趙轉(zhuǎn)霞，屠 璐，劉哲鵬

[上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院藥物制劑(設(shè)備與工藝)研究所，上海 200093]

光動力療法(photodynamic therapy, PDT)利用光敏性藥物在腫瘤細胞內(nèi)積聚，再經(jīng)由特定波長的激光照射，發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)從而導(dǎo)致腫瘤細胞的死亡。20世紀80年代國外學(xué)者就進行了PDT治療惡性腫瘤的嘗試，取得了較好的療效。隨著近年來光敏藥物和激光等技術(shù)的發(fā)展，PDT已成為腫瘤治療最具前景的方法之一。

1 5-氨基-3-乙酰丙酸光動力療法的作用機制

5-氨基-3-乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid，5-ALA)是一種內(nèi)源性物質(zhì)，廣泛存在于機體的組織器官內(nèi)，本身沒有光動力效應(yīng)，但能在體內(nèi)合成具有光動力效應(yīng)的原卟啉，其代謝主要通過合成血紅素完成[1]。正常情況下，體內(nèi)5-ALA的含量受到血紅素的負反饋調(diào)節(jié)，保持動態(tài)平衡的狀態(tài)，細胞內(nèi)不會蓄積過多的5-ALA。當(dāng)大量外源性5-ALA進入機體，會被代謝旺盛的腫瘤細胞選擇性吸收，并轉(zhuǎn)化成原卟啉在腫瘤細胞內(nèi)大量積聚，打破負反饋調(diào)節(jié)的平衡狀態(tài)。原卟啉是一種具有強光敏性的內(nèi)源性物質(zhì)，在特定波長的激光照射下可產(chǎn)生單態(tài)氧、羥基和過氧化氫等多種活性氧化物，與細胞內(nèi)的生物大分子物質(zhì)相互作用，產(chǎn)生毒性物質(zhì)，引起腫瘤細胞膜、線粒體和核酸的損傷，使腫瘤細胞死亡[2]。光敏藥物和激光單獨使用對癌細胞沒有殺傷作用，而在有氧條件下聯(lián)合使用能選擇性殺傷腫瘤細胞卻不傷及正常組織和細胞[3]。

2 5-ALA在腫瘤診斷中的應(yīng)用

原卟啉在腫瘤細胞和正常細胞內(nèi)的分解速度不同，在正常細胞內(nèi)，原卟啉在2～4 h可徹底降解，而在腫瘤細胞內(nèi)則需要12～24 h[4]。腫瘤組織和周圍正常組織的原卟啉含量的差異，使得組織在接受激光照射后熒光發(fā)射光譜產(chǎn)生差異，因而可以通過特征性的光譜區(qū)分正常組織和腫瘤組織，達到腫瘤早期診斷的目的，但這種方法敏感性和特異性相對較低。臨床上通常給予機體大量外源性5-ALA，促使腫瘤組織原卟啉的合成量明顯增加，造成腫瘤組織原卟啉的大量蓄積，再利用相應(yīng)波長的激光照射，直接對腫瘤組織進行內(nèi)窺鏡熒光成像，從而實現(xiàn)腫瘤的定位診斷。該方法在淺表腫瘤和膀胱腫瘤的診斷中最為常用。臨床上通常將5-ALA涂抹于皮膚患處，再進行光動力學(xué)檢測，操作簡單、結(jié)果直觀。然而有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，該方法在黏膜部位、炎癥浸潤和組織糜爛部位易產(chǎn)生非特異性染色，產(chǎn)生假陽性，對診斷造成了較大的影響。淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是腸癌病人的關(guān)鍵性征兆之一，Kato等[5]利用直腸癌小鼠模型經(jīng)腹腔內(nèi)注射和灌胃給予5-ALA進行原卟啉熒光診斷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)腹腔內(nèi)注射給藥組小鼠的腫瘤組織和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶都檢測到了熒光，而正常淋巴結(jié)沒有檢測到熒光，同時在灌胃給藥組小鼠的腫瘤組織中也沒有檢測到熒光，表明腹腔內(nèi)注射5-ALA可能用于術(shù)中直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶的診斷。該方法敏感性較高，能發(fā)現(xiàn)普通膀胱鏡無法發(fā)現(xiàn)的小癌灶或遺漏的異位腫瘤，但該方法同樣存在給藥劑量大和不良反應(yīng)嚴重的缺陷。

