光动力疗法在皮肤真菌病中的应用

陈朝丰，胡小平,伍方佩，于波

（1.广东省汕头大学医学院，汕头 515041；2.北京大学深圳医院，深圳 518036）

·综述·

光动力疗法在皮肤真菌病中的应用

陈朝丰1,2，胡小平2,伍方佩2，于波2

（1.广东省汕头大学医学院，汕头 515041；2.北京大学深圳医院，深圳 518036）

皮肤真菌病是皮肤科的常见疾病，临床主要治疗方法是局部或系统使用抗真菌药物，但这些方法都存在一定的缺陷。近年来，光动力疗法被应用于皮肤真菌病的治疗中，越来越多的研究表明,光动力疗法能有效治疗真菌引起的皮肤感染，且不良反应小，光动力疗法治疗皮肤真菌病的研究进展多有报道。

光动力疗法；皮肤真菌病；耐药性

1 光动力疗法的概念及原理

1.1 光动力疗法的概念 光动力学疗法（Photodynamic therapy，PDT）是指局部外用或系统注射的光敏剂被病灶组织吸收后,在特定波长光的激发下，引发一系列光化学效应，从而诱导靶组织发生损伤或坏死，最终达到治疗效应的一种方法。

1.2 光动力疗法的原理 局部外用或系统注射的光敏剂在病灶组织富集后，在特定波长光的激发下，光敏剂从基态跃迁为三重态，三重态的光敏剂可发生Ⅰ型和Ⅱ型光化学反应。Ⅰ型光化学反应是指电子的转移，主要是三重态的光敏剂将电子（或质子）传递给邻近的分子形成自由基，自由基与氧分子反应可生成活性氧物质（Reactive oxygen species，R OS），包括O2-、H2O2及羟基等；Ⅱ型光化学反应是指能量的转移，主要是三重态光敏剂将能量直接转移给三重态氧（3O2），生成单线态氧（1O2）。Ⅰ型和Ⅱ型光化学反应产生的ROS和单线态氧都是高反应活性的物质，能轻易通过细胞膜，与生物大分子(不饱和脂肪酸、蛋白质、核酸、酶)发生氧化反应，引起细胞毒性，最终达到治疗效应[1]。

1.3 光动力疗法常见光敏剂和光源 光敏剂、激发光和分子氧是光动力疗法的3个基本要素。光敏剂是指能传递能量的特殊化学物质，在特定波长的光的激发下被活化，迅速将能量传递给另一组分的分子，使其被激发，而本身回到基态。理想的光敏剂水溶性好、毒性低、无诱变潜力、稳定性好，而且在靶组织/细胞可优先富集，又能迅速被代谢。目前临床上普遍使用的光敏剂有吩噻嗪类、卟啉类、酞菁类和5－氨基酮戊酸（5-aminolevulinicacid,5-ALA）等[2]。近几年，为了提高光敏剂的靶向作用，有些学者将传统的光敏剂与特异性载体（脂蛋白、表皮生长因子、单抗隆抗体等）结合，但该项研究仍处于实验阶段[3]。光动力疗法的光源可分为相干光源（激光器）和非相干光源（钨灯、卤素灯、荧光等）[4]，理想光源的波长应该与光敏剂的吸收光谱相匹配，而且有稳定的输出功率，可有效地作用在病灶部位，且光斑分布均匀[5]。临床治疗中激光已发展成为一种标准光源。

1.4 光动力疗法治疗真菌性皮肤病的可能机制光动力治疗皮肤真菌病的机制较为复杂，目前尚无明确结论。有学者提出，选择不同光敏剂的光动力疗法抗真菌的机制不同。吩噻嗪类光敏剂是多以阳离子存在，目前最常使用的吩噻嗪类光敏剂是亚甲蓝和甲苯胺蓝，反应过程中，两者先在真菌的胞膜上富集，在光照下可产生大量的单线态氧，直接损伤细胞膜，诱导细胞的损害或死亡[6]。卟啉类光敏杀灭真菌的机制与吩噻嗪类不同，卟啉类光动力疗法对真菌的损害是由胞外向胞内逐步反应的，在没有光照条件下，光敏剂不进入细胞内，在光的激发下，活化的光敏剂发生初步的光化学反应，对细胞膜产生轻微损害，从而提高胞膜对光敏剂的通透性，诱发级联反应，使胞内细胞器发生光毒性反应，表现为脂质过氧化反应，细胞壁蛋白失活和蛋白合成受抑制[7]。酞菁类光敏剂抑制真菌生长的机制与卟啉类相似。5-ALA本身没有光活性，真核生物线粒体内的ALA合酶和ALA脱水酶可将5-ALA转化为原卟啉IX（Pp IX），Pp IX在特定波长的光照下，发生氧依赖的光化学反应，产生大量的单线态氧，损伤线粒体，随着反应的进行，ALA-PDT可损伤胞内细胞器，加速真菌的死亡[8]。

