阿霉素-光動力聯(lián)合治療在惡性腫瘤中的應(yīng)用及展望*

王歡歡 付之光 溫 寧

惡性腫瘤在世界范圍內(nèi)均為嚴(yán)重威脅人類生命健康的重大疾病，病死率極高[1]。傳統(tǒng)治療手段包括手術(shù)、化療、放療，但仍存在各自的問題，如手術(shù)切除復(fù)發(fā)率高，化療易引起全身毒副反應(yīng)，放療會對腫瘤周圍正常組織造成損傷等。隨著分子生物學(xué)、免疫學(xué)、光學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，生物治療、消融治療、光動力治療等為腫瘤治療帶來新的希望。其中光動力治療憑借其靶向特異性高、創(chuàng)傷較小、全身毒副作用較低以及可重復(fù)治療等優(yōu)勢，成為淺表及腔體腫瘤的有效治療策略[2]。近年來有關(guān)報道發(fā)現(xiàn)光動力治療與化療具有協(xié)同作用，二者聯(lián)合治療，可增強(qiáng)抗腫瘤療效并減少全身毒副作用。一方面，光動力治療可輔助化療，增強(qiáng)靶向特異性，并通過改變血管通透性介導(dǎo)藥物更好的在腫瘤區(qū)富集；另一方面，化療可輔助光動力治療，清除殘余腫瘤細(xì)胞并抑制損傷血管的再生。接下來，筆者將以阿霉素為化療藥物代表，對阿霉素-光動力聯(lián)合治療惡性腫瘤進(jìn)行綜述和展望。

1.化療

化療是化學(xué)藥物治療的簡稱，是利用化學(xué)藥物阻止癌細(xì)胞的增殖、浸潤、轉(zhuǎn)移，直至最終殺滅癌細(xì)胞的一種治療方式。它是一種全身性治療手段，和手術(shù)、放療并稱為癌癥的3大治療手段。目前，腫瘤化療的臨床應(yīng)用有以下幾種方式：(1)根治性化療。對化療敏感，通過全身化療可治愈或完全控制的腫瘤往往采用根治性化療。(2)綜合治療的重要組成部分——輔助化療和新輔助化療。輔助化療是指采用有效的局部治療(手術(shù)或放療)后，主要針對存在的微小轉(zhuǎn)移灶，防止復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移而進(jìn)行的化療。新輔助化療又稱誘導(dǎo)化療或起始化療，是指在局部治療手術(shù)或放療前使用化療，目的是希望化療后局部腫瘤縮小，減小手術(shù)范圍及清除或抑制可能存在的微小轉(zhuǎn)移灶[3]。(3)姑息性化療。對于晚期或播散性癌癥患者，通常缺乏其他有效的治療方法，往往一開始就采用全身化療，但化療對此種患者的姑息作用是有限的。(4)局部化療，如通過胸腔內(nèi)、心包腔內(nèi)及腹腔內(nèi)化療治療癌性滲液；通過腰椎穿刺鞘內(nèi)給藥，治療腦膜白血病或淋巴瘤；動脈插管化療以及腫瘤局部注射化療藥物等。傳統(tǒng)的化療藥物包括抗生素類、烷化劑、抗代謝類、激素類、植物類等[4]。

2.光動力治療

光動力療法(Photodynamic Therapy,PDT)又稱光化學(xué)療法(Photochemotherapy)、光輻射療法等，是上個世紀(jì)七十年代末出現(xiàn)的一種用于疾病診斷和治療的新技術(shù)。它主要通過特定波長的光照射病變部位，將選擇性聚集在病變組織的光敏劑活化，產(chǎn)生單線態(tài)氧或自由基，從而引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)達(dá)到診斷治療目的。光動力治療是一冷光化學(xué)反應(yīng)，特定波長的光、光敏劑、氧是光動是其三要素。在光動力反應(yīng)中，光敏劑作為催化劑傳遞光能量，產(chǎn)生具有活性效應(yīng)的單線性氧或自由基。光動力治療抗腫瘤機(jī)制(1)直接殺傷腫瘤細(xì)胞(2)損傷腫瘤血管(3)促進(jìn)局部炎癥(4)引發(fā)腫瘤免疫反應(yīng)[5]。主要副作用為皮膚的光毒反應(yīng)。目前已被美國食品藥物監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)使用的光敏劑有光敏素(Photofrin，PF)、吲哚菁綠(ICG)、5-氨基乙酰丙酸(5-Aminolevulinc acid,5-ALA)等。光動力治療通過良好的的靶向特異性、微創(chuàng)(最小疤痕)且可重復(fù)性的特點，大大降低了全身毒副反應(yīng)，在淺表和腔體腫瘤中廣為應(yīng)用。但由于光的穿透深度有限，腫瘤內(nèi)部乏氧，極易造成腫瘤復(fù)發(fā)。如何攻克這些難題，最大限度的發(fā)揮PDT的優(yōu)勢，成為眾多學(xué)者研究的重點。而大量研究表明，光-化聯(lián)合治療可增強(qiáng)抗腫瘤效果，有效抑制腫瘤復(fù)發(fā)。

