基本信息
- 项目名称：
- 维甲酸在治疗急性早幼粒细胞白血病孕妇中剂量与时间点选择的基础研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 急性早幼粒白血病(APL)是一种严重威胁人类健康的疾病，国内外大多采用全反式维甲酸(ATRA)对其进行治疗,但对妊娠合并白血病的孕妇来说，由于ATRA对胚胎的影响较大，易造成胎儿神经管畸形(NTD)的发生，一般主张流产。临床虽有ATRA治愈APL孕妇的报道，但其剂量及时间点的选择没有统一的标准，不能很好地指导临床用药。本研究拟采用过量ATRA诱导大鼠胚胎发生NTD后，找出ATRA的剂量及用药时间与NTD发生的关系，希望对临床APL孕妇症状的早期控制与治疗提供理论指导，为优生、优育提供实验依据。
- 详细介绍：
- 白血病（Leukemia）是一种骨髓及其它造血组织中有大量白血病细胞无限制地增生，并进入外周血液，而正常血细胞的生成被明显抑制的恶性疾病。分为急性白血病和慢性白血病两大类，其中急性白血病又分为急性淋巴细胞性白血病(ALL)和急性非淋巴细胞性白血病(ANLL)。ANLL有7种亚型，即粒细胞白血病未分化型(M1)、粒细胞白血病部分分化型(M2)、早幼粒细胞型(M3)、粒-单核细胞型(M4)、单核细胞型(M5)、红白血病(M6)、巨核细胞型(M7)。白血病居年轻人恶性疾病中的首位，但病因至今仍不完全清楚，据推测病毒可能是其主要的致病因子，而放射线、化学毒物或药物、遗传因素等是致病的辅助因子。 急性早幼粒白血病(Acute Promyelocytic Leukemia, APL)发展迅速、早期死亡率高，分为M3a(粗颗粒型，嗜苯胺兰颗粒粗大，密集甚或融合)和M3b(细颗粒型，嗜苯胺兰颗粒密集而细小)两种亚型。病理改变为骨髓中出现过多的异常早幼粒细胞，其胞核大小不一，胞浆中有大小不等的颗粒。基因改变为t(15:17) (q22:q21)阳性或PML-RARɑ融合基因阳性，即染色体臂断裂后互相交换，在结合点出现一个新的融合基因PML-RARα，它编码一个融合蛋白，最终导致细胞癌变。临床特点为：1.早幼粒细胞胞浆内充满异常颗粒；2.常伴随出血病变，发生率达72％～94％；3.特异性染色体t(15:17) (q22:q21)阳性；4.对化疗敏感，早期死亡率高；5.能被维甲酸（retionic acid, RA)诱导分化成熟；6.持续缓解时间较长。患者多因并发弥漫性血管内凝血(DIC)或原发性纤维蛋白溶解导致严重出血而早期死亡。 随着对急性早幼粒细胞白血病细胞生物学特性认识的不断提高和治疗方法的改进，早期死亡率明显下降。特别是自1986年国内开始采用全反式RA治疗，具有缓解率高、毒副作用较轻及治疗中不易诱发DIC等优点。全反式RA是针对APL病因而研制的靶向治疗药物，能够改变PML-RARα的活性、构型及定位，启动APL细胞分化成为成熟的、有功能的粒细胞，从而达到治本的目的。同时，该方案也减少了以往化疗带来的感染、出血、肿瘤溶解综合征等副作用，使化疗相关死亡率明显降低，极大降低了APL患者早期死于颅内出血、播散性血管内凝血的风险，已经成为治疗APL的首选方案，5年无病生存率超过90％，使APL有望成为第一种可以被治愈的成人急性髓细胞性白血病。在临床上，RA配合化疗治疗APL是临床的经典方法[15]，特别是大量RA的使用。 临床诊断出妊娠妇女患有APL之后，若处于妊娠早期(3个月以内)，由于化疗对胎儿影响很大，且母体感染及出血的机会增大，容易引起流产或早产，能足月分娩者少见，故一般选择先人工流产，之后开始治疗；若发病于妊娠中期（4-7个月），此时对胎儿影响不明确，故多半也选择直接化疗；若发病于妊娠晚期（孕期8至9个月），此时化疗对胚胎的影响已不大，则选择化疗联合全反式RA的治疗方法。 