光动力疗法对人胆管癌细胞凋亡的影响

姜海涛，陈云杰，王天飞

·讲座与综述·

光动力疗法对人胆管癌细胞凋亡的影响

姜海涛，陈云杰，王天飞

胆管癌是一种恶性程度高的肝胆系统原发恶性肿瘤[1]，很少能达到真正的根治。究其原因，主要包括起病隐匿、解剖部位特殊、早期确诊率低和预后极差等因素，并且目前尚缺乏有效的非手术治疗手段，五年生存率仅为9%～18%[2]。有研究表明，放疗和化疗均难以达到真正治疗胆管癌的目的，Sagawa等[3]报道胆管癌患者术后进行放疗并无实际意义，Todoroki[4]也报道在胆道恶性肿瘤患者的生活质量和生存率的改善方面，化疗无实际临床意义。光动力疗法（PDT）基础研究和临床实践的不断深入，以及新型光敏剂、激光反射及传导装置的不断发展，应用也日益广泛，目前研究表明，PDT可以作为治疗胆管癌的一种有前景的疗法。本文就PDT的机制及在胆管癌治疗中的应用作一综述。

1　PDT的原理和作用机制

1.1原理PDT是从组织和细胞层面来干预肿瘤的一项新技术疗法，其充分利用靶组织和靶细胞在光化学反应下被破坏的特点，同时还具备无创或微创、非产热性和疗效彻底等特点。究其原理，肿瘤组织对特定光敏剂具有选择性摄入的特点，肿瘤组织中具有较大的组织间隙和丰富的血管，使光敏剂在其中的半衰期延长，经过一段时间的蓄积可使光敏剂浓度增高，光敏剂能够在特定波长的光照射下被激活，发生光子能量的跃迁，由基态变成激发态，处于激发态的光敏剂不稳定，在返回基态时会产生并释放大量能量，分子状态的氧作为电子接受体接受能量后，从而形成氧自由基等活性氧，与肿瘤细胞中的分子发生氧化反应而杀伤肿瘤细胞[5]，而在正常组织中能迅速代谢，在杀灭肿瘤细胞时减少对正常组织的损伤。PDT发挥效应的两个基本条件具备产生活性氧的光敏剂和激发光敏剂的光。

1.2机制

1.2.1信号转导与诱导肿瘤细胞凋亡和坏死有研究表明，PDT使细胞发生一系列生物学以及信号转导途径变化，如转录、细胞周期调节、炎症反应和细胞死亡[6]。信号转导途径主要有线粒体途径、神经酰胺和死亡受体相关途径，涉及钙离子水平、酪氨酸激酶和转录因子等的异常。PDT的靶效应主要是诱导肿瘤细胞凋亡和坏死，内源性PDT能促进多种细胞凋亡[7]。线粒体途径在细胞凋亡中起着非常重要的作用，其原因是线粒体膜上的相应受体易与光敏剂作用的终末效应因子相结合，从而增加线粒体膜的通透性损伤或结构破坏，进而释放一系列调控因子促进细胞凋亡。其主要作用机制目前认为是通过caspases活化[8]和Bcl-2等抗凋亡蛋白的下调[9]来实现的。有研究表明 PDT产生的细胞凋亡可以引起caspase3活化，染色质浓缩和线粒体中的细胞色素 C快速释放等变化。Ferri等[10]认为，光动力疗法首先促使线粒体中的细胞色素C释放到细胞质，再引起凋亡蛋白酶家族的活化，释放凋亡诱导因子，从而引起肿瘤细胞凋亡。

1.2.2对肿瘤微血管的破坏PDT产生的活性氧可以直接破坏血管内皮细胞，导致水肿、血小板聚集和血栓素释放血栓形成启动瀑布式反应[11]。PDT通过破坏肿瘤的脉管系统，导致肿瘤血管内血栓形成和出血，随后肿瘤会因缺氧和缺乏营养物质而坏死[12]。此外，毛细血管血栓使局部暂时性缺血，随着肿瘤血管活性物质释放和新生血管出现，可导致缺血-再灌注损伤，引起肿瘤细胞坏死[13]，并且在PDT氧化应激促进下，补体系统被启动，中性粒细胞等炎症细胞侵入到以前缺血的部位，发生炎症反应而杀伤肿瘤细胞。

1.2.3激发免疫及炎症反应PDT可通过氧化应激产生保护性反应，触发一系列信号转导途径启动转录因子，产生细胞因子和黏附分子。PDT产生的活性氧，氧化分解膜脂质生成的花生四烯酸代谢产物，是强烈的炎症介质，可以迅速引起强烈的炎症反应[14]。同时与血管损伤所释放的组胺、5-HT等，趋化中性粒细胞和单核巨噬细胞浸入，杀伤肿瘤，免疫系统被激活后也能够识别和杀伤肿瘤细胞[15]。PDT还能使组织内的肿瘤坏死因子和白细胞介素等增加，使巨噬细胞发生吞噬反应。

