺酶引起的低蛋白血症也应引起注意，由于白蛋白与药物的结合、 转运密切相关， 当白蛋白减少时， 会对其他化疗药物的药代动力学产生影响。因此， 化疗方案中应合理安排门冬酰胺酶与其他化疗药物的先后使用顺序及用药间隔时间。

2    门冬酰胺酶的不同制剂

2.1    E.coli-Asp    最开始使用的门冬酰胺酶制剂，为天然未修饰的酶， 来源于大肠埃希菌。1979年，Ertel等最先报道了E.coli-Asp治疗复发ALL有效的大样本临床研究。这项研究指出， 在复发患者中E.coli-Asp单药就能诱导2次缓解； 并指出6000 U/m2为该药治疗浓度，既可使60%左右的患者再次诱导完全缓解又无严重毒副作用。该研究证实了E.coli-Asp治疗ALL的有效性和安全性，随后又有大量研究报道指出，在化疗方案中使用强化E.coli-Asp治疗的患者与未使用者相比，5年无事件生存率及总生存率均有显著提高［10］。

        然而，限制E.coli-Asp使用的一个最主要原因是，有3%～78%的患者会出现过敏反应和寂静灭活而影响其疗效。因此，若能提前预测哪些患者会对E.coli-Asp发生超敏反应是很有临床意义的。近来，Kutszegi等［11］发现在ALL中危治疗组，GRIA1的两个单核苷酸多态性位点与出现超敏反应密切相关，这只是初步探索结果，希望更多的科学家参与到这项研究中来，为临床选药提供有力依据。对于已知不会发生超敏反应的患者，使用E.coli-Asp还是有优势的，因为E.coli-Asp有较长的药物使用史，临床研究资料充足，药物特性为大部分医师所熟知，且价格相对便宜。

2.2    PEG-Asp    为降低免疫原性，减少超敏反应的发生，PEG-Asp问世。PEG-Asp是将E.coli-Asp与聚乙二醇（PEG）及磷脂双分子层连接而成的制剂，该制剂既保持了E.coli-Asp的酶活性，又因化学修饰而获得了更优异的特性。聚乙二醇（PEG） 包裹可使该酶逃过人体免疫系统识别，极大地降低了超敏反应的发生率；磷脂双分子层增加了该制剂的水溶性及门冬酰胺酶的稳定性，保护酶不易被水解，且聚乙二醇包裹降低该酶的肾清除率及网状内皮系统吞噬清除，从而使该酶在体内可以长时间保持活性，明显延长了半衰期（PEG-Asp的半衰期为E.coli-Asp的5倍）。PEG-Asp的低免疫原性和长半衰期为患者带来了益处：免皮试；过敏反应及寂静灭活发生率低；用药剂量和使用频率减低；住院天数减少。2500 U/m2为PEG-Asp常见的使用剂量，但有研究者指出，这个剂量对于未发生过敏反应或寂静灭活的患者是偏高的［12］。有多个研究者的发现均支持这一结论，如Appel等［6］报道， PEG-Asp 用量为1000 U/m2 时， 所有患者的血浆酶活性谷值维持在100 U/L以上至少2周， 完

全能达到耗竭门冬酰胺的效果［13］。 Hempel等［14］的研究结果为我们提供了更为精确的依据（见图2［14］）：PEG-Asp 500、 750、 1000及2500 U/m2的用量均可使患者体内酶活性维持在100 U/L 以上达十多天。在能够定期监测酶活性的医疗单位，对于没有发生过敏反应的患者，可以考虑适当降低PEG-Asp的用药剂量，实现个体化治疗。

        Data：在对应时间点患者体内的酶活性值

        Population model：群体模型

        Individial production：个体值

        a 500 U/m2； b 750 U/m2； c 1000 U/m2； d 2500 U/m2   ；源自文献［14］

图2    不同浓度培门冬酶体内活性随用药时间变化图

        有研究者报道，相比E.coli-Asp，PEG-Asp能够更快速清除患者体内的幼稚淋巴细胞，提高第14天的完全缓解率［15］。在复发ALL患者中，PEG-Asp也具有良好表现，体现在治疗反应率更高［16］；Abshire等［15］报道，在复发ALL患者中，每周使用PEG-Asp者比每2周使用1次者更易获得2次缓解。PEG-Asp在青春期或年轻的成人（AYA）ALL这一群体中治疗的效果已得到肯定：众所周知，AYA群体的ALL治疗效果明显差于儿童患者，原因之一就是AYA化疗方案中不包括门冬酰胺酶（由于AYA群体对E.coli-Asp毒副反应耐受性差，比儿童更易出现胰腺炎、凝血功能障碍等较严重的毒副反应，增加病死率）。但儿童ALL治疗效果明显优于AYA群体，部分医师开始将PEG-Asp加入AYA的化疗方案中，结果显示，AYA群体对PEG-Asp的耐受情况尚可，PEG-Asp可用于治疗成人ALL患者［17-18］。

