肿瘤光动力学疗法与免疫效应分子.doc

1肿瘤光动力学疗法与免疫效应分子【摘要】 光动力学疗法（photodynamic therapy，PDT ）是治疗肿瘤的有效手段，多种免疫效应分子在 PDT 介导的局部及全身反应中发挥重要作用本文介绍了肿瘤 PDT 后主要免疫效应分子表达的改变和作用，以及相关肿瘤 PDT 增效的研究进展 【关键词】 光动力学疗法；免疫效应分子；肿瘤 光动力学疗法(photodynamic therapy，PDT)以其微创、选择性作用、可反复实施等优点在恶性肿瘤及某些良性疾病的治疗中受到越来越多的关注，其抗肿瘤的作用机制主要包括光敏效应产生的单线态氧直接杀伤肿瘤细胞或诱导凋亡、损伤微血管及肿瘤间质、继发的抗肿瘤免疫反应［1］ 本文对肿瘤 PDT 后主要免疫效应分子表达改变及发挥的作用、联合应用免疫效应分子的激活物或抑制剂对 PDT 的增效作用作一综述 1 肿瘤 PDT 诱导的免疫效应分子变化及作用 1.1 细胞因子 1.1.1 白细胞介素（interleukin ，IL） 研究表明肿瘤 PDT 可诱导多种 IL 表达改变，介导治疗后宿主的炎症及免疫反应de Vree 等［2］发现荷横纹肌肉瘤大鼠经光敏素Ⅱ为光敏剂的 PDT 后，肿瘤生长延缓，伴有治疗后 2 h 血清IL-1β 水平明显升高，4 ～24 h 血液成熟中性粒细胞数量显著升高;应用粒细胞集落刺激因子（granulocyte colony-stimulating 2factor，G-CSF）抗体，仅部分减少 PDT 引起的中性粒细胞升高，但肿瘤生长延缓时间明显缩短；认为 IL-1β 直接引起骨髓储存池中性粒细胞释放，并通过诱导 G-CSF 刺激了中性粒细胞生成，G-CSF又可增强中性粒细胞活性，发挥抑瘤作用。

Gollnick 等［3］研究发现，小鼠 EMT6 肿瘤光敏素-PDT 后 1～24 h，肿瘤组织中 IL-6 mRNA 含量升高， IL-6 蛋白表达也增加，治疗后 24 h 流式细胞分析示肿瘤组织中巨噬细胞百分比升高 2～3 倍，提示 PDT 可能通过上调 IL-6 的表达，募集巨噬细胞至治疗部位，杀伤肿瘤细胞并介导特异性抗肿瘤免疫的建立；而 PDT 后肿瘤组织中 IL-10 mRNA 含量降低，减少了对 Th1 型细胞应答的抑制研究还发现小鼠 EMT6和 Colo26 肿瘤光敏素-PDT 后 24 h，肿瘤引流淋巴结中表达 IL-12的抗原递呈细胞（antigen presenting cells，APCs ）增加，分离这些 APCs 与 T 细胞共同培养，可刺激 T 细胞增殖并分泌 γ-干扰素，说明 PDT 可激活 APCs，通过分泌 IL-12 诱导 Th1 型反应，促进抗肿瘤细胞免疫［4］ Yom 等［5］对胸膜间皮瘤手术切除的患者联合应用术中 Foscan（ meso-tetrakis ［m-hydroxyphenyl］ chlorin，m-THPC ） -PDT 治疗，发现单纯胸膜或肺切除术及联合PDT 后，血清 IL-1β、IL-6 、IL-8、IL-10 水平均有升高，而且 PDT后 IL-6 升高明显，认为这些细胞因子介导了胸部手术联合 PDT 后的全身炎症反应。

Lai 等［6］发现鼻咽癌患者 PDT 后，血清可溶性IL-2 受体明显降低，而 IL-2 水平及 NK 细胞活性明显升高，表明PDT 可通过升高血清 IL-2 增强免疫效应 Nseyo 等［7］研究发现3膀胱癌患者 PDT 后，尿液中可检测到 IL-1β、IL-2 和 TNF-α，提示三者可能在 PDT 后的局部免疫中发挥作用 1.1.2 血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF) Osiecka 等［8］研究发现荷 BFS1 纤维肉瘤小鼠 PDT 后，血清 VEGF 水平降低，肿瘤明显缩小甚至完全消退，治疗组荷瘤鼠生存期延长，认为 PDT 可降低血清促血管生成因子水平，影响肿瘤组织新生血管形成，抑制肿瘤生长然而许多研究显示亚治疗剂量PDT 或 PDT 后有残存肿瘤细胞时，可诱导 VEGF 表达升高Deininger 等［9］以竹红菌素作为光敏剂，应用 4 mW/cm2 功率密度的激光，照射人类 LN229 胶质瘤细胞系 15 min（能量密度3.6 J/cm2） ，发现治疗后肿瘤细胞中出现大量包涵体，但无明显死亡征象，免疫印迹分析示内皮他丁等抗血管生成因子及 VEGF 均被诱导分泌。

