阿霉素-光动力联合治疗在恶性肿瘤中的应用及展望*

王欢欢 付之光 温 宁

恶性肿瘤在世界范围内均为严重威胁人类生命健康的重大疾病，病死率极高[1]。传统治疗手段包括手术、化疗、放疗，但仍存在各自的问题，如手术切除复发率高，化疗易引起全身毒副反应，放疗会对肿瘤周围正常组织造成损伤等。随着分子生物学、免疫学、光学等学科的发展，生物治疗、消融治疗、光动力治疗等为肿瘤治疗带来新的希望。其中光动力治疗凭借其靶向特异性高、创伤较小、全身毒副作用较低以及可重复治疗等优势，成为浅表及腔体肿瘤的有效治疗策略[2]。近年来有关报道发现光动力治疗与化疗具有协同作用，二者联合治疗，可增强抗肿瘤疗效并减少全身毒副作用。一方面，光动力治疗可辅助化疗，增强靶向特异性，并通过改变血管通透性介导药物更好的在肿瘤区富集；另一方面，化疗可辅助光动力治疗，清除残余肿瘤细胞并抑制损伤血管的再生。接下来，笔者将以阿霉素为化疗药物代表，对阿霉素-光动力联合治疗恶性肿瘤进行综述和展望。

1.化疗

化疗是化学药物治疗的简称，是利用化学药物阻止癌细胞的增殖、浸润、转移，直至最终杀灭癌细胞的一种治疗方式。它是一种全身性治疗手段，和手术、放疗并称为癌症的3大治疗手段。目前，肿瘤化疗的临床应用有以下几种方式：(1)根治性化疗。对化疗敏感，通过全身化疗可治愈或完全控制的肿瘤往往采用根治性化疗。(2)综合治疗的重要组成部分——辅助化疗和新辅助化疗。辅助化疗是指采用有效的局部治疗(手术或放疗)后，主要针对存在的微小转移灶，防止复发转移而进行的化疗。新辅助化疗又称诱导化疗或起始化疗，是指在局部治疗手术或放疗前使用化疗，目的是希望化疗后局部肿瘤缩小，减小手术范围及清除或抑制可能存在的微小转移灶[3]。(3)姑息性化疗。对于晚期或播散性癌症患者，通常缺乏其他有效的治疗方法，往往一开始就采用全身化疗，但化疗对此种患者的姑息作用是有限的。(4)局部化疗，如通过胸腔内、心包腔内及腹腔内化疗治疗癌性渗液；通过腰椎穿刺鞘内给药，治疗脑膜白血病或淋巴瘤；动脉插管化疗以及肿瘤局部注射化疗药物等。传统的化疗药物包括抗生素类、烷化剂、抗代谢类、激素类、植物类等[4]。

2.光动力治疗

光动力疗法(Photodynamic Therapy,PDT)又称光化学疗法(Photochemotherapy)、光辐射疗法等，是上个世纪七十年代末出现的一种用于疾病诊断和治疗的新技术。它主要通过特定波长的光照射病变部位，将选择性聚集在病变组织的光敏剂活化，产生单线态氧或自由基，从而引发光化学反应达到诊断治疗目的。光动力治疗是一冷光化学反应，特定波长的光、光敏剂、氧是光动是其三要素。在光动力反应中，光敏剂作为催化剂传递光能量，产生具有活性效应的单线性氧或自由基。光动力治疗抗肿瘤机制(1)直接杀伤肿瘤细胞(2)损伤肿瘤血管(3)促进局部炎症(4)引发肿瘤免疫反应[5]。主要副作用为皮肤的光毒反应。目前已被美国食品药物监督管理局(FDA)批准使用的光敏剂有光敏素(Photofrin，PF)、吲哚菁绿(ICG)、5-氨基乙酰丙酸(5-Aminolevulinc acid,5-ALA)等。光动力治疗通过良好的的靶向特异性、微创(最小疤痕)且可重复性的特点，大大降低了全身毒副反应，在浅表和腔体肿瘤中广为应用。但由于光的穿透深度有限，肿瘤内部乏氧，极易造成肿瘤复发。如何攻克这些难题，最大限度的发挥PDT的优势，成为众多学者研究的重点。而大量研究表明，光-化联合治疗可增强抗肿瘤效果，有效抑制肿瘤复发。

