中南大学湘雅三医院 湖南长沙 410013
摘要：本文总结声动力（SDT）与光动力（PDT）在肿瘤治疗方面的研究现状及研究进展，以期为临床应用提供一定的实验依据。同时，考虑到声动力的特异性不强以及光动力的深度有限的局限性，以脑胶质瘤，鳞癌，鼻咽癌为例，总结SDT，PDT治疗相关肿瘤的实验依据，探讨声光动力联合在未来医疗研究上的治疗肿瘤的可能性和优越性。从而为发展更好的治疗方案提出设想。
关键词：声动力光动力肿瘤
癌症，作为现代人类健康的主要杀手，一直是医学界关注的热点。1976年临床上首次应用激光联合血卟啉衍生物成功治疗膀胱癌，由此开创了光动力疗法（PDT）治疗癌症的历史。但由于激光穿透组织过程中能量衰减很快，因而只能进行浅表肿瘤的治疗。在光动力治疗的基础上发展起来的声动力疗法（SDT）则可以利用超声波的强穿透性，有效杀伤深部组织的肿瘤细胞，但目前存在特异性不高的问题。因而二者联合便为深度且高特异性地消灭肿瘤细胞提供了可能。
一．光动力疗法
光动力疗法（Photodynamic Therapy，PDT）是一种利用光化学反应引起靶细胞死亡的治疗方法。其原理为利用光敏剂进入机体后能特异的聚集于病变的组织，而在正常组织分布很少的特性，用光敏剂敏感的光源照射聚集在机体局部的光敏剂，光敏剂吸收光子能量并将能量传递给氧分子，发生光氧化反应，产生活性氧物质[1]，活性氧物质与细胞内大分子物质等发生反应，引起细胞坏死和凋亡。随着激光技术和光敏剂的发展，PDT在治疗肿瘤上的应用和研究越来越广泛。
1.1 脑胶质瘤
王杭州等人[2]取用近皮层大鼠胶质瘤模型39只，其中PDT组12只，单纯开骨窗组9只，单用5-ALA+开骨窗组9只，开骨窗+激光组9只，各组处理后观察生存状态和生存期，并对部分大鼠行病理及透射电镜检查。结果发现ALA介导的PDT对体外及颅内种植的C6细胞都有杀伤作用。刘婉华等人[3]在利用拉曼光谱研究光动力作用对C6胶质瘤细胞的杀伤效应时发现：在一定的时间范围内，光动力作用对C6胶质瘤细胞光动力杀伤效应，与光敏剂孵育时间成正相关性，孵育时间较长对肿瘤细胞的损伤较大，但光敏剂孵育时间超过一定值时（本文为9 h），光动力损伤效应，则不会随时间增加而增加，甚至下降，延长孵育时间并不能提高PDT效应。从而说明光敏剂的孵化时间对临床PDT治疗也有很大影响。
1.2 鳞癌
李晶晶等人[4]在探究ALA—PDT对小鼠皮肤鳞状细胞癌（SCC）的作用机制时发现，透射电镜观察下，ALA—PDT治疗后24 h，肿瘤细胞逐渐发生坏死和凋亡，且以细胞坏死为主，巨噬细胞中可见自噬小体。TUNEL检测显示，肿瘤细胞凋亡显著增加。免疫组化显示，与治疗前比较，AIA—PDT治疗后7d，CD34表达显著下降，肿瘤局部CDla表达明显增高，CD4+T细胞数和CD8+T细胞数明显增多，同时肿瘤间质中LC3B表达明显增多。说明ALA介导的PDT具有使鳞状癌细胞凋亡和坏死等作用。SheganGao等人[5]在光敏剂 - 达美德630-PDT对SHEEC人食管癌细胞凋亡的影响研究中发现，光敏素在SHEE和SHEEC细胞以剂量依赖的方式并入；当在一定浓度的光敏剂中培养，光敏剂吸收峰值在150分钟；光敏素孵育，随后通过激光照射引起的表观时间和剂量依赖的细胞毒性；符合DCF分析的结果，细胞内ROS水平显著用P-PDT在光敏素的剂量和时间依赖性升高；光敏素介导的PDT显著抑制集落形成。
1.3 其他肿瘤
