左旋门冬酰胺酶（L-asparaginase, L-asp）自1978 年问世，获得 FDA 批准应用于治疗急性淋巴细胞白血病（ALL）之后，已成为治疗儿童 ALL联合化疗的重要组成，并明显改善了儿童 ALL 的远期疗效。早在 1999 年与未加入 L-asp 的化疗方案比较，含有 L-asp 的化疗方案治疗可明显提高儿童 ALL 的 5 年以上长期无事件生存率（LTEFS）[1]。

　　此后该数据统计结果也显示，L-asp 可使儿童ALL 治疗的完全缓解率（CR）和 LTEFS 分别达到 95% 和 75% 以上[2]。然而，L-asp 作为一种异种蛋白，临床不良反应率较高，如过敏反应、凝血功能异常、肝功能损害、低蛋白血症、急性胰腺炎等[3-4]。近年来，新一代门冬酰胺酶制剂—培门冬酶（pegaspargase, PEG-asp）已研制成功，并应用于临床。PEG-asp 是聚乙二醇（PEG）与L-asp 的共价结合物，其抗肿瘤机制与 L-asp 相同，理论上不但保留 L-asp 的活性、降低 L-asp 的免疫原性，而且半衰期较 L-asp 的延长 5 倍[5]，然而目前 PEG-asp 治疗儿童 ALL 相关研究与报道尚为有限。为提高对 PEG-asp 的认识，本文通过复习与归纳 PEG-asp 治疗儿童 ALL 的研究进展，以及与 L-asp 的初步对比结果等内容进行综述。

　　1　L-asp 性质与研究历史

　　1.1　前期研究

　　早在 1961 年有人发现门冬酰胺（或称天门冬酰胺 asparagine，Asn）是瘤细胞延续细胞周期的必需物质，并证明了 L-asp 的抗肿瘤活性[6]。于 1964 年，有人从大肠杆菌培养体系中成功提取L-asp（E.coli L-asp），为 L-asp 批量生产建立基础。并于 1967 年首次证实，L-asp 具有治疗人类白血病的功效。因其无明显骨髓抑制，与其他化疗药物无交叉耐药性，于 1978 年获 FDA 批准应用于治疗ALL，至今已有 30 余年历史[7]。

　　1.2　化学结构

　　E.coli L-asp 结构为一个四聚体，总分子量为138 000~141 000 Da，每个单体分子量为 32 kDa 左右。各国学者先后研究并绘制出其二、三级分子结构和空间结构图，并发现了影响 E.coli L-asp 特性的基团—组氨酰残基。欧文氏菌 L-asp 的分子结构与 E.coli L-asp 类似，每个单体分子量约为40 kDa，总分子量为 138 kDa。

　　1.3　作用机制

　　1.3.1　耗竭 Asn　　Asn 是蛋白质与核酸（DNA、RNA）生物合成所必需的氨基酸，而白血病细胞内无 Asn 合成酶，缺乏内源性 Asn，需要依赖摄取血浆中的 Asn 进行生物合成。L-asp 即通过催化Asn 水解为门冬氨酸（aspartate, ASP）和氨，耗竭血浆中的 Asn，阻断肿瘤细胞蛋白质合成，发挥抗肿瘤效应。由于人体正常细胞含有 Asn 合成酶，自身蛋白质合成基本不受血浆中Asn水平的影响，故 L-asp 对正常细胞的影响有限[8]。

　　1.3.2　诱导细胞凋亡　　临床研究发现，在血浆Asn 已被耗竭时，不同类型疾病以及相同疾病的不同患者对 L-asp 的敏感性和疗效存在显着差异，因此不能将血浆中 Asn 耗竭程度作为 L-asp 药效强度的唯一标准。同时无论血浆中 Asn 是否已被耗竭，L-asp 均可致肿瘤细胞快速死亡。有文献即通过证明 L-asp 可以将细胞分裂阻滞在 G1 期、上调Bax/Bcl2 比值激活线粒体凋亡途径，以及抑制抗凋亡基因 ASNS 表达等途径，提出 L-asp 可诱导肿瘤细胞凋亡机制[9].

