不同波長(zhǎng)激光治療白色念珠菌病過程中的作用機(jī)制及治療進(jìn)展*

王賽男 李 新 盧恕來

念珠菌病是真菌—念珠菌屬感染所引起的皮膚黏膜疾病。近年來，由于抗生素和免疫抑制劑在臨床上的廣泛應(yīng)用，放射醫(yī)學(xué)不斷發(fā)展，導(dǎo)致發(fā)生菌群失調(diào)或免疫力降低的人數(shù)明顯增多，正常菌叢生長(zhǎng)受到抑制，而使內(nèi)臟、皮膚、黏膜被真菌感染者日益增多。淺部真菌感染作為最常見疾病之一，雖然很少危及生命，但卻嚴(yán)重影響著患者的生活質(zhì)量，甚至可能造成侵入性、系統(tǒng)性感染，其中最常見的真菌病原體是白色念珠菌[1]。由白色念珠菌引起的淺部真菌感染，如皮膚念珠菌病、口腔念珠菌病、外陰陰道念珠菌病等，在臨床上雖然有較為可靠的治療藥物(如廣譜抗生素、甾體激素、免疫抑制劑)和用藥方案，但口服藥物具有一定的肝毒性且耐藥率越來越高、難以徹底根治[2]，同時(shí)患有肝腎疾病的患者、兒童以及老年患者也不宜應(yīng)用。因此，尋找一種更安全、有效、操作方便的白色念珠菌病治療方法勢(shì)在必行。近年來，激光治療白色念珠菌病受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，其療效較好，無明顯副作用，尤其適用于年老、免疫力低下和肝腎功能不全的患者，在臨床上已逐漸推廣使用[3]。目前臨床上常用于治療白色念珠菌病的激光器類型主要包括：光動(dòng)力療法、短脈沖Nd：YAG l064nm 激光、CO2激光器、450-470nm 藍(lán)光、半導(dǎo)體激光等，現(xiàn)就其不同類型的激光治療白色念珠菌病的作用機(jī)制加以概述。

1.光動(dòng)力療法(Photodynamictherapy，PDT)的作用機(jī)制和治療效果

PDT 是近年來興起的一種治療皮膚黏膜病的全新技術(shù)，而光動(dòng)力抗菌療法(antimicrobial photodynamictherapy，APDT)是一種新型抗微生物療法，它的基本原理是利用光敏劑或光化學(xué)染料在特定波長(zhǎng)的光源照射下破壞白色念珠菌的生物膜產(chǎn)生具有細(xì)胞毒性作用的活性氧物質(zhì)(reactive oxygen species，ROS)如過氧化物和單線態(tài)氧等。Kamp[4]的體外實(shí)驗(yàn)亦提供了治療白色念珠菌病病的理論依據(jù)，在培養(yǎng)白色念珠菌的液體培養(yǎng)基中加入光敏劑，然后經(jīng)一定波長(zhǎng)的激光照射，在有氧環(huán)境中，氧從其正常狀態(tài)下的基態(tài)氧一三重態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭芗ぐl(fā)狀態(tài)的單態(tài)氧，激發(fā)態(tài)的單態(tài)氧再與特定的生物分子發(fā)生反應(yīng)，攻擊真菌的胞漿和細(xì)胞內(nèi)膜，改變細(xì)胞膜的通透性，抑制生物膜形成，影響細(xì)胞代謝從而選擇性的破壞病變組織進(jìn)而損傷或殺滅微生物，使真菌菌落數(shù)目減少，直徑變小[5]。其治療效果總體較好，現(xiàn)將有文獻(xiàn)支持的PDT 治療白色念珠菌病的作用機(jī)制及治療效果做一闡述。

1.1 5-ALA-PDT 作用機(jī)制及治療效果 5-ALA-PDT 是光敏劑5 一氨基氨基酮戊酸(5-aminolevulinic acid，5-ALA)和一定的激光光源下發(fā)生光動(dòng)力學(xué)反應(yīng)從而具有殺傷細(xì)胞能力，其作用機(jī)制是5-ALA-PDT 通過破壞白念珠菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜而影響菌株的生物活性[6]。5-ALA-PDT 被證明可以有效殺死細(xì)菌、真菌等微生物[7]，鐘熙等報(bào)告5-ALA-PDT 對(duì)白色念珠菌有殺傷作用，且在菌液與ALA 孵育30min 后，該作用最明顯。張?jiān)平躘8]對(duì)66 例尖銳濕疣合并真菌感染患者進(jìn)行光動(dòng)力治療配合氟康唑和克霉唑栓劑外用，也證實(shí)了5-ALA-PDT 聯(lián)合抗真菌治療尖銳濕疣合并外陰念珠菌病安全、有效、復(fù)發(fā)率低。