现今临床并未找到适合于患APL孕妇服用RA的适当剂量以及时间，致使一些不需要流产的胎儿被迫流产（且一部分妊娠妇女不愿意流产），又由于化疗对胎儿的影响已得到临床证实，故希望在安全时间点使用安全剂量的全反式RA对疾病进行早期控制与治疗，且不让胎儿受到全反式RA的致畸影响，成为临床治疗APL孕妇的关键。 Cohlan于1953年首先发现过量RA可致大鼠胚胎发生NTD，RA能够诱导孕鼠胚胎发生神经管畸形(Neural tube defect, NTD)，使神经管内具有神经干细胞性质的神经上皮细胞处于G0/G1期、G1期延长。服用RA后，神经上皮细胞增殖分裂速率降低，使由神经板演变的神经沟不能正常的闭合，从而导致NTD，出现无尾或短尾、脊柱裂、脊髓脊膜膨出、无脑等畸形。过量RA致畸作用可能与RA在时间和空间上不适当的激活或抑制了某些形态发生相关调控基因有关。主要包括无脑畸形、隐性脊柱裂、脊髓脊膜膨出，脑积水等。此外，脑过小畸形、胼胝体不发育、苯丙酮尿症、精神发育迟滞等均属神经系统的发育异常，但较少见。所以，在给APL孕妇采用ATRA治疗时，可能会导致胎儿出现NTD，所以采用何种剂量及时间点对APL孕妇采用ATRA治疗，成为临床治疗的重中之重。 本实验采用成年3.5-4月清洁级SD大鼠,体重200～220g,于下午18:00按雌雄2∶1合笼,次日晨8:00取出，作阴道涂片，查见精子或看见阴栓者视为已交配受孕，该天定为孕期胚胎第一天，前一天18:00为第零天，依此类推。大鼠受孕后将90只SD孕鼠随机分为2组，即对照组与实验组，对照组45只，实验组45只。实验组于每个时间点（第8、11、14天）依照不同RA剂量分为5组共15组，每组3只孕鼠。对照组分组同实验组，每组3只孕鼠。 将全反式RA分为140mg/kg，110mg/kg，80mg/kg，50mg/kg，20mg/kg共5个剂量水平，以橄榄油为溶剂，分别于孕期第8、11、14天一次性胃饲实验组孕鼠15只（各相同剂量灌胃3只），对照组孕鼠在相同天数灌入相应比例橄榄油。各时间点孕鼠在妊娠18天，使用2%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉，固定，在解剖镜下分离出鼠胚，记录总胚胎数、活胎数、死胎或吸收胎数，仔细观察外观判断是否有可见畸形并记录。 结果发现45只对照组孕鼠所取出的胚鼠发育情况良好，未出现畸形。第8天灌胃结果显示：RA浓度为50-140mg/kg时，均可引起大量的各类畸形，甚至造成死胎或吸收胎，但浓度为20mg/kg时，仅得到少量（15.79%）正常胚鼠，致畸、致死率很高（二者总和高达84.21%）。其可能原因是，第8天的胚胎神经管刚开始闭合，过量RA使神经上皮细胞增殖分裂速率降低，造成神经板演变的神经沟不能正常的闭合，从而影响整个神经管的发育而导致大量畸形的出现。第11天灌胃结果显示：浓度为140mg/kg时，可引起大量畸形以及死胎、吸收胎的出现，而当剂量从110mg/kg递减至20mg/kg时，正常胚胎率逐渐升高（从4.88%至47.37%）。其原因可能是，发育至11天的胚胎主要是大脑与神经节的发育，在此时灌入RA影响了大脑的发育，形成无脑畸形，且RA在一定程度上也可能影响整个神经管闭合的程度等，但正常胚胎率较第8天灌胃有所增加。第14天灌胃结果显示：浓度为140mg/kg与110mg/kg时引起的胚胎致畸、致死率（分别为38.46%与29.27%）与前两组实验比较已有明显下降，浓度由80mg/kg至20mg/kg递减过程中，胚鼠成活率逐渐升高（从85.00%至97.67%)。