王 琦，劉洪成，于 倩，王 玨，何冬青，宋美慧，張曉臣（黑龍江省科學(xué)院高技術(shù)研究院，哈爾濱 150020）

聲敏劑的研究進(jìn)展

王 琦，劉洪成，于 倩，王 玨，何冬青，宋美慧，張曉臣
（黑龍江省科學(xué)院高技術(shù)研究院，哈爾濱 150020）

對聲敏劑的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，重點(diǎn)介紹了卟啉衍生物、吖啶類化合物、染料類和抗腫瘤性藥物的研究進(jìn)展，對其他類聲敏劑進(jìn)行了簡要介紹，并結(jié)合目前聲敏劑的研究情況討論了未來的發(fā)展趨勢。

聲敏劑；研究進(jìn)展；超聲

選擇超聲波輻射血卟啉阻止腫瘤細(xì)胞繁殖并導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡是1989年由日本學(xué)者S.Umemura首次在重要交流會上提出來的［1，2］。這種利用超聲波代替光去輻射化合物殺死惡性腫瘤細(xì)胞的療法稱作Sonodynamic therapy，SDT（聲動力學(xué)療法）［3］。聲動力治療的要素是：聲敏劑、超聲波和氧分子。聲敏劑可選擇性聚集于腫瘤組織，未經(jīng)超聲波激活時無細(xì)胞毒性，當(dāng)超聲波照射后，聲敏劑被激活，造成腫瘤細(xì)胞損傷及其死亡。聲敏劑的種類繁多，其中包括卟啉衍生物、吖啶類化合物、染料類、抗腫瘤性藥物等。

1　卟啉衍生物

卟啉作為第一代光敏劑，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光動力療法［4］。卟啉及其衍生物本身沒有抗腫瘤活性，但在超聲作用下卻顯示出聲動力活性。例如：血卟啉、血卟啉甲醚、ATX-70、原卟啉IX等。1990年，Umemura等人通過體內(nèi)體外實驗證實超聲結(jié)合血卟啉可以增強(qiáng)對細(xì)胞的殺傷作用，還首次提出超聲激活血卟啉能夠產(chǎn)生活性氧的抗腫瘤機(jī)理［2］。1993年，他們同樣研究了ATX-70對超聲引起細(xì)胞損傷的增強(qiáng)效應(yīng)，同HP等濃度相比，ATX-70的作用增強(qiáng)了2倍［5］。2006年劉洪全等人利用原卟啉IX的聲動力學(xué)療法對S108腫瘤細(xì)胞進(jìn)行損傷。結(jié)果顯示超聲激活原卟啉，產(chǎn)生活性氧，這些活性氧攻擊S108細(xì)胞膜，導(dǎo)致其凋亡［6］。2009年周曉麗等人選擇血卟啉作為聲敏劑，在超聲波下對卵巢癌細(xì)胞進(jìn)行損傷。結(jié)果顯示，人卵巢癌細(xì)胞株bcl-2蛋白水平顯著降低，細(xì)胞株凋亡［7］。2015年，阮鏡良等人將超聲波與血卟啉甲醚結(jié)合損傷三陰乳腺癌細(xì)胞，結(jié)果表明，三陰乳腺癌細(xì)胞死亡，并且在死亡過程中，線粒體內(nèi)發(fā)生一系列事件，包括線粒體膜電位的降低等［8］。