由于5-ALA在腫瘤診斷方面存在缺陷，因此研究人員嘗試利用化學(xué)分子修飾或分子結(jié)合等方式提高5-ALA的穿透性和保留效應(yīng)，以期獲得更好的原卟啉積聚[6,7]。目前對5-ALA的化學(xué)修飾主要是針對5-ALA進行酯化，獲得5-ALA酯類化合物用于PDT。美國FDA已經(jīng)批準一種5-ALA酯類衍生物用于熒光膀胱鏡進行膀胱腫瘤的診斷[8]?？茖W(xué)家更多地關(guān)注以納米材料分子結(jié)合的方法增強5-ALA在腫瘤疾病診斷中的應(yīng)用。Yang等[9]利用殼聚糖納米顆粒作為載體運載5-ALA用于檢測腸癌，該組裝顆粒能被人結(jié)腸癌Caco-2細胞攝取，并能逃避大腸桿菌的吞食，對5-ALA的運載效率高達75%。而后Yang等[10]又對殼聚糖納米顆粒進行了葉酸修飾和藻酸鹽組裝，組裝的納米顆粒能使被運載的5-ALA在溶酶體釋放，導(dǎo)致原卟啉的產(chǎn)生與積累，有效地逃避細菌的吞食，使藥物更充分地進入腸癌細胞，提高了5-ALA在腸癌細胞的釋放，進而促進了原卟啉的積聚，提高診斷的熒光強度。

3 5-ALA在腫瘤治療中的應(yīng)用

1987年首先發(fā)現(xiàn)5-ALA可以作為光敏藥物用于惡性腫瘤的治療[11]。1990年，Kennedy等[12]首次將5-氨基-3-乙酰丙酸-光動力療法(ALA-PDT)用于臨床治療皮膚癌，將含有5-ALA的軟膏涂抹于病人的病變區(qū)域，并以激光照射數(shù)小時后，將癌細胞殺死。自此ALA-PDT被廣泛用于各種腫瘤疾病的治療。

尖銳濕疣是常見的腫瘤性傳播疾病，是由人乳頭瘤病毒(HPV)引起的一種良性乳頭瘤增生性傳染病，有轉(zhuǎn)化為惡性腫瘤的可能。陳啟紅等[13]對78例尖銳濕疣病人局部用ALA-PDT治療，治療后一周判定療效，治愈率高達72.8%，復(fù)發(fā)率為19.2%，無感染、潰瘍、瘢痕和尿道狹窄等不良反應(yīng)；而傳統(tǒng)冷凍療法的治愈率僅為53.3%，復(fù)發(fā)率高達40%。

ALA-PDT具有手術(shù)、放療等傳統(tǒng)治療方法所不具備的諸多優(yōu)點，但其目前僅局限于淺表腫瘤的治療。隨著醫(yī)療器械的發(fā)展和醫(yī)療方法的革新，ALA-PDT開始與其他醫(yī)療方法結(jié)合用于非淺表腫瘤的治療[3]。ALA-PDT與外科手術(shù)結(jié)合治療腫瘤在臨床上最為常見。Riedl等[14]讓51名膀胱腫瘤病人在排空膀胱后將5-ALA緩沖液經(jīng)導(dǎo)尿管灌注入病人膀胱，叮囑病人不斷更換體位使藥物均勻地作用于膀胱壁。灌注后分別用熒光膀胱鏡或普通膀胱鏡對這51例膀胱腫瘤病人進行電切，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熒光膀胱鏡的應(yīng)用使腫瘤復(fù)發(fā)率降低了59%。惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤病人進行手術(shù)切除時面臨無法分辨腫瘤組織和正常組織的難題。Maruyama等[15]對該類病人進行手術(shù)前，讓病人口服5-ALA，在手術(shù)過程中進行熒光檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)檢測到熒光信號的部位存在腫瘤細胞，而正常組織沒有明顯的熒光信號。此技術(shù)可用于區(qū)分正常組織和腫瘤組織，提高腫瘤切除的精確度，減輕正常組織的損傷。Tsugu等[16]聯(lián)合應(yīng)用磁共振成像和ALA-PDT引導(dǎo)神經(jīng)膠質(zhì)瘤的手術(shù)切除，磁共振成像聯(lián)合ALA-PDT比單獨應(yīng)用磁共振成像引導(dǎo)的腫瘤切除率提高了20.5%。