1.2 吩噻嗪類光敏劑的作用機(jī)制及治療效果吩噻嗪類光敏劑是目前臨床上廣泛應(yīng)用的光敏劑之一，其作用機(jī)制APDT 的光敏劑能選擇性的聚集于真菌等微生物聚集的感染部位，在特定的波長(zhǎng)及能量的光源的照射下，產(chǎn)生具有細(xì)胞毒性作用的自由基以及單線態(tài)的氧，改變白色念珠菌細(xì)胞膜的通透性從而起到殺滅微生物的作用。國(guó)外的一些研究表明APDT 通過改變白色念珠菌細(xì)胞膜的通透性促使白色念珠菌死亡[9]。Kato 等[10]和Dai[1]等的研究也證實(shí)了APDT 可降低白色念珠菌的生存率，并且在一定濃度范圍內(nèi)不會(huì)損傷正常細(xì)胞和組織。并且前期體外研究發(fā)現(xiàn)親脂性光敏劑比親水性光敏劑更容易結(jié)合到白色念珠菌細(xì)胞壁和細(xì)胞膜上，進(jìn)而破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜孔道，導(dǎo)致白色念珠菌裂解死亡[11]。徐輝等[12]人發(fā)現(xiàn)所用光敏劑濃度與抑制結(jié)果呈正比關(guān)系，光敏劑濃度越高，抑制效果越明顯。PavlicˇA 等[13]等發(fā)現(xiàn)酚噻嗪類光敏劑介導(dǎo)的APDT 可以有效殺滅患有范科尼貧血(FA)的牙周病患者口中的白色念珠菌及相關(guān)牙周病致病菌，促進(jìn)牙周病的恢復(fù)。

1.3 金絲桃素及二氫卟酚e6 光敏劑作用機(jī)制及治療效果 白色念珠菌耐藥的的重要機(jī)制是白色念珠菌生物膜的形成，APDT 可以有效破壞白色念珠菌生物膜,影響白色念珠菌代謝。金絲桃素、二甲基亞甲藍(lán)介導(dǎo)的PDT 能有效殺滅對(duì)唑類抗真菌藥耐藥的白色念珠菌，Moisés Lopes Carvalho 等[14]的研究表明二氫卟酚e6 作為光敏劑介導(dǎo)的PDT 可有效殺滅白色念珠菌。Sherwani 等[2]通過體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)納米金與光敏劑共軛介導(dǎo)的APDT 能顯著降低白色念珠菌生物膜的生長(zhǎng)，既往研究也通過體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)APDT 能夠有效抑制白色念珠菌及其生物膜形成和代謝[15-17]。所以，臨床上可以嘗試APDT來殺滅耐藥菌株。金絲桃素和二甲基亞甲藍(lán)介導(dǎo)的抗菌光動(dòng)力療法(APDT)能有效殺滅白念珠菌菌株，不依賴于唑類耐藥的模式。金絲桃素在低真菌濃度時(shí)有效，而二甲基亞甲藍(lán)在高真菌濃度時(shí)更有效[18]。

1.4 姜黃素(CUR)光敏劑作用機(jī)制及治療效果姜黃素殺滅白色念珠菌主要由兩種機(jī)制包括I 型的CUR 的光毒性形成(H2O2和O2)和II 型(形成單線態(tài)氧)[19]。由ROS 引起的氧化應(yīng)激反應(yīng)通過破壞DNA，脂質(zhì)，蛋白質(zhì)和其他細(xì)胞大分子來破壞細(xì)胞的完整性并最終導(dǎo)致真菌細(xì)胞壞死或凋亡[20-22]。白色念珠菌細(xì)胞是需氧的，通過自然代謝合成ROS 再通過線粒體呼吸鏈和過氧化物酶體代謝，在氧化酶催化的反應(yīng)過程中產(chǎn)生H2O2。內(nèi)源性ROS 從線粒體運(yùn)輸鏈傳播電子，從細(xì)胞膜中自由擴(kuò)散，并攻擊其他細(xì)胞成分。Franak Daliri 等[23]的在體外的研究結(jié)果表明，460nm/25-mW 激光與姜黃素(CuR)聯(lián)合照射30s 時(shí)對(duì)白色念珠菌殺滅效果最為明顯，并且優(yōu)于亞甲基藍(lán)做光敏劑。

1.5 600-700nm 波長(zhǎng)紅光和光敏劑對(duì)白色念珠菌的作用機(jī)制及治療效果 Donnelly 等[17]用光敏劑結(jié)合紅光照射的作用機(jī)制為細(xì)胞膜滲透性增加導(dǎo)致真菌孢子完全失活、真菌菌絲結(jié)構(gòu)受破壞。Paula Ventura da Silveira 等研究表明紅光可以明顯殺滅白色念珠菌[24]。A.M.Clemente[25]等發(fā)現(xiàn)雙波長(zhǎng)(808nm+904nm)近紅外激光對(duì)治療化療后的口腔白色念珠菌感染效果良好。