        鉴于PEG-Asp有着优异的特性且大量临床研究证实其安全有效［19-20］，该酶制剂在北美及西欧的国家被广泛应用，医生们更倾向于选择PEG-Asp（Oncaspar）作为一线用药治疗ALL；而在世界的其他地区，由于没有PEG-Asp可供选择或者由于价格太昂贵，医生们仍选择E.coli-Asp作为首选。目前我国已有国产PEG-Asp可供选择，多中心临床研究显示，国产PEG-Asp近期及远期疗效、非免疫相关的毒副反应及感染发生率均与E.coli-Asp相似，但国产PEG-Asp有酶抗体产生率低、注射次数少、使用方便等优点，可以作为儿童ALL化疗的一线用药［21］。

2.3    Erwinia-Asp    虽然PEG-Asp的免疫原性低，过敏发应发生率较E.coli-Asp明显减少［16］，但PEG-Asp与E.coli-Asp均来源于同一细菌——大肠埃希菌，对E.coli-Asp过敏的患者更换PEG-Asp替代治疗时需谨慎，因为有发生交叉反应的风险，易诱发寂静灭活而使酶活性迅速下降影响疗效。因此，生产一种不同细菌来源的、不会与大肠埃希菌源性门冬酰胺酶发生交叉反应的酶制剂就显得特别有必要，可以在过敏反应发生时作为替代药物，这种酶制剂便是Erwinia-Asp。

        Tong等［12］进行了一项随机对照研究，ALL患者在诱导阶段使用E.coli-Asp，再诱导阶段使用PEG-Asp，对PEG-Asp过敏或有寂静灭活则更换至Erwinia-Asp。诱导阶段使用过E.coli-Asp的患者，再诱导阶段第1次使用PEG-Asp时，过敏反应发生率为22%（此发生率比未接触过E.coli-Asp、首次使用PEG-Asp者高， 表明E.coli-Asp免疫原性强， 建议诱导阶段就尽早开始使用PEG-Asp，以减少患者体内酶抗体的产生）， 寂静灭活发生率为8%。其中过敏者中22%若再次使用PEG-Asp， 有90%会再次发生过敏反应， 且酶活性迅速降至0。对E.coli-Asp过敏的患者，更换至 Erwinia-Asp 时，过敏的发生率仅有3%。研究者建议，即使对PEG-Asp仅发生很轻微的过敏反应（1级）， 更换至 Erwinia-Asp也是很有必要的； 发生过敏时， 采取氢化可的松联合PEG-Asp再次注射的方式是没用的， 因为此时酶活性已降为0， 药物已失效。不同类型酶制剂之间的更换建议见图3。

图3    不同酶制剂之间的更换建议示意图

        以往主流研究认为， 欧文菌源性与大肠埃希菌源性之间不存在抗原交叉反应［22-24］； 也有少量报道认为存在交叉反应［25］， 但不能排除更换 Erwinia-Asp 后仍出现过敏反应的这部分患者本身就存在过敏性体质。由此看来， 对大肠埃希菌源性门冬酰胺酶过敏的患者， 改用 Erwinia-Asp是不错的选择。但随后有许多报道称， Erwinia-Asp 与E.coli-Asp相比， 不良反应发生率低， 但疗效也差［26-27］。然而，这些研究存在一个很大的缺陷就是， 将同等剂量、 同等用药间隔的 Erwinia-Asp 与E.coli-Asp进行比较， 忽略了 Erwinia-Asp 比E.coli-Asp半衰期短， 忽视酶制剂的药代动力学特性， 显然这种等同比较是不合理的， 导致结论并不可信。若要比较Erwinia-Asp 与E.coli-Asp的疗效和毒副反应， 应加大 Erwinia-Asp剂量、 缩短 Erwinia-Asp用药间隔， 以确保足够酶活性发挥生物作用［16］。

