多达四分之三的接受癌症化疗的患者患有“化疗脑”——一种长期的副作用,使记忆、保持注意力和学习新信息变得更加困难。当它袭击大脑仍在发育的儿童时,他们的学业和自尊可能会受到影响。
“当我们与父母会面并谈论我们为他们孩子的癌症提出的挽救生命的治疗时,我们有时描述的最令人痛苦的潜在副作用之一是认知丧失,”儿科肿瘤学家丽莎迪勒说,医学博士,首席医疗官Dana-Farber/波士顿儿童癌症和血液疾病中心。“如果我们有可以在治疗期间或后期护理生存阶段提供的预防性治疗,那将改变游戏规则。”
在 9 月 6 日发表在《神经元》杂志上的一项研究中,合作者 Maria Lehtinen 博士 波士顿儿童医院病理学系的 Naama Kanarek 博士朝着这个方向迈出了第一步。他们的愿景:治疗沐浴大脑和脊髓的脑脊液 (CSF),以保护大脑免受化疗的毒性作用。
“如果我们可以治疗易于靶向的脑脊液,我们就有可能治疗大脑本身,”Kanarek 说。
研究化疗对大脑的影响
Lehtinen 开展的开创性研究表明 CSF 与脉络丛(一种鲜为人知的产生 CSF 的脑组织)在促进大脑健康和生长方面的重要性。另外,Kanarek 一直在研究化疗药物甲氨蝶呤对癌细胞的代谢作用。甲氨蝶呤用于已扩散到大脑的急性淋巴细胞白血病儿童,以及骨肉瘤和某些中枢神经系统肿瘤。它也用于成人治疗白血病、淋巴瘤、乳腺癌和肺癌。
两个实验室联手。在对小鼠的初步研究中,他们发现暴露于甲氨蝶呤会对脑脊液和脉络丛造成氧化损伤——一种导致有毒氧分子产生的代谢失衡。海马体(大脑的主要学习和记忆中心)中的神经细胞也受到了损害。在行为测试中,小鼠在涉及短期学习和记忆的任务中表现出增加的焦虑和障碍。
Lehtinen、Kanarek 及其同事使用先进的实验室工具进一步表明,甲氨蝶呤可防止脉络丛分泌一种关键酶超氧化物歧化酶 3 (SOD3) 进入脑脊液。SOD3 是一种天然抗氧化剂,通常通过帮助分解潜在有毒的氧分子来保护大脑和其他组织中的细胞。研究人员认为,如果没有脑脊液提供的 SOD3,脑细胞更容易受到损伤。
逆转甲氨蝶呤的毒性脑效应
同样的效果会发生在人类身上吗?研究人员首先研究了由干细胞产生的人类神经元。当他们将神经元暴露于甲氨蝶呤时,它们产生的 SOD 较少,并显示出氧化损伤的证据。
他们还研究了 11 名接受甲氨蝶呤化疗治疗影响中枢神经系统的淋巴瘤的成年癌症患者的脑脊液样本。与未接受甲氨蝶呤治疗的 12 名无癌对照组相比,这些患者的脑脊液中 SOD3 水平降低,氧化损伤标志物增加。
那么添加 SOD3 可以保护大脑吗?研究小组在小鼠中使用基因治疗方法促进了脉络丛中 SOD3 的产生。当他们随后给小鼠服用甲氨蝶呤时,动物的脑脊液和脑组织基本上没有氧化损伤,焦虑和记忆障碍的证据也较少。
“随着未来的更多工作,这些发现有可能预防或治疗我们经常使用的抗癌药物甲氨蝶呤最令人担忧的晚期影响之一,”未参与该研究的迪勒说。
探索治疗的可能性
Lehtinen 和 Kanarek 现在想要探索其他化疗药物对脑脊液和脉络丛的影响。他们还想更好地了解甲氨蝶呤和抗氧化剂如何影响大脑的其他部分,并测试直接给予抗氧化剂而不是通过基因治疗在减轻化疗脑中的功效。
抗氧化治疗可能以静脉注射、鼻腔喷雾或鞘内注射的形式通过脊髓穿刺直接进入脑脊液。这种治疗可能与化疗本身一起给予。Kanarek 说,最直接的机会可能是正在接受鞘内注射甲氨蝶呤治疗脑癌、脑部受累的白血病或淋巴瘤的患者。
另一种有待测试的潜在方法是简单地通过富含抗氧化剂的食物或膳食补充剂提供抗氧化剂。
“第一项研究只是冰山一角,”Lehtinen 说。“如果我们能够纠正化疗的附带损害,甚至对患者的生活轨迹做出一点小小的改善,那将是非常令人兴奋的。”