光动力疗法细胞死亡作用机制的相关影响因素 及其在结直肠肛门外

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1、光动力疗法细胞死亡作用机制的相关影响因素及其在结直肠肛门外光动力学疗法(photodynamictherapy,PDT)是一种有效微创的新型治疗方法，1996年被美国FDA批准应用于临床，近10年来广泛应用在肺癌、食管癌、膀胱癌、胃癌等肿瘤性疾病和Barrett食管炎、鲜红斑痣、顽固性皮肤病等非肿瘤性疾病的治疗，取得了可喜的疗效。本文就其对细胞死亡作用机制的相关影响因素及其在结直肠肛门外科中的应用作一综述，以了解近期进展。1光动力学疗法的基本原理光动力学疗法的基本要素是氧、光敏剂和光,利用内源性或外源性光敏剂在组织中有选择性分布特点，当光敏剂在目标靶组织与非目标靶组织中的浓

2、度比达到最大值时,应用有效光源激发，就可产生一系列光化学、光生物反应，达到引起细胞死亡/凋亡、血供破坏、甚至组织坏死等治疗目的。在光动力反应过程中，可产生多种活性氧物质（ROS），包括单线态氧（1Ｏ2）、超氧阴离子自由基（Ｏ2-）、羟基自由基（.ＯＨ）等，其中单线态氧起主要作用。2光动力学疗法中细胞死亡机制的影响因素2.1组织氧浓度氧是PDT不可缺少的因素，组织适量的氧浓度有助于保证PDT的治疗效率，但缺氧或高氧对PDT抗肿瘤效应影响如何目前仍然有争议。Hjelde研究显示，缺氧并没有减弱PDT对人源性结肠癌SVp53）对人源性宫颈癌CaSki细胞株和裸鼠模型进行研究，结果

3、显示两者还具有协同抗肿瘤作用，认为p53至少是PDT凋亡诱导途径之一[17]。但也有研究小组却得出相反结果，认为p53没有影响或调节PDT凋亡过程[18,19]。由此可见，PDT凋亡存在依赖p53和非p53两大类途径，这种凋亡途径的不同可能与研究对象、光敏剂种类、光源等具体实验条件的不一致以及p53基因功能的复杂性等因素有关，需要更深入的研究。bcl?2基因家族是细胞凋亡的另外一个重要调节者，根据功能分为两大类：促凋亡基因（如Bax、Bak等）和抗凋亡基因（如Bcl?2、Bcl?xL等），通过它们的表达产物即促凋亡蛋白和抑制凋亡蛋白影响凋亡能否启动。促凋亡基因Bax、Bak

4、在PDT诱导凋亡机制中的作用研究比较多，看法基本一致。2001年，我国学者应用免疫组化方法比较鼻咽癌组织在PDT前后Bak表达情况，结果示PDT后Bak表达明显上调，随后Chiu用Bax反义寡核苷酸处理人源性乳腺癌MCF?7c3细胞株后，PDT诱导的凋亡减少了50％，而恢复人源性前列腺癌DU?145细胞株Bax功能，原先的PDT凋亡抵抗即消失[20]。在敲除Bax基因的人源性结肠癌HCT116细胞株和双敲除Bax/Bak基因的细胞株实验中，分别出现PDT凋亡抵抗和线粒体、内质网等遭受光损伤引发致命的自吞噬死亡[21,22]。所以，在Bax/Bak表达丰富或缺乏的组织细胞，P

5、DT后引发细胞死亡的途径是不一样的，前者通过凋亡，后者则通过自吞噬行为。抗凋亡基因的研究主要集中在Bcl?2、Bcl?xL。研究表明，Bcl?2蛋白具有PDT凋亡抵抗作用，但这种作用很有限。首先，在维替泊芬光增敏剂（50～100ng/ml）作用下，过度表达的Bcl?2其抗凋亡作用很难阻挡线粒体遭受光损伤引发的细胞死亡进程[23]；其次，PDT可直接选择性裂解Bcl?2蛋白，提高Bax/Bcl?2比例，联合应用诸如紫杉烷类等以Bcl?2为靶点的药物时，更能产生显著的凋亡诱导；最后，Bcl?2蛋白本身就是一些光敏剂的作用靶点[24]。因此，PDT过程对Bcl?2的作用是多层次的

6、。与Bcl?2相比，Bcl?xL研究报道则较少。过度表达的Bcl?xL具有抑制caspase激活、DNA断裂因子降解等作用，但在以酞菁为光敏剂的实验中，发现Bcl?xL蛋白也是光损害作用的靶点，而且线粒体膜上的Bcl?xL蛋白更容易受损伤，提示Bcl?xL参与了PDT凋亡过程[25]。2.5一氧化氮一氧化氮（NO）是一种气态自由基，它在细胞凋亡诱导中有着重要作用，但其影响是具体而复杂的。1998年，Gupta在人源性表皮样癌A431细胞株研究中，发现光照15s后即见原生型一氧化氮合酶快速表达，随后Dalbasti和Ali分别用电化学方法、荧光标记法直接证实PDT过程的NO产

7、生和分布，提示NO参与PDT凋亡诱导过程，但其所发挥的作用有不同看法[26,27]。Gomes认为NO通过cGMP机制可以减少光照后细胞死亡，Niziolek则认为NO通过抑制其它含氧自由基介导的脂质过氧化作用来保护细胞膜免遭PDT损害，这种PDT抵抗在以后的研究中再次得到证实[28～30]。但是Lu和Yamamoto研究结果与上述刚好相反，认为NO分别通过增加细胞色素C释放、上调p53和p21表达以及增加原卟啉Ⅸ累积、减弱线粒体含铁酶活性等机制，最终起到促进PDT凋亡的作用[31,32]。甚至有人认为NO介导的细