新型光敏劑MPPa介導(dǎo)的光動(dòng)力治療前列腺癌的機(jī)理研究.pdf

1、腫瘤是一類很復(fù)雜的疾病，全球發(fā)病率日益增高。腫瘤的發(fā)病機(jī)制尚未闡明，因此始終是生物醫(yī)學(xué)界的研究熱點(diǎn)。光動(dòng)力治療是在上世紀(jì)七十年代產(chǎn)生的一種腫瘤治療技術(shù)，光動(dòng)力治療以光敏劑來介導(dǎo)治療，以適當(dāng)波長(zhǎng)的光來激發(fā)光敏劑來進(jìn)行治療。惡性組織會(huì)選擇性的吸收光敏劑。腫瘤光動(dòng)力療法(PhotodynamicTherapy，PDT)，又被稱為光輻照療法(Photoradiation Therapy)或光化學(xué)療法(Photochemotherapy)。在目前

2、的臨床常以激光來激發(fā)光敏劑，光敏劑受激發(fā)獲得能量后可以把能量轉(zhuǎn)給周圍的分子氧并經(jīng)過一系列的能量轉(zhuǎn)換，最終具有極高反應(yīng)活性的反應(yīng)氧族產(chǎn)生，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。光動(dòng)力治療的一個(gè)顯著特征是它對(duì)于腫瘤組織的選擇性吸收及因此產(chǎn)生的選擇性殺傷作用，在臨床上借此來進(jìn)一步消除手術(shù)后殘留的癌細(xì)胞以提高治療效果。近年其應(yīng)用領(lǐng)域得到很大的延伸，可能有良好應(yīng)用前景的領(lǐng)域比如：骨髓凈化、牙周病齲齒齒內(nèi)鏈球菌變異株感染、幽門螺桿菌感染、傷口感染。
　　 其實(shí)，早

3、在1900年，Raab，一位德國(guó)醫(yī)學(xué)院學(xué)生就已發(fā)現(xiàn)這種光動(dòng)力反應(yīng)，但是真正嘗試應(yīng)用到臨床還是到了1960年激光出現(xiàn)后。激光對(duì)于光動(dòng)力治療來說，是一種極好的光源，因?yàn)樗哂袠O好的單色性。此后，光動(dòng)力治療的研究得到廣泛重視。PDT技術(shù)應(yīng)用的光源可分為普通光源和激光光源兩類。普通光源為非相干光源，比如鹵素?zé)舻龋偌由咸囟ǖ臑V光玻璃片及冷卻系統(tǒng)，這類光源由于是非相干光，所以方向性差、單色性差、強(qiáng)度低，且與光纖耦合有一定難度，所以僅限于體表使用，

4、不能借助內(nèi)窺鏡進(jìn)入腔內(nèi)器官。而激光光源具有單色性好，方向性強(qiáng)，能量高相通過光纖耦合傳輸可進(jìn)入體內(nèi)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于臨床PDT治療中。早期開發(fā)的光敏劑存在著組分不明、對(duì)紅光吸收小、皮膚光毒反應(yīng)明顯等缺點(diǎn)，限制了該項(xiàng)醫(yī)學(xué)新療法的臨床推廣。直到1993年加拿大衛(wèi)生部在世界上首次正式批準(zhǔn)了Photofrin應(yīng)用于臨床，之后，美國(guó)、日本、荷蘭、挪威、德國(guó)和英國(guó)等國(guó)家的衛(wèi)生部門都相繼通過論證，確認(rèn)了這一新療法，PDT的基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用才日趨熱化

5、，從此對(duì)光敏劑的開發(fā)研究也進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代。
　　 光敏劑可以靜脈注射或者局部注射，通過靜脈注射，腫瘤組織也可以選擇性吸收光敏劑。到目前為止，腫瘤組織對(duì)于光敏劑的選擇性吸收的機(jī)理尚未研究透徹，公認(rèn)的可能因素有：新生細(xì)胞的細(xì)胞膜上表達(dá)大量的低密度脂蛋白受體，腫瘤細(xì)胞作為一種可以快速分裂的細(xì)胞，具有比靜止細(xì)胞更多的接受低密度脂蛋白的受體。光敏劑易于附著在低密度脂蛋白上，因而造成此類化合物在腫瘤組織上聚集，從而直接殺傷腫瘤細(xì)胞。跟腫