其原因可能是，在第14天，大鼠胚胎神经管已基本闭合完全，所以RA对胚胎神经管的影响已很小。 可见，不同剂量的RA对不同发育时期神经管的影响是不同的。提示在临床治疗急性早幼粒细胞白血病孕妇过程中，当人胚胎神经管刚开始闭合及闭合中期时，不宜使用RA治疗，否则可能导致胚胎致畸及死亡，但在中期可以使用小剂量RA对疾病进行控制。当神经管闭合完全时，可以使用较大量RA进行治疗。至于各期使用的具体剂量还有待于后期的进一步研究。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 为了探讨维甲酸在治疗急性早幼粒细胞白血病孕妇中的剂量及时间的选择问题，拟采用过量维甲酸致SD大鼠神经管畸形动物作为模型，观察怀孕大鼠胚胎神经管畸形的发生及变化情况后，找出维甲酸在大鼠神经管胚胎发育过程中致畸的剂量大小及其时间点与畸形的关系，为临床治疗急性早幼粒细胞白血病孕妇提供理论支持。
科学性、先进性及独特之处
- 维甲酸可有效治疗急性早幼粒细胞白血病孕妇，但又有神经管致畸作用，如何找到既能发挥药效又不致畸的安全用药时间和剂量，是临床研究的重要课题。本实验为临床应用的前期基础研究，选择不同剂量的维甲酸作用于各发育期的大鼠胚胎神经管，观察鼠胚神经管畸形的发生及变化情况，找出维甲酸在鼠胚神经管发育过程中致畸剂量大小及时间点与畸形的关系，为临床治疗急性早幼粒细胞白血病孕妇提供理论依据。
应用价值和现实意义
- 为临床采用维甲酸联合化疗治疗急性早幼粒细胞白血病孕妇提供进一步的理论支持及治疗方案，为优生、优育，并降低患急性早幼粒性白血病早孕妇女胎儿死亡率以及降低新生儿畸形的发生提供实验依据。
学术论文摘要
- 目的 通过研究不同剂量维甲酸对大鼠胚胎神经管发育不同时期的影响，为后期探讨妊娠孕妇发生急性早幼粒细胞白血病时使用全反式维甲酸治疗的剂量及安全时间点提供理论和实验依据。 方法 将SD大鼠在怀孕第8、11、14天时用不同浓度（20-140mg/kg）剂量的全反式维甲酸灌胃，胚胎发育至18天时取出胚鼠并观察，统计。 结果 第8天造成大量畸形胎儿甚至吸收胎或死胎(仅当全反式维甲酸剂量为20mg/kg时得到正常胚鼠，正常率为15.79%）；第11天，大量用药（110-140mg/kg），得到各类畸形以及死胎或吸收胎几率分别为100%与95.12%；当维甲酸剂量降低至中小剂量（20-50mg/kg)时，胚胎致畸、致死率分别下降至52.63%与63.16%。第14天使用维甲酸，各剂量对胚胎的致畸、致死率均大幅减小（140mg/kg时最高，但仅为38.46%）。结论 不同剂量的维甲酸对不同发育时期神经管的影响各不相同。维甲酸对神经管闭合早期影响极大，故不宜用药治疗；中期，大剂量维甲酸对胚胎神经管发育影响严重，而小剂量维甲酸影响较小，故宜用小剂量治疗；晚期，神经管基本闭合完毕，可使用较大剂量维甲酸治疗。
获奖情况
- 1.本校第二届大学生科技节暨大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。 2.第五届云南高校青年学术科技作品竞赛一等奖。
鉴定结果
- 国内领先。
参考文献