　　1.4　其他作用

　　L-asp 同样具有谷氨酰胺酶（glutaminase，Glu）的活性，该酶可水解谷氨酰胺（glutamine，Gln），其活性仅占整个 L-asp 活性的 3%~9%。但L-asp 具有高底物特异性，米氏常数为 6~15 ?M，Glu 的米氏常数值是 L-asp 的 100 倍，故高浓度的ASP 及氨不会限制 L-asp 水解 Gln[10]。但当血浆中Asn在L-asp作用下被迅速清除后，Gln就成为L-asp充裕的底物，被大量水解。研究证实，L-asp 水解Gln 作用与 L-asp 引起肝功能损伤、白蛋白、凝血因子合成降低、高血糖和血栓形成等不良反应密切相关[11]。

　　1.5　种类

　　L-asp 存在于各种生物体内，不同来源的 L-asp的性质差异较大（表 1）[12]。E.coli L-asp 及欧文氏菌 L-asp 被证明毒性最低[13]，被选择应用于临床。

　　1.6　药代动力学

　　1.6.1　药代动力学参数　　L-asp 可采用肌肉注射或静脉输注两种给药途径，但两者的药代动力学参数存在显着差异。文献报道不同方式用药的药物动力学参数为：肌肉注射 L-asp 14~24 h 后血药浓度达到平衡，其峰浓度为 1.12 U/mL，仅为同样剂量静脉用药时的 1/4。肌肉注射的血药浓度曲线下面积只为静脉用药的 1/24。但肌肉及静脉用药的半衰期分别为 46 h 和 7~28 h[14]。

　　1.6.2　药物体内分布与清除　　在血浆、胸水及腹水均可检测到 L-asp，而脑脊液中难以检测到，证明 L-asp 难以通过血脑屏障，但血浆中的 Asn 被清除后，脑脊液继发性低 Asn 可起到防治中枢神经系统白血病的作用。机体组织对 L-asp 的吸收受血液再分布的影响[15]，并通过网状内皮细胞系统代谢清除[16]，而过敏反应可能会加速L-asp的消除。但有文献报道过敏反应或产生抗 L-asp 抗体，并不影响 L-asp 对于儿童 ALL 的疗效[17]。

　　1.7　临床疗效与对比

　　L-asp 的抗 ALL 作用可根据血浆 L-asp 活性和Asn 水平来评估，但 Asn 较难准确检测，且抗 ALL的Asn的有效临界值尚未确立，因此目前常以L-asp活性来评估。一般认为血浆 L-asp 活性 >100 IU/L能有效清除血液中的 Asn 而达到治疗作用。L-asp治疗儿童 ALL 和非霍奇金淋巴瘤（NHL）的疗效已得到充分肯定，并被纳入国内外标准化疗方案的重要组成，无需赘述。有关目前两种比较常用的广泛应用 L-asp 的疗效对比相关研究显示，E.coliL-asp 似优于欧文氏菌 L-asp，如 Otten 等[18]观察300 例 ALL，E.coli L-asp 和欧文氏菌 L-asp 治疗的4 年无事件生存率（EFS）分别为 75% 和 62%，差异无统计学意义。但 Pacquement 等[19]发现 E.coliL-asp 组的 5 年 EFS 明显高于欧文氏菌 L-asp 组（100% vs 74%）。

　　1.8　不良反应及其防治

　　L-asp 酶作为一种来自于细菌的异体蛋白，其高免疫原性导致下列不利后果：（1）迅速被内生蛋白酶灭活，或被网状内皮系统清除；（2）外源性蛋白对宿主产生过敏反应及毒副作用；（3）非初次用药的患儿体内抗 L-asp 抗体产生率达 58%。

　　1.8.1　过敏反应　　L-asp 治疗儿童 ALL 的过敏反应发生率达 25%~30%[3]，初次用药者急性过敏反应的发生率约为 24%[4]，为机体免疫系统对外源性异种动物蛋白的超敏反应，其主要表现为皮试阳性、皮疹和瘙痒、面部水肿、关节肿痛，甚至过敏性休克等。有文章总结导致过敏的主要高危因素可能为：剂量>6000 IU/m2；静脉输注；多次应用；因联合化疗可抑制免疫功能，故单独用药比联合化疗更易发生过敏反应[20]。应立即停止用药和应用抗组胺药、糖皮质激素和肾上腺素等抗过敏治疗。

　　1.8.2　凝血功能异常　　由于L-asp抑制蛋白合成，导致纤维蛋白原、纤维蛋白溶酶、各类凝血因子（V、VIII、IX、AT-III）及蛋白 C 和蛋白 S 等水平降低，进而出现凝血功能不全或血栓形成[21]。检查常以抗凝血酶、纤维蛋白原下降较为明显，其次为凝血酶原时间（PT）和部分凝血活酶时间（APTT）延长，临床表现多在 L-asp 化疗期间或停药后 1 周内出现，可有不同程度出血倾向或血栓形成等，其中颅内出血及血栓发生率为 1%~2%[22]。在脑血栓形成时蛋白 S 水平多明显降低，恢复期回升，故蛋白S水平可作为脑血栓形成监测指标之一[23]。临床上当 PT 延长 3 s 以上、APTT 延长 10 s 以上，纤维蛋白原减少至 1.0 g/L 以下时，需停用 L-asp，并给予维生素 K、凝血物质治疗。