3.阿霉素-光动力联合治疗

阿霉素又名多柔比星(Doxorubicin，Dox)，分子式为C27H29NO11，分子量543.52。阿霉素属于广谱抗肿瘤抗生素，对多种肿瘤如急性白血病、恶性淋巴瘤、乳腺癌、鳞癌等均有杀伤作用，在临床中广为应用。阿霉素为细胞周期非特异性药物，作用于细胞生长周期的各个阶段，抑制RNA和DNA的合成。主要毒副作用为骨髓造血功能抑制和心脏毒性等[6]。阿霉素因自带红色荧光，便于实时监测，故经常代表广谱抗肿瘤药物应用于科研工作中，其激发波长为475-485nm，发射波长为575-585nm。为了克服阿霉素和光动力治疗各自的缺点及局限性，最大限度发挥各自的优势，国内外研究学者将阿霉素与光动力治疗联合应用于肿瘤中，进行了各种尝试，并取得了相对较好的成果。下面以阿霉素为代表，对传统的光化联合治疗和纳米粒子介导的光化联合治疗在恶性肿瘤中的应用进行介绍。

3.1 阿霉素-PDT联合治疗 Cow led等[5]学者研究发现，将阿霉素与光敏剂血卟啉(Haematoporphyrin，HPD)联合，对Lewis肺癌有明显的抑制作用，而单一方式并不能达到理想效果。此后又有多个研究发现阿霉素联合光动力治疗具有协同作[8-11]，Brophy PF等[8]将Dox和HPD注射到荷瘤鼠(间皮瘤)体内，24h后进行光照，结果发现，5天后Dox和HPD联合组的肿瘤细胞全部坏死，30天后无肿瘤复发；单纯PDT组，5天后只有50%肿瘤细胞被杀死，30天后可看到肿瘤细胞再生；而单纯Dox组对延迟肿瘤细胞生长并无影响。同年，Y.H.等[9]得出了类似的结论，并证实阿霉素通过对毛细血管的毒性反应，杀伤肿瘤细胞及肿瘤微血管，从而增强PDT疗效。将PDT与Dox联合，还可以明显降低Dox和光敏剂的有效治疗剂量。有研究报道[10]，较低剂量(如0.5mg kg-1)的Dox与光敏剂AIS2Pc联合应用，可有效抑制白血病细胞系L1210和淋巴瘤细胞系P388增殖。与Dox治疗组(1/2mg kg-1)和PDT治疗组(100mW cm2,60J cm2)相比，联合组还可以明显延长中位生存期。在EMT-6荷瘤鼠模型中，先给予光敏剂血卟啉，24h后腹腔注射Dox，15min后光照，可显著提高抑瘤效果。然而，这种疗效并未见于所有的肿瘤模型中，如在辐射诱发的纤维肉瘤(RIF)联合治疗组中，并没见肿瘤细胞的生长延迟[11]。值得一提的是，上述研究报道表明，PDT与Dox联合应用，不但会有明显抗肿瘤疗效，还可以降低单纯Dox或PDT的治疗剂量，减少单一治疗所带来的全身及局部毒副作用。

3.2 纳米粒子介导的阿霉素-PDT联合治疗药物有效性除了体现在药理和药效方面，还有赖于药代动力学[12]。越来越多的研究表明，药物在保持有效性的前提下，如何能够在体内达到高效递送和靶向分布是药物研究发展亟待解决的问题。纳米药物和纳米载药系统正是基于此背景应运而生，备受关注[13]。

