光動力療法對人膽管癌細(xì)胞凋亡的影響

姜海濤，陳云杰，王天飛

·講座與綜述·

光動力療法對人膽管癌細(xì)胞凋亡的影響

姜海濤，陳云杰，王天飛

膽管癌是一種惡性程度高的肝膽系統(tǒng)原發(fā)惡性腫瘤[1]，很少能達到真正的根治。究其原因，主要包括起病隱匿、解剖部位特殊、早期確診率低和預(yù)后極差等因素，并且目前尚缺乏有效的非手術(shù)治療手段，五年生存率僅為9%～18%[2]。有研究表明，放療和化療均難以達到真正治療膽管癌的目的，Sagawa等[3]報道膽管癌患者術(shù)后進行放療并無實際意義，Todoroki[4]也報道在膽道惡性腫瘤患者的生活質(zhì)量和生存率的改善方面，化療無實際臨床意義。光動力療法（PDT）基礎(chǔ)研究和臨床實踐的不斷深入，以及新型光敏劑、激光反射及傳導(dǎo)裝置的不斷發(fā)展，應(yīng)用也日益廣泛，目前研究表明，PDT可以作為治療膽管癌的一種有前景的療法。本文就PDT的機制及在膽管癌治療中的應(yīng)用作一綜述。

1　PDT的原理和作用機制

1.1原理PDT是從組織和細(xì)胞層面來干預(yù)腫瘤的一項新技術(shù)療法，其充分利用靶組織和靶細(xì)胞在光化學(xué)反應(yīng)下被破壞的特點，同時還具備無創(chuàng)或微創(chuàng)、非產(chǎn)熱性和療效徹底等特點。究其原理，腫瘤組織對特定光敏劑具有選擇性攝入的特點，腫瘤組織中具有較大的組織間隙和豐富的血管，使光敏劑在其中的半衰期延長，經(jīng)過一段時間的蓄積可使光敏劑濃度增高，光敏劑能夠在特定波長的光照射下被激活，發(fā)生光子能量的躍遷，由基態(tài)變成激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的光敏劑不穩(wěn)定，在返回基態(tài)時會產(chǎn)生并釋放大量能量，分子狀態(tài)的氧作為電子接受體接受能量后，從而形成氧自由基等活性氧，與腫瘤細(xì)胞中的分子發(fā)生氧化反應(yīng)而殺傷腫瘤細(xì)胞[5]，而在正常組織中能迅速代謝，在殺滅腫瘤細(xì)胞時減少對正常組織的損傷。PDT發(fā)揮效應(yīng)的兩個基本條件具備產(chǎn)生活性氧的光敏劑和激發(fā)光敏劑的光。

1.2機制

1.2.1信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡和壞死有研究表明，PDT使細(xì)胞發(fā)生一系列生物學(xué)以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑變化，如轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)、炎癥反應(yīng)和細(xì)胞死亡[6]。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑主要有線粒體途徑、神經(jīng)酰胺和死亡受體相關(guān)途徑，涉及鈣離子水平、酪氨酸激酶和轉(zhuǎn)錄因子等的異常。PDT的靶效應(yīng)主要是誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡和壞死，內(nèi)源性PDT能促進多種細(xì)胞凋亡[7]。線粒體途徑在細(xì)胞凋亡中起著非常重要的作用，其原因是線粒體膜上的相應(yīng)受體易與光敏劑作用的終末效應(yīng)因子相結(jié)合，從而增加線粒體膜的通透性損傷或結(jié)構(gòu)破壞，進而釋放一系列調(diào)控因子促進細(xì)胞凋亡。其主要作用機制目前認(rèn)為是通過caspases活化[8]和Bcl-2等抗凋亡蛋白的下調(diào)[9]來實現(xiàn)的。有研究表明 PDT產(chǎn)生的細(xì)胞凋亡可以引起caspase3活化，染色質(zhì)濃縮和線粒體中的細(xì)胞色素 C快速釋放等變化。Ferri等[10]認(rèn)為，光動力療法首先促使線粒體中的細(xì)胞色素C釋放到細(xì)胞質(zhì)，再引起凋亡蛋白酶家族的活化，釋放凋亡誘導(dǎo)因子，從而引起腫瘤細(xì)胞凋亡。

1.2.2對腫瘤微血管的破壞PDT產(chǎn)生的活性氧可以直接破壞血管內(nèi)皮細(xì)胞，導(dǎo)致水腫、血小板聚集和血栓素釋放血栓形成啟動瀑布式反應(yīng)[11]。PDT通過破壞腫瘤的脈管系統(tǒng)，導(dǎo)致腫瘤血管內(nèi)血栓形成和出血，隨后腫瘤會因缺氧和缺乏營養(yǎng)物質(zhì)而壞死[12]。此外，毛細(xì)血管血栓使局部暫時性缺血，隨著腫瘤血管活性物質(zhì)釋放和新生血管出現(xiàn)，可導(dǎo)致缺血-再灌注損傷，引起腫瘤細(xì)胞壞死[13]，并且在PDT氧化應(yīng)激促進下，補體系統(tǒng)被啟動，中性粒細(xì)胞等炎癥細(xì)胞侵入到以前缺血的部位，發(fā)生炎癥反應(yīng)而殺傷腫瘤細(xì)胞。