　　1.8.3　急性胰腺炎　　L-asp 致急性胰腺炎的发生率约为 3%。其确切的发病机制目前尚未明确，可能因别嘌呤醇可通过抑制黄嘌呤氧化酶而抑制L-asp，或可能因 L-asp 导致血清中氨基酸水平不平衡从而诱发胰腺损伤[24]。临床表现与白血病的程度、药物剂量和累积负荷量、疗程等均无明显相关，而与个体体质差异、治疗相关因素及饮食有关，如年龄 >10 岁、同时应用糖皮质激素和（或）蒽环类抗生素等。其中饮食因素引起胰腺分泌增加是诱发胰腺炎的主要因素。虽然血尿淀粉酶、脂肪酶等酶学检查有助于早期诊断 L-asp 所致胰腺炎，但胰淀粉酶水平与胰腺损伤程度的相关性极差，部分胰腺炎患儿淀粉酶自始至终均在正常范围。及时应用胰酶分泌抑制剂（奥曲肽）、蛋白酶抑制剂和抗生素等，为治疗 L-asp 致胰腺炎重要有效措施。一旦发生 L-asp 相关胰腺炎，后续治疗将需要改用其他菌种源性L-asp，如应用E.coli L-asp发生胰腺炎后，可改用欧文氏菌 L-asp[25]。

　　1.8.4　高血糖　　L-asp 联合化疗期间药物性高血糖发生率约为 10%~20%[26]，多见于年长儿，停药后可恢复正常。其可能机制为 L-asp 影响胰岛素的合成与释放；激发特异免疫反应；致胰岛素受体水平下降；与糖皮质激素、长春新碱和柔红霉素等联用加剧血糖升高。临床表现轻者仅一过性高血糖，重者可发生酮症酸中毒并危及生命。糖尿病患者或有糖尿病家族史及体型肥胖者高血糖发生率高。

　　1.8.5　低蛋白血症　　L-asp 可清除 Asn 和 Gln，而抑制蛋白质的合成，导致低蛋白血症，白蛋白和球蛋白均可降低，常发生于化疗结束之后[27]。轻症者多能自行恢复，不影响化疗的进行；重者者可明显水肿，感染倾向加重，必要时需输注白蛋白予以纠正。

　　1.8.6　高甘油三酯血症　　L-asp 抑制蛋白质的合成而导致脂蛋白、脂肪代谢酶合成受抑，可继发高甘油三酯血症。通常症状并不明显，且停药后恢复正常。但控制饮食有助于避免高脂血症，更有助于预防急性胰腺炎。文献推荐儿童 L-asp 化疗期间的饮食控制原则如下（表 2）[28]。

　　1.8.7其他罕见并发症如L-asp分解Asn后产氨导致氮质血症、中毒性脑病、肠穿孔、溶血型贫血、低血糖、剧烈骨痛、急性腮腺炎、甲状腺功能亢进等不良反应[[2930]

　　2 PEG-asp的性质与研究历史

　　2.1前期研究

　　国外学者将L-asp导致临床应用失败的原因归纳为:高过敏反应发生率(3%-78%)和易产生抗体，并寻找可代替L-asp或减轻其不良反应的复合物，但均未达到预期要求。而理论上聚乙二醇复合物具有以下优点:降低肾脏清除率而提高半衰期;提高药物代谢位阻作用，以保护酶不被网状内皮系统所清除;增加水溶性，特别是抗癌药物的溶解度;阻止异种蛋白免疫反应的发生;选择性在肿瘤高积累。事实证明PEG-asp较L-asp在稳定性、溶解度、生物活性及免疫原性等方面均得到改善，于1994年获得FDA批准应用于对L-asp过敏的患者，并于2006年作为ALL患者联合化疗方案的重要药物组成。

　　2.2结构

　　PEG-asp是E.coli L-asp共价连接单甲基基团后的产物，该基团仅5 000 Da，分子量较L-asp少量增加，但明显改变其免疫学及药代动力学。

　　2.3　作用机制

　　聚乙二醇化在不影响化合物活性的情况下使其自身抵抗蛋白水解能力增强，免疫原性和抗原性减少，从而增加耐受性；故 PEG-asp 的作用机制同 L-asp，即前述消耗白血病细胞赖以生存的Asn 及诱导细胞凋亡。

