5-FU是一種抗代謝物(antimetabolite), 在1957年由Heidelberger和Ansfield開發, 做為DNA重要的前驅物胸腺嘧啶(thymine)的一種構造性類似物。 

功效
用於治療乳癌和胃腸道癌症和其它各種癌症。也可以對某些惡性和癌前期的皮膚疾病做局部治療。 

機轉
5-FU在細胞內轉換成5-FdUMP和FUTP。 
1. 5-FdUMP(5-fluorodeoxyuridylate)是5-FU最重要的代謝物和作用機轉, 5-FdUMP抑制thymidylate synthetase(TS)是5-FU的主要機轉, 5-FdUMP與還原型葉酸MTHF(N5,N10-methylene tetrahydrofolate)和TS形成共價三級結構複合物。抑制TS會使得DNA的前驅物dTMP(deoxyuridine triphosphates)的累積失去平衡, 增加DNA雙股斷裂。此MTHF的濃度決定5-FU和FUDR的有效性, 因為只有適當濃度的MTHF時, 共價結合才會發生; 在低濃度的MTHF時, 對TS的抑制是不完全而且是暫時的。
2. 5-FdUMP也可以經過磷酸化形成5-FdUTP在嵌合到DNA, 接著作用在DNA修復和誘發DNA雙股斷裂而造成有缺陷的DNA分子。
3. FUTP(fluorouridine triphosphates)是5-FU另一個重要的代謝物, 也會與RNA嵌合而抑制蛋白質的合成。
4. 5-FU對正常細胞和惡性細胞細胞週期的影響是複雜的, 在不同的細胞和細胞株之間有顯著的差異。它包括下列顯著的特徵:
a) 5-FU對細胞在整個細胞週期期間的進展有完全的作用, 最值得注意的是G1和S期。
b) 5-FU殺死在細胞週期中S期和非S期的細胞。
c) 5-FU是一種取決於增殖的藥物(proliferation-dependent agent)。
d) 增加細胞暴露在5-FU的期間戲劇性地增加細胞毒性, 如此, 在短時間暴露時似乎具有抗性的細胞如果延長治療的間隔可能變成具敏感性。

抗藥性
1. 對氟嘧啶(fluoropyrimidine)生化作用的抗藥性是複雜的。 在大多數的案例, 抗藥性是由於5-FU代謝的改變或者是5-FU代謝物的作用改變。另外一個抗藥性的機轉是主要攻擊酵素thymidylate synthetase(TS)的改變。還有另一個涉及deoxyuridine triphosphate(dTMP)的改變。許多其它的改變也有可能, 包括改變酵素動力學、加強基質deoxyuridine monophosphate(dUMP)的累積、減少5-FdUMP的滯留、新的酵素合成的快速回復、基因放大、降低三級複合物的穩定性、缺乏葉酸共同因子、和減少葉酸的多重麩氨酸鹽作用(polyglutamation)。  
2. 在5-FU短時間推注治療和5-FU連續暴露治療之間沒有交互抗性, 這現象被認為是不同給藥時間表在抑制DNA和RNA合成上相對差異的結果。

藥物動力學
1. 口服吸收不穩定, 一般不經消化系統而以注射等方式的胃腸外給藥(parenterally)。
2. 在快速靜脈注射之後, 5-FU快速地分佈到所有身體的成分, 包括神經系統和惡性體液。在快速靜脈注射 5-FU 15 mg/kg後, 它快速由血漿清除, 半衰期10~20分鐘, 在這劑量下最大血漿濃度達到10-4~10-3M, 但三小時後在血漿中測不到5-FU(<10-8M)。　 
3. 不同於快速從血漿清除, 5-FU和其代謝物可能在某些組織存在較長的時間, 包括在某些腫瘤, 而這種捕捉(trapping)的程度可用核磁共振光譜學(NMR spectroscopy)來評估。初步研究顯示這種捕捉(trapping)可能增加大腸直腸癌病人對5-FU的臨床反應。
4. 要注意的是重複給予5-FU呈現非線性的藥物動力學, 而且曲線下面積(AUC)與時間(CxT)和臨床毒性很有關係; 用另一種說法即是: 隨著5-FU劑量增加, 全身的清除率反而降低, 
可能是分解的位置已經被飽和。 
5. 此藥主要在肝臟分解(約80%), 但也會由腎臟和肺臟排泄。
6. 當以肝動脈輸注(HAI), 超過50%以上的5-FU在第一次通過正常肝臟時被清除(first-pass clearance), 然而肝臟攝入5-FU的程度明顯地被劑量和輸注持續時間所影響。例如: 5-FU肝動脈輸注1000 mg/m2/day時, 肝臟攝入5-FU約20-60%; 但當劑量降到780 mg/m2/day時, 肝臟攝入5-FU約90%。