正常组织中的微血管内皮间隙致密、结构完整，大分子和脂质颗粒不易透过血管壁，而实体瘤组织中血管丰富、血管壁间隙较宽、结构完整性差，淋巴回流缺失，造成大分子类物质和脂质颗粒具有选择性高通透性和滞留性，这种现象被称作实体瘤组织的高通透性和滞留效应(The enhanced permeabilization and retention effect)简称EPR效应[14]。EPR效应使得纳米药物对肿瘤组织的靶向效应更加明显，增强抗肿瘤效果并减少系统的毒副作用。然而在体积较大的中晚期肿瘤中，尤其是瘤体中心或乏氧部位，血管密度较低，不能充分有效的发挥EPR效应。PDT可增强肿瘤血管的渗透作用，提高纳米粒子的摄入。其作用机理可能为：(1)PDT产生的单线态氧可直接损伤血管内皮细胞，产生细胞间隙[15]。(2)白细胞招募作用，抑制白细胞与内皮细胞间相互作用，可减少大分子的外渗[16]。(3)激活白细胞，白细胞可通过分泌趋化因子和黏附依赖机制等增强微血管的渗透作用[16]。因此，研究者希望通过PDT与纳米药物联用的方法来提高纳米药物抗肿瘤功效。

Shiah[17]课题组将亲水性聚合物HPMA修饰的Dox(P-A)纳米化，随即与光敏剂Mce6(P-C)通过尾静脉注射至小鼠体内，然后给予光照，评估抑瘤效果。结果表明，与单纯的P-A组和P-C组相比，纳米化实验组对肿瘤的抑制率显著增强。Khdair等[18]将气溶胶OT(AOT)-海藻酸钠纳米粒子作为载体，装载Dox-亚甲基蓝，作用于耐药肿瘤模型，在联合治疗组中可见大量的细胞凋亡/坏死及肿瘤微血管损伤，显著抑制了肿瘤的生长，提高了生存率。Peng等[19]研究发现，将脂质体包裹的Dox-Ce6(二氢卟酚，chlorin e6)可提高药物在肿瘤和正常组织间的分布系数，与PL-Dox/PL Ce6单一治疗组相比，PL-Dox-Ce6联合组协同增强了抑瘤效果。PDT联合Dox不仅可以增强抗癌效果[20-23]，还有可能克服肿瘤细胞的多药耐药性(MDR)。

MDR是化疗遇到的一大难题，MDR主要与P-糖蛋白(P-gp)过度表达有关。Ayman等[24]研究发现PDT(亚甲蓝为光敏剂)联合Dox，能降低耐药肿瘤细胞株的IC50，同时发现P-gp表达下调伴大量活性氧聚集，进而促进Dox耐药细胞凋亡或坏死。

综上所述，发现在一定条件下，纳米粒子介导的光-化联合治疗比非纳米化联合治疗方式更为有效，纳米载药系统具有良好的物理稳定性、毒性低、生物利用度高，弥补了传统化疗药物的不足，增强了抗肿瘤疗效。

4.结论

近年来，光-化联合治疗已经成为肿瘤治疗的新方向、新策略。以阿霉素为代表的阿霉素-光动力疗法，特别是纳米粒子介导的阿霉素-光动力疗法在恶性肿瘤的治疗中，展现出了巨大的转化价值和良好的应用前景。大量研究表明，光动力疗法与常规化疗联合治疗比单一治疗方式更为有效，在降低两者的标准使用剂量，减少毒副作用的同时，又能使肿瘤治疗效果得到明显增强[25]。光-化联合治疗并非两种方式简单的叠加，联合作用下可观察到肿瘤血管效应、免疫活化等生物学进程均在药物作用下发生应答，并在对抗肿瘤发生发展中发挥重要作用。基于以上优势，光-化联合治疗亦应用于临床，特别是对于晚期不能耐受手术或不愿手术的病例，光-化联合治疗可加强局部肿瘤的根除作用，可明显改善中晚期癌症患者的生存质量，延长生存期。

然而，光化联合治疗中还有一些具体问题亟待摸索和解决，如注射化疗药物的时机选择问题，纳米粒子介导光-化联合治疗系统中药物剂量、光敏剂类型光照时间和间隔、光敏剂与化疗药物剂量的比例等治疗相关参数的优化问题，以及光-化联合治疗的确切分子机制等[26-28]。相信在未来的研究中，随着对肿瘤发生机制的不断探索，对新型化学药物研发的力度不断加强，对光动力治疗的范围不断拓展，光-化联合一定会在恶性肿瘤的治疗方向有更好的研发空间和市场，改善恶性肿瘤患者的预后，提高生活质量。

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