局部5-氨基酮戊酸光動力療法治療增生性瘢痕的進展

常夢玲 馬曉榮 歐陽天祥

增生性瘢痕是病理性瘢痕的一種，為皮膚創(chuàng)傷愈合過程中成纖維細胞過量增殖和細胞外基質(zhì)的過度沉積（主要為膠原纖維）[1]，且增生性瘢痕增生期伴有過度和延長的血管增生。目前的治療方法如:激素注射、放射治療和冷凍治療等療效均不理想[2]，且這些方法會誘導細胞壞死或形成新的損傷，從而誘導新一輪修復增殖效應，甚至愈演愈烈，所以，瘢痕形成的過程并未阻止，而僅僅是被推遲，且愈演愈烈。因此，尋找一種有效防止早期瘢痕增生、無創(chuàng)、簡便且依從性好的治療方法一直是瘢痕研究領(lǐng)域的熱點。PDT為治療腫瘤性疾病的新型治療手段[3]。1999年，美國FDA批準20% ALA(Levulan)局部溶液介導 PDT可用于治療光化性角化病[4]。目前,ALA-PDT用于多種增生性皮膚病及皮膚腫瘤中取得了滿意效果，如:日光性角化病、硬皮病、基底細胞癌、鱗狀細胞癌等。2012年,有報道以ALA及其酯化衍生物MAL-PDT治療傳統(tǒng)方法無效的面部增生性瘢痕，達到了臨床和美容的滿意效果，且隨訪1年無復發(fā)[5]。PDT可用于防治增生性瘢痕的基礎是增生性瘢痕成纖維細胞(Hypertrophic scar fibroblast, HSF)具有很強的增殖能力及活躍的功能，使成纖維細胞能攝取并儲留較多的光敏劑。ALA作為體內(nèi)強光敏性物質(zhì)原卟啉Ⅸ（Protoporphyrin IX, PpIX）的無光毒性小分子前體，可局部給藥，使用后不需長期避光；且受到機體負反饋機制調(diào)節(jié)，不會在體內(nèi)過量、長期蓄積，毒副作用小，因此是一種比較理想、使用安全便捷的光敏物質(zhì)，為目前實驗和研究最常使用的光敏劑。本文主要就ALA-PDT及其對增生性瘢痕預防和治療中的研究進展綜述如下。

1增生性瘢痕的發(fā)生機制

HSF在創(chuàng)面上皮化后繼續(xù)旺盛增殖而凋亡過程抑制、細胞外基質(zhì)合成與降解失衡、部分生長因子如：TGF-β大量產(chǎn)生和持續(xù)存在，三者密切關(guān)聯(lián)，構(gòu)成了增生性瘢痕形成的生物學基礎，其中HSF生物學行為的異常是增生性瘢痕形成、發(fā)展的重要因素,是研究的重點所在。除上述原因外，瘢痕形成與瘢痕血管的形成關(guān)系密切。有研究指出病理性瘢痕的發(fā)生、發(fā)展過程中，機體通過一系列復雜的調(diào)控，使VEGF等促進血管新生的因子過度表達，同時伴有TSP-1等抑制因子合成減少，導致TSP-1、VEGF等血管生成調(diào)節(jié)因子之間的動態(tài)平衡被打破，從而引起創(chuàng)傷組織中血管的新生，為病理性瘢痕的發(fā)生、發(fā)展提供了物質(zhì)基礎[6]。增生性瘢痕的形成機制復雜，具體機制尚且不詳。關(guān)于增生性瘢痕形式機制的研究目前已取得較多成果，但有待進一步研究。

2PDT

2.1 PDT基本過程及要素:PDT基本原理是通過全身或局部給予光敏劑，使光敏劑在靶細胞中特異性積聚，再經(jīng)特定的激光照射激發(fā)光敏劑發(fā)生一系列光化學反應，產(chǎn)生單線態(tài)氧，自由基或自由基離子等繼而產(chǎn)生細胞毒性作用誘導細胞壞死及凋亡，同時也能在血管內(nèi)皮系統(tǒng)形成血栓，使照射局部缺血缺氧，達到治療目的[7-8]。PDT的三要素是：光源、光敏劑和氧。