2.10600nm 波長(zhǎng)CO2激光治療白色念珠菌病作用機(jī)制及治療效果

CO2治療白色念珠菌的作用機(jī)制為：1.光熱作用：CO2激光可使真菌組織受熱，導(dǎo)致病灶部位的真菌組織內(nèi)的液態(tài)水轉(zhuǎn)變?yōu)樗羝w積變大，使真菌體內(nèi)壓力增加，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生局限性的微爆炸，最終被分解代謝；同時(shí)較高的局部溫度，也可以直接殺滅真菌。2.真菌細(xì)胞熱損傷：溫度增加能使氫鍵和范德華鍵斷裂，引起酶的功能的變化。通常在特定溫度下(如超過40℃)真菌便可發(fā)生熱損傷從而導(dǎo)致真菌的某些蛋白變性或失活，反復(fù)的熱效應(yīng)持續(xù)刺激真菌最終達(dá)到抑菌或殺菌的作用[26]。王雁萍等發(fā)現(xiàn)CO2激光在功率為2W 時(shí)連續(xù)照射30s以上對(duì)念珠菌有殺傷作用,且隨照射時(shí)間延長(zhǎng)而致死率顯著上升；當(dāng)功率為3W 時(shí)CO2激光照射20s對(duì)念珠菌的致死率可達(dá)到100%,且未有焦化現(xiàn)象[27]。

3.短脈沖Nd：YAG l064nm 激光作用機(jī)制及治療效果

Nd：YAG 激光的穿透深度可達(dá)8mm 左右，因而能對(duì)口腔黏膜深處的菌絲發(fā)揮治療作用。其作用機(jī)制為激光短脈沖時(shí)間遠(yuǎn)短于熱弛豫時(shí)間也會(huì)引起熱沖擊，通過快速加熱和冷卻靶組織的發(fā)色基團(tuán)，連續(xù)的使用短脈沖可產(chǎn)生極端的經(jīng)熱循環(huán)和沖擊波從而對(duì)真菌產(chǎn)生機(jī)械損傷。邱宏亮[28]研究表明脈沖Nd：YAG 激光照射后，患者口腔內(nèi)白色念珠菌檢出率、菌落數(shù)有較大幅度減少，并可降低白色念珠菌毒性，治療效果優(yōu)于使用碳酸氫鈉組。

4.波長(zhǎng)450-470nm 藍(lán)光對(duì)白色念珠菌的作用機(jī)制及治療效果

藍(lán)光治療白色念珠菌的機(jī)制為：藍(lán)光能夠激發(fā)具有細(xì)胞毒作用的活性氧類物質(zhì)的產(chǎn)生，活性氧類物質(zhì)非常不穩(wěn)定，它們能夠在短時(shí)間內(nèi)分解同時(shí)破壞細(xì)胞從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。王川[29]實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了藍(lán)光并非依賴光熱力作用高效的殺滅體外游離的白色念珠菌，波長(zhǎng)為450-470nm 的藍(lán)光對(duì)體外游離狀態(tài)的白色念珠菌并且可以穿透生物膜，從而殺滅生物膜內(nèi)的白色念珠菌，且藍(lán)光能量越高，殺菌效果越好。同時(shí)與相同能量密度的紅光相比.60、120、240J／t·nl 能量密度的藍(lán)光可以有效殺滅體外游離白色念珠菌[30]。

5.810nm 波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光的作用機(jī)制和治療效果

半導(dǎo)體激光的作用機(jī)制主要為產(chǎn)生熱效應(yīng)，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)[31]。Bruna Paloma de Oliveira[32]等研究表明5.25%NaClO 與半導(dǎo)體激光聯(lián)合應(yīng)用是單根管內(nèi)感染微生物白色念珠菌，糞球菌等的最有效治療方法，對(duì)提高根管消毒效果有一定作用。

6.展望及小結(jié)

雖然不同激光治療白色念珠菌病的效果類似，都能在一定程度上殺滅白色念珠菌，但不同的激光器在作用機(jī)制及使用方法上存在一定差異。且某些激光類型并未涉及這一領(lǐng)域，因此他們的作用原理及最佳的治療參數(shù)、療程尚未可知。同時(shí)白色念珠菌感染的患者并非只有單一疾病，因此在不同疾病之間尋找最佳治療參數(shù)我們?nèi)孕柽M(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以便更好地治療白色念珠菌病，為患者更好解決痛苦。