6、瘤的化療和放療相比，光動(dòng)力治療有自己的優(yōu)越性，它基本沒有副作用，除了易導(dǎo)致皮膚光敏反應(yīng)。本療法是十分安全的，唯一缺點(diǎn)是可引起皮膚光敏毒性反應(yīng)，這是因?yàn)檎＝M織內(nèi)有少許光敏劑存在，在日光或強(qiáng)光照射后可發(fā)生日光性皮炎，所以在注射光敏劑后1個(gè)月內(nèi)，病人應(yīng)避日光。它可以和其他的腫瘤治療方法聯(lián)合應(yīng)用以提高療效。光動(dòng)力學(xué)療法系冷光化反應(yīng)，無組織發(fā)熱，不會(huì)破壞結(jié)締組織如膠原、彈力纖維，所以不會(huì)對(duì)基本結(jié)構(gòu)的完整性造成破壞。不過光動(dòng)力學(xué)療法主要是一種局部

7、治療方法，對(duì)腫瘤的殺傷效果在很大程度上決定于病變區(qū)的照光劑量是否充分。由于光進(jìn)入組織后會(huì)因組織的吸收和散射而衰減，所以無論采用哪種光照方式，一次照射的殺傷深度和范圍都是有限的。
　　 雖然光動(dòng)力治療的研究早于上世紀(jì)七十年代就開始了，但真正被批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床是在1993年，加拿大首先批準(zhǔn)光敏劑Photofrin應(yīng)用于膀胱治療。雖然現(xiàn)在光敏劑Photofrin已經(jīng)廣泛應(yīng)用了，但是它也有皮膚光敏毒性的副作用，而且其后批準(zhǔn)的光敏劑也種類有

8、限，所以，目前光動(dòng)力治療方面的研究主要圍繞著篩選出更有效而低毒的新型光敏劑。卟啉類和葉綠素的衍生物被廣泛研究嘗試，眾多實(shí)驗(yàn)證明很多葉綠素的衍生物有良好的光敏效果，本課題研究的新型光敏劑MPPa(methyl pyropheophorbide-a，焦脫鎂葉綠酸-a甲酯)就是葉綠素的一種衍生物。光動(dòng)力療法的原理光敏劑被激光激發(fā)后，在氧的參與下，發(fā)生一系列的光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生細(xì)胞毒性物質(zhì)活性氧ROS等，從而發(fā)揮治療作用。ROS的產(chǎn)量與光照的時(shí)間

9、、光敏劑濃度、細(xì)胞類型等因素相關(guān)。
　　 凋亡又稱細(xì)胞程序死亡(programmed cell death，PCD)，是生物體發(fā)育過程中普遍存在的。當(dāng)細(xì)胞凋亡時(shí)，細(xì)胞內(nèi)容物被細(xì)胞膜包裹形成突出于細(xì)胞表面的小泡，然后被吞噬細(xì)胞吞噬，因此細(xì)胞內(nèi)含物不泄漏出來，不引起炎癥反應(yīng)。光動(dòng)力治療可導(dǎo)致細(xì)胞死亡，有凋亡，有壞死，這與細(xì)胞種類，光敏劑的種類，劑量，光劑量及光敏劑的亞細(xì)胞定位等因素有關(guān)。此外研究還表明，某些光敏劑在不同劑量也會(huì)表現(xiàn)為

10、不同的殺傷途徑，有的在低劑量時(shí)主要導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，而大大提高劑量，腫瘤細(xì)胞的死亡方式則主要表現(xiàn)為壞死。
　　 在本人之前的工作中發(fā)現(xiàn)，無論是細(xì)胞水平還是動(dòng)物水平也就是裸鼠腫瘤模型，低劑量MPPa即可引發(fā)前列腺癌細(xì)胞的廣泛凋亡，而且實(shí)驗(yàn)還證實(shí)這種凋亡應(yīng)與線粒體有關(guān)，而且Caspase-9和Caspase-3涉及其中。
　　 在本研究中，我們研究了ROS，GSH，NO，Ca2+，細(xì)胞膜電位和細(xì)胞色素C等因素，以進(jìn)一步闡明其抑制

11、前列腺癌細(xì)胞增殖的機(jī)制。結(jié)果表明，ROS明顯增高，N0在光動(dòng)力治療前后變化不大，線粒體是ROS的靶細(xì)胞器，ROS具有很強(qiáng)氧化性，可以氧化多種細(xì)胞成分并造成細(xì)胞損傷，比如氧化膜磷脂，破壞線粒體細(xì)胞膜，使PT孔開放，以及鈣內(nèi)流，線粒體膜電位消失，細(xì)胞色素C釋放。而細(xì)胞色素C的釋放激活Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。
　　 在此后的研究中，我們研究了缺氧誘導(dǎo)因子HIF-1α和MPPa-PDT之間的關(guān)系。HIF-1是低氧誘導(dǎo)結(jié)合蛋