是80年代新發(fā)展起來的一種診治癌的方法：病人先靜脈注射血卟啉衍生物（Hpd，hematoporphyrin derivative)，48－72小時(shí)后用紫或藍(lán)綠光照射腫瘤部位，有惡性腫瘤組織處即產(chǎn)生紅色的熒光，可以診斷、定位惡性腫瘤；用紅光照射腫瘤部位，則會(huì)使惡性腫瘤發(fā)生壞死。這是因?yàn)檠策苌锝?jīng)靜脈注射后，于48－72小時(shí)期間一般腫瘤部位的濃度比正常的肌肉、皮膚等其他組織里的濃度高得多；而且血卟啉衍生物被一定波長的紫、藍(lán)綠或紫外光照射后能發(fā)出一定波長的紅色熒光，被一定波長的紅光照射時(shí)，因?yàn)榧t光穿透通組織的深度較高，且能使血卟啉衍生物放出能量而破壞含血卟啉衍生物濃度較高的腫瘤組織，從而選擇性地破壞腫瘤組織。這種使血卟啉衍生物產(chǎn)生熒光及放出能量破壞組織的反應(yīng)稱光動(dòng)力反應(yīng)，利用光和血卟啉衍生物作治療的方法稱為光動(dòng)力療法。
一、概況
光動(dòng)力反應(yīng)（photodynamicreaction)又稱光敏反應(yīng)、光化學(xué)反應(yīng)。光動(dòng)力療法（簡稱PDT，photodynamic therapy)，原稱光輻射療法（PRT，photoradiation therapy)，確切地講，PDT系指特定波長的光照射在一定的光敏物質(zhì)上時(shí)產(chǎn)生的一系列化學(xué)、物理、生物等反應(yīng)。在近百年前已有人觀察到這種在生物體中引起的作用，但把這一反應(yīng)用于人類癌癥的診斷和治療只是在近10年多來才受到重視。1972年Diamond對大鼠移植性膠質(zhì)瘤進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性研究，他用粗制的血卟啉注入實(shí)驗(yàn)大鼠體內(nèi)，然后用150W白熾燈照射，結(jié)果顯示大多數(shù)移植性腫瘤發(fā)生破壞作用，其中少數(shù)腫瘤發(fā)生部分消退現(xiàn)象。1974、1975年Dougherty用500－1000W光源經(jīng)濾過成488nm的光，照射注射過Hpd的動(dòng)物腫瘤時(shí)，發(fā)現(xiàn)腫瘤被激發(fā)而發(fā)射出熒光。以后他又報(bào)道了用Hpd注入大鼠和小鼠的體內(nèi)，24小時(shí)后進(jìn)行照光，結(jié)果有48％的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物腫瘤消失。1975年報(bào)道用白光照射動(dòng)物移植性人膀胱癌后的反應(yīng)，單獨(dú)使用Hpd或單獨(dú)用光照射組均不損傷腫瘤，但注射Hpd后再用光照射，則可看到癌組織明顯破壞，而正常的膀胱粘膜卻無損傷。1978年Dougherty報(bào)道用Hpd注入病人體內(nèi)后再用一盞白熾燈照射，共照射了113個(gè)皮膚和皮下惡性腫瘤，其中111個(gè)腫瘤部分或全部消失。這一結(jié)果引起全國學(xué)者的極大興趣，目前至少有近20個(gè)國家對光動(dòng)力療法診治癌癥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和臨床研究。
我國于1981年研制出國產(chǎn)的Hpd ，到目前為止已有多個(gè)醫(yī)院在臨床上用Hpd進(jìn)行診治癌癥的研究。此外還有更多的單位進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，取得了可喜的結(jié)果。
二、光動(dòng)力療法診治腫瘤的理論依據(jù)
PDT診治人體腫瘤，必須具備三個(gè)因素：①在腫瘤組織中含有一定濃度的光敏物質(zhì)；②腫瘤組織中含有分子狀態(tài)的氧；③適當(dāng)波長的光。