近年来，PDT在治疗表浅肿瘤上具有较好疗效。在耳鼻咽喉肿瘤治疗上取得较大进展，具有组织损伤小，恢复快等特点。李黎波等人[6]对30例晚期鼻咽癌患者进行治疗对照，将其随机分为光动力治疗组和化疗组两组，光动力治疗组光敏剂为PHOTOFRIN，按2mg/kg体重静脉滴注，48小时后经内镜导入光导纤维给以630nm的激光照射，48h后经内镜清除坏死组织并对原有病灶和新发现病灶给以复照，之后根据具体情况给患者的病灶部位清除坏死组织；化疗组给以常规顺铂和氟尿嘧啶化疗.结果发现，光动力组总有效率（78.6%）和腔道梗阻的缓解率均明显高于化疗组，KPS评分也有明显差异.从而说明与常规化疗相比，光动力治疗晚期鼻咽癌能够有效的解除腔道梗阻，毒副反应轻，耐受性好，明显改善患者的生存质量。
二.声动力疗法
声动力疗法 （sonodynamic therapy，SDT）利用超声波穿透组织激活靶细胞内特异性摄取的的声敏剂进而产生作用。其原理主要是超声波引起的空化效应[7]：存在于液态物质中的微小气泡（空化核）在超声场的作用下不断地振乃至崩溃爆裂，释放出的大量能量由声敏剂介导传递给细胞内的基态氧，引起基态氧转变为高活性的单线态氧和活性氧（ROS），进而攻击细胞内的生物大分子，破坏细胞器，导致靶组织内的细胞代谢紊乱，最终死亡。同时，ROS还会抑制肿瘤细胞内的能量代谢，加速靶细胞的死亡[8]。2015年冯晓兰等[9]发现自噬作用也可能参与了SDT诱导的细胞凋亡。声动力疗法的主要优点在于超声波强大的穿透能力，可以克服光动力穿透性差的局限性，以满足各深部器官组织的治疗需要。
2.1 脑胶质瘤
戴绍春[10]等于2009年对于血卟啉甲醚声动力诱导体外C6胶质瘤细胞凋亡进行了实验探究。他们设置了血卟啉甲醚组（hematoporphyrinmonoraethylether，HMME）、单纯超声组（ultrasound）、超声联合HMME组（SDT）以及对照组（control），通过流式细胞仪检测胶质瘤细胞凋亡率，结果表明HMME组凋亡率（6±0．4％）与对照组（5．5±0．6％）相比无明显区别，单纯超声组对于胶质瘤细胞有一定的诱导凋亡作用（凋亡率17．6±1．1），而超声联合HMME组的肿瘤细胞凋亡率（4．7±1．9％）则有显著提高。这表明了超声联合声敏剂对于体外C6胶质瘤细胞的明显杀伤作用。他们在实验中还通过噻唑蓝比色分析法（MTT）观察不同时间超声辐照后细胞存活率，得出在考虑正常组织细胞耐受度的前提下，对于频率为1，0 MHz声强为1．0 W／cm2的超声波，60 s为最佳辐照时间。宋大勇[11]等对大鼠C6胶质瘤细胞进行了类似研究，并在透射电镜下观察到：SDT组胞膜缺损，胞内出现大量空泡，线粒体也出现肿胀、嵴粗大等结构变异。为SDT对于胶质瘤细胞的诱导凋亡作用提供了形态学证据。
2.2 鳞癌
崔海东[12]等通过低强度超声联合原卟啉IX对于人舌鳞癌SAS细胞进行辐照，发现超声激活声敏剂比单纯超声诱发肿瘤细胞毒性作用更强。在电镜下观察，超声联台碌卟啉IX组随着作用时间的延长细胞损伤逐渐加强，8 h后SAS细胞出现微绒毛脱失．核浆比缩小，线粒体轻度肿胀及轻度染色质凝聚等现象，导致了鳞癌细胞的早期凋亡；至14 h后鳞癌细胞出现染色质的斑块状边集，线粒体溶解形成空泡并有凋亡小体形成。以上实验现象表明声动力疗法可以诱导人舌鳞癌SAS细胞凋亡，且在形态学上证明凋亡机制可能与线粒体结构改变有关。堵建刚[13]等通过对接受SDT作用后的小鼠鳞癌细胞超微结构的研究，进一步证实了SDT对于鳞癌细胞质膜、线粒体的损伤。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时也观察到了肿瘤间质内毛细血管内皮细胞线粒体肿胀，部分内皮细胞坏死等导致肿瘤组织坏死的形态学依据。
2.3 其他肿瘤
与传统的手术、放疗、化疗相比，声动力在肿瘤治疗中有更高的特异性，对于正常组织的破坏性更小，避免了手术的创伤以及术中、术后可能处在的各种问题，因此成为当下肿瘤治疗研究的热点。2011年Wang 等人[13]研究发现，姜黄素可作为一种低毒性的声敏剂大幅提高超声波对 CNE2鼻咽癌细胞的抑制率。2010年，国内有临床案例通过口服二氢卟啉联合高聚焦超声刀的方法，成功治疗一名肝胆管细胞癌患者。[14]近年来，国内外已对乳腺肿瘤、白血病、在体腹水瘤、宫颈癌、卵巢癌等多种肿瘤进行了声动力疗法的实验研究，对于其特异性杀伤肿瘤细胞的机理、效应，超声波的使用剂量以及高靶向性低毒性声敏剂的探索等方面都取得了一定进展。