2　吖啶類化合物

吖啶具有大環(huán)共軛體系、平面結(jié)構(gòu)，可作為DNA等大分子的嵌入體，廣泛用于抗菌、抗腫瘤等方面。吖啶類化合物是具有各種藥理活性的雜環(huán)化合物，廣泛應(yīng)用于合成藥物研究，目前吖啶類化合物的研究已經(jīng)擴(kuò)展到具有抗癌活性的吖啶合成。陳丹丹等人已經(jīng)證實吖啶紅能夠與BSA進(jìn)行相互作用，并在此基礎(chǔ)上使用超聲波繼續(xù)損傷BSA，繼續(xù)觀察BSA損傷情況。結(jié)果顯示，與單純的超聲波和單純的吖啶紅相比，吖啶紅與超聲波的協(xié)同效應(yīng)損傷BSA的效果更加明顯，BSA的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象破壞更加顯著［9］。吖啶橙也被證實可以作為聲敏劑。王君等人發(fā)現(xiàn)吖啶橙被超聲波激活后，將大量的能量傳遞給基態(tài)氧或者水分子，產(chǎn)生單線態(tài)氧和羥基自由基，這些物質(zhì)有很強(qiáng)的氧化性，攻擊目標(biāo)分子使其死亡［10］。

3　染料類

一些染料類化合物也被應(yīng)用于聲動力療法中。如熒光素、竹紅菌素B、曙紅、赤蘚紅等。玫瑰紅B是一種堿性熒光染料，曾經(jīng)用作食品添加劑。Umemura和他的團(tuán)隊將玫瑰紅B和超聲波作用肉瘤細(xì)胞，當(dāng)玫瑰紅為160μM時，肉瘤細(xì)胞損傷程度增加2～3倍，并且推斷出玫瑰紅在超聲波下能夠產(chǎn)生單線態(tài)氧［3］。2013年鄒明明等人研究了熒光素及其衍生物對BSA的聲動力損傷。紫外光譜顯示出明顯的增色效應(yīng)，熒光光譜顯示猝滅性。這說明BSA被顯著損傷，二硫鍵被破壞，色氨酸和絡(luò)氨酸暴露出來［11］。曙紅B紅色粉末，易溶于水，溶液呈綠色熒光，溶于乙醇。生物染色劑，組織學(xué)用于上皮細(xì)胞、肌肉纖維和細(xì)胞核染色。2015年，Ling-Ling He等人同樣通過上述方法證明了曙紅B的聲動力活性，曙紅B濃度的增加導(dǎo)致細(xì)胞損傷程度加大［12］。2016年Xinna Wang等通過菌族單位形成測試和細(xì)菌成活力測試來觀察金黃色葡萄菌在超聲波和竹紅菌素B作用后的變化，細(xì)胞膜的滲透性和DNA破碎性也被研究。結(jié)果顯示，當(dāng)竹紅菌素濃度為500μM和超聲波照射時間為50min時，金黃色葡萄菌被明顯破壞。同時發(fā)現(xiàn)DNA并沒有破環(huán)，而細(xì)胞膜的完整性消失了。推斷出竹紅菌素在超聲波下是通過破壞細(xì)胞膜，增加膜滲透性來導(dǎo)致金黃素葡萄菌死亡的［13］。

4　抗腫瘤性藥物

一些藥物自身就擁有一定的抗腫瘤活性，當(dāng)與超聲波結(jié)合后，這些藥物的殺傷能力明顯增強(qiáng)。如順鉑、柔紅霉素、阿霉素等在超聲波照射下表現(xiàn)出的顯著能力均已得到證實。順鉑具有細(xì)胞毒性，可抑制癌細(xì)胞的DNA復(fù)制過程，并損傷其細(xì)胞膜上結(jié)構(gòu)，臨床用于卵巢癌、前列腺癌等。研究人員選擇卵巢癌細(xì)胞為靶向目標(biāo)，結(jié)果表明，在超聲波強(qiáng)度為1.0 w/cm2和2.0w/cm2下，順鉑顯示出強(qiáng)烈誘導(dǎo)癌細(xì)胞死亡的能力［7］。阿霉素抗瘤譜較廣，適用于急性白血病（淋巴細(xì)胞性和粒細(xì)胞性）、惡性淋巴瘤等。2008年孟慶齊等人觀察了不同劑量的低頻超聲波聯(lián)合阿霉素對人白血病耐藥細(xì)胞株的生物學(xué)影響。發(fā)現(xiàn)頻率20KHz、聲強(qiáng)0.25 w/cm2、輻射時間60s時，可以增強(qiáng)阿霉素對人白血病多藥耐藥細(xì)胞殺傷能力，當(dāng)超聲頻率20KHz，聲強(qiáng)0.5 w/cm2時，對細(xì)胞有急性殺傷作用。但超聲輻射沒有影響細(xì)胞膜P-糖蛋白變化［14］。

