光动力学治疗皮肤相关疾病的研究进展

李昕 综述 李伟 审校

光动力疗法（Photodynamic therapy，PDT）是近年来发展较快的一项医疗技术。它的基本原理是，首先通过全身或局部用药给予光敏剂，利用靶细胞与周围正常细胞积聚光敏剂的差异，使光敏剂在靶细胞中特异性集聚，然后经特定波长的激光照射后，激发光敏剂产生一系列的光化学反应，产生单重态氧、自由基或自由基离子等细胞毒性物质，特异性杀伤靶细胞；同时也能损伤照射局部的血管内皮系统而造成血栓，使照射局部缺血缺氧，达到治疗目的。目前，该技术已成功应用于治疗皮肤、消化道、呼吸道、泌尿系统等的浅表恶性肿瘤，并且近年来在非肿瘤疾病的治疗中也得到了应用。PDT在皮肤科主要应用于光化性角化病、浅表型基底细胞癌和Bowen’s病等皮肤肿瘤的治疗，对寻常性痤疮和病毒疣等显示了独特疗效。PDT副作用较少，恢复时间短，美容效果突出，已成为某些皮肤科疾病优先采用的治疗方法。本文就PDT的研究进展，及其在相关皮肤疾病中的应用进行综述。

1 光敏剂

理想的光敏剂应该有很好的化学纯度，能在靶组织中积聚，短时间内达到积聚峰值，半衰期短，可以很快从正常组织中清除，所需激活的激光波长可穿透靶组织并产生大量的细胞毒性物质以达到治疗目的。

第一代光敏剂是HpD及其纯化物卟吩姆钠（Photofrin），其组织选择性和光动力损伤强度的稳定性都很差，并且容易引起皮肤光过敏反应，术后避光时间长。另外，这类光敏剂的在红光部分的吸收带很弱，导致治疗深度不够，临床应用具有一定的局限性。第二代光敏剂，如苯并卟啉衍生物单酸环A、间-四羟基苯二氢卟酚、酞菁类和二氢卟吩等都是纯化物，所需激发的激光波长为660～690 nm，最大的优点是能在靶组织处快速集中，在正常组织中快速清除。第三代光敏剂（尚处于实验阶段）包括Lutetium texaphyrin[1-2]和抗体结合光敏剂[3]等，吸收光谱为700～800 nm，具有更深的组织穿透性和更好的靶组织选择性。

由于全身给药会延长光敏剂的清除时间，局部应用的光敏剂更适合用于皮肤癌的治疗。目前，最常见的局部用光敏剂是氨基乙酰丙酸（Aminolevulinic acid，ALA）和甲基氨基乙酰丙酸（Methyl aminolevulinate，MAL）。ALA是人体中血红素合成过程中的中间物质，其作为内源性卟啉的光敏剂是目前临床运用较多的一类。ALA穿过细胞膜并在细胞内积聚的量是有限的，该过程需要能量，受pH值和温度的影响，并且极易饱和，但ALA在肿瘤细胞中能较快积聚。MAL是ALA的甲基酯化物，同样可以在癌细胞中选择性积聚。MAL通过主动转运和被动扩散两种方式进入细胞。后者不需要能量，不存在饱和状态。进入细胞后，MAL脱甲基，转化为ALA，后续的代谢过程和ALA是一致的。ALA或MAL产生的内源性光敏剂PpIX可以在24～48 h后完全代谢为无光敏活性的血红素[4-5]，减少了光敏剂滞留带来的副作用。

