光動力學結合脫色素療法治療黑素瘤

單浩洋 魯元剛 呂雪

光動力學結合脫色素療法治療黑素瘤

單浩洋 魯元剛 呂雪

黑素瘤是一種來源于黑素細胞惡性程度較高的惡性腫瘤。研究證明,遺傳和環境因素,比如紫外線損傷可以引起皮膚黑素細胞向黑素瘤轉化。雖然黑素瘤只占皮膚癌患者的4%,但是死亡率占皮膚癌死亡人數的70%[1]。梅奧醫學院的統計顯示,在全球范圍內,黑素瘤的發病率正在逐年上升[2]。因此,找到黑素瘤有效的治療方法有著重要的意義。研究發現,早期手術大多可取得良好療效[3]。由于黑素瘤早期轉移率高,對多數患者而言,確診黑素瘤時已錯過了最佳手術時機。對傳統的抗癌方法包括,化療,放療等,黑素瘤則表現出了極強的抵抗力。光動力療法(PDT)作為一種全新的嘗試受到了越來越多的關注,該療法通過集中在腫瘤部位的光敏劑發揮全身或局部效應。研究證明,光敏劑在特殊波長的光照射下被激活,使氧暫時轉變為活性氧(reactive oxygen species, ROS)[4]。產生的活性氧選擇性地殺死腫瘤細胞,破壞腫瘤的脈管系統,激活機體的抗癌細胞免疫應答[5]。PDT具有全身蓄積毒性較低、多次治療毒副作用較少等優點。因此,作為一種惡性程度極高且暫無有效治療方案的腫瘤,PDT治療黑素瘤逐漸得到臨床認可,其相關研究也相繼開展。

一、PDT治療黑素瘤

從20世紀80年代開始,PDT治療黑素瘤的報道相繼出現。研究報道[6],實驗動物在光動力治療后,體內的黑素瘤細胞明顯凋亡、壞死或生長抑制,實驗動物的生存期得到了延長。除此之外,有文獻報道在動物模型中,PDT還可以清除淋巴管內的腫瘤細胞,破壞與腫瘤密切相關的淋巴管,從而可有效抑制腫瘤的轉移[7]。相比眾多的動物實驗報道,相關臨床試驗卻較少。其中一項利用二氫卟酚e6作為光敏劑的臨床實驗報道[8],14例參與實驗的黑素瘤皮膚轉移患者在治療后的實驗觀察期間,所有的轉移灶完全消退且未復發。而另外一項針對黑素瘤腦轉移的實驗結果顯示[9],熒光標記引導下的手術切除聯合重復的光動力治療,使6例受試者在治療結束后均未出現腦部黑素瘤的復發,其療效令人滿意。根據文獻報道,PDT在臨床上,現階段主要用于治療脈絡膜黑素瘤。

二、黑素瘤對PDT的抵抗

雖然光動力學治療黑素瘤有顯著療效,但同傳統的放化療一樣,黑素瘤也顯示出了對PDT的抵抗。根據報道[10],這與光學干涉,黑素的抗氧化防御,自噬作用誘導的細胞保護應答機制有關。還有文獻指出[11],黑素顆粒可以保護黑素細胞和黑素瘤細胞免于有細胞毒作用的中間產物的傷害。通過不同類型的黑素瘤對光動力敏感性的比較發現,色素沉著的黑素瘤對各種治療包括,PDT的抵抗明顯強于無色素沉著的黑素瘤[12],表明黑素含量可能對PDT治療黑素瘤的效果產生影響。相關結果顯示[13],色素沉著黑素瘤對光動力學療法的抵抗源于黑素,而主要是黑素可以與光敏劑競爭光子的吸收。有學者認為[14]黑素主要起到了類似濾光鏡的作用,它可以阻止照射光向組織深部穿透并吸收或散射光,進而阻滯光敏劑的激活。有文獻報道[15],黑素還可作為一種胞內抗氧化劑,清除ROS,起到保護細胞的作用。此外,已有文獻報道[16],黑素瘤細胞上ABCG2運載體可以作為流出泵,排除細胞內具有細胞毒作用的卟啉,從而降低PDT的作用。在黑素瘤中,黑素主要存在于黑素小體中。因而,黑素小體在黑素瘤對PDT中的抵抗中也可直接發揮一些作用。在黑素合成過程中,一些有細胞毒作用的中間產物會生成,例如5，6-二羥吲哚和5，6-二羥吲哚-2-羧酸等,而黑素小體可以保護黑素瘤細胞免受這些有毒中間產物的傷害[17]。除此之外,黑素小體和黑素與不同黑素瘤細胞的死亡類型也有關。文獻報道[18],接受相同的PDT(HYP-PDT),色素沉著黑素瘤與無色素沉著黑素瘤的細胞死亡類型有所不同,前者以細胞壞死為主,后者卻是細胞凋亡。

三、PDT與脫色素療法的結合

由于黑素在黑素瘤對PDT的抵抗中起到重要作用,多年來,許多學者進行了各種嘗試,對黑素瘤中的黑素進行脫色處理。黑素的生物合成首先是由酪氨酸通過酪氨酸羥化酶轉化為左旋多巴,然后再通過多巴氧化酶使左旋多巴轉變為多巴醌。而后,通過酶和金屬離子催化的一系列反應,多巴醌轉變為黑素。在這一過程中,很多刺激因素都可改變黑素的生物合成[19]。而在不同的細胞基因型和環境因子作用下,酪氨酸可以最終轉變為不同類型的黑素[20]。因此,黑素瘤可以是無色素沉著腫瘤、中度色素沉著腫瘤以及高色素沉著腫瘤。其色素沉著的程度與腫瘤的分化程度呈正相關,與生長速率呈負相關[21]。

