新型光敏劑MPPa介導的光動力治療前列腺癌的機理研究.pdf

1、腫瘤是一類很復雜的疾病，全球發(fā)病率日益增高。腫瘤的發(fā)病機制尚未闡明，因此始終是生物醫(yī)學界的研究熱點。光動力治療是在上世紀七十年代產(chǎn)生的一種腫瘤治療技術，光動力治療以光敏劑來介導治療，以適當波長的光來激發(fā)光敏劑來進行治療。惡性組織會選擇性的吸收光敏劑。腫瘤光動力療法(PhotodynamicTherapy，PDT)，又被稱為光輻照療法(Photoradiation Therapy)或光化學療法(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給周圍的分子氧并經(jīng)過一系列的能量轉換，最終具有極高反應活性的反應氧族產(chǎn)生，導致細胞死亡。光動力治療的一個顯著特征是它對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，在臨床上借此來進一步消除手術后殘留的癌細胞以提高治療效果。近年其應用領域得到很大的延伸，可能有良好應用前景的領域比如：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，早

3、在1900年，Raab，一位德國醫(yī)學院學生就已發(fā)現(xiàn)這種光動力反應，但是真正嘗試應用到臨床還是到了1960年激光出現(xiàn)后。激光對于光動力治療來說，是一種極好的光源，因為它具有極好的單色性。此后，光動力治療的研究得到廣泛重視。PDT技術應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，比如鹵素燈等，再加上特定的濾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)窺鏡進入腔內(nèi)器官。而激光光源具有單色性好，方向性強，能量高相通過光纖耦合傳輸可進入體內(nèi)等優(yōu)點，被廣泛應用于臨床PDT治療中。早期開發(fā)的光敏劑存在著組分不明、對紅光吸收小、皮膚光毒反應明顯等缺點，限制了該項醫(yī)學新療法的臨床推廣。直到1993年加拿大衛(wèi)生部在世界上首次正式批準了Photofrin應用于臨床，之后，美國、日本、荷蘭、挪威、德國和英國等國家的衛(wèi)生部門都相繼通過論證，確認了這一新療法，PDT的基礎研究和臨床應用才日趨熱化

5、，從此對光敏劑的開發(fā)研究也進入一個全新的時代。
　　 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，腫瘤組織對于光敏劑的選擇性吸收的機理尚未研究透徹，公認的可能因素有：新生細胞的細胞膜上表達大量的低密度脂蛋白受體，腫瘤細胞作為一種可以快速分裂的細胞，具有比靜止細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胞。跟腫

6、瘤的化療和放療相比，光動力治療有自己的優(yōu)越性，它基本沒有副作用，除了易導致皮膚光敏反應。本療法是十分安全的，唯一缺點是可引起皮膚光敏毒性反應，這是因為正常組織內(nèi)有少許光敏劑存在，在日光或強光照射后可發(fā)生日光性皮炎，所以在注射光敏劑后1個月內(nèi)，病人應避日光。它可以和其他的腫瘤治療方法聯(lián)合應用以提高療效。光動力學療法系冷光化反應，無組織發(fā)熱，不會破壞結締組織如膠原、彈力纖維，所以不會對基本結構的完整性造成破壞。不過光動力學療法主要是一種局部

7、治療方法，對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。由于光進入組織后會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。
　　 雖然光動力治療的研究早于上世紀七十年代就開始了，但真正被批準應用于臨床是在1993年，加拿大首先批準光敏劑Photofrin應用于膀胱治療。雖然現(xiàn)在光敏劑Photofrin已經(jīng)廣泛應用了，但是它也有皮膚光敏毒性的副作用，而且其后批準的光敏劑也種類有

8、限，所以，目前光動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，眾多實驗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)生一系列的光化學反應，產(chǎn)生細胞毒性物質(zhì)活性氧ROS等，從而發(fā)揮治療作用。ROS的產(chǎn)量與光照的時間

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

10、不同的殺傷途徑，有的在低劑量時主要導致細胞凋亡，而大大提高劑量，腫瘤細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)，無論是細胞水平還是動物水平也就是裸鼠腫瘤模型，低劑量MPPa即可引發(fā)前列腺癌細胞的廣泛凋亡，而且實驗還證實這種凋亡應與線粒體有關，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+，細胞膜電位和細胞色素C等因素，以進一步闡明其抑制

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