光动力学疗法对肿瘤细胞信号传导通路作用的研究进展

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1、光动力学疗法对肿瘤细胞信号传导通路作用的研究进展【摘要】　　本文通过综述光动力作用对肿瘤细胞信号传导通路影响的研究成果，进一步分析光动力作用抗肿瘤治疗的可能作用机理，对光动力作用的多种可能作用机制深入进行探讨。【关键词】光动力疗法；肿瘤；信号传导　　光动力学疗法（photodynamictherapy，PDT），又被称为光辐照疗法（photoradiationtherapy）或光化学疗法（photochemotherapy）。该方法是利用光敏剂分子接受特定波长的光能后通过光化学反应和能量传递过程将光能转化为分子内能，在有氧条件

2、下，产生多种活性氧物质（ractiveoxygenspecies，ROS），包括单线态氧（1O2）、氧自由基、羟自由基、过氧化氢等，从而对蛋白质、核酸和脂类大分子产生破坏作用，使细胞的结构和功能受到严重影响，导致细胞凋亡或死亡，而起到治疗作用。该作用有两种类型：一种是光敏剂通过电子或质子（e或H+）的转移引起自由基的氧化还原反应，称为Ⅰ型光动力反应；另一种是光敏剂将能量传递给周围的氧分子使其成为单线态氧，称为Ⅱ型光动力反应。PDT因其能相对特异地选择性杀伤肿瘤细胞，对健康组织损伤小，很少发生并发症以及毒副反应小等优点，使其成

3、为一项非常有前途的肿瘤治疗方法。PDT作用的效果与所用光敏剂类型、照射条件、组织氧代谢状态、细胞类型有关，其中光敏剂在细胞内的结合位点因为决定了PDT的最初损伤部位而最为重要［1］。　　细胞信号传导几乎涵盖了所有的生命现象，是生物体具有的一种十分重要的生理功能。细胞信号传导的异常变化在细胞癌变过程中起着十分重要的作用，信号传导系统的缺陷和异常活化与肿瘤发生、发展及预后的关系已成为肿瘤分子生物学研究热点，同时通过调控信号传导途径治疗肿瘤也成为人们日益关注的焦点［2］。多年前人们研究就发现，PDT不仅能导致细胞凋亡或死亡，还能激发

4、细胞产生逃避反应。细胞在亚致死剂量的物理或化学因素作用下产生的逃避反应会导致相关基因和应激蛋白的表达变化，并从而逃避打击［3］。PDT等外界刺激因素作用后会导致细胞多种信号传导系统产生变化，例如磷酸化与去磷酸化，钙离子或cAMP等第二信使活性的改变，蛋白酶的激活等。同时，PDT还可以改变粘附因子、细胞因子［4］的表达。尽管已经有不少相关研究，但PDT对细胞信号传导系统产生影响的作用机制尚不清楚。同时许多都是体外实验，在体实验有待进一步研究，多种实验模型和光敏剂的使用使问题显得更为复杂。本文拟就PDT对肿瘤细胞信号传导影响的研究

5、进展作一综述，主要讨论PDT对细胞诱导死亡或产生逃避反应的影响，这其中，光敏剂在细胞中的位置、细胞的类型、光动力作用的剂量都有重要的作用。　　1线粒体　　许多脂溶性光敏剂结合并作用于线粒体膜，如酞菁Pc4、苯并卟啉衍生物单酸环A（BPDMA）等，它们在多种疾病中的应用得到广泛研究。多种光敏剂被发现与线粒体膜上的苯二氮卓受体有高亲和力。KesselD等报道，光敏剂定位于线粒体膜比定位于溶酶体膜或其它浆膜更快的导致细胞凋亡［5］。其机制已部分被人们了解。当光敏剂结合于线粒体膜，PDT会激活特定的信号传导通路，首先是细胞色素c从线

6、粒体进入胞浆。DateM等［6］报道，PADS31介导PDT对人肝癌细胞作用后，可以立刻观察到细胞色素c进入胞浆。同样的结果也在SiPc介导PDT对人黑色素瘤细胞作用或5ALA介导PDT对HL60白血病细胞作用后观察到。这些光敏剂都定位在线粒体膜。研究还发现，PDT能导致线粒体膜电位的降低，这可能与线粒体渗透转运大通道的开放有关。线粒体渗透转运大通道的开放导致线粒体膜去极化，引起Ca2+的释放以及细胞色素c的丢失［7］。但目前这种通道尚未能完全为人们了解，细胞色素c的释放机制以及它与线粒体膜电位的关系也尚需进一步研究。　　P

7、DT作用以后细胞色素c进入胞浆会导致多种后果。Varnes等观察到加入外源性细胞色素c能够逆转Pc4介导PDT作用对细胞呼吸的抑制作用。表明PDT主要作用于线粒体膜而对呼吸链的主要组成没有损伤，能通过ATP减少导致细胞坏死，也能通过激活半胱天冬酶（caspase）途径导致细胞凋亡。释放出的细胞色素c能形成dATP、凋亡激活因子1（APAF1）以及前半胱天冬酶9的复合体，它能促使前半胱天冬酶9的激活并最终导致前半胱天冬酶3的激活［8］。半胱天冬酶3是细胞凋亡过程的关键酶，和大量其它蛋白的释放有关，如DNA断裂因子。因为人黑色素

8、瘤细胞在SiPc介导PDT作用后的主要死亡模式是凋亡，BargeJ推断，细胞色素c的流失是这个过程的关键启动因子。这与Granville的研究结果是一致的，细胞色素c的释放导致caspase3，caspase6，caspase7等多种半胱天冬酶的激活。此外，BargeJ还发现