        笔者课题组已进行了该项工作［28］， 将初发ALL患者随机分为2组： 一组给予E.coli-Asp 5000 U/m2， 静脉滴注， 每3天1次， 共8次； 另一组给予 Erwinia-Asp 10000 U /m2，静脉滴注，隔日1次，共12次。分别监测两组患儿用药前和用药后体内门冬酰胺酶活性及门冬酰胺浓度变化情况，发现两组患儿之间药效差异无统计学意义（酶活性谷值均在100 U/L以上，血清门冬酰胺浓度均低于0.5 μmol/L），不良反应也无明显差别。因此，只要采用合理的药物剂量和用药间隔，Erwinia-Asp 与大肠埃希菌源性门冬酰胺酶同样有效且安全，Erwinia-Asp 可作为对大肠埃希菌源性门冬酰胺酶过敏者的替代治疗药物。这一结论与国外报道一致［25］，Vrooman等［25］的给药方式为 Erwinia-Asp 25 000 U/m2，肌肉注射，每周2次；另一个研究小组给药方式为 Erwinia-Asp 20 000 U/m2，静脉给药，隔天1次，也取得了良好的疗效［24］；其他研究者如Pieters等［29］建议，Erwinia-Asp 的用药剂量至少要达到25 000 U/m2、每周3次以上。Erwinia-Asp最佳给药剂量和用药间隔到底为何，目前仍无定论，需要更多的医学中心参与研究加以验证。

        Erwinia-Asp 的安全性与有效性已得到证实，2011年，FDA批准 Erwinia-Asp 作为化疗药物用于对大肠埃希菌来源的门冬酰胺酶（E.coli-Asp或 PEG-Asp）过敏的ALL患者［24］。为了提高 Erwinia-Asp 的药代动力学特性及降低免疫原性，研究者们正研发聚乙二醇修饰的 Erwinia-Asp，动物实验已取得良好的效果，目前该药在国外已进入临床试验阶段。

3    建议及结语

        反复输注门冬酰胺酶会引起机体产生特异性酶抗体，发生超敏反应，出现临床可见的过敏反应和临床不可见的寂静灭活（无临床过敏反应但酶已失活）。一般情况下，患者对一种酶制剂过敏将更换为另一种酶制剂，但当患者出现寂静灭活时，由于没有临床过敏的表现，若没有常规监测酶活性，则将错过更换其他酶制剂的机会，继续使用无效药物化疗。因此，在使用门冬酰胺酶时，酶活性监测非常重要（对于已发生寂静灭活的患者至关重要，是影响其预后的主要因素），建议常规监测，尤其是在酶制剂已累积使用很多次、易发生寂静灭活的再诱导阶段。

        用药剂量个体化可以提高疗效，Vrooman等［30］进行过一项随机对照研究，新诊断的ALL患者随机分为固定剂量组（fixed-dose，FD）和个体化剂量组（individualized-dose，ID），FD组给予固定剂量的

E.coli-Asp（25 000 U/m2 肌肉注射， 每周1次， 共30周），ID 组给予 E.coli-Asp 的起始剂量为25 000 U/m2，随后根据血浆酶活性调整用药剂量，使血浆酶活性的谷值始终保持在100～140 U/L之间。结果显示，ID组比FD组的5年无事件生存率明显提高 （90% vs. 82%；P＝0.04）。值得一提的是，在固定剂量治疗组，血浆酶活性持续低于100 U/L却未更换其他酶制剂的患者的5年无事件生存率为76%；而在个体化剂量组，因发现酶的寂静灭活而更换其他酶制剂的患者的5年无事件生存率为95%。因此，在能够常规监测酶活性的医疗单位，建议根据患者体内酶活性值进行个体化给药。

        Appel等［6］研究发现，不同免疫表型的ALL对门冬酰胺酶的敏感性不同。超二倍体和TEL-AML1重排的ALL对门冬酰胺酶的治疗反应最好，而T细胞及BCR-ABL阳性的细胞对门冬酰胺酶治疗反应最差。有报道显示， 在体外试验中， 门冬酰胺酶活性在710 U/L以上时方能杀死90%的T细胞［3］。鉴于门冬酰胺酶是目前ALL化疗方案的核心药物，而T细胞对其反应性并不是很好，建议在治疗T-ALL时考虑适当调整化疗方案（尤其是门冬酰胺酶的用药剂量）以达到最佳疗效。

        目前，尚无不同门冬酰胺酶制剂药效比较的确切临床证据。然而，若能够监测药代动力学以获得合理的酶活性及门冬酰胺耗竭，则所有的酶制剂应该都是有效的；若能够根据患者疾病类型及代谢特点进行个体化给药，则能够取得最佳治疗效果。

参考文献 (略)

　　　　　　　　（2016-01-01 收稿）