2 光源

PDT光源的波长应该在光敏剂可吸收光谱范围内。卟啉类化合物最大吸收光波长是405 nm，其他较低的吸收峰为510 nm、545 nm、580 nm和630 nm。光生物学的基本规律是光的波长越长穿透能力越强。因皮肤相对于脏器更容易接触到光，故PDT在治疗皮肤相关疾病时，光的波长可以更为广泛。蓝光波长405～420 nm，穿透皮肤的深度约1～2 mm，用于治疗表浅的皮肤疾病；红光波长600～800 nm，可穿透皮肤深度约6 mm，是治疗皮肤病最理想的光波。但因为PDT依赖于光的能量和光敏剂的含量，故治疗有效深度约为1～3 mm[5]。临床应用光源波长多在625～633 nm，因为这个波段的光的穿透性最好[6]。PDT的光源可以分为3大类：光谱灯、二极管灯和激光。在临床研究中应用的非相干光源主要有卤素灯、发光二极管灯（LED）和强脉冲光（IPL）。LED设备较便宜，方便携带，目前适用于大面积的皮肤病变。激光仪可以发出高能量的单色光，聚焦精确，在治疗小的病灶时可以最大程度地保护周围的组织。目前，最常用的光源是脉冲染料激光（595 nm）和二极管激光（632 nm和670 nm）。

3 PDT的作用机制

PDT治疗需要光、光敏剂和氧分子三种物质的参与和相互作用。治疗过程包括两个阶段：第一阶段，局部或全身用药后，光敏剂在靶组织中积聚。PDT治疗皮肤肿瘤主要理论依据是在细胞快速增殖过程中，需要亚铁血红素和相关分子，光敏剂为体内血红蛋白合成的前体物质，可以被增生活跃的细胞选择性吸收，使细胞内及新生血管中光敏剂含量高于周围正常组织，从而导致这些细胞有更高的光敏性。因此，损伤被局限在高光敏性的细胞中，周围组织不受影响，以达到预期的治疗效果[7]。第二阶段，用特定波长的光照射光敏性组织。光敏剂暴露于特定波长的光后被激发，先从基态到激发单重态，然后过渡到相对稳定的激发三重态。处于激发三重态的光敏剂和周边分子可以发生两种反应：一是通过氢离子和电子的转移产生自由基，二是将能量转移给氧，产生细胞毒性物质，即活性氧（Reactive Oxygen species，ROS），单态氧是ROS的主要成分[8]。单态氧在生物系统中有很高的活性，活性氧可以氧化脂质、氨基酸和蛋白，其产物介导细胞凋亡和坏死。单态氧在其失活前扩散距离不超过0.02 μm[9]。因此，单态氧介导的损害局限在其生成的地方。ROS氧化的细胞成分破坏细胞膜和细胞器，导致细胞内外渗透压和传输功能改变。另外，ROS也可间接刺激炎症介质的转录和释放[10]。虽然有人认为单态氧是PDT造成细胞损伤的主要原因，但是在PDT介导氧化损伤中，自由基也起着非常重要的作用[11]。

4 PDT在皮肤疾病治疗中的应用

光动力最早被应用于皮肤疾病的治疗，随着PDT研究的发展，其应用范围不断扩大，从最初的单一皮肤癌症治疗到现在的炎性疾病及美容用途。

光化性角化病（Actinical keratosis，AK）是由于光照引起的皮肤角化过度，白种人中较常见，好发于光照部位。1999年，美国FDA批准ALA-PDT疗法应用于AK的治疗，疗效良好。美国的一项多中心随机双盲安慰剂对照研究中，治疗组外用MAL后3 h，用非相干红光（75 J/cm2）治疗，1周后重复治疗一次。3个月后，治疗组与安慰剂组相比，90%患者治疗有效，并取得很好的美容效果[12]。蓝光源和红光源相比，在治疗效果上无差异[13]。Tarstedt等[14]对106例患者的研究显示，对于薄的病灶，单次治疗和重复治疗相比，疗效无差异；对于厚的病灶和顽固性病灶，重复多次治疗的清除率高于单次治疗。头面部AK，ALA-PDT单次治疗后3个月，病灶清除率可以达71%～100%；四肢部位病灶清除率仅为44%～73%[15]。