臨床上選用的光敏劑必須具備以下條件：①對人體基本上無毒性；②注入人體后能選擇性地貯留在腫瘤組織中，而在短時(shí)期內(nèi)從正常組織中被排泄掉；③能被一定波長的光所激活。
所選用的激勵(lì)光源應(yīng)該和光敏劑相適應(yīng)，即其波長能激活該光敏劑，而且這種波長的光應(yīng)能穿透一定深度的人體組織。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，Hpd中的大聚合物是PDT診治癌癥的主要成份。有人認(rèn)為當(dāng)Hpd注入人體后，開始時(shí)Hpd可以通過微血管系統(tǒng)進(jìn)入正常組織和腫瘤組織，但由于腫瘤組的淋巴回流系統(tǒng)不像正常組織的淋巴系統(tǒng)健全，因此這些大聚合物在腫瘤中貯留的時(shí)間要比正常組織長。Hpd有一種非常強(qiáng)的、甚至能在血清中和大聚合物進(jìn)行自我結(jié)合的傾向（分子量達(dá)6000，和白蛋白的大小相似)。這些聚合物有可能和其他血清組分一起漏到腫瘤間質(zhì)的液體中長期停留，并緊緊地結(jié)合在腫瘤組織表面，然后逐漸分離而和腫瘤細(xì)胞成分主要是和腫瘤細(xì)胞膜等結(jié)合。經(jīng)過一定時(shí)間，腫瘤周圍的Hpd基本上被排泄掉，但腫瘤中仍貯留相當(dāng)濃度的Hpd，在此時(shí)進(jìn)行光照，就會(huì)使腫瘤組織發(fā)射熒光或破壞腫瘤。在離體實(shí)驗(yàn)中同樣有光敏效應(yīng)的其他卟淋，在循環(huán)中則以小分子的方式和血清蛋白相結(jié)合，這些卟啉無光動(dòng)力反應(yīng)。因?yàn)樽鳛橐环N選擇性治療的必要條件，它們在血清中被清除后不能繼續(xù)貯留在腫瘤內(nèi)。
光動(dòng)力反應(yīng)激活藥物的另一早期反應(yīng)則明顯地發(fā)生在腫瘤血管中，如紅細(xì)胞凝集、血流停止，最后導(dǎo)致血管破壞。有些作者報(bào)道光照后首先是腫瘤的血管系統(tǒng)破壞，繼而產(chǎn)生腫瘤細(xì)胞死亡乃至腫瘤消失。在臨床治療菜花狀腫瘤時(shí)，我們也�？吹皆S多腫瘤在光照當(dāng)時(shí)即有大量滲液，繼而產(chǎn)生較厚的血痂，以后腫瘤才逐漸縮小。www.gydjdsj.org.cn/pharm/
三、激光加光敏劑Hpd的作用
（一)光動(dòng)力作用的靶部位
關(guān)于光動(dòng)力作用的靶部位，關(guān)鍵在于Hpd能較長時(shí)間地貯留在人全某些組織，因此用適當(dāng)波長的光照射就會(huì)引起這些組織的破壞。根據(jù)許多實(shí)驗(yàn)，Hpd貯留的部位及受光激活后的反應(yīng)有以下幾種。
1. 腫瘤的血管系統(tǒng)
Bugelski、Porlor和Dougherty等報(bào)道利用放射自顯影方法，看到兩組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的癌和肉瘤中，3H－Hpd緊密地和血管基質(zhì)相結(jié)合。卟啉和血管基質(zhì)結(jié)合的量及與腫瘤細(xì)胞結(jié)合的量相比，大都為5:1。肉瘤和癌兩組均是如此，并保持到細(xì)胞分裂旺盛時(shí)為止。Hpd除了在瘤組織中有較長時(shí)間的貯留外，也貯留在組織細(xì)胞內(nèi)，如巨噬細(xì)胞、肝柯否氏細(xì)胞等。一般來說，小鼠實(shí)質(zhì)細(xì)胞可以在24小時(shí)內(nèi)把Hpd從正常組織中清除。
2. 腫瘤細(xì)胞