3.阿霉素-光動力聯(lián)合治療

阿霉素又名多柔比星(Doxorubicin，Dox)，分子式為C27H29NO11，分子量543.52。阿霉素屬于廣譜抗腫瘤抗生素，對多種腫瘤如急性白血病、惡性淋巴瘤、乳腺癌、鱗癌等均有殺傷作用，在臨床中廣為應(yīng)用。阿霉素為細(xì)胞周期非特異性藥物，作用于細(xì)胞生長周期的各個階段，抑制RNA和DNA的合成。主要毒副作用為骨髓造血功能抑制和心臟毒性等[6]。阿霉素因自帶紅色熒光，便于實時監(jiān)測，故經(jīng)常代表廣譜抗腫瘤藥物應(yīng)用于科研工作中，其激發(fā)波長為475-485nm，發(fā)射波長為575-585nm。為了克服阿霉素和光動力治療各自的缺點及局限性，最大限度發(fā)揮各自的優(yōu)勢，國內(nèi)外研究學(xué)者將阿霉素與光動力治療聯(lián)合應(yīng)用于腫瘤中，進(jìn)行了各種嘗試，并取得了相對較好的成果。下面以阿霉素為代表，對傳統(tǒng)的光化聯(lián)合治療和納米粒子介導(dǎo)的光化聯(lián)合治療在惡性腫瘤中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

3.1 阿霉素-PDT聯(lián)合治療 Cow led等[5]學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，將阿霉素與光敏劑血卟啉(Haematoporphyrin，HPD)聯(lián)合，對Lewis肺癌有明顯的抑制作用，而單一方式并不能達(dá)到理想效果。此后又有多個研究發(fā)現(xiàn)阿霉素聯(lián)合光動力治療具有協(xié)同作[8-11]，Brophy PF等[8]將Dox和HPD注射到荷瘤鼠(間皮瘤)體內(nèi)，24h后進(jìn)行光照，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，5天后Dox和HPD聯(lián)合組的腫瘤細(xì)胞全部壞死，30天后無腫瘤復(fù)發(fā)；單純PDT組，5天后只有50%腫瘤細(xì)胞被殺死，30天后可看到腫瘤細(xì)胞再生；而單純Dox組對延遲腫瘤細(xì)胞生長并無影響。同年，Y.H.等[9]得出了類似的結(jié)論，并證實阿霉素通過對毛細(xì)血管的毒性反應(yīng)，殺傷腫瘤細(xì)胞及腫瘤微血管，從而增強(qiáng)PDT療效。將PDT與Dox聯(lián)合，還可以明顯降低Dox和光敏劑的有效治療劑量。有研究報道[10]，較低劑量(如0.5mg kg-1)的Dox與光敏劑AIS2Pc聯(lián)合應(yīng)用，可有效抑制白血病細(xì)胞系L1210和淋巴瘤細(xì)胞系P388增殖。與Dox治療組(1/2mg kg-1)和PDT治療組(100mW cm2,60J cm2)相比，聯(lián)合組還可以明顯延長中位生存期。在EMT-6荷瘤鼠模型中，先給予光敏劑血卟啉，24h后腹腔注射Dox，15min后光照，可顯著提高抑瘤效果。然而，這種療效并未見于所有的腫瘤模型中，如在輻射誘發(fā)的纖維肉瘤(RIF)聯(lián)合治療組中，并沒見腫瘤細(xì)胞的生長延遲[11]。值得一提的是，上述研究報道表明，PDT與Dox聯(lián)合應(yīng)用，不但會有明顯抗腫瘤療效，還可以降低單純Dox或PDT的治療劑量，減少單一治療所帶來的全身及局部毒副作用。

3.2 納米粒子介導(dǎo)的阿霉素-PDT聯(lián)合治療藥物有效性除了體現(xiàn)在藥理和藥效方面，還有賴于藥代動力學(xué)[12]。越來越多的研究表明，藥物在保持有效性的前提下，如何能夠在體內(nèi)達(dá)到高效遞送和靶向分布是藥物研究發(fā)展亟待解決的問題。納米藥物和納米載藥系統(tǒng)正是基于此背景應(yīng)運(yùn)而生，備受關(guān)注[13]。

正常組織中的微血管內(nèi)皮間隙致密、結(jié)構(gòu)完整，大分子和脂質(zhì)顆粒不易透過血管壁，而實體瘤組織中血管豐富、血管壁間隙較寬、結(jié)構(gòu)完整性差，淋巴回流缺失，造成大分子類物質(zhì)和脂質(zhì)顆粒具有選擇性高通透性和滯留性，這種現(xiàn)象被稱作實體瘤組織的高通透性和滯留效應(yīng)(The enhanced permeabilization and retention effect)簡稱EPR效應(yīng)[14]。EPR效應(yīng)使得納米藥物對腫瘤組織的靶向效應(yīng)更加明顯，增強(qiáng)抗腫瘤效果并減少系統(tǒng)的毒副作用。然而在體積較大的中晚期腫瘤中，尤其是瘤體中心或乏氧部位，血管密度較低，不能充分有效的發(fā)揮EPR效應(yīng)。PDT可增強(qiáng)腫瘤血管的滲透作用，提高納米粒子的攝入。其作用機(jī)理可能為：(1)PDT產(chǎn)生的單線態(tài)氧可直接損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞，產(chǎn)生細(xì)胞間隙[15]。(2)白細(xì)胞招募作用，抑制白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞間相互作用，可減少大分子的外滲[16]。(3)激活白細(xì)胞，白細(xì)胞可通過分泌趨化因子和黏附依賴機(jī)制等增強(qiáng)微血管的滲透作用[16]。因此，研究者希望通過PDT與納米藥物聯(lián)用的方法來提高納米藥物抗腫瘤功效。