1.2.3激發(fā)免疫及炎癥反應(yīng)PDT可通過氧化應(yīng)激產(chǎn)生保護性反應(yīng)，觸發(fā)一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑啟動轉(zhuǎn)錄因子，產(chǎn)生細(xì)胞因子和黏附分子。PDT產(chǎn)生的活性氧，氧化分解膜脂質(zhì)生成的花生四烯酸代謝產(chǎn)物，是強烈的炎癥介質(zhì)，可以迅速引起強烈的炎癥反應(yīng)[14]。同時與血管損傷所釋放的組胺、5-HT等，趨化中性粒細(xì)胞和單核巨噬細(xì)胞浸入，殺傷腫瘤，免疫系統(tǒng)被激活后也能夠識別和殺傷腫瘤細(xì)胞[15]。PDT還能使組織內(nèi)的腫瘤壞死因子和白細(xì)胞介素等增加，使巨噬細(xì)胞發(fā)生吞噬反應(yīng)。

2　PDT在膽管癌中的應(yīng)用

2.1PDT是治療膽管癌的新方法，患者通過靜脈注射或口服光敏劑，經(jīng)過內(nèi)鏡光源發(fā)射特定波長的光，照射一定時間，產(chǎn)生光動力效應(yīng)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡或壞死，達到腫瘤局部切除目的。自報道光敏劑能在膽管細(xì)胞中聚集以來，Photofrin、ALA和LS11等多種光敏劑相繼被發(fā)現(xiàn)[16]。它們都可在膽管癌細(xì)胞和正常膽管細(xì)胞中聚集，并在兩者之間形成明顯的濃度差，通過內(nèi)鏡將光導(dǎo)纖維送達腫瘤所在膽管，在腫瘤局部照射，產(chǎn)生殺傷腫瘤細(xì)胞的光動力效應(yīng)。目前，臨床治療膽管癌常用的光敏劑為卟吩姆鈉。在國外，光動力療法在各研究層面均取得了比較不錯的療效。有研究顯示，在單天門冬酰胺二氫卟酚e6介導(dǎo)的PDT治療膽管癌實驗中，體外細(xì)胞增殖的抑制呈明顯劑量依賴性，腫瘤體積在PDT治療2周后明顯縮小，肝臟照光區(qū)的血循環(huán)和Glisson系統(tǒng)均不會受損[17]。在接種人膽管癌細(xì)胞小鼠模型上，HPD-PDT對腫瘤組織的殺傷深度可達0.8cm，并且對體內(nèi)其它重要臟器沒有明顯的損傷。Kahaleh等[18]的大樣本研究證明PDT聯(lián)合支架置入治療膽管癌與單純支架置入相比，可提高生存期近12個月；有研究報道，光動力治療組的中位生存期493d較非光動力治療組98 d有明顯延長，且光動力治療組一般情況也明顯改善[19]；研究表明，光動力療法與膽汁引流、化學(xué)治療等聯(lián)合治療，能明顯降低患者死亡率，提高生存率和生活質(zhì)量[20]；國內(nèi)也有報道，PDT能夠使失去手術(shù)時機的膽管癌患者的生存時間延長，減少醫(yī)療的花費。另外，PDT在臨床治療膽管癌方面也取得了較大的成效，在姑息性治療、外科手術(shù)前后的輔助性治療方面都有相關(guān)報道。

3　增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)、血管內(nèi)皮生長因子-C(VEGF-C)和環(huán)氧合酶-2 (COX-2)在膽管癌細(xì)胞凋亡中的作用

3.1PCNAPCNA位于細(xì)胞核內(nèi)，是反映細(xì)胞增殖的主要生物學(xué)指標(biāo)，其合成表達均與細(xì)胞增殖密切相關(guān)。腫瘤細(xì)胞具有旺盛的增殖活性，因而PCNA可以用于評價腫瘤細(xì)胞的增殖狀態(tài)，它在許多腫瘤組織中的表達量與腫瘤細(xì)胞增殖的活躍程度成正比。研究報道，PCNA在膽管腺癌中的標(biāo)記指數(shù)最高，而在膽管細(xì)胞增生和正常膽管上皮中均較低。PCNA是一個能夠很好地反映和測定細(xì)胞凋亡的因子，在腫瘤細(xì)胞凋亡過程中表達量受到明顯的抑制。