藥物和放射線的交互作用
1. 氟嘧啶(fluoropyrimidine)的細胞毒性可能藉由給予其它藥物或代謝物而改變, 例如: MTX、leucovorin、thymidine、uridine、interferon、cimetidine、dipyridamole、sparfosate(PALA)、allopurinol。Levamisole最常與5-FU併用於大腸直腸癌的輔助性(adjuvant)治療。和這些藥物一起使用可能會增加某些罕見毒性的頻率, 特別是與轉移性疾病極相似的大腦髓鞘脫失(demyelination)和肝功能障礙。
2. Leucovorin(LV)與5-FU的交互作用最重要, 這牽涉5-FdUMP及TS的共價結合(covalent binding), 並與還原型葉酸MTHF形成三級結構複合物。給予LV會增加這種結合而增加5-FU的毒性; MTX治療會消耗MTHF而抑制5-FU的毒性。然而延長MTX的使用導致MTX 多重麩氨酸鹽(polyglutamates)在細胞內形成, 這會使TS與5-FdUMP的結合更緊密而增加5-FU的毒性。在一個併用5-FU和MTX的多重分析中(JCO 1994), 大腸癌病人5-FU與MTX併用, 反應率會加倍而存活會延長。
3. 5-FU是放射線致敏劑(radiosensitizing agent), 雖然這作用沒有其它抗癌藥強。事實上,  在某些組織5-FU反而是放射線保護劑(radioprotective)。

　
毒性
毒性由給藥劑量(dosage)、給藥途徑(route)、及給藥持續時間(duration)所影響。當5-FU以每週一次推注注射(bolus)時, 骨髓抑制是主要的毒性。當5-FU以連續靜脈輸注(civ)或是和leucovorin合併使用, 口腔黏膜炎和腹瀉變成主要的毒性。有趣的是, 當5-FU以每週一次高劑量24小時連續靜脈輸注, 卻反而見不到以上兩者之副作用。在二氫嘧啶去氫脢(dihydropyrimidine dehydrogenase)缺乏的病人會增加5-FU的毒性。 
　
1. 血液: 
目前的給藥方式很少引起骨髓抑制。然而, 嚴重且威脅生命的骨髓抑制仍然可以發生, 特別是在骨髓儲藏量有限的病人, 不論是因為先前接受過治療或是骨髓受到腫瘤侵犯。
2. 消化道: 
目前任何給藥方式都會有食慾不振、噁心、嘔吐、和腹瀉, 但以連續輸注(civ)或合併leucovorin使用特別常見。當發生腹瀉時, 是暫停5-FU的指標。當合併leucovorin使用發生由小腸結腸炎引起的腹瀉是會致命的, 這種嚴重的腹瀉對輸液和octreotide acetate (100ug sc bid ≧ 3天)的治療有效。Hugo(Anti-Cancer Drugs 1996)指出Octreotide對癌症治療引起的腹瀉有重要的治療效果, 不論用在放射線治療和化學治療以後的急性腹瀉或者是用在晚期的放射線腸炎, 在腹瀉是嚴重併發症的病人必須考慮Octreotide是第一線治療。其他需要停藥的胃腸道問題, 包括5-FU或5-FUDR做肝動脈輸注引起的膽囊炎和總膽管狹窄。當5-FU合併levamisole使用時, 40%病人發生輕度到中度的可逆性肝功能障礙。最常見的變化是鹼性磷酸脢(Alk-P)上升, 但總膽紅素(total bilirubin)和轉胺脢(GOT, GPT)也可能上升。在某些病人, 這些變化會合併CEA上升和在電腦斷層或肝臟切片檢體出現脂肪肝的外觀, 這些變化會看起來像是肝轉移。
3. 黏膜皮膚: 
常見口腔黏膜潰瘍, 當見到口腔炎(stomatitis)時, 是暫停5-FU的指標。在5-FU推注注射期間口含冰塊30分鐘可以有效預防口腔炎。其他常見反應包括可逆性禿頭症、斑疹和丘疹(maculopapular rash)、光敏感性(photosensitivity)、過度色素沉著(hyperpigmentation)(特別是靜脈注射的地方)、皮膚萎縮、指甲變化、和手足症候群(hand-foot syndrome)。雖然手足症候群幾乎總是和連續輸注治療有關, 也有報告發生在接受每週一次推注治療的病人。Kingsley(1994)指出尼古丁貼片(nicotine patch)(7.0mg)可以有效預防中度嚴重的脫屑性皮膚炎。Mortimer(1990)也指出維他命B6(pyridoxine)(150mg qd)可能有效。
4. 免疫系統:
曾報告有過敏性反應。5-FU在人類是免疫抑制劑(immunosuppressive)。
5. 心臟血管:
很多報告指出5-FU與心臟局部缺血有關, 尤其當先前有心臟疾患的病人接受5-FU連續輸注。Keefe(1993)指出910位接受標準劑量病人的發生率是0.55%, 它的病理生理學是冠狀動脈痙攣(coronary vasospasm); 高劑量連續輸注時發生率是7.6%。這副作用最可能的解釋是在給藥期間發生暫時性棘狀細胞增多症(transient echinocytosis), 它會暫時地增加血液黏稠度和增加紅血球通過小孔的運輸時間。血栓性靜脈炎(Thrombophlebitis)也可能發生。
6. 眼睛:
偶爾可以見到結膜炎、流鼻水、畏光、過度流淚(因為淚管阻塞)。急性毒性視神經病變是罕見的併發症。
7. 神經:
可逆性嗜睡、迷失方向感、混亂、興奮、小腦運動失調症、眼球震顫症、頭痛、錐體束症候(pyramidal tract signs)可以發生在2%的病人。在併用5-FU和Levamisole的罕見案例曾報告發生嚴重大腦髓鞘脫失疾病。
8. 致癌性(carcinogenicity):
對導致某些系統突變但非全部; 致癌的危險性不確定。
9. 局部性5-FU:
局部5-FU給藥一般認為不會有全身毒性, 但會有不等程度的局部皮膚反應。