2.1.1 光源:激光可以集中于小范圍的靶目標且不累及周圍組織[9]，且具有單色性好，功率大，波長易與光敏物質(zhì)吸收光譜匹配，可更有效地激發(fā)光動力反應等優(yōu)點，故目前常選用激光作為PDT的激發(fā)光源，已經(jīng)應用的有氬激光、銅蒸汽激光、Nd:YAG-KTP激光、脈沖染料激光等。研究表明，使用相同的光敏劑及能量密度下，脈沖激光較之連續(xù)性光效果好，不僅能減少治療時間，也縮短了疼痛時間，并且基本不需局部外用麻醉劑[10]。PDT所用激發(fā)光均應遵守其波長在光敏物質(zhì)吸收波長范圍內(nèi)這一原則, 且PDT的激光只起激活光敏劑的作用，能量無需太集中，不會造成照射區(qū)的明顯升溫，更不會造成組織的熱損傷，是一種冷光化學反應誘導的生物化學過程。ALA-PDT過程中具有光敏性的PpIX的吸收峰值分別為410nm、504nm、538nm、576nm、635 nm。

2.1.2 光敏劑：理想光敏劑的特點有：化學純度高，方便給藥且可迅速累積到峰值，短暫半衰期、排泄快、避光時間短、不良反應小，有較高作用效率、產(chǎn)生足夠活性氧，在病理組織上被選擇性吸收而對健康組織不吸收或吸收少，與相應的治療疾病有匹配的作用波長，缺乏暗毒性等。根據(jù)光敏劑結(jié)構(gòu)及其卟啉環(huán)上所結(jié)合基團，可分為親水性和親脂性兩種，光敏劑的極性直接決定光敏劑在組織中的吸收分布及代謝[11]。ALA及其酯化衍生物甲基酮戊酸(Methyl aminolaevulinate，MAL)是目前實驗和臨床廣泛應用的光敏劑,其中ALA為親水性光敏劑， ALA是體內(nèi)的內(nèi)源性物質(zhì)，本身并沒有光敏性。正常情況下，機體通過細胞內(nèi)血紅素的含量負反饋抑制ALA合成酶，抑制ALA的生成量，所以體內(nèi)沒有過量的ALA。但大量外源性ALA進入體內(nèi)后，能被腫瘤組織和其他增生旺盛的細胞選擇性地吸收，使細胞內(nèi)積聚過量的PpIX，后者在一定波長的光照下發(fā)生化學反應，產(chǎn)生活性氧類物質(zhì)，可引發(fā)脂類和蛋白質(zhì)的氧化，最終引起氧依賴的細胞毒性反應而引起細胞死亡。MAL作為ALA的酯化衍生物，親脂性，進入細胞后迅速轉(zhuǎn)變?yōu)锳LA,進一步產(chǎn)生PpIX并介導光化學反應。由于光敏劑被增生活躍、生長異常的細胞選擇性吸收，光照后產(chǎn)生活性氧殺傷該細胞，對病灶周邊組織則損傷輕微，從而達到治療目的。正常皮膚使用ALA誘導PpIX熒光的產(chǎn)生存在明顯的個體內(nèi)和個體間差異，且個體內(nèi)ALA應用時間，身體部位及角質(zhì)層的狀態(tài)都是PpIX熒光產(chǎn)生的影響因素，其中角質(zhì)層的狀態(tài)是影響ALA滲透性及PpIX熒光累積的重要因素[12]，因此,是否能透過聯(lián)合外用藥物或者其他有效方法提高局部病損區(qū)域角質(zhì)層滲透性，以提高PpIX的累積從而達到更佳的治療作用有待進一步研究。