Hpd基本上分布在整個(gè)細(xì)胞之中，有人認(rèn)為Hpd主要存在于細(xì)胞質(zhì)的可溶解部分。但是Moan和Berns觀察到細(xì)胞內(nèi)的熒光在細(xì)胞核周圍和核膜層顯示得最清楚。由卟啉誘發(fā)的光動(dòng)力反應(yīng)損傷，能使細(xì)胞的多種成分和功能產(chǎn)生變異，例如：膜蛋白的交叉結(jié)合、沿細(xì)胞膜運(yùn)轉(zhuǎn)的抑制、酶的活性受影響、酶的丟失以及某些細(xì)胞器，如線粒體的影響等。由于細(xì)胞核攝取Hpd的量很少，因此照光后發(fā)生DNA鏈斷裂和電離輻射相比則要弱得多。Hpd光動(dòng)力反應(yīng)引起染色體的損傷，www.med126.com也比X射線照射引起的損傷要小得多。所以，目前大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，Hpd光動(dòng)力反應(yīng)引起癌細(xì)胞的損傷主要發(fā)生在細(xì)胞器及細(xì)胞膜，細(xì)胞膜腫脹后可引起膜的完全溶解。
至于惡性細(xì)胞和正常細(xì)胞對卟啉的親和力有無差別，有的學(xué)者作了一些實(shí)驗(yàn)性研究。張氏和Dougherty用相同的培養(yǎng)條件觀察了取自正常組織和腫瘤細(xì)胞的培養(yǎng)株，結(jié)果顯示這兩種細(xì)胞對Hpd的攝取和釋放的動(dòng)力學(xué)方面并無區(qū)別。Henderson把正常細(xì)胞和癌細(xì)胞進(jìn)行混合培養(yǎng)，也未看到它們對Hpd的親和力有任何區(qū)別。
動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果顯示了Hpd和DHE（雙血卟啉乙醚)在網(wǎng)織內(nèi)皮細(xì)胞，包括巨噬細(xì)胞，肥大細(xì)胞和肝柯否氏細(xì)胞中的攝取和貯留也較常見，因此上述細(xì)胞豐富的肝、腎、脾等組織中也貯留了大量的Hpd（在無毒性水平)。皮膚內(nèi)Hpd的貯留亦可能與皮膚中有大量的巨噬細(xì)胞有關(guān)，故注射過Hpd的腫瘤病人必須在一定時(shí)間內(nèi)（一般約一個(gè)月)避免強(qiáng)光直接照射。前面提到的腫瘤血管基質(zhì)對Hpd有較強(qiáng)的親和力，也可能因這些基質(zhì)中有巨噬細(xì)胞和肥大細(xì)胞之故。但是也發(fā)現(xiàn)在腫瘤細(xì)胞內(nèi)及其周圍可以測量到Hpd的貯留時(shí)間要比正常組織的細(xì)胞長得多，此時(shí)血清中已經(jīng)基本上把Hpd清除。因此有人認(rèn)為Hpd的選擇性親和力主要取決于腫瘤的組織特性，而不是細(xì)胞本身。
3. 單態(tài)氧細(xì)胞毒
不少作者認(rèn)為癌細(xì)胞在光動(dòng)力反應(yīng)損傷作用中，單態(tài)氧是主要的因素，單態(tài)氧從卟啉中產(chǎn)生的機(jī)制可用公式表示：
P＋hv→P*(s)
P*(s)→P*(t)
P*(t)＋O2→P＋+1O2*
式中：P卟啉，hv光能,P*激發(fā)態(tài)的卟啉,s單價(jià)態(tài)，t三價(jià)態(tài)，1O激發(fā)態(tài)的單態(tài)氧。
按照以上公式，卟啉的三價(jià)態(tài)產(chǎn)物，是影響單態(tài)氧發(fā)生的主要因素。至于Hpd產(chǎn)生單態(tài)氧的確實(shí)過程，尚不十分清楚。
總的來說光動(dòng)力反應(yīng)在腫瘤細(xì)胞中的作用機(jī)理很可能是以上三種因素的綜合作用。血卟啉光動(dòng)力作用產(chǎn)生單態(tài)氧，使癌細(xì)胞脂質(zhì)膜被氧化，膜的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)運(yùn)功能受阻，乙酰膽堿脂酶等酶的活性被抑制，膜蛋白被破壞，細(xì)胞能量代謝發(fā)生障礙。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步支持了光敏作用的單態(tài)氧作用，并從不同角度說明了細(xì)胞膜是光動(dòng)力損傷作用中的重要靶部位。