2 PDT在皮肤真菌病的应用

近年来，由于抗生素的普及以及免疫功能低下患者的不断增多（如艾滋病、癌症、老年人、糖尿病和器官移植患者等），真菌的感染率呈逐年上升的趋势，真菌性疾病已成为全球卫生医疗的主要威胁。在过去30年中，真菌感染性疾病的疗效得到显著提高，但与抗细菌药物相比，抗真菌类药物的种类依然有限，且不良反应大。近些年，真菌耐药菌株的不断出现导致了很多患者治疗无效，因此寻找安全有效的替代疗法成为临床治疗皮肤真菌病的新方向[9]。近年，光动力疗法治疗真菌被广泛关注，但由于缺乏标准化评价，在进行PDT时使用的光敏剂的类型及浓度，激光照射的光源及光照射时间，以及总能量的不同，导致对光动力疗法的疗效评价缺乏一致性[10]，但由于大量文献证实了光动力疗法能有效抑制真菌的生长，因此，皮肤真菌病的光动力疗法成为很多学者的研究热点。

2.1 念珠菌感染 念珠菌是常见的条件致病菌，在一定条件下可引起皮肤、黏膜或系统性感染。临床中，白色念珠菌感染部位易形成生物膜，生物膜是真菌的保护性结构，可抵抗抗真菌药物的作用，增强念珠菌的耐药性。国内外学者进行的实验研究证明PDT能有效杀灭浮游态或生物膜态的念珠菌。Giroldo等[6]以发光二极管为光源、亚甲蓝（Methylene blue，MB)为光敏剂进行体外实验，证明MB－PDT可提高白色念珠菌胞膜的通透性，抑制真菌的生长。Lambrechts等[7]在避光情况下，使用荧光共焦显微镜和冷冻复型电子显微镜观察光动力疗法抑制白色念珠菌的机制，用仪器可观察到，在没有光照条件下，光敏剂TriP4基本不与白念珠菌细胞被膜结合,无法进入细胞内，在光照下，细胞膜受损，大量TriP4进入细胞内，诱导细胞器发生损伤。Donnelly等[11]发现当波长为635 nm时，甲苯胺蓝（TBO）浓度为2.0 g/L时，TBO-PDT能有效（99%）杀灭浮游态的白色念珠菌；当TBO浓度为5.0 g/L,能杀灭生物膜态的白色念珠菌。作者指出了PDT能有效抑制生物膜态白色念珠菌的生长，但需要高浓度的光敏剂和更长时间的光照。Mantareva等[12]使用酞菁类光敏剂也得出了类似结论。在体外实验中，Mitra等[13]进行的动物实验，证明tmp-1363-PDT能有效治疗小鼠耳廓的白色念珠菌感染。由上述实验可发现PDT可有效抑制念珠菌的生长，但杀灭生物膜态的白色念珠菌需要较大剂量的光敏剂和较长的光照时间，虽然方法较复杂，但为临床上治疗由生物膜结构导致的难治性白色念珠菌病提供了理论依据。

