rhIL-1Ra防治肿瘤化疗所致中性粒细胞减少症的药理机制研究

化疗导致的中性粒细胞减少症（CIN）是影响抗肿瘤药物应用的关键性剂量限制因素。目前临床使用的造血生长因子类药物仅能暂时帮助病人恢复，长期使用会导致不可逆的骨髓造血功能衰竭，不能从根本上改变化疗药物对造血干/祖细胞的毒副作用。前期工作已证实：IL-1Ra通过可逆性减少造血细胞进入细胞周期活跃期，增强其对化疗药的细胞毒耐受性，从而保护造血干/祖细胞。本项目选择贴近临床实际的荷瘤小鼠化疗模型，通过研究rhIL-1Ra防治CIN的药效药理作用，深入揭示IL-1Ra在骨髓损伤修复过程中与CIN的病因、病程、疾病严重程度之间的关系，重点开展IL-1Ra在分子水平的作用机制研究，寻找作用靶细胞和靶基因，确证rhIL-1Ra在肿瘤化疗过程中既能保护骨髓造血功能又不影响化疗对肿瘤的治疗效果，为临床前研究提供可靠依据。本课题组在IL-1Ra与骨髓造血方面有完善的研究基础和工作条件，为项目完成奠定坚实的基础。

在项目《rhIL-1Ra防治肿瘤化疗所致中性粒细胞减少症的药理机制研究》中，我们以5-FU化疗建立经典的骨髓细胞损伤-造血功能重建模型，发现化疗后小鼠外周血中性粒细胞、血小板，以及骨髓细胞总数，均出现显著的先下降后上升的变化规律，并且损伤最严重的时间点出现在化疗后第7天。与此同时，骨髓细胞的细胞周期达到增殖高峰期，从而促使骨髓和外周血进入恢复期。在此过程中，IL-1家族的主要成员，包括抑制因子IL-1Ra、激活因子IL-1以及活性受体IL-1RI，在mRNA和蛋白水平均表现出显著的先上升后下降的变化规律，说明5-FU化疗能够造成骨髓和外周血的损伤，同时激活或上调了IL-1家族的表达，提示了IL-1系统在化疗导致的骨髓损伤修复过程中具有潜在的调控作用。. 通过量效、时效和给药途径实验，我们确定了rhIL-1Ra的最适给药方案为：化疗前连续5天给药，每天1次，皮下注射剂量为2 - 3 mg/kg。在不同化疗剂量时，此给药方案均能显著降低小鼠的死亡率、血小板减少症和中性粒细胞减少症（CIN）的发生率和严重程度。与临床治疗手段G-CSF和BMT阳性对照组相比， rhIL-1Ra同样具有防治化疗导致荷瘤小鼠CIN的药效学作用，且不影响化疗药物对肿瘤细胞的杀伤能力。. 化疗后rhIL-1Ra给药组中存在更多的处于增殖期的造血细胞，特别是承担粒系增殖分化功能的干祖细胞，说明rhIL-1Ra的预防性使用促进了化疗后骨髓细胞的恢复，从而减少了外周血CIN的发生率和严重程度。进一步研究发现，rhIL-1Ra给药组小鼠骨髓细胞中p53和p21的表达显著上升，而IL-1RI敲除小鼠则无此作用。说明外源性的IL-1Ra，依赖于IL-1RI的存在，选择性的上调骨髓细胞、而不是肿瘤细胞内p53和其下游靶基因p21的表达水平，驱使快速增殖的骨髓造血细胞暂时脱离细胞周期进入休眠期。这种细胞周期阻滞作用改变了骨髓细胞的状态，减弱了其对化疗的敏感性。最终，逃逸了化疗损伤的、受保护的造血干祖细胞加速了骨髓和外周血的恢复，减少了肿瘤化疗所致中性粒细胞减少症的发生率和严重程度。. rhIL-1Ra的高安全性以及稳定的治疗效果，为临床肿瘤患者化疗导致的骨髓抑制提供了一个新的思路和预防性治疗策略。