2.1.3 組織氧濃度:光敏作用不能在組織缺氧區(qū)域發(fā)生。從PDT對組織微脈管系統(tǒng)的瞬間作用起，就有可能因為光動力反應消耗氧而出現(xiàn)氧短缺的現(xiàn)象。有研究報道，在光敏劑經(jīng)光照后，組織中的氧壓會迅速且顯著下降進而限制反應，影響PDT的殺傷效果。采用多次分步光照的PDT方案，允許組織在間隔時間的再氧化，可以克服這個問題。

3ALA-PDT用于防治增生性瘢痕機制的研究進展

增生性瘢痕形成的中心是HSF凋亡抑制，且過度增殖及分泌,其合成膠原蛋白等細胞外基質(zhì)的能力顯著增強使細胞外基質(zhì)過度沉積，具有類腫瘤的生物學特性，因此，增生性瘢痕抗纖維化的中心策略是抑制HSF的增殖和分化 [13-14]，有效的非手術(shù)治療瘢痕的方法均應直接或間接針對抑制成纖維細胞增殖以及調(diào)整膠原代謝異常這一重要環(huán)節(jié)[15]。蔡宏等[16]聯(lián)合光、光敏劑和氧，三者作用于瘢痕組織中的成纖維細胞,發(fā)現(xiàn)PDT是通過破壞前膠原等蛋白質(zhì)合成的場所，如粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體和線粒體，抑制細胞合成與分泌蛋白的能力，從而減少前膠原蛋白的生成，另外發(fā)現(xiàn)PDT可誘導部分成纖維細胞發(fā)生凋亡。近來有研究表明， ALA-PDT作用于體外培養(yǎng)的HSF 4h后出現(xiàn)PpIX的聚積，且作用5h后積聚量達高峰，此時給予激光照射，HSF的成活率降低，并與照射強度呈量效關(guān)系，因此,ALA-PDT能夠殺傷增生性瘢痕的成纖維細胞，是一種治療增生性瘢痕的新方法[17]。PDT可以在體外和體內(nèi)通過壞死或者凋亡的形式誘導細胞死亡，而在臨床應用中，細胞凋亡，而不是壞死，應當成為治療所選擇的方法。PDT誘導細胞死亡的形式取決于光敏劑的應用，光流量條件，組織的氧含量，以及涉及的細胞類型[18]。有人提出ALA-PDT對細胞的殺傷作用隨光照強度變化而變化，發(fā)生死亡的方式也可能與光照強度有關(guān)[19-20]。低劑量的激光可誘導HSF發(fā)生凋亡，此過程中伴有Caspase 3的活化，且隨激光能量增高細胞壞死的比率升高[2,21]。近來發(fā)現(xiàn)，血管損傷以及隨后產(chǎn)生的血液流變學的異常在PDT治療腫瘤機制中可能具有更重要的作用，且增生性瘢痕的形成與瘢痕血管亦有密切關(guān)系。既往研究[22-23]在兔耳腹面建立的增生性瘢痕模型中應用ALA-PDT后，發(fā)現(xiàn)瘢痕軟化，真皮層變薄，成纖維細胞減少，微血管數(shù)量減少等現(xiàn)象，并證實了ALA-PDT對成纖維細胞具有明顯的促凋亡作用，且對瘢痕組織內(nèi)的小血管增殖也有明顯抑制作用，其中能量密度為7.5～8.0J/cm2的可最大限度地發(fā)揮光敏劑的療效，抑制增生性瘢痕的形成。PDT對硬皮病等以成纖維細胞過度增殖及膠原沉積為特點的疾病有效的作用機制可能與ALA-PDT可以誘導基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-1、MMP-3合成及皮膚成纖維細胞I 型膠原mRNA合成減少有關(guān)[24-25]。另有研究表明ALA-PDT能抑制成纖維細胞分泌膠原等細胞外基質(zhì), 阻止增生性瘢痕成纖維細胞向肌成纖維細胞的轉(zhuǎn)化，降低膠原的收縮[26]。