Uehara 等［10］对小鼠 NR-S1 鳞状细胞癌进行能量密度约 270 J/cm2（15 mJ/cm2/脉冲，照射 30 min，平均功率密度150 mW/cm2）的 PDT 治疗，光斑覆盖整个肿瘤，但治疗后周边区域仍有许多残存肿瘤细胞；免疫组化示 PDT 后 0～6 h 肿瘤组织中 VEGF 表达明显升高，之后下降，24 h 与对照组无明显差异，PDT 后 24 h 肿瘤血管内皮细胞增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，PCNA ）表达明显降低，48 h 恢复至对照水平；认为 PDT 可迅速引起肿瘤组织严重缺氧，诱导 VEGF 升高，残存肿瘤细胞再氧化又使 VEGF 表达下降，肿瘤氧供恢复后，血管内皮细4胞在 VEGF 作用下发生再增殖Togashi 等［ 11］研究发现，人类NT-1 口腔鳞状细胞癌经能量密度 60 J/cm2 的 PDT 治疗后，肿瘤组织中 VEGF 表达情况与 Uehara 等［10］的结果一致，但 PDT后 24、48、72 h，肿瘤细胞 PCNA 的表达较对照组无明显变化，表明实验条件下，PDT 对残存肿瘤细胞的增殖能力无明显影响。

Solban 等［12］也发现能量密度为 50 J/cm2 的苯并卟啉衍生物-PDT 后 24 h，人类 LNCaP 前列腺癌细胞系及常位移植瘤中 VEGF明显升高，而 p38 MAPK 抑制剂可抑制其升高，提示 p38 MAPK通路的激活可能与 PDT 诱导的 VEGF 升高有关临床 PDT 治疗中，由于激光穿透深度有限及肿瘤组织中光敏剂分布不均等因素，也难以完全杀灭肿瘤细胞，因此除注意给予足够的激光剂量、适时复照外，还可联合抗血管生成药物抑制 VEGF，以达到最佳抗瘤效应 1.1.3 肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF） TNF 具有抗肿瘤、调节免疫应答、介导炎症反应等生物学活性Evans 等［13］研究发现应用光敏素Ⅱ敏化小鼠腹膜巨噬细胞后，予功率密度为 0.3 mW/cm2 的激光照射，可诱导 TNF-α 分泌增多，照射 4～5 min 时（能量密度为 72～90 mJ/cm2）TNF-α升高达峰值，而延长照射时间至 30 min，TNF-α 分泌完全消失，认为 PDT 后巨噬细胞产生的 TNF 可能直接杀伤肿瘤细胞，或通过影响微血管间接发挥抗瘤效应。

Coutier 等［14］也发现人类U937 巨噬细胞经能量密度为 28 mJ/cm2 的 Foscan-PDT 治疗后，吞噬活性显著激活，TNF-α 生成明显增多，对小鼠 L929 成纤维细5胞瘤细胞系的杀伤作用增强，但随光剂量增加 TNF-α 产生逐渐减少，能量密度为 0.2 J/cm2 时降至基线水平上述两项研究均显示，亚致死光剂量 PDT 诱导巨噬细胞产生 TNF-α 的反应更明显，这与临床 PDT 治疗中巨噬细胞可能受到的光辐照剂量近似Cecic 等［15］应用抗体特异性阻断 TNF-α 功能，抑制了 PDT 后 2 h 出现的中性粒细胞升高，提示 TNF-α 参与 PDT 后早期中性粒细胞升高的诱导 1.1.4 趋化因子（chemokine） Gollnick 等［16］ 应用甲基嗜焦素烷基醚衍生物（2-［1-hexyloxyethyl］-2-devinyl pyropheophorbide-a，HPPH）为光敏剂，对小鼠 EMT6肿瘤行 PDT，发现治疗后 4～24 h 肿瘤组织中巨噬细胞炎性蛋白 -2（macrophage inflammatory protein 2，MIP-2）水平明显升高；6 h 肿瘤局部血管内皮黏附分子 E-选择素表达显著增强，48 h恢复至治疗前水平；4～72 h 浸润的中性粒细胞增多，应用抗体抑制 MIP-2 或 E-选择素活性后，肿瘤区中性粒细胞的聚集明显减少。