3.2VEGF-CVEGF-C由 Joukov于1996年首次從前列腺癌細(xì)胞中分離出來并命名的一種內(nèi)皮調(diào)控素，能誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞增殖，促進脈管生成，VEGF-C的兩種受體分布于活化的血管內(nèi)皮細(xì)胞和淋巴管內(nèi)皮，所以VEGF-C具有調(diào)節(jié)血管和淋巴管形成的雙重作用，能夠促使局部毛細(xì)血管和淋巴管增生，有利于腫瘤的快速生長。VEGF-C是一種特異性促淋巴管內(nèi)皮生長因子，通過結(jié)合特異性受體而使淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞逃避凋亡和促進增殖，從而促使淋巴管的新生。另外，VEGF-C能夠誘導(dǎo)局部毛細(xì)淋巴管增生，使腫瘤組織周圍毛細(xì)淋巴管的密度增高，同時增加了VEGF-C與腫瘤組織周圍毛細(xì)淋巴管的接觸機會，使腫瘤細(xì)胞易于浸潤和進入淋巴管，發(fā)生淋巴道轉(zhuǎn)移。國內(nèi)相關(guān)文獻報道，VEGF-C在膽管癌組織中高表達，且與膽管癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、預(yù)后密切相關(guān)[21]。

3.3COX-2COX-2是一種在花生四烯酸轉(zhuǎn)變代謝過程中發(fā)揮重要作用的的關(guān)鍵酶，在生理情況下，COX-2在組織中的表達量很低，但在某些因子、炎癥介質(zhì)和促癌劑等物質(zhì)刺激作用于細(xì)胞時，便能迅速地誘導(dǎo)產(chǎn)生COX-2，因而被稱作“早期即刻基因”。目前研究認(rèn)為，COX-2與腫瘤的關(guān)系十分密切，首先，在許多良惡性腫瘤中均有 COX-2基因的高表達量；其次，COX-2的催化產(chǎn)物能夠促進腫瘤細(xì)胞快速生長，而COX-2抑制劑則能抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，同時，COX-2能夠誘導(dǎo)刺激腫瘤的血管新生，再次，COX-2能夠減緩降低腫瘤細(xì)胞的凋亡率。COX-2在許多炎癥中的高表達能夠誘導(dǎo)促使膽管上皮細(xì)胞中的DNA序列發(fā)生變化，從而引發(fā)DNA損傷破壞致使膽管癌變。研究表明，在90%以上的膽管癌組織中具有大量的COX-2，但在正常膽管上皮組織中，只有30%的具有微量的COX-2。目前 COX-2促進膽管癌的形成機理包括四方面，即抑制細(xì)胞凋亡及干預(yù)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、促進炎癥因子的分泌和促進腫瘤血管形成。目前認(rèn)為，COX-2是通過誘導(dǎo)刺激腫瘤細(xì)胞生長、干預(yù)腫瘤細(xì)胞凋亡、使腫瘤發(fā)生惡性轉(zhuǎn)變等途徑來促進腫瘤的形成和進展[22]。

此外，在惡性腫瘤發(fā)生的基因研究中，出現(xiàn)了基因協(xié)同假說，認(rèn)為有兩個或多個功能不同的異常啟動基因在惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移各階段，各自發(fā)揮著不同的作用。同時，它們相互協(xié)調(diào)，共同促進細(xì)胞癌變。Tamura等[23]實驗發(fā)現(xiàn)VEGF可呈時間和劑量依賴性地促進COX-2的表達，同樣在腫瘤組織中COX-2基因激活而產(chǎn)生的COX-2蛋白也能夠誘導(dǎo)VEGF-C的產(chǎn)生，起到促使腫瘤組織中脈管系統(tǒng)新生的作用，促進腫瘤細(xì)胞的增殖、浸潤和轉(zhuǎn)移。相反，抑制COX-2也能抑制VEGF-C的表達。另外，有報道PCNA、VEGF-C和生存素在膽管癌中的表達相互促進，表明它們也能夠協(xié)同作用于膽管癌。

4　結(jié)語

從目前來看，PDT在膽管癌的治療領(lǐng)域，無論單獨應(yīng)用，還是與其它方法聯(lián)合應(yīng)用，都具有不良反應(yīng)小和局部癥狀改善明顯等優(yōu)點。但是當(dāng)前還存在許多疑點有待繼續(xù)探索和解決。PDT在膽管癌方面的基礎(chǔ)和臨床研究目前尚處于起步階段，同樣存在很多問題亟待解決，需要我們逐步從分子實驗、細(xì)胞實驗、動物模型實驗和臨床應(yīng)用實驗等各方面來明確其具體機制和確切療效。

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10.3969/j.issn.1671-0800.2016.05.073

R735.8

C

1671-0800(2016)05-0696-03

2014-11-12

（本文編輯：吳迪漢）

315010寧波，寧波市第二醫(yī)院

陳云杰，Email:ybyfish @163.com