此外，有研究[27]首次報道低濃度的MAL-PDT治療可促進適量的內(nèi)生性活性氧類物質(zhì)的產(chǎn)生，可以有效地刺激人體不斷分裂的角質(zhì)形成細胞生長增殖，這種增殖反應需要Src激酶活性，且與短暫的誘導cyclin D1表達有關(guān)，與基因或細胞毒性的損傷無關(guān)。說明光敏劑的濃度不同對不同細胞會產(chǎn)生不同的作用效果，是影響PDT作用效果的重要因素。有關(guān)治療不同疾病的光敏劑濃度目前尚無定論，用于皮膚疾病及皮膚腫瘤的ALA濃度多為10%～20%。基于增生性瘢痕類腫瘤的性質(zhì)及與正常瘢痕組織存在的組織病理學差異，以及細胞增殖及凋亡、細胞因子、基因調(diào)控、細胞外基質(zhì)、免疫反應及相關(guān)信號通路及分子的變化等不斷深入研究，ALA-PDT對增生性瘢痕的防治作用仍需進一步實驗證明和探索。有臨床病例報道指出在以ALA酯化衍生物MAL乳膏為光敏劑，以波長為732nm的非相干紅光為光源，治療1例經(jīng)硅凝膠、注射激素及冷凍手術(shù)等均無效的69歲女性面部增生性瘢痕后，發(fā)現(xiàn)瘢痕明顯松軟、扁平、紅斑變淺、體積減小，達到了令患者滿意的臨床療效，且隨訪1年無復發(fā)[5]。此外，有研究指出進一步以ALA/MAL為光敏劑，PDT對瘢痕有顯著的作用，且瘢痕的改善情況可能與PDT治療次數(shù)顯著相關(guān)[28-29]。有研究者分別以MAL及ALA為光敏劑的PDT作用于瘢痕疙瘩成纖維細胞的不同部位（頂端部、中心部、邊緣部），發(fā)現(xiàn)PDT作用后的光毒性作用取決于損傷部位，細胞內(nèi)光敏物質(zhì)前體，以及光流量，提示PDT可能為治療瘢痕疙瘩的靶部位療法。另有文獻詳細報道了以ALA酯化衍生物MAL為光敏劑介導的PDT治療瘢痕疙瘩取得滿意效果[30-31]，瘢痕疙瘩較增生性瘢痕更為頑固，這對ALA-PDT治療增生性瘢痕亦有指導意義。有研究者聯(lián)合ALA-PDT及剝脫式點陣Er:YAG 激光(2 940nm)治療重度痤瘡及其瘢痕，發(fā)現(xiàn)兩者聯(lián)合可有效阻止和改善重度痤瘡的瘢痕形成,為重度痤瘡有效、安全的治療方法[32]。這提示PDT聯(lián)合傳統(tǒng)激光治療重度痤瘡及其瘢痕有較好的應用前景，也提示對于增生性瘢痕， PDT和傳統(tǒng)激光聯(lián)合使用可能會取得更好的治療效果。就目前所取得的研究進展來看，ALA及其酯化衍生物MAL介導的PDT為治療增生性瘢痕的一種有效方法。

4小結(jié)

綜上所述，大多導致瘢痕形成的因素同時也是創(chuàng)傷修復的必要條件，然而其中任何一個環(huán)節(jié)超過生理需要的增加都有可能導致瘢痕的產(chǎn)生。由于增生性瘢痕的類腫瘤性，越來越多的學者開始關(guān)注PDT作用于增生性瘢痕模型的療效中，并取得了初步成就，其中ALA及其酯化衍生物MAL為現(xiàn)今最為常用的光敏劑。但病理性瘢痕的形成是一個長期的過程，關(guān)于ALA-PDT防治增生性瘢痕的研究仍停留在早期階段，遠期療效有待學者進一步研究證實。此外，ALA-PDT治療瘢痕的機制還有待進一步深入了解，對于光敏劑的種類、劑量、給藥途徑的選擇以及光動力學治療的途徑、激光的最佳波長、照射的最佳功率密度及能量密度仍需進一步探究。

[參考文獻]

[1]Gauglitz GG,Korting HC,Pavicic T,et al. Hypertrophic scarring and keloids: pathomechanisms and current and emerging treatment strategies [J].Mol Med,2011,17(1-2):113-125.