　　2.4　化学特性

　　酶的化学性质由其来源决定，故 PEG-asp 的化学性质与 E.coli L-asp 相同[32]。但 PEG-asp 的抗L-asp 高滴度抗体发生率明显低于 E.coli L-asp（2%vs 26%，P=0.001），提示 E.coli L-asp 较 PEG-asp易产生抗体并可能影响预后。

　　2.5　药代动力学

　　2.5.1　参数　　有文献通过比较 3 种不同来源L-asp 的药代动力学水平发现，药物半衰期受酶的来源影响，而与剂量或是否重复使用无关（表3）[10]，但由于PEG-asp使用数据未做更新，未进一步验证。而且 PEG-asp 较 E.coli L-asp 的半衰期增加 18 倍，曲线下面积增加 26 倍，药物清除率下降 17 倍[32]。但对E.coli L-asp过敏的患者，再次使用E.coli L-asp或者 PEG-asp 时的半衰期均明显降低。

　　2.5.2　药物体内分布与清除　　聚乙二醇分子具有良好的药物动力学及生物利用度，在动物实验中显示在血液中持续较久，在网状内皮系统、肝脏及脾脏很少积累，能很快从网状内皮系统清除[33]，从而使药物药代动力学反应得到改善，增加药物的稳定性、延长药物在血液中的持续时间、减少蛋白质水解及肾脏清除作用，减少药物的使用频率。

　　2.6　临床疗效与对比曾有 PEG-asp 与 L-asp 治疗儿童 ALL 的国际多中心随机对照研究显示，PEG-asp 与 L-asp 疗效相似[34-36]（表 4），但近年未见类似报道。

　　2.7　不良反应及其防治

　　文献报道 PEG-asp 的优势在于过敏反应少，使用 L-asp 发生超敏反应的病例，采用 PEG-asp 替代过敏反应的发生率仅为 10%，而换用其他 Asn酶制剂超敏反应的发生率高达 32%。PEG-asp 除过敏反应少之外，其他不良反应可能仍与 Asn 酶相似[35]，也可导致胰腺损伤、高血糖、高胆固醇血症、血栓形成及出血等。有学者通过一个开放、多中心的研究试验对 PEG-asp 与 L-asp 治疗 ALL 的不良反应发生率进行对比（表 5）[37]，发现 PEG-asp的不良反应发生率与 L-asp 类似。但由于 PEG-asp在体内作用持续时间长，抑制蛋白质合成作用更强，可能使化疗后骨髓抑制和血凝功能低下的恢复时间延长，故应更加注意临床用药的时机，并加强护理，防范其严重并发症的发生[38]。最近一篇文献报道，在使用 E.coli L-asp 过敏以及不能继续 PEG-asp 治疗者可以选用欧文氏菌 L-asp 治疗，且可以维持新诊断的儿童白血病的长期无事件生存率，并通过随机多中心实验证明欧文氏菌 L-asp可以很好耐受以上常见不良反应[39]。

　　3　小结

　　综上所述，虽然目前的资料显示 L-asp 及PEG-asp 的疗效及不良反应相似，但 PEG-asp 注射液具有应用前免作皮试、使用次数少和使用方便等优点。由于 PEG-asp 应用于临床的时间不长，且研究报道的样本数量也比较有限，故有待于今后进一步开展多中心研究，通过扩大临床观察样本量和延长观察时间，以阐明 PEG-asp 在不良反应发生率、严重程度、远期疗效，以及治疗经济学等方面与同 L-asp 的确切差异.

　　［参　考　文　献］

　　[1] Amylon MD, Shuster J, Pullen J, et al. Intensive high-dosel-asparaginase improves survival for pediatric patients with T-cellacute lymphoblastic leukemia and advanced stage lymphoblasticlymphoma: a Pediatric Oncology Group study[J]. Leukemia, 1999,13(3): 335-342.

　　[2] 刘英 . 儿童急性淋巴细胞白血病的预后评估 [J]. 中国实验血液学杂志 , 2007, 15(1): 202-206.

　　[3] 崔兰英 , 房倩，张东风 . 左旋门冬酰胺酶治疗小儿急性淋巴细胞白血病的护理 [J]. 护理实践与研究 , 2010, 7(14): 69-70.

　　[4] Masetti R, Pession A. First-line treatment of acute lymphoblasticleukemia with pegasparaginase[J]. Biologics, 2009, 3: 359-368.

　　[5] Graham ML. Pegaspargase: a review of clinical studies[J]. AdvDrug Deliv Rev, 2003, 55(10): 1293-1302.

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