这表明 PDT 可诱导趋化因子及黏附分子表达升高，引起治疗部位大量炎症细胞浸润；而入侵的炎症细胞可清除残存肿瘤细胞，并促进特异性抗肿瘤免疫的发展 1.1.5 PDT 后细胞因子变化的影响因素及肿瘤细胞和宿主细胞对细胞因子反应性的变化 肿瘤 PDT 后细胞因子的变化极其复杂，受多种因素影响，而且 PDT 也可引起肿瘤及宿主细胞对细胞因子的反应性发生变化，研6究中应予以注意Du 等［17］应用 CNE-2 和 HK1 两种不同类型人类鼻咽癌细胞系及移植瘤研究发现，低分化、高表达 IL-6 的CNE-2 细胞 PDT 后，IL-6 mRNA 及蛋白水平明显升高，而高分化、低表达 IL-6 的 HK1 细胞治疗后，IL-6 的转录和表达无变化；表明细胞类型、组织分化程度和细胞因子的基础表达可能影响 PDT 后细胞因子的变化STAT3 是一种信号转导蛋白及转录蛋白活化因子，研究发现 PDT 可诱导残存肿瘤细胞中未激活的 STAT3 特异性共价交联，使其不能转位至细胞核与 DNA 结合，并衰减经细胞因子受体通路的信号转导，导致 PDT 后至少 24 h 细胞对 IL-6 和抑瘤素M 无反应，辅助肿瘤细胞逃避这些调节因子的抑制作用［ 18］ 。

Wong 等［ 19］以光敏素和 δ-氨基乙酰丙酸作为光敏剂，分别对几个上皮癌细胞系、正常上皮细胞和正常基质细胞进行 PDT 治疗，发现不同靶点 PDT 后，正常细胞和恶性细胞均失去对 IL-6 和表皮生长因子的反应，恢复需 48～72 h，伴有细胞再增殖；认为 PDT 降低了正常细胞和肿瘤细胞对介导免疫反应及辅助组织修复细胞因子的反应性，改变了这些细胞的调节能力 1.2 补体 补体是一组存在于血清、组织液和细胞膜表面具有酶活性的蛋白质,激活后可产生具有炎症介质作用的活性片段，并形成膜攻击复合体（membrane attack complex，MAC ） ，为 PDT 诱导炎症反应的启动和促进因素小鼠 EMT6 肿瘤 PDT 后 30 min，免疫组化检测示肿瘤细胞和血管内皮细胞表面及胞质中大量 MAC 沉积，7表明 PDT 激活了补体系统［15］ Cecic 等［20］发现小鼠 Lewis肺癌经光敏素 PDT 后，肿瘤局部及血清中 C3 水平明显升高，治疗后 24～72 h 补体活化的旁路途径激活，而阻断 C3a 或 C5a 受体肿瘤治愈率明显降低研究显示小鼠 FsaR 纤维肉瘤 PDT 后 1 h，血液中性粒细胞明显增多，持续升高至 24 h 后下降，补体活性也于治疗后迅速升高，6 h 升高 2 倍达峰值，24 h 降至治疗前水平；PDT后中性粒细胞增多的时间范围与补体激活的时间动力学一致，提示补体级联激活反应产生的 C3a 和 C5a 与 PDT 诱导的中性粒细胞增多有关［21］ 。

研究还发现荷 FsaR 纤维肉瘤小鼠 PDT 后，血液中性粒细胞、单核细胞及 B 淋巴细胞 C3a 受体表达升高，未治疗的小鼠腹膜巨噬细胞和肥大细胞与 PDT 治疗的 FsaR 细胞混合培养后，C3a 受体也有所升高，而且特异性阻断 C3a 受体，可明显抑制 PDT诱导的中性粒细胞增多，表明 C3a 可能是 PDT 诱导炎症和免疫反应中的关键效应分子［22］ 1.3 热休克蛋白（ heat-shock protein，HSP） PDT 引起的氧化应激可诱导 HSP70 的表达，Gomer 等［23］分别应用光敏素Ⅱ、单天门。