Yanase等[17]將ALA-PDT與高熱療法聯(lián)合用于治療移植人骨肉瘤細胞的大鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)的原卟啉含量升高，皮下2 mm深處出現(xiàn)了光動力學(xué)效應(yīng)，治愈率高達61%，而單獨應(yīng)用ALA-PDT的治愈率僅為15%[18]。提示ALA-PDT與高熱療法聯(lián)合應(yīng)用可能是一種治療腫瘤疾病的有效手段。Bhuvaneswari等[19]發(fā)現(xiàn)PDT作用產(chǎn)生的氧化壓力能促進血管生成，而血管生成可能伴隨著腫瘤的生長和擴散，ALA-PDT與抗血管生成藥物聯(lián)合使用可以有效阻止腫瘤的血管生成，抑制腫瘤的生長擴散。

4 5-ALA在腫瘤診療中的應(yīng)用前景

已經(jīng)證實ALA-PDT可用于基底細胞癌、佩吉特(Paget’s)病、鱗狀細胞癌、T淋巴細胞癌，肺、膀胱、口腔、食道以及腦部腫瘤等的診斷和治療[20]。與傳統(tǒng)的手術(shù)、化療、放療等治療方法相比，ALA-PDT具有創(chuàng)傷小、見效快、不良反應(yīng)輕、應(yīng)用范圍廣、可重復(fù)治療和聯(lián)合治療等優(yōu)勢。

然而ALA-PDT在臨床診療中也面臨著一些問題：由于皮膚的角質(zhì)層具有強大的保護功能，皮膚對外源分子的通透性較低，裸露的5-ALA易降解或被細菌吞食。為保證藥物發(fā)揮最大的效力，藥物必須以適當(dāng)?shù)乃俣韧高^皮膚釋放到靶組織并達到足夠高的濃度[21]，因此如何提高藥物的滲透效力并控制釋放速度成為ALA-PDT治療皮膚腫瘤的關(guān)鍵，藥物遞送緩釋系統(tǒng)的研究成為近年來的研究熱點。聚丙烯酸樹脂(polyacrylic acid，商品名卡伯波，Carbopol)971P(CP971P)是具有生物黏附性的高分子聚合物，與5-ALA作用后用于腫瘤的PDT治療，結(jié)果顯示熒光強度顯著增強，隨后的光動力效應(yīng)也顯著增強，證實了CP971P這種高分子聚合物可以發(fā)揮“佐劑”的效應(yīng)，增強ALA-PDT殺傷腫瘤細胞的效力[22]。納米藥物能顯著提高PDT的治療效果，減少傳統(tǒng)PDT的一些不良反應(yīng)[20]。Abdel-Mottaleb等[23]開發(fā)了一種脂質(zhì)納米膠囊用作對皮膚遞送藥物的載體，該載體具有較強的藥物滲透能力、較低的真皮內(nèi)藥物聚集性質(zhì)、較高的藥物遞送效率以及較強的穩(wěn)定性，利用該脂質(zhì)納米膠囊遞送5-ALA用于皮膚癌等疾病的PDT治療，可以有效提高藥物的滲透能力和吸收效率，同時減少藥物的降解和藥物的不良反應(yīng)等。燕翔等[24]以納米沉淀法制備光敏感納米微球，利用納米微球包裹的5-ALA研究PDT對膀胱癌T24細胞的殺傷效應(yīng)。結(jié)果表明，納米微球負載5-ALA具有理想的載藥率，光敏感納米微球能顯著提高光動力學(xué)殺傷效應(yīng)。

雖然ALA-PDT在腫瘤治療中顯示出不少優(yōu)點，但是該療法也存在一定的不良反應(yīng)，大劑量給藥勢必會帶來一系列的不良反應(yīng)。因此如何將ALA-PDT更廣泛地應(yīng)用于臨床，將成為醫(yī)藥研究領(lǐng)域的熱點。目前研究人員致力于開發(fā)以納米顆粒為載體的新型藥物運載系統(tǒng)，提高5-ALA的穿透能力，提高藥物的遞送效率，以期獲得更好的原卟啉的積聚，從而增強對腫瘤細胞的殺傷作用；同時開發(fā)腫瘤治療的新技術(shù)，與ALA-PDT聯(lián)合應(yīng)用于腫瘤的治療。

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