2.2 马拉色菌感染 马拉色菌（Malassezia）是人类及温血动物皮肤上的条件致病菌，可侵袭皮肤角质层而引起花斑癣、马拉色菌毛囊炎、甲真菌病以及新生儿脓疱病等,免疫低下的儿童及成人是感染的高危人群。Takahashi等[14]以TONS504为光敏剂，半导体激光为光源的光动力疗法，结果显示，当光源能量为 100 J/cm2，TONS504浓度为 lμg/mL时，TONS504-PDT可最大程度地抑制体外生长的糠秕马拉色菌。这为治疗与糠秕马拉色菌相关的疾病（花斑糠疹、马拉色菌毛囊炎、脂溢性皮炎等）提供了理论基础。在临床试验中，Lee等[15]的临床研究表明了以5-氨基酮戊酸甲酯（MAL）为光敏剂的PDT能有效治疗由马拉色菌感染引起的难治性马拉色菌毛囊炎。笔者对6例难治性马拉色菌毛囊炎患者进行治疗，将MAL乳剂均匀地涂搽在躯干上，包封3 h后去除光敏剂，然后用波长630 nm,能量37 J/cm2的LED红光照射7.5min，每3周治疗1次，重复3次，完成最后1次治疗后随访3个月，结果显示有4例患者炎症明显改善，1例患者有轻度改善,只有1例患者治疗无效,但该名患者是运动员，治疗无效可能与反复汗液刺激有关。Lee等[15]的研究表明了MAL-PDT对难治性马拉色菌毛囊炎有一定的疗效。Kim等[16]的临床研究也得出类似的结论，作者运用ALA-PDT疗法成功治愈了由马拉色菌引起的难治性花斑癣，完成治疗后随访3个月，该例患者在整个温暖潮湿的韩国夏天里没有复发，笔者认为ALA-PDT治疗难治性花斑癣起效快，且安全有效，复发率低，值得在临床推广。但目前关于光动力疗法治疗马拉色菌诱发的疾病的机制尚未明，有学者认为与PDT的抗炎作用密切的相关[17]。

2.3 皮肤癣菌感染 皮肤癣菌是引起浅部真菌感染最常见的致病菌，常见的致病真菌有表皮癣菌属、毛癣菌属和小孢子菌属。因气候条件、经济水平、生活方式等因素的影响，皮肤癣菌病表现出不同的发病率。临床常见的皮肤癣菌病有甲癣、体癣、手足癣和头癣等，疾病易复发是治疗这类疾病的主要难题。Romagnoli等[18]发现，以吩噻类化合物为光敏剂，长波紫外线为光源的光动力疗法可有效抑制体外生长的8株菌株（须癣毛癣菌,红色毛癣菌,断发毛癣菌,犬小孢子菌等），作者指出，光动力疗法虽然不能完全杀灭体外培养的皮肤癣菌病，但抑制效果好，研究还发现光动力疗法的抑菌效应与光敏剂的剂量有明确的依赖关系。Sotiriou等[19]对10例股癣患者进行光动力治疗，经过1～3次ALA-PDT后，有8例患者的症状得到完全缓解，但随访8周发现，只有4例患者痊愈不复发。Sotiriou等[20]还通过另一个临床实验证明了光动力治疗由红色毛癣菌引起的甲真菌病疗效确切，作者选取了30例首次治疗趾甲甲癣的患者，均为远端侧位甲下型，试验过程中患者提前10 d用20%尿素软膏包封甲板，去除角化过度甲板。随后将整个甲床用20%ALA乳液包封，3 h后予红灯照射（波长为570～670 nm，能量40 J/cm2），每2周1次，总共治疗3次，有22例患者达到痊愈，治愈率达73.3%。结束最后1次治疗，随访18个月发现，在治疗后12个月和18个月时，治愈率仅为43.3%和36.6%，且其他患者表现为不同程度的临床或真菌学复发。由此可见光动力治疗皮肤癣菌病虽然有明确疗效，但也极易复发。Baltazar等[21]利用TBO-PDT对体外培养的红色毛癣菌给予波长为630 nm LED光源处理，推测TBO-PDT抑制体外生长的红色毛癣菌的可能机制。当TBO浓度为10mg/L时，PDT的抑菌效应比最小抑菌浓度为2.0 mg/L的环吡酮胺强，利用荧光定量法，测定TBOPDT处理后的ROS、RNS的含量，推测TBO－PDT介导真菌死亡的可能机制是TBO在630 nm的光波被活化，诱导细胞发生生物分子反应，促使电子转运和一氧化氮合酶底物的合成，最终导致真菌发生氧化反应。光动力疗法治疗皮肤癣菌病虽然疗效好，起效快，但易复发，这可能与复杂的人体结构有关，如温度、湿度、皮肤的pH值、皮肤皱褶都可影响病灶组织对光敏剂和光子的吸收，从而影响光动力治疗的长期和远期疗效。