三.声光动力联合治疗
目前，光动力和声动力的联合治疗研究得到了极大的进展。这种方法兼顾了光动力疗法和声动力疗法的优点，并且消除了一些两者在单独使用时无法解决的缺点：如光动力疗法深度不够和声动力疗法特异性不强等问题。
第一代光敏剂卟啉类衍生物、HP；或是第二代光敏剂5－氨基乙酰丙酸、HMME、二氢卟吩等。它们在具有良好光敏的性质以外，还具有一定的声敏性质，这也为光动力和声动力的联合治疗提供了一定的可能性和便利性。
已有初步的研究报道了声光动力联合治疗肿瘤较单用任何一种方法能取得更加明显的治疗效果，肿瘤坏死的深度也是单独作用的2～3倍。
然而对于PDT和SDT联合应用的研究尚少，特别是形态学证据报道更缺乏。有学者以C3H /HeN鼠的移植性鳞癌模型为研究对象，进行PDT和SDT联合应用的研究，用透射电镜观察治疗后瘤细胞以及微血管内皮细胞早期变化，为探讨增强PDT对肿瘤治疗作用的新途径提供形态学依据。实验结果为混合组能够更加有效的杀伤瘤细胞。PDT+SDT组与PDT组比较，可见更加严重的损伤，两者之间超微结构无特殊改变，仅为程度上的差异，如治疗后即刻的变化，接近于PDT组治疗后3h时的改变。[13]
Jin等应用嫁卟啉ATX-70和脱镁叶绿甲酯酸phcophorbide-a，同时进行PDT和SDT治疗，发现可使抑瘤率达到92％～98％，而单独使用任何一种疗法的有效率仅27％～77％；平均存活时间大于120天，明显增强于对照组单独疗法的（77～95）天。[15]
另一个项目是研究声动力疗法配合光动力疗法（SPDT）杀伤诱发血卟啉单甲醚（HMME）C6胶质瘤细胞的作用。实验发现，当光剂量为80J/cm2时，瘤细胞凋亡率最高的是SPDT组。原因是活性氧的产生量在SPDT组最多而不是SDT组或者PDT组。总之，数据表明，SPDT可以有力的通过SDT和PDT的协同效应杀死在体外培养的C6胶质瘤细胞。[16]
光动力疗法和声动力疗法对于治疗脑胶质瘤和鳞癌都有良好的应用效果，而SPDT对于脑胶质瘤和鳞癌则拥有非常广泛的应用前景。由于SPDT兼有SDT和PDT的优点，故在治疗上述两种疾病时拥有良好的前景，值得进行深入的研究和探讨。由于此领域还没有相关的研究成果，本文只是提出一种设想供读者思考。
总而言之，SPDT兼具两者的优点，具有良好的发展前景。日后更多的科学研究会揭开它神秘的面纱。
四.展望
目前光动力治疗和声动力治疗都已经步入一个崭新的阶段。光动力治疗所需的光敏剂已经研发至第三代，声动力治疗所需的声敏剂目前也在积极的研发之中。由于其良好的治疗效果和出色的特异性治疗，使得光动力疗法和声动力疗法成为目前医学治疗肿瘤的“新宠”。
而作为二者结合的SPDT则综合了两者现有的优点，在一定程度上弥补了两者目前拥有的缺点。其作为两者的结合体拥有非常良好的前景，目前科学界也在积极的探索，研究和发现。
相信在不久的将来，SDT，PDT和SPDT能够出现并广泛应用于实际临床肿瘤治疗中。为肿瘤研究和治疗创下新的里程碑。
参考文献：
[1] Pogue B W，O'Hara J A，Demidenko E，et al.Photodynamic therapy with verteporfin in the radiation-induced fibrosarcoma-1 tumor causes enhanced radiation sensitivity[J].Cancer Res，2003，63（5）：1025-1033.