- 1.Vardiman JW, Harris NL, Brunning RD. The World Health Organization(WHO) classification of the myeloid neoplasms [J]. Blood, 2002, 100(7): 2292-2302. 2.鄢爱红, 万伍卿. 急性白血病研究进展[J]. 医学综述, 2008, 14(4):575-577. 3.Degos L, Dombret H, Chomienne C, et al. All-trans-retinoic acid as a differentiating agent in the treatment of acute promyelocytic leukemia[J]. Blood, 1995,85（10）:2643-2653. 4.王永红, 高瑜, 郝敏, 等. 妊娠合并白血病7 例临床分析[J]. 实用妇产科杂志, 2004, 20(3):177. 5.Collins MD, Mao GE. Teratology of retinoids[J]. Annu Rev Pharmacol Toxicol, 1999,39:399-430. 6.蔡炜嵩, 袁正伟, 郭俊斌, 等. 维甲酸致大鼠胚胎神经管畸形的组织形态学观察[J]. 中华小儿外科杂志, 2004, 25(5):434-437. 7.Sanz MA, Martín G, Lo Coco F. Choice of chemotherapy in induction, consolidation and maintenance in acute promyelocytic leukemia [J]. Best Pract Res Clin Haematol, 2003,16(3):433-451.
同类课题研究水平概述
- 白血病是一类造血组织中大量白血病细胞无限增生而正常血细胞被明显抑制的恶性疾病，分为急性和慢性两大类，急性白血病又包括急性淋巴细胞性白血病(ALL)和急性非淋巴细胞性白血病(ANLL)。 急性早幼粒白血病(acute promyelocytic leukemia, APL)属ANLL，分M3a(粗颗粒型)和M3b(细颗粒型)两种亚型。病理变化为骨髓中出现过多异常早幼粒细胞，核大小不一，胞浆中有大小不等的颗粒。基因改变为t(15:17) (q22:q21)或PML-RARɑ融合基因阳性，即染色体断裂后互相交换，在结合点出现新融合基因PML-RARα，导致癌变，且病程发展较快、早期死亡率高。 国内于1986年开始采用全反式维甲酸(all trans retinoic acid, ATRA)来改变PML-RARα活性、构型及定位，使APL细胞分化为成熟粒细胞，达到治疗的目的，具有缓解率高、副作用较轻及不易诱发DIC等优点。另外，陈精予等报道，ATRA联合三氧化二砷可显著增加APL的缓解率，提高病人无病生存率。陈琦等指出，在治疗APL中，RA具有缓解率高、副作用轻及不易诱发DIC等特点。王山米在对妊娠合并白血病的孕妇中发现，由于药物对胚胎的影响较大，孕期5月以内的APL孕妇，临床一般主张先流产，后治疗。但Sanz MA等人主张，可于孕期8-9月直接使用RA联合化疗治疗。虽然有较多的RA治疗APL的报道，但在临床治疗APL孕妇中使用RA的剂量及时间的选择没有统一的标准，且相差较大，不能很好地指导临床用药。 另外，Cohlan于1953年首先发现过量RA可使胚鼠神经管神经上皮细胞增殖分裂速率降低,神经沟不能正常闭合,导致神经管畸形(never tube defect, NTD)，包括无尾或短尾、脊柱裂、脊髓脊膜膨出、无脑等。且据报道，APL孕妇采用RA治疗后可导致胎儿神经管畸形的发生，临床医生也因缺乏针对APL孕妇早、中孕期治疗的研究报告，未找到适合早、中孕期APL孕妇的RA剂量及时间点，故可能会使不需流产的胎儿被流产（且部分孕妇不愿流产）。 鉴于以上研究，本实验拟采用过量RA诱导SD大鼠胚胎发生NTD后，找出RA剂量及用药时间与NTD的关系，希望对临床APL孕妇症状的早期控制与治疗提供理论指导，为优生、优育提供实验依据。