雖然黑素瘤是一種惡性腫瘤,而惡性腫瘤通常會失去一些特定的正常細胞功能,但它卻表現為酪氨酸酶和一些可能的黑素生成酶的表達增多,從而導致黑素生成增多[22]。此外,酪氨酸酶,酪氨酸酶相關蛋白TYRP-1和TYRP-2在黑素合成期間通過不同的活性位點與酪氨酸羥化酶、多巴氧化酶產生協同作用,促進了黑素的合成。因此,在黑素生物合成的過程中,酪氨酸酶是其中一個重要的限速酶。抑制酪氨酸酶的活性可以有效減少黑素的生成,從而達到使黑素瘤脫色素,減少黑素在PDT中造成的光學干涉和ROS光防護作用,提高黑素瘤細胞對PDT的敏感性。

苯硫脲作為酪氨酸酶的抑制劑早已為人熟知,其減少黑素沉著的效果也已明確。南非的一個研究小組選擇苯硫脲對黑素瘤細胞進行脫色預處理[23]。他們首先使用苯硫脲對有色素沉著的UCT Mel-1黑素瘤細胞和無色素沉著的A375黑素瘤細胞進行脫色素預處理48 h后,再對它們進行相同的3 μm HYP-PDT治療,并對其死亡率進行比較。實驗結果顯示處理后的A375黑素瘤細胞生存率比UCT Mel-1黑素瘤細胞要高3.5倍。這項實驗證明,色素沉著的黑素瘤細胞經過脫色處理后確實可以顯著提高其后進行的PDT的療效,提高黑素瘤細胞對治療的敏感性。此外,這個實驗還發現,由于苯硫脲對黑素生成的抑制可逆,去除苯硫脲后,這些黑素瘤細胞再次對PDT產生了抵抗。除了苯硫脲外,這個小組通過隨后的另一個實驗發現曲酸同樣也能取得較好的療效[24]。文獻證實,曲酸可抑制黑素的生成,其脫色素作用主要是通過與酪氨酸酶活性中心的銅離子鰲合,抑制酪氨酸活性來實現[25]。在這個實驗中,他們對黑素瘤細胞利用曲酸進行了3 d的脫色處理后實施了PDT。實驗結果顯示,脫色素處理后的黑素瘤細胞產生的ROS的量比對照組增加了3.82倍,而細胞死亡數量也較之增高了11%。與他們利用苯硫脲進行脫色處理獲得的結果不同,這些經曲酸脫色后的黑素瘤細胞在重新色素沉著72 h后依舊未能會恢復到處理前的狀態,而在前一個實驗中,去除苯硫脲后的黑素瘤細胞對PDT再次產生了抵抗。因此,我們可以推測曲酸在這種療法中可能比苯硫脲更有優勢。在現有的PDT結合脫色素治療黑素瘤中,光漂白黑素的方法也有相關報道[26]。在實驗中,研究者對B16F10黑素瘤細胞進行了兩種不同的PDT處理。其中一種,先對黑素瘤細胞進行紫色光照(420 nm),再用紅光(634 nm)對其進行了照射。另外一種,光照順序與前一種相反,即先紅光后紫光,其結果顯示,前一種方法處理的腫瘤細胞的生長受到了更為明顯的抑制。這個實驗證明紫光PDT可以漂白腫瘤細胞的黑素,從而增強了黑素瘤細胞對紅光PDT的敏感性。通過這個實驗,我們在對黑素瘤進行PDT前的脫色處理有了一種全新的認識。

結合目前的一些研究,未來黑素瘤的一些新的治療方式都有可能以抑制黑素生成為基礎進行開展。除已發現的許多化學制劑,新近研究還發現,一些從天然植物中提取出來的成分也可以有效減少黑素瘤細胞的色素沉著。中國臺灣的一個研究小組通過實驗先后證明6-姜辣素和8-姜辣素可以通過不同的機制,有效抑制B16F10黑素瘤的黑素合成[27]。此外,韓國等研究者也相繼發現天然植物中提取的紅景天甙、丹皮酚、杜鵑花酸等也可以起到減少黑素瘤色素沉著的作用[28]。隨著研究范圍的不斷拓寬,一些發現已久的藥物也被證實有此功效。日本的一項研究證實[29],廣為人知的非甾體類藥物,如甲芬那酸、雙氯芬酸和尼美舒利,它們可能通過抑制編碼酪氨酸酶基因的轉錄,達到抑制酪氨酸合成,減少黑素瘤中黑素的生成。雖然有許多這方面的報道,但這些抑制黑素瘤色素沉著的新方法能否與PDT很好地結合,以達到治療黑素瘤的效果尚待進一步的研究。

四、結語

雖然黑素瘤對PDT有明顯的抵抗,但隨著對其機制研究的不斷深入,針對PDT治療抵抗的應對方法會相繼發現。其中,對黑素瘤進行脫色預處理的方法得到了越來越多實驗的支持。可以預見的是,隨著一些新的脫色方法與PDT結合的實驗開展,逐步完善的治療方式將進一步增強該療法對原發腫瘤的殺傷效果,減少其復發及轉移,并有可能誘導免疫調控,最終達到治愈黑素瘤的目的。

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2014-01-02)

(本文編輯:吳曉初)

10.3760/cma.j.issn.0412-4030.2014.10.034

400038重慶,第三軍醫大學第三附屬醫院整形美容科(單浩洋、魯元剛),教務科(呂雪)

魯元剛,Email:skin515@163.com