2.4 暗色真菌感染 着色芽生菌病常见于热带和亚热带地区，多是因为外伤后，着色真菌种植在真皮或者皮下组织引起的慢性感染，着色芽生菌病的病原菌有裴氏着色霉、monophora着色霉、卡氏枝孢霉等，目前该病的治疗仍以长时间口服药物为主，但临床治愈率低和易复发，而且很多患者不能耐受抗真菌药物的不良反应。光动力疗法抑制体外生长的真菌已被大量报道，所以着色芽生菌病的光动力治疗逐渐成为临床研究的热点。Lyon等[22]选择了10例确诊为着色芽生菌病的患者进行临床研究，这10例患者在过去6个月中没接受抗真菌治疗，进行6次MB-PD后，发现所有患者的皮损都明显好转，临床和实验室检查示，皮损至少达到80%的改善，而且患者对PDT的治疗均可耐受，作者认为PDT治疗着色芽生菌病很有前景。Yang等[23]用光动力治疗1例由monophora着色霉引起的慢性着色芽生菌病，结果显示光动力疗法可有效改善着色芽生菌病的临床症状。该患者经联合伊曲康唑和特比萘芬治疗2年，但效果不佳;后采用ALA-PDT治疗后，局部皮损范围缩小；但停止PDT治疗后又有新的皮损出现，后通过联合伏立康唑和特比萘芬治疗，皮损又有所改善。通过以上例子可知，光动力疗法能快速改善临床症状，虽然不能达到完全治愈，但PDT可作为着色芽生菌病治疗的重要辅助方法,这将会缩短患者口服药物的时间，提高患者依从性，减轻药物的不良反应。

2.5 其他致病真菌引起的皮肤病 目前关于光动力疗法治疗一些少见的皮肤真菌病在国内较少报道，国外学者研究较多。Gilaberte等[24]运用光动力成功治愈2例由尖孢镰刀菌和土曲霉感染导致的难治性甲真菌病。Soares等[25]研究显示PDT可明显增加隐球菌细胞内活性氧（ROS）/过氧化亚硝酸盐含量，增强过氧化物酶和过氧化氢酶的活性,促使细胞死亡。Friedberg等[26]经体外实验证实了PDT对烟曲霉的杀伤作用，采用Green 2W作为光敏剂、波长为630 nm的红光为光源可以灭活烟曲霉。作者还提出烟曲霉对PDT的敏感性与光源的能量呈剂量依赖。光动力治疗由少见真菌引起的皮肤病有效，但目前疗效不确切，需进行大样本研究。但随着光敏剂的不断研究，光动力治疗各种少见的皮肤真菌病必将受到重视。

3 光动力治疗皮肤真菌病存在的问题

目前光动力治疗皮肤真菌病的研究主要还是处在体外及动物研究阶段，临床开展较少，而且光动力治疗真菌性皮肤病也存在一些尚待解决的问题，如光敏剂的种类、剂型、剂量、敷药时间以及光源的选择等都没有统一的标准，而且PDT的近期和远期的不良反应均需要更深入的研究。这些问题的解决需要较大样本、长随访期和随机对照临床试验来验证，用循证医学的方法来确定光动力疗法在皮肤真菌病治疗中的疗效和安全性，PDT治疗浅部真菌病的方案可能不是最佳的，仍需优化。

4 结论

光动力疗法对真菌有高度选择性，对机体不良反应小、而且安全可靠、重复性强，虽然在临床治疗中光动力治疗皮肤真菌病仍为辅助手段，但随着治疗方法的改进和光敏剂的研制和开发，光动力治疗皮肤真菌病将会有广阔的前景。

[1] Moreira LM,Santos FVD,Lyon JP,et al.Photodynamic therapy: porphyrinsand phthalocyanines as photosensitizers[J].Aus JChem, 2008,61:741-754.

[2] Plaetzer K,Krammer B,Berlanda J,et al.Photophysics and photochemistry of photodynamic therapy:fundamental aspects[J]. LasersMed Sci,2009,24:259-268.

[3] Taquet JP，Frochot C，Manneville V，et al.Phthalocyanines covalently bound to biomolecules for a targeted photodynamic therapy[J]．CurrMed Chem,2007,14:1673-1687.

[4] Wainwright M.Photodynamic therapy:the development of new photosensitisers[J]．Anticancer Agents Med Chem,2008,8:280-291．

[5] Brancaleon L,Moseley H.Laser and non-laser light sources for photodynamic therapy[J].LasersMed Sci,2002,17:173-186.

[6] Giroldo LM,Felipe MP,de Oliveira MA,et al.Photodynamic antimicrobial chemotherapy(PACT)withmethylene blue increases membrane permeability in Candida albicans[J].Lasers Med Sci, 2009,24:109-112.

[7] Lambrechts SA,AaldersMC,van Marle J.Mechanistic study of the photodynamic inactivation of Candida albicans by a cationic porphyrin[J].Antimicrob AgentsChemother,49:2026-2034.