2　PDT在胆管癌中的应用

2.1PDT是治疗胆管癌的新方法，患者通过静脉注射或口服光敏剂，经过内镜光源发射特定波长的光，照射一定时间，产生光动力效应诱导肿瘤细胞凋亡或坏死，达到肿瘤局部切除目的。自报道光敏剂能在胆管细胞中聚集以来，Photofrin、ALA和LS11等多种光敏剂相继被发现[16]。它们都可在胆管癌细胞和正常胆管细胞中聚集，并在两者之间形成明显的浓度差，通过内镜将光导纤维送达肿瘤所在胆管，在肿瘤局部照射，产生杀伤肿瘤细胞的光动力效应。目前，临床治疗胆管癌常用的光敏剂为卟吩姆钠。在国外，光动力疗法在各研究层面均取得了比较不错的疗效。有研究显示，在单天门冬酰胺二氢卟酚e6介导的PDT治疗胆管癌实验中，体外细胞增殖的抑制呈明显剂量依赖性，肿瘤体积在PDT治疗2周后明显缩小，肝脏照光区的血循环和Glisson系统均不会受损[17]。在接种人胆管癌细胞小鼠模型上，HPD-PDT对肿瘤组织的杀伤深度可达0.8cm，并且对体内其它重要脏器没有明显的损伤。Kahaleh等[18]的大样本研究证明PDT联合支架置入治疗胆管癌与单纯支架置入相比，可提高生存期近12个月；有研究报道，光动力治疗组的中位生存期493d较非光动力治疗组98 d有明显延长，且光动力治疗组一般情况也明显改善[19]；研究表明，光动力疗法与胆汁引流、化学治疗等联合治疗，能明显降低患者死亡率，提高生存率和生活质量[20]；国内也有报道，PDT能够使失去手术时机的胆管癌患者的生存时间延长，减少医疗的花费。另外，PDT在临床治疗胆管癌方面也取得了较大的成效，在姑息性治疗、外科手术前后的辅助性治疗方面都有相关报道。

3　增殖细胞核抗原(PCNA)、血管内皮生长因子-C(VEGF-C)和环氧合酶-2 (COX-2)在胆管癌细胞凋亡中的作用

3.1PCNAPCNA位于细胞核内，是反映细胞增殖的主要生物学指标，其合成表达均与细胞增殖密切相关。肿瘤细胞具有旺盛的增殖活性，因而PCNA可以用于评价肿瘤细胞的增殖状态，它在许多肿瘤组织中的表达量与肿瘤细胞增殖的活跃程度成正比。研究报道，PCNA在胆管腺癌中的标记指数最高，而在胆管细胞增生和正常胆管上皮中均较低。PCNA是一个能够很好地反映和测定细胞凋亡的因子，在肿瘤细胞凋亡过程中表达量受到明显的抑制。

3.2VEGF-CVEGF-C由 Joukov于1996年首次从前列腺癌细胞中分离出来并命名的一种内皮调控素，能诱导内皮细胞增殖，促进脉管生成，VEGF-C的两种受体分布于活化的血管内皮细胞和淋巴管内皮，所以VEGF-C具有调节血管和淋巴管形成的双重作用，能够促使局部毛细血管和淋巴管增生，有利于肿瘤的快速生长。VEGF-C是一种特异性促淋巴管内皮生长因子，通过结合特异性受体而使淋巴管内皮细胞逃避凋亡和促进增殖，从而促使淋巴管的新生。另外，VEGF-C能够诱导局部毛细淋巴管增生，使肿瘤组织周围毛细淋巴管的密度增高，同时增加了VEGF-C与肿瘤组织周围毛细淋巴管的接触机会，使肿瘤细胞易于浸润和进入淋巴管，发生淋巴道转移。国内相关文献报道，VEGF-C在胆管癌组织中高表达，且与胆管癌淋巴结转移、预后密切相关[21]。

3.3COX-2COX-2是一种在花生四烯酸转变代谢过程中发挥重要作用的的关键酶，在生理情况下，COX-2在组织中的表达量很低，但在某些因子、炎症介质和促癌剂等物质刺激作用于细胞时，便能迅速地诱导产生COX-2，因而被称作“早期即刻基因”。目前研究认为，COX-2与肿瘤的关系十分密切，首先，在许多良恶性肿瘤中均有 COX-2基因的高表达量；其次，COX-2的催化产物能够促进肿瘤细胞快速生长，而COX-2抑制剂则能抑制肿瘤细胞的增殖，同时，COX-2能够诱导刺激肿瘤的血管新生，再次，COX-2能够减缓降低肿瘤细胞的凋亡率。COX-2在许多炎症中的高表达能够诱导促使胆管上皮细胞中的DNA序列发生变化，从而引发DNA损伤破坏致使胆管癌变。研究表明，在90%以上的胆管癌组织中具有大量的COX-2，但在正常胆管上皮组织中，只有30%的具有微量的COX-2。目前 COX-2促进胆管癌的形成机理包括四方面，即抑制细胞凋亡及干预信号转导、促进炎症因子的分泌和促进肿瘤血管形成。目前认为，COX-2是通过诱导刺激肿瘤细胞生长、干预肿瘤细胞凋亡、使肿瘤发生恶性转变等途径来促进肿瘤的形成和进展[22]。

此外，在恶性肿瘤发生的基因研究中，出现了基因协同假说，认为有两个或多个功能不同的异常启动基因在恶性肿瘤的发生、发展和转移各阶段，各自发挥着不同的作用。同时，它们相互协调，共同促进细胞癌变。Tamura等[23]实验发现VEGF可呈时间和剂量依赖性地促进COX-2的表达，同样在肿瘤组织中COX-2基因激活而产生的COX-2蛋白也能够诱导VEGF-C的产生，起到促使肿瘤组织中脉管系统新生的作用，促进肿瘤细胞的增殖、浸润和转移。相反，抑制COX-2也能抑制VEGF-C的表达。另外，有报道PCNA、VEGF-C和生存素在胆管癌中的表达相互促进，表明它们也能够协同作用于胆管癌。

4　结语

从目前来看，PDT在胆管癌的治疗领域，无论单独应用，还是与其它方法联合应用，都具有不良反应小和局部症状改善明显等优点。但是当前还存在许多疑点有待继续探索和解决。PDT在胆管癌方面的基础和临床研究目前尚处于起步阶段，同样存在很多问题亟待解决，需要我们逐步从分子实验、细胞实验、动物模型实验和临床应用实验等各方面来明确其具体机制和确切疗效。

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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

（本文编辑：吴迪汉）

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