劑量與用法
1. 在溶液中與下列藥物不相容:
cisplatin, cytarabine, daunorubicin, diazepam, doxorubicin, idarubicin。
2. 最適當的劑量、給藥路徑、和時間表尚未確定:
雖然有人以肝動脈輸注(HAI)用來治療侵犯肝臟的癌症, 這做法的價值仍有爭議。5-FU也可以口服(oral), 但吸收和血漿濃度的不穩定使得一般人不用此路徑給藥。因此, 最常以靜脈注射(IV)給予。幸運的是, 有肝臟和腎臟雙重系統足夠將5-FU排除體外, 所以有肝或腎功能不全時並不需要調整5-FU的劑量。
3. 以下討論常用的方式:
a) 單一5-FU的靜脈推注(bolus):
    (1) 12 mg/kg/day × 5 day        q4~5w
    (2) 15 mg/kg/wk × 4wk → 以後如果可能的話增加到 20 mg/kg/wk (最大劑量1 gm) 
b) 單一5-FU的連續靜脈輸注(civ):
    (1) 1000 mg/m2/day(range, 650~1300 mg/m2/day) x 5 days        q28d   
    (2) 225 mg/m2/day qd + 放射線治療 (用於直腸癌的輔助性治療)
          5FU 500 mg/m2/d iv push x 5天                             第1天和第28天
          RT 180 cGy x 5d/w x 6w (5040-5400 cGy)            第56天起開始電療
          5FU        225 mg/m2/d civ x 3天                                     在電療第1週和第5週
          在電療結束後一個月 5FU 400 mg/m2/d iv push x 5天
          再一個月後 5FU 500 mg/m2/d iv push x 5天 q4w   
c) 合併5-FU和Leucovorin的給法:
    (1) Mayo Clinic 5-day regimen:
          LV 20 mg/m2/d run 30 min + 5-FU 425 mg/m2/d bolus x 5 days        q5w
    (2) Roswell Park weekly regimen:
          LV 500 mg/m2 run 30 min + 5-FU 500 mg/m2 bolus         qw, 連續6週休息一週
           Buroker(JCO1994): (2) 比(1) 易造成腹瀉, 住院時間長, 而且較貴
    (3) AIO regimen: 
          LV 500 mg/m2 run 2 hour + 5-FU 2.6 gm/m2 run 24 hour qw, 連續6週休息一週
    (4) De gramont regimen:
          LV 200 mg/m2/2h＋5-FU 400mg/m2 bolus and 600mg/m2/22h x 2d q2w

延申閱讀 :

https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorouracil

香港科研製藥聯會
http://www.hkapi.hk/search_page_chi.asp