[2]Cai H,Gu Y,Sun Q,et al.Effect of hematoporphyrin monomethyl ether-mediated photodynamic therapy on hypertrophic scar fibroblasts [J].Photodermatol Photoimmunol Photomed,2011,27(2):90-96.

[3]Moan J，Peng Q.An outline of the hundred-year history of PDT [J].Anticancer Res,2003,23(5A):3591-3600.

[4]Lang K,Schulte KW,Ruzicka T,et al. Aminolevulinic acid (Levulan) in photodynamic therapy of actinic keratoses [J].Skin Therapy Lett,2001,6(10):1-2.

[5]Mendoza J,Sebastian A,Allan E,et al. Differential cytotoxic response in keloid fibroblasts exposed to photodynamic therapy is dependent on photosensitiser precursor, fluence and location of fibroblasts within the lesion[J].Arch Dermatol Res,2012, 304(7):549-562.

[6]譚趙云,趙柏程,錢利，等.VEGF和TSP-1在病理性瘢痕中的表達及其意義[J].中國美容整形外科雜志,2008,19(5):348-352.

[7]Saczko J,Chwilkowska A,KulbackaJ,et al.Photooxidative action in cancer and normal cells induced by the use of photofrin in photodynamic therapy[J].Folia Biol (Praha),2008,54(1):24-29.

[8]Jarvi MT,Niedre MJ,Patterson MS,et al. Singlet oxygen luminescence dosimetry (SOLD) for photodynamic therapy: current status, challenges and future prospects [J].Photochem Photobiol,2006,82(5): 1198-1210.

[9]Brancaleon L,Moseley H.Lasers and non-laser light sources for photodynamic therapy [J].Lasers Med Sci,2002,17(3):173-186.

[10]Britton JE,Goulden V,Stables G,et al. Investigation of the use of the pulsed dye laser in the treatment of Bowen's disease using 5-aminolaevulinic acid phototherapy [J].Br J Dermatol,2005,153(4):780-784.

[11]Ibbotson SH,Jong C,Lesar A,et al. Characteristics of 5-aminolaevulinic acid-induced protoporphyrin IX fluorescence in human skin in vivo[J].Photodermatol Photoimmunol Photomed,2006,22(2):105-110.

[12]George S,Kishen A.Influence of Photosensitizer Solvent on the Mechanisms of Photoactivated Killing of Enterococcus faecalis[J].Photochem Photobiol,2007,84(3):734-740.

[13]陶靈,李世榮,劉劍毅,等.JAK-STATs通路在CTGF刺激人增生性瘢痕成纖維細胞增殖分化中的作用 [J].中國美容醫(yī)學,2008,17(11): 1642-1644.

[14]Bux S,Madaree A.Keloids show regional distribution of proliferative and degenerate connective tissue elements [J]. Cells Tissues Organs,2010,191(3):213-234.

[15]Phan TT, Sun L, Bay BH, et a1. Dietary compounds inhibit proliferation and contraction of keloid and hypertrophic scar derived fibroblasts in vitro：therapeutic implication for excessive scarring[J].J Tauma,2003,54(6):1212-1224.

[16]蔡宏,顧瑛,曾晶,等.HMME-PDT對兔耳增生性瘢痕塊成纖維細胞增殖能力及其超微結(jié)構(gòu)的影響 [J].中國激光醫(yī)學雜志,2008,17(3):157-161.

