趙轉霞，屠 璐，劉哲鵬

[上海理工大學醫(yī)療器械與食品學院藥物制劑(設備與工藝)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積聚，再經由特定波長的激光照射，發(fā)生一系列的化學反應從而導致腫瘤細胞的死亡。20世紀80年代國外學者就進行了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)是一種內源性物質，廣泛存在于機體的組織器官內，本身沒有光動力效應，但能在體內合成具有光動力效應的原卟啉，其代謝主要通過合成血紅素完成[1]。正常情況下，體內5-ALA的含量受到血紅素的負反饋調節(jié)，保持動態(tài)平衡的狀態(tài)，細胞內不會蓄積過多的5-ALA。當大量外源性5-ALA進入機體，會被代謝旺盛的腫瘤細胞選擇性吸收，并轉化成原卟啉在腫瘤細胞內大量積聚，打破負反饋調節(jié)的平衡狀態(tài)。原卟啉是一種具有強光敏性的內源性物質，在特定波長的激光照射下可產生單態(tài)氧、羥基和過氧化氫等多種活性氧化物，與細胞內的生物大分子物質相互作用，產生毒性物質，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在腫瘤診斷中的應用

原卟啉在腫瘤細胞和正常細胞內的分解速度不同，在正常細胞內，原卟啉在2～4 h可徹底降解，而在腫瘤細胞內則需要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，再利用相應波長的激光照射，直接對腫瘤組織進行內窺鏡熒光成像，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，再進行光動力學檢測，操作簡單、結果直觀。然而有學者發(fā)現(xiàn)，該方法在黏膜部位、炎癥浸潤和組織糜爛部位易產生非特異性染色，產生假陽性，對診斷造成了較大的影響。淋巴結轉移是腸癌病人的關鍵性征兆之一，Kato等[5]利用直腸癌小鼠模型經腹腔內注射和灌胃給予5-ALA進行原卟啉熒光診斷，結果發(fā)現(xiàn)經腹腔內注射給藥組小鼠的腫瘤組織和淋巴結轉移灶都檢測到了熒光，而正常淋巴結沒有檢測到熒光，同時在灌胃給藥組小鼠的腫瘤組織中也沒有檢測到熒光，表明腹腔內注射5-ALA可能用于術中直腸癌淋巴結轉移灶的診斷。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分子修飾或分子結合等方式提高5-ALA的穿透性和保留效應，以期獲得更好的原卟啉積聚[6,7]。目前對5-ALA的化學修飾主要是針對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家更多地關注以納米材料分子結合的方法增強5-ALA在腫瘤疾病診斷中的應用。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，導致原卟啉的產生與積累，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%，復發(fā)率為19.2%，無感染、潰瘍、瘢痕和尿道狹窄等不良反應；而傳統(tǒng)冷凍療法的治愈率僅為53.3%，復發(fā)率高達40%。

ALA-PDT具有手術、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)療方法結合用于非淺表腫瘤的治療[3]。ALA-PDT與外科手術結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緩沖液經導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，結果發(fā)現(xiàn)熒光膀胱鏡的應用使腫瘤復發(fā)率降低了59%。惡性神經膠質瘤病人進行手術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前，讓病人口服5-ALA，在手術過程中進行熒光檢測，結果發(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)合應用磁共振成像和ALA-PDT引導神經膠質瘤的手術切除，磁共振成像聯(lián)合ALA-PDT比單獨應用磁共振成像引導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，結果發(fā)現(xiàn)細胞內的原卟啉含量升高，皮下2 mm深處出現(xiàn)了光動力學效應，治愈率高達61%，而單獨應用ALA-PDT的治愈率僅為15%[18]。提示ALA-PDT與高熱療法聯(lián)合應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在腫瘤診療中的應用前景

已經證實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、化療、放療等治療方法相比，ALA-PDT具有創(chuàng)傷小、見效快、不良反應輕、應用范圍廣、可重復治療和聯(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，藥物必須以適當的速度透過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，結果顯示熒光強度顯著增強，隨后的光動力效應也顯著增強，證實了CP971P這種高分子聚合物可以發(fā)揮“佐劑”的效應，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[20]。Abdel-Mottaleb等[23]開發(fā)了一種脂質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、較低的真皮內藥物聚集性質、較高的藥物遞送效率以及較強的穩(wěn)定性，利用該脂質納米膠囊遞送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。結果表明，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殺傷效應。

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，大劑量給藥勢必會帶來一系列的不良反應。因此如何將ALA-PDT更廣泛地應用于臨床，將成為醫(yī)藥研究領域的熱點。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，與ALA-PDT聯(lián)合應用于腫瘤的治療。

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