大鼠接受奥沙利铂和5-氟尿嘧啶治疗后的领域特异性认知障碍：一项临床前研究

《Behavioural Brain Research》：Domain-Specific Cognitive Impairments Following Oxaliplatin and 5-Fluorouracil Treatment in Rats: A Preclinical Study

　　

陈伟业|伊恩·N·约翰斯顿

澳大利亚新南威尔士州悉尼大学心理学学院，邮编2006

摘要

FOLFOX化疗方案包含奥沙利铂、5-氟尿嘧啶和亚叶酸钙，是全球治疗结肠癌的标准方案。然而，关于该疗法带来的认知副作用的临床与实验研究结果尚不一致。因此，本研究旨在探讨不同剂量方案下奥沙利铂与5-氟尿嘧啶联合使用对雌性斯普拉格-道利大鼠执行功能的影响。在实验1中，大鼠每周接受三次奥沙利铂注射（6毫克/千克，腹腔给药），并接受延迟非匹配样本任务和新型物体识别任务测试。结果表明，奥沙利铂并未损害工作记忆，但显著影响了短期识别记忆。实验2和3则研究了不同剂量方案下两种药物联合使用的效果。每周接受两次奥沙利铂（6毫克/千克，腹腔给药）和5-氟尿嘧啶（50毫克/千克，腹腔给药）治疗的大鼠，在任务转换和空间工作记忆方面出现明显缺陷，但在反向学习或识别记忆方面没有受损。其他剂量方案，包括高剂量单次给药组（奥沙利铂8毫克/千克加5-氟尿嘧啶75毫克/千克）和低剂量重复给药组（奥沙利铂6毫克/千克加5-氟尿嘧啶50毫克/千克，间隔两周给药），仅造成轻微影响，不过高剂量单次给药组在任务转换过程中出现了更多持续错误。这些研究结果表明，奥沙利铂和FOLFOX疗法会在大鼠身上引发选择性的、特定领域的认知功能障碍，其中任务转换和工作记忆尤其容易受到这两种药物联合使用的影响。这些发现凸显出有必要采取针对性干预措施，以减轻结直肠癌患者的执行功能障碍。

引言

化疗引起的认知功能障碍是一种常见的癌症治疗副作用，被称为“化疗脑”，在治疗后会影响多达75%的患者以及44%的幸存者[29]、[34]、[67]。神经心理学评估常发现患者在执行功能、记忆、注意力/集中力以及处理速度方面存在障碍[31]、[5]、[51]。有些研究指出，这些症状可能在治疗多年后依然存在[50]、[65]、[69]。即便症状较轻，也会对患者的生活质量产生负面影响，并干扰其日常活动和社会交往[28]、[29]、[59]。

虽然大多数关于化疗认知功能障碍的研究都集中在乳腺癌患者身上，但随着FOLFOX疗法的广泛使用，人们也越来越关注结直肠癌患者的状况。FOLFOX疗法是由奥沙利铂、5-氟尿嘧啶和亚叶酸钙组成的联合用药方案，被公认为三期或高危二期结肠癌辅助治疗的国际标准方案[42]。尽管该疗法的剂量限制性神经毒性已有较多研究报道[13]、[39]、[61]，但其对认知功能的影响仍不明确。例如，一项针对横断面研究和纵向研究的系统评价显示，结直肠癌患者在化疗后的注意力/集中力、执行功能及记忆方面存在不同结果，而视觉空间能力或语言技能则未出现变化[11]。

执行功能是化疗认知功能障碍中最常受影响的领域之一。它是一系列支持目标导向行为和适应性功能的高级认知过程。执行功能并非单一结构，而是由工作记忆、行为/认知灵活性以及抑制能力等多个子组件构成，而这些子组件可能受到化疗的不同程度影响[46]。例如，有些研究在结直肠癌患者中发现其工作记忆存在缺陷，但语言流畅性、抑制控制能力、注意力及认知灵活性依然正常[54]，而另一些研究则未发现执行功能有明显变化[12]。出现这种差异可能是由于用于评估不同执行功能领域的检测方法存在差异，以及研究设计、样本特征（如治疗前的差异、共病情况以及癌症本身的影响）的不同所导致的[32]、[36]、[43]。

动物模型为在受控条件下研究化疗认知功能障碍提供了有力工具，有助于精确调整化疗方案，并系统评估行为和神经生物学方面的变化[43]、[47]。先前的研究表明，单独使用奥沙利铂处理的啮齿类动物在多种认知任务中表现不佳，包括条件恐惧重现任务、识别记忆任务、空间工作记忆任务以及被动回避任务[55]、[18]、[37]、[6]、[27]。然而，关于奥沙利铂与5-氟尿嘧啶联合使用的实验研究却很少，且结果也不一致。例如，Fardell等人[18]发现，单次高剂量的5-氟尿嘧啶（50毫克/千克）与奥沙利铂（8或12毫克/千克）联合使用，会比单独使用任一药物更能损害情境恐惧回忆和空间参照记忆。相反，Dubois等人[15]则发现，低剂量反复给药（5-氟尿嘧啶37.5毫克/千克，奥沙利铂3毫克/千克）并未导致认知功能障碍，而单独使用5-氟尿嘧啶则会损害反向学习能力。这些矛盾的结果表明，有必要系统研究FOLFOX疗法的剂量和给药方案对认知功能的影响。

本研究旨在填补这一空白，通过研究不同FOLFOX剂量方案对大鼠认知功能的影响，重点关注工作记忆和行为灵活性这两大执行功能核心领域。首先，由于奥沙利铂在相关疗法中具有已知的神经毒性[13]、[2]，我们先研究了单独使用奥沙利铂的影响。随后，我们模拟FOLFOX疗法，研究了将奥沙利铂与5-氟尿嘧啶联合使用在不同剂量方案下的认知效应。值得注意的是，我们选择了具有较强临床应用意义且神经生物学机制较为明确的实验任务，以便对不同认知领域和神经回路的变化进行具体分析。本研究旨在明确FOLFOX疗法带来的认知风险，为保护结直肠癌患者的认知功能提供依据。

章节节选

方法

本研究报告遵循ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南中的伦理要求。完整的ARRIVE检查表见补充文件S1。所有实验均获得了悉尼大学动物伦理委员会的批准。

奥沙利铂治疗导致体重下降

通过重复测量方差分析发现，周数与组别之间存在显著交互作用，说明在三周时间内，奥沙利铂组的体重显著下降，而对照组的体重则逐渐上升（F(1.442, 64.899) = 41.904，p < 0.001；见图4A）。不过，周数和组别的主效应均不显著（Fs < 2，ps > 0.1）。研究中没有排除任何动物或数据点。

奥沙利铂未损害DNMTS任务中的工作记忆

通过重复测量方差分析对DNMTS任务的表现进行了分析。结果显示，存在显著的主效应

讨论

本研究重点分析了FOLFOX疗法带来的认知副作用，尤其是不同的执行功能领域。在实验1中，我们研究了作为奥沙利铂基疗法中最具神经毒性的成分——奥沙利铂单独使用的影响。通过操作性DNMTS任务，我们未发现奥沙利铂会损害工作记忆或反向学习能力。正如预期，随着延迟时间的增加，大鼠的表现会下降，这体现了该任务对记忆负荷的敏感性，但并未观察到与药物使用相关的缺陷。

资金来源

本研究未获得公共部门、商业机构或非营利组织提供的任何专项资助。

利益冲突声明

作者声明不存在任何财务或非财务方面的利益冲突。

致谢

在本文撰写期间，陈伟业女士获得了悉尼大学心理学学院的研究生研究奖学金。