[17]李昕,周兆平,張文杰,等. 5-氨基酮戊酸介導的光動力對人增生性瘢痕成纖維細胞的影響 [J].中國整形外科雜志,2011,22(7):405-408.

[18]Cai H,Gu Y,Sun Q,et a1.Effect of hematoporphyrin monomethyl ether-mediated photodynamic therapy on hypertrophic scar fibroblasts [J].Photodermatol Photoimmunol Photomed, 2011,27(2):90-96.

[19]Vrijman C,van Drooge AM.Laser and intense pulsed light therapy for the treatment of hypertrophic scars:a systematic review [J]. Br J Dermatol,2011, 165(5):934-942.

[20]Fayter D,Corbett M,Heirs M,et al.A systematic review of photodynamic therapy in the treatment of pre-cancerous skin conditions, Barrett's oesophagus and cancers of the biliary tract, brain, head, and neck, lung, oesophagus and skin[J]. Health Technol Assess,2010,14(37):1-288.

[21]Li X,Zhou ZP,Hu L,et al.Apoptotic cell death induced by 5-aminolaevulinic acid-mediated photodynamic therapy of hypertrophic scar-derived fibroblasts [J].J Dermatolog Treat,2014,25(5):428-433.

[22]孫曉燕,王星武,郭黨學,等.ALA光動力治療兔耳增生性瘢痕模型的實驗研究 [J].中國美容醫(yī)學,2009,18(7) :973-976.

[23]肖燕,林軍,歐陽天祥.光動力學療法對兔耳增生性瘢痕的影響 [J].中國美容醫(yī)學,2010,19(8):1161-1163.

[24]Karrer S,BosserhoV AK,Weidere P,et al. Keratinocyte- derived cytokines after photodynamic therapy and their paracrine induction of metalloproteinases in Wbroblasts[J]. Br J Dermatol,2004,151(4): 776-783.

[25]Takahashi H,Komatsu S,Ibe M,et al. ATX-S10(Na)-PDT shows more potent effect on collagen metabolism of human normal and scleroderma dermal fibroblasts than ALA-PDT[J].Arch Dermatol Res,2006,298(6):257-263.

[26]Chiu LL,Sun CH,Yeh AT,et al. Photodynamic therapy on keloid fibroblasts in tissue-engineered keratinocyte-fibroblast co-culture[J]. Lasers Surg Med,2005,37(3):231-244.

[27]Blázquez-Castro A,Carrasco E,Calvo MI, et al.Protoporphyrin IX-dependent photodynamic production of endogenous ROS stimulates cell proliferation [J].Eur J Cell Biol,2012,91(3):216-223.

[28]Bruscino N,Lotti T,Rossi R. Photodynamic therapy for a hypertrophic scarring: a promising choice [J]. Photodermatol Photoimmunol Photomed,2011,27(6):334-335.

[29]Sakamoto FH1,Izikson L,Tannous Z,et al. Surgical scar remodelling after photodynamic therapy using aminolaevulinic acid or its methylester: a retrospective,blinded study of patients with field cancerization [J].Br J Dermatol,2012,166(2):413-416.

[30]Campbell SM1,Tyrrell J,Marshall R,et al.Effect of MAL-photodynamic therapy on hypertrophic scarring [J].Photodiagnosis Photodyn Ther,2010,7(3):183-188.

[31]Nie Z,Bayat A,Behzad F,et al.Positive response of a recurrent keloid scar to topical methyl aminolevulinate-photodynamic therapy[J].Photodermatol Photoimmunol Photomed,2010,26(6):330-332.

[32]Yin R,Lin L,Xiao Y,et al.Combination ALA-PDT and ablative fractional Er:YAG laser (2 940nm) on the treatment of severe acne [J].Lasers Surg Med,2014,46(3):165-172.

[收稿日期]2014-04-10[修回日期]2014-05-09

編輯/李陽利