通過體外培養(yǎng)的多種人惡性腫瘤細(xì)胞株和胚二倍體細(xì)胞株的一系列生物學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，他們觀察到光動(dòng)力反應(yīng)作用可嚴(yán)重影響細(xì)胞的存活、生長和增殖，損傷線粒體和溶酶體的某些重要酶的活性，破壞細(xì)胞質(zhì)的骨架蛋白，抑制細(xì)胞對酪氨酸的攝取及引起細(xì)胞形態(tài)的許多改變。利用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡觀察正常小鼠皮膚和腦的光動(dòng)力反應(yīng)的組織學(xué)和超微結(jié)構(gòu)改變，發(fā)現(xiàn)毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷出現(xiàn)得最早，程度也最重；而皮膚表皮細(xì)胞和腦神經(jīng)細(xì)胞的胞體損傷出現(xiàn)較晚，且程度也較輕。因此可以看出，體內(nèi)血管損傷和微循環(huán)障礙在光動(dòng)力反應(yīng)作用機(jī)理上可能起著重要作用。
（二)血卟啉衍生物的化學(xué)物理性質(zhì)
Hpd是各種卟啉的聚合物，其中Hpd中的大聚合物是顯示光動(dòng)力殺癌作用的主要成分。
從人體血清中所提煉出來的Hpd的熒光光譜如圖5-2-1所示。
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圖5-2-1 人血清Hpd的激發(fā)光譜和發(fā)射熒光光譜
Hpd最佳的激光光譜為波長405nm的紫光，但是波長366nm的長波紫外光、波長406.7－422.6nm紫色的氪離子激光、波長45.9－514.5nm藍(lán)綠色的氬離子激光都能夠激發(fā)Hpd發(fā)出紅色熒光，其波長在600－700nm之間，在630、690nm各有一高一低的峰。因?yàn)樽瞎獯┩附M織太淺，難以用來治療之用。目前一般均用波長630－631nm的紅光作治療用，取其穿透組織深度最深而且還能使之產(chǎn)生較強(qiáng)烈的細(xì)胞毒作用。由于Hpd能選擇性地較長時(shí)間貯留在腫瘤組織中，因此在病人體內(nèi)用綠光或紫光照射，可以用來作腫瘤的定位診斷；用630nm紅光照射時(shí)，則可治療腫瘤。在這方面，國內(nèi)外學(xué)者已作了大量的實(shí)驗(yàn)性研究和臨床觀察。
（三)光源
有多種光源可用，如早年用的白熾燈、太陽光以及現(xiàn)在仍在使用的氙燈等，只要濾掉不必要的波長后仍有足夠強(qiáng)度的綠光、紫光及紅光，均可用來作光動(dòng)力反應(yīng)的光源。但是要使腫瘤組織內(nèi)的Hpd發(fā)射出足夠強(qiáng)度的熒光以及產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的細(xì)胞毒作用，應(yīng)選擇能產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的相應(yīng)波長的光。因?yàn)榧す饩哂休^窄的光帶（即單色性)及高強(qiáng)度，因此目前常用激光作為激勵(lì)光源，如：
（1)氪離子激光器。波長為406.7－422.6nm。
（2)氬離子激光器。波長為457.9－514.5nm。
（3)染料激光器。常用若丹明B、DCM或基酮紅染料，用氬離子激光作泵源以后，可產(chǎn)生630nm波長的光束。
（4)金蒸氣或銅蒸氣激光器。
由于Hpd的最佳吸收峰為405－410nm，因此目前認(rèn)為氪離子激光為診斷早期腫瘤的最理想的光源，因?yàn)闅咫x子激光泵浦染料激光為最常用的治療光源，因而也常用氬離子激光作為診斷光源。此外金、銅蒸氣激光也常作為較佳的治療光源。除此之外，一些較價(jià)廉的非相干光源正在試用，準(zhǔn)分子激光也正在研究。