Shiah[17]課題組將親水性聚合物HPMA修飾的Dox(P-A)納米化，隨即與光敏劑Mce6(P-C)通過尾靜脈注射至小鼠體內(nèi)，然后給予光照，評估抑瘤效果。結(jié)果表明，與單純的P-A組和P-C組相比，納米化實驗組對腫瘤的抑制率顯著增強(qiáng)。Khdair等[18]將氣溶膠OT(AOT)-海藻酸鈉納米粒子作為載體，裝載Dox-亞甲基藍(lán)，作用于耐藥腫瘤模型，在聯(lián)合治療組中可見大量的細(xì)胞凋亡/壞死及腫瘤微血管損傷，顯著抑制了腫瘤的生長，提高了生存率。Peng等[19]研究發(fā)現(xiàn)，將脂質(zhì)體包裹的Dox-Ce6(二氫卟酚，chlorin e6)可提高藥物在腫瘤和正常組織間的分布系數(shù)，與PL-Dox/PL Ce6單一治療組相比，PL-Dox-Ce6聯(lián)合組協(xié)同增強(qiáng)了抑瘤效果。PDT聯(lián)合Dox不僅可以增強(qiáng)抗癌效果[20-23]，還有可能克服腫瘤細(xì)胞的多藥耐藥性(MDR)。

MDR是化療遇到的一大難題，MDR主要與P-糖蛋白(P-gp)過度表達(dá)有關(guān)。Ayman等[24]研究發(fā)現(xiàn)PDT(亞甲藍(lán)為光敏劑)聯(lián)合Dox，能降低耐藥腫瘤細(xì)胞株的IC50，同時發(fā)現(xiàn)P-gp表達(dá)下調(diào)伴大量活性氧聚集，進(jìn)而促進(jìn)Dox耐藥細(xì)胞凋亡或壞死。

綜上所述，發(fā)現(xiàn)在一定條件下，納米粒子介導(dǎo)的光-化聯(lián)合治療比非納米化聯(lián)合治療方式更為有效，納米載藥系統(tǒng)具有良好的物理穩(wěn)定性、毒性低、生物利用度高，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)化療藥物的不足，增強(qiáng)了抗腫瘤療效。

4.結(jié)論

近年來，光-化聯(lián)合治療已經(jīng)成為腫瘤治療的新方向、新策略。以阿霉素為代表的阿霉素-光動力療法，特別是納米粒子介導(dǎo)的阿霉素-光動力療法在惡性腫瘤的治療中，展現(xiàn)出了巨大的轉(zhuǎn)化價值和良好的應(yīng)用前景。大量研究表明，光動力療法與常規(guī)化療聯(lián)合治療比單一治療方式更為有效，在降低兩者的標(biāo)準(zhǔn)使用劑量，減少毒副作用的同時，又能使腫瘤治療效果得到明顯增強(qiáng)[25]。光-化聯(lián)合治療并非兩種方式簡單的疊加，聯(lián)合作用下可觀察到腫瘤血管效應(yīng)、免疫活化等生物學(xué)進(jìn)程均在藥物作用下發(fā)生應(yīng)答，并在對抗腫瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。基于以上優(yōu)勢，光-化聯(lián)合治療亦應(yīng)用于臨床，特別是對于晚期不能耐受手術(shù)或不愿手術(shù)的病例，光-化聯(lián)合治療可加強(qiáng)局部腫瘤的根除作用，可明顯改善中晚期癌癥患者的生存質(zhì)量，延長生存期。

然而，光化聯(lián)合治療中還有一些具體問題亟待摸索和解決，如注射化療藥物的時機(jī)選擇問題，納米粒子介導(dǎo)光-化聯(lián)合治療系統(tǒng)中藥物劑量、光敏劑類型光照時間和間隔、光敏劑與化療藥物劑量的比例等治療相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化問題，以及光-化聯(lián)合治療的確切分子機(jī)制等[26-28]。相信在未來的研究中，隨著對腫瘤發(fā)生機(jī)制的不斷探索，對新型化學(xué)藥物研發(fā)的力度不斷加強(qiáng)，對光動力治療的范圍不斷拓展，光-化聯(lián)合一定會在惡性腫瘤的治療方向有更好的研發(fā)空間和市場，改善惡性腫瘤患者的預(yù)后，提高生活質(zhì)量。

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