Bowen’s病（BD）亦称原位鳞状细胞癌。一项多中心随机对照研究将MAL-PDT、冷冻和5-FU对BD的疗效进行对比，最后一次治疗后3个月进行随访。3种方法治疗后病灶清除率相似，分别为86%、82%和83%。治疗后24个月随访，病灶残留率分别为68%、60%和59%。但PDT治疗后美容效果最佳[16]。Salim等[17]的两中心随机Ⅲ期临床实验证明，采用ALA-PDT治疗后6周，病灶的清除率为88%（29/33），高于5-FU治疗组的66.7%（22/33）。治疗后1年，ALA-PDT治疗的病灶清除率为82%，同样高于5-FU治疗组的42%。由于PDT美容效果突出，疗效也同样良好，已成为BD的首选治疗方法。

基底细胞癌（Basal cell carcinoma，BCC）是最常见的皮肤恶性肿瘤，起源于上皮的基底细胞。已有许多研究证实，PDT可以有效治疗BCC[18]。一项5年随访研究对MAL-PDT和冷冻法治疗表浅BCC的疗效进行比较，3个月时病灶完全缓解率分别为97%和95%，五年时病灶完全缓解率分别为75%和74%。两者在缓解率上无显著差异，但是从美容角度来看，PDT明显优于冷冻治疗[19]。目前，手术切除和冷冻仍是BCC治疗的一线选择，PDT被认为是二线选择，但对于大面积或弥散性皮损、患者年龄太大或太小、不能耐受其他治疗方法时，PDT治疗具有特别的价值。

鲜红斑痣，又称葡萄酒色斑（Port-wine stains，PWS），是一种常见的先天性毛细血管畸形，多发于面颈部。PDT治疗PWS已有20年的历史。顾瑛等[20]首先应用HPD-PDT治疗PWS获得成功。随着光敏剂和光源的不断发展，李伟等[21]使用癌光啉（PsD-007）作为光敏剂，578 nm铜蒸汽激光作为光源，治疗155例PWS，完全治愈率为26.5%，总有效率达97.4%，额颞部、颈和耳后病灶的有效率可达100%，疗效良好，局部反应轻，可重复治疗。Zhao等[22]的开放性多中心研究表明，Hemoporfin-PDT可安全有效地治疗16～50岁患者的PWS。但Evans等[23]的研究证实，ALA-PDT与单纯应用PDL治疗PWS相比，疗效无显著差异。

PDT治疗痤疮的机理是通过光化学反应杀死皮损中的丙酸杆菌，同时直接损伤皮脂腺，减少皮脂腺分泌物。Yeung等[24]对12例亚洲人的面部痤疮用0.5%ALA-PDT治疗。患者外用ALA后1 h以IPL照射，治疗后1个月面部痤疮个数减少，额部油脂明显减少。治疗后未见感染，色素沉着，光毒性等不良反应。Choi等[25]比较了红光源和蓝光源在杀菌作用上的差异，结果显示若不外用光敏剂，蓝光的杀菌作用强于红光，但外用ALA后，红光同样具有很强的杀菌作用。

目前，PDT还用于银屑病、顽固性病毒疣及真菌感染的治疗。此外，还被用于T细胞淋巴瘤、Kaposi肉瘤、乳房外Paget’s病、光化性唇炎、角化性棘皮瘤、毛囊角化病、斑秃、多毛症、光老化、限局性硬皮病、播散性浅表性汗孔角化症等多种疾病的治疗。

5 展望

目前，许多研究主要致力于新型光敏剂和新型药物载体的研发。近年有研究尝试将PDT应用于新的疾病治疗。我们认为，既然PDT治疗不仅可以产生单态氧，从而导致细胞毒效应，还可以封闭增生的血管，因此我们尝试讲ALA-PDT应用于瘢痕的治疗。体外实验已证明，ALA-PDT可使瘢痕成纤维细胞凋亡。蔡宏等[26]用HMME-PDT治疗兔耳增生性瘢痕，治疗后瘢痕厚度明显降低，真皮层变薄，微血管及成纤维细胞数量减少。因此，我们认为，PDT有望成为瘢痕治疗的新方法。

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