5　其他類聲敏劑

學(xué)者還發(fā)現(xiàn)一些金屬，如鐵、鎂、鈉的絡(luò)合物在超聲波下，也能夠顯示出活性。YuweiGu等人在2011年將葉綠酸鎂放在超聲波裝置中，1.5h后取出。通過紫外光譜觀察到氧化還原指示劑DPCI（苯碳酰二肼）與超聲后的葉綠酸鎂結(jié)合后的吸光度明顯增強(qiáng)。推斷出葉綠酸鎂在超聲波下，產(chǎn)生氧化物質(zhì)，將DPCI被活性氧氧化成DPCO（二苯卡巴腙），導(dǎo)致吸光度增加。通過改變DPCI和葉綠酸鎂的濃度，實驗結(jié)果進(jìn)一步證實了上述說法。最后通過氧化萃取的方法鑒定出氧化物質(zhì)中至少包含了單線態(tài)氧和羥基自由基［15］。2015年，Ali EbrahimiFard等人將四氧化三鐵與三甘醇的反應(yīng)物在超聲波下作用乳腺癌細(xì)胞，分別記錄在0h、1h、24h、36h、72h時細(xì)胞的存活率。數(shù)據(jù)表明，隨著超聲波作用時間的延長，存活率也逐漸下降［16］。

6　聲敏劑發(fā)展的趨勢

聲動力療法由于自身的優(yōu)越性得到快速發(fā)展。研究最廣泛的聲敏劑其實是光敏劑，像卟啉衍生物等。然而這些化合物不但能夠引起光毒性，還會產(chǎn)生令人不滿意的生物性能，因此不能被進(jìn)一步應(yīng)用到臨床上。一些染料類化合物也不是很理想，臨床上為達(dá)到良好的治療效果，會適當(dāng)增加藥物濃度，但這就存在潛在的藥物毒性。近些年來，納米粒子也逐漸引起了學(xué)者們的注意，它可以有效吸收聲波，在治療過程中也會增強(qiáng)治療效果。石墨烯具有平面結(jié)構(gòu)，不但能夠插入到DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，還能與特定物質(zhì)結(jié)合，使其具有特殊的選擇性。理想的聲敏劑應(yīng)該是安全、容易操作、低毒性或無毒、高選擇性，能夠快速被人體吸收或分解，不會對人體產(chǎn)生永久性傷害。隨著研究的不斷深入，在臨床上治療各種腫瘤的聲敏劑也會不斷發(fā)展，造福人類。

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The research progress of sonosensitizer

WANGQi，LIUHong-cheng，YUQian，WANGJue，HE Dong-qing，SONGMei-hui，ZHANGXiao-chen
（Institute ofAdvanced Technology，HeilongjiangAcademyofSciences，Harbin 150020，China）

The development of sonosensitizers was reviewed in this paper.Porphyrin derivative，acridine derivative，dye series and antitumor drug were expecially recommended.The developments of other sonosensitizers were also briefly introduced.Finally，combined with the current situation of sonosensitizer，the future research trends were discussed.

Sonosensitizer；Research progress；Ultrasound

R98

A

1674-8646（2016）11-0006-03

2016-03-26

國家國際合作專項（2014DFR40480）；黑龍江省院所基本應(yīng)用技術(shù)研究專項（WB13A202）；黑龍江省院所基本應(yīng)用技術(shù)研究專項（WB15C101）

王琦（1989-），女，黑龍江寧安人，碩士，研究實習(xí)員，從事生物材料研究。