针刺作为传统中医疗法的重要组成部分，已在中国应用数千年。据WHO统计，针刺已经被全球至少103个国家接受，并作为重要的非药物疗法之一被广泛应用于肿瘤患者治疗中。这项刊载于Frontiers in Oncology杂志上的研究，介绍了一种新的电针靶向给药途径，并评估了其对乳腺癌小鼠模型中紫杉醇分布的影响。[1]研究结果表明，在肿瘤区域周围的针灸干预增加了化疗药物的局部浓度。针刺的靶向作用是通过改变肿瘤的微血管系统和微环境来实现的。因此，针灸与化疗药物联合治疗具有提高癌症疗效的应用前景。
论文ID
题目：Electro-Acupuncture Promotes Accumulation of Paclitaxel by Altering Tumor Microvasculature and Microenvironment in Breast Cancer of Mice
译名：电针通过改变小鼠乳腺癌肿瘤微血管和微环境促进肿瘤局部药物（紫杉醇）浓度的富集
期刊：Frontiers in Oncology
IF：6.244
发表时间：2019.07.02
通讯作者单位：School of Traditional Chinese Medicine, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing, China；Beijing University of Chinese Medicine Third Affiliated Hospital, Beijing, China
DOI号：10.3389/fonc.2019.00576
研究背景
靶向药物传递系统（Targeting Drug delivery system，TDDS）的目标是将一定数量的治疗药物传递到体内的靶向病变区域。与传统给药系统相比，TDDS在提高药物疗效、减少药物剂量、毒副作用方面具有优势。[2]近年来，肿瘤靶向给药系统在癌症治疗中显示出了巨大的潜力。然而，目前的TDDS存在一些局限性，如不稳定性和低载药能力。[3]因此，在肿瘤内定位该药物仍然是癌症化疗中面临的最大挑战之一。
乳腺癌是全球最常见的恶性肿瘤之一，其中三阴性乳腺癌（TNBC）约占所有乳腺癌病理类型的15%~20%。TNBC具有预后差、复发率高、转移率高和死亡率高的特点，已成为近年来乳腺癌研究和关注的焦点。由于其分子特性，TNBC不能从内分泌治疗及抗HER2的靶向治疗中获益，细胞毒性化疗在治疗中占主导地位。有研究显示，与溶剂型紫杉醇相比，蛋白型紫杉醇可增加瘤内紫杉醇浓度，从而增加治疗反应，提示高浓度药物在癌症治疗中的重要性。因而增加TNBC局部药物浓度对提高化疗疗效尤显重要。
针刺作为传统中医药疗法的重要组成部分，已在中国应用数千年。据WHO统计，针刺已经被全球至少103个国家接受和使用。近年来，针灸作为一种非药物疗法被广泛应用于癌症患者，治疗许多癌症相关症状，包括癌症相关疼痛、呕吐、术后肠梗阻、口干、疲劳、潮热、焦虑、失眠等[4]。更重要的是，有研究显示针刺干预可显著增加局部微循环[5]的灌注，并影响化疗药物在小鼠中的分布。而针灸也被发现在细胞外基质[6]的调节中发挥作用。
这项研究旨在观察针刺是否可以通过改变肿瘤微环境来引导化疗药物传递到体内的靶向病变区域。研究人员通过小动物活体成像技术和药代动力学研究方法探索肿瘤周围围刺是否能影响TNBC小鼠瘤体紫杉醇浓度的分布，并进一步在分子水平观察相关肿瘤微血管与微环境的变化。
研究方法
电针干预
研究人员采用无菌针刺针（尺寸0.18×15mm，苏州东邦医疗有限公司）对麻醉状态下的4T1乳腺癌荷瘤小鼠肿瘤边界5mm周围，上、下、左右四个方向针刺（详见图1），并采用SDZ-II电子针刺治疗装置（HwatoCo.）以疏密波（低频3~4Hz，5s；高频15~20Hz，10s）电针干预20分钟，强度以动物未出现明显肢体颤抖为宜。在正常小鼠采用相同的针刺针，分别再左乳腺脂肪垫插入4针，针刺深度约为5mm。
图1. 小鼠电针干预图
活体荧光成像