[8] Strakhovskaya MG,Shumarina AO,Fraikin GY,et al.Synthesis of protoporphyrinⅨinduced by 5-aminolevulinic acid in yeast cells in the presenceof 2,2;-dipyridyl[J].Biochemistry（Mosc）,1998, 63:725-728.

[9] Havlickova B,Czaika VA,Friedrich M.Epidemiological trends in skinmycosesworldwide[J].Mycoses,2008,51:2-15.

[10]Qiao J，LiR，Ding Y，etal．Photodynamic therapy in the treatmentof superficial mycoses：an evidence-based evaluation [J]．Mycopathologia，2010，170：339-343.

[11]Donnelly RF,McCarron PA,Tunney MM,et al.Potential of photodynamic therapy in treatmentof fungal infectionsof themouth. Design and characterisation of a mucoadhesive patch containing toluidineblueO[J].JPhotochem Photobiol B,2007,3,86:59-69.

[12]Mantareva V,Angelov I,Kussovski V,et al.Photodynamic efficacy of water-soluble Si(Ⅳ)and Ge(Ⅳ)phthalocyanines towards Candida albicans planktonic and biofilm cultures[J].Eur JMed Chem,2011,46:4430-4440.

[13]Mitra S,Haidaris CG,Snell SB,et al.Effective photosensitization and selectivity in vivo of Candida Albicans by meso-tetra (N-methyl-4-pyridyl)porphine tetra tosylate[J].Lasers Surg Med, 2011,43:324-332.

[14]Takahashi H,Nakajima S,Sakata I,et al.Antifungal effect of TONS504-photodynamic therapy on Malassezia furfur [J].J Dermatol,2014,41:895-897.

[15]Lee JW,Kim BJ,Kim MN.Photodynamic therapy:new treatment for recalcitrant Malassezia folliculitis[J].Lasers Surg Med,2010,42: 192-196.

[16]Kim YJ,Kim YC.Successful treatment of pityriasis versicolorwith 5-aminolevulinic acid photodynamic therapy[J].Arch Dermatol, 2007,143:1218-1220.

[17]BaroletD.Light-emitting diodes(LEDs)in dermatology[J].Semin Cutan Med Surg,2008,27:227-238.

[18]RomagnoliC,Mares D,SacchettiG,etal.The photodynamic effect of5-(4-hydroxy-1-butinyl)-2,2-bithienylon dermatophytes[J]. MycolRes,1998,102:1519-1524.

[19]Sotiriou E,Panagiotidou D,Ioannides D.5-Aminolevulininic acid photodynamic therapy treatment for tinea cruris caused by Trichophyton rubrum:reportof10 cases[J].JEur Acad Dermatol Venereol, 2009,23:341-342.

[20]Sotiriou E,Koussidou-Eremonti T,Chaidemenos G,et al. Photodynamic therapy for distal and lateral subungueal toenail onychomycosis caused by Trichophyton rubrum:Preliminary results of a single-centre open trial[J].Acta Derm Venereol,2010,90: 216-217.

[21]Baltazar Lde M,Soares BM,Carneiro HC,et al.Photodynamic inhibition of Trichophyton rubrum:in vitro activity and the role of oxidative and nitrosative bursts in fungal death[J].JAntimicrob Chemother,2013,68:354-361.

[22]Lyon JP,Pedroso e Silva Azevedo Cde M,Moreira LM,et al. Photodynamic antifungal therapy against chromoblastomycosis[J]. Mycopathologia,2011,172:293-297.

[23]Yang Y,Hu Y,Zhang J,et al.A refractory case of chromoblastomycosis due to Fonsecaea monophora with improvement by photodynamic therapy[J].Med Mycol,2012,50: 649-653.

[24]Gilaberte Y,Aspiroz C,Martes MP,et al.Treatment of refractory fingernail onychomycosis caused by nondermatophyte molds with methylaminolevulinate photodynamic therapy[J].JAm Acad Dermatol, 2011,65:669-671.

[25]Soares BM,Alves OA,Ferreira MV,et al.Cryptococcus gattii:in vitrosusceptibility tophotodynamic inactivation[J].Photochem Photobiol, 2011,87:357-364．

[26]Friedberg JS,Skema C,Baum ED,et al.In vitro effects of photodynamic therapy on Aspergillus fumigatus[J].JAntimicrob Chemother,2001,48:105-107．

（收稿时期：2015－10－15）

R756

A

1672－0709（2017）01-0081－04

于波 E-mail：yubomd@163.com