[2] 王杭州，杨天明，陈民，等.5-ALA介导的PDT对大鼠体内外C6胶质瘤的杀伤作用研究[J].中国血液流变学杂志，2009，19（4）：519-521，559.
[3] 刘婉华，刘健，刁振琦，等.利用拉曼光谱研究光动力作用对C6胶质瘤细胞的杀伤效应[J].激光与红外，2010，40（8）：825-829.
[4] 李晶晶，吕婷，王宏伟，等.氨基酮戊酸光动力疗法治疗SKH-1小鼠皮肤鳞状细胞癌作用机制研究[J].中华皮肤科杂志，2014，47（3）：181-185.
[5] Gao S，Zhang M，Zhu X，et al.Apoptotic effects of Photofrin-Diomed 630-PDT on SHEEC human esophageal squamous cancer cells[J].Int J Clin Exp Med，2015，8（9）：15098-15107.
[6] 李黎波，罗荣城，张鸣江，等.PHOTOFRIN光动力治疗晚期鼻咽癌疗效观察[J].临床肿瘤学杂志，2006，11（11）：837-839.
[7] 钟华，李锐，郭燕丽，等.高机械指数超声辐照微泡对结肠癌细胞骨架的影响[J].中华超声影像学杂志，2011，20（11）：996-999.
[8] Yun J，Mullarky E，Lu C，et al.Vitamin C selectively kills KRAS and BRAF mutant colorectal cancer cells by targeting GAPDH[J].Science，2015.
[9] 冯晓兰，王攀，王筱冰.通过抑制自噬作用增强声动力学疗法诱导的肿瘤细胞凋亡研究[J].中国生物医学工程学报，2015，34（1）：62-69.
[10] 戴绍春，胡韶山，詹奇.血卟啉甲醚声动力诱导体外C6胶质瘤细胞凋亡与蛋白Bcl-2/Bax表达[J].中国实验诊断学，2009，13（8）：995-997.
[11] 宋大勇，岳武，赵钊，等.声动力化学疗法对体外C6胶质瘤细胞作用的研究[J].中华神经外科杂志，2007，23（2）：107-110.
[12] 崔海东，吕岩红，曹斌，等.低强度超声联合原卟啉IX诱导人舌鳞癌SAS细胞凋亡作用的研究[J].口腔医学研究，2011，27（7）：580-582.
[13] 堵建岗，劳力民.光动力学结合声动力学治疗对小鼠鳞癌细胞超微结构的影响[J].激光生物学报，2015（4）：331-334，363.
[14] 黄雪琴，周娟，张为民，等.声敏剂联合超声聚焦刀治疗肝胆管细胞癌1例[J].临床肿瘤学杂志，2011，16（8）：767-768.
[15]李维娜，杨继庆，刘渊声，等.光动力学疗法和声动力学疗法[J].中国医学物理学杂志，2010，27（2）：1781-1784，1792.
[16] Li J H，Chen Z Q，Huang Z，et al.In vitro study of low intensity ultrasound combined with different doses of PDT： Effects on C6 glioma cells[J].Oncol Lett，2013，5（2）：702-706.
论文作者:杨炳轶,赵凇辰,谢鸿博,郭柯宇,王超前,黄秀容,
论文发表刊物:《健康世界》2016年第7期
论文发表时间:2016/7/14
标签：动力论文; 细胞论文; 肿瘤论文; 光敏剂论文; 疗法论文; 卟啉论文; 超声论文; 《健康世界》2016年第7期论文;