将BALB/c裸鼠分为正常组（normal group，NG）、电针正常组（electro-acupuncture normal group，EANG）、肿瘤组（tumor group，TG）和电针肿瘤组（electro-acupuncture tumor group，EATG）4组，每组7只小鼠。TG组和EATG组小鼠建模为4T1乳腺癌荷瘤小鼠。
EANG组和EATG组在cy7-紫杉醇注射后分别进行电针干预20分钟。采用FX-RPO活体成像系统分别在小鼠注射cy7-紫杉醇时和注射后0.33h、2.33h、4.33h、6.33h、24.33h和48.33h采集图像。
药代动力学分析
将BALB/c裸鼠随机分为分为NG组、EANG组、TG组和EATG组，每个时间点每组8只小鼠。TG组和EATG组建立4T1乳腺癌模型后，所有小鼠均在麻醉下静脉注射单剂量紫杉醇（10mg/kg）。EANG组和EATG组紫杉醇注射20 min后采用电针治疗。小鼠采血时间点为0.033h、0.083h、0.167h、0.333h、0.833h、1.333h、2.333h、4.333h、6.333h和24.333h。小鼠组织样本采集包括TG组和EATG组小鼠的心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏和肿瘤（详见表1），此外还有NG组和EANG组小鼠针刺部位和非针刺部位皮肤。小鼠样本采集时间点为0.033h、0.833h、2.333h、4.333h、6.333h和24.333h，样本在−80◦C下保存。小鼠组织样本中的紫杉醇浓度采用安捷伦1100LC-MS/MS进行测定。
表1. EATGx组和TG组紫杉醇的肿瘤靶向能力
免疫组化和TUNEL检测
将BALB/c裸鼠随机分为正常组（NG）、肿瘤组（TG）、紫杉醇肿瘤组（PTG）、电针肿瘤组（EATG）和电针联合紫杉醇肿瘤组（EAPTG），每组6只小鼠。如前所述，除NG组外，其余各组小鼠建立4T1乳腺癌模型后，在麻醉下静脉注射10mg/kg紫杉醇。EATG组和EAPTG组注射紫杉醇后均采用电针治疗。紫杉醇注射2h后处死小鼠，切除肿瘤进行免疫组化和TUNEL检测。所有小鼠均纳入IHC分析。
采用免疫组化和TUNEL检测的小鼠肿瘤组织进行蛋白质印迹分析（Western Blot Analysis）。
研究结果
为动态观测紫杉醇在荷瘤小鼠体内的分布代谢规律，研究人员通过小鼠活体成像系统，观察了尾静脉注射荧光染料cy7标记的紫杉醇后，小鼠体内荧光强度的变化。研究发现从0.333h开始肿瘤区域荧光强度逐渐增加（详见图2），2.333h~4.333h前后达到高峰。初步提示紫杉醇在电针肿瘤周围围刺干预下更容易进入肿瘤组织，产生聚集效应。
图2. 活体荧光成像图
基于活体成像结果，进一步通过药代动力学分析药物代谢分布变化规律。与对照组相比，肿瘤周围围刺组在针后0.5小时和针后2小时肿瘤组织紫杉醇浓度显著增加，达峰较早，半衰期较长，药时曲线下面积（AUC）较大，肿瘤组织Te（EATG）/Te（TG）=1.185，表明电针增加了紫杉醇在肿瘤中的富集。详见图3。
图3. TG组和EATG组瘤内紫杉醇浓度-时间曲线
小鼠肿瘤周围围刺组心脏、肺脏、脾脏和肾脏的AUC均小于对照组，表明电针肿瘤周围围刺减少了药物在以上非靶组织的累积。详见图4。
图4. 小鼠器官与肿瘤部位AUC图
基于肿瘤周围围刺在干预后2小时4T1移植瘤瘤体紫杉醇浓度达到最高，研究人员后续检测该时点瘤组织凋亡情况发现：肿瘤周围围刺联合紫杉醇比单纯紫杉醇干预显著促进4T1瘤组织的细胞凋亡。
图5. 针刺联合紫杉醇治疗可促进4T1移植瘤的细胞凋亡
肿瘤化疗药物浓度富集与肿瘤微血管和微环境密切相关。研究人员从分子水平对这两方面进行了相关探索和观察。结果发现：肿瘤周围围刺在不促进肿瘤微血管总体增殖的情况下，促进分化成熟的血管数量增多。同时通过提高血管周细胞的覆盖率，促进基底膜完整性，通过影响肿瘤微血管的血管正常化和肿瘤微环境提高肿瘤局部紫杉醇浓度。
图6. 电针联合紫杉醇治疗4T1移植瘤切片的免疫组化评分
图7. 电针联合紫杉醇治疗4T1移植瘤中细胞外基质的免疫组化评分
此外，研究人员还对针刺是否促进肿瘤转移进行了初步评估，通过观察模型小鼠肝、肺组织病理切片和肿瘤组织NM23抗转移基因的表达发现，电针肿瘤周围围刺联合紫杉醇治疗尚未发现有提高4T1乳腺癌细胞侵袭转移的风险。
研究结论
靶向给药可以提高化疗的疗效，然而，在目前的靶向给药设计中存在许多障碍。研究结果显示，电针肿瘤周围围刺联合紫杉醇在干预后2小时时点能够通过调节肿瘤微血管和微环境促进肿瘤局部药物浓度的富集。这表明在肿瘤区域周围的针灸干预增加了化疗药物的局部浓度，针刺的靶向作用是通过改变肿瘤的微血管系统和微环境来实现的。
这项研究为针刺与化疗结合开启了肿瘤中西医结合治疗新模式，为肿瘤周围围刺联合化疗增效减毒提供了重要的理论支持，为肿瘤患者带来新的希望。然而这项研究也存在一定的局限性，研究人员仅关注电针干预2h后的效果，还需要更多的研究来进一步研究连续干预和其他药物组合的效果。
[1] Yang M, Wan Y, Jiang X, Qi X, Wang L, Liu Z, Song X, Pan L, Sun W,Zhao W, Huang J and Lian Z （2019） Electro-Acupuncture Promotes Accumulation of Paclitaxel by Altering Tumor Microvasculature and Microenvironment in Breast Cancer of Mice. Front. Oncol. 9:576. doi: 10.3389/fonc.2019.00576
[2] Embleton MJ. Drug-targeting by monoclonal antibodies. Br J Cancer. （1987）55:227–31. doi: 10.1038/bjc.1987.44
[3] Jaracz S, Chen J, Kuznetsova LV, Ojima I. Recent advances in tumortargeting anticancer drug conjugates. Bioorg Med Chem. （2005） 13:5043–54. doi: 10.1016/j.bmc.2005.04.084
[4] Garcia MK, McQuade J, Haddad R, Patel S, Lee R, Yang P, et al. Systematic review of acupuncture in cancer care: a synthesis of the evidence. J Clin Oncol.（2013） 31:952–60. doi: 10.1200/JCO.2012.43.5818
[5]Lo MY, Ong MW, Chen WY, Sun WZ, Lin JG. The effects of acupunctureon cerebral and muscular microcirculation: a systematic review of nearinfrared spectroscopy studies. Evid Based Complement Alternat Med. （2015）2015:839470. doi: 10.1155/2015/839470
[6] Zhang XP, Zhang F, Zhang ZL, Ma J, Kong DS, Ni GX, et al. Acupuncture combined with curcumin disrupts platelet-derived growth factor beta receptor/extracellular signal-regulated kinase signalling and stimulates extracellular matrix degradation in carbon tetrachloride-induced hepatic fibrosis in rats. Acupunct Med. （2012）30:324–30. doi: 10.1136/acupmed-2012-010167
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