光动力学结合脱色素疗法治疗黑素瘤

单浩洋 鲁元刚 吕雪

光动力学结合脱色素疗法治疗黑素瘤

单浩洋 鲁元刚 吕雪

黑素瘤是一种来源于黑素细胞恶性程度较高的恶性肿瘤。研究证明,遗传和环境因素,比如紫外线损伤可以引起皮肤黑素细胞向黑素瘤转化。虽然黑素瘤只占皮肤癌患者的4%,但是死亡率占皮肤癌死亡人数的70%[1]。梅奥医学院的统计显示,在全球范围内,黑素瘤的发病率正在逐年上升[2]。因此,找到黑素瘤有效的治疗方法有着重要的意义。研究发现,早期手术大多可取得良好疗效[3]。由于黑素瘤早期转移率高,对多数患者而言,确诊黑素瘤时已错过了最佳手术时机。对传统的抗癌方法包括,化疗,放疗等,黑素瘤则表现出了极强的抵抗力。光动力疗法(PDT)作为一种全新的尝试受到了越来越多的关注,该疗法通过集中在肿瘤部位的光敏剂发挥全身或局部效应。研究证明,光敏剂在特殊波长的光照射下被激活,使氧暂时转变为活性氧(reactive oxygen species, ROS)[4]。产生的活性氧选择性地杀死肿瘤细胞,破坏肿瘤的脉管系统,激活机体的抗癌细胞免疫应答[5]。PDT具有全身蓄积毒性较低、多次治疗毒副作用较少等优点。因此,作为一种恶性程度极高且暂无有效治疗方案的肿瘤,PDT治疗黑素瘤逐渐得到临床认可,其相关研究也相继开展。

一、PDT治疗黑素瘤

从20世纪80年代开始,PDT治疗黑素瘤的报道相继出现。研究报道[6],实验动物在光动力治疗后,体内的黑素瘤细胞明显凋亡、坏死或生长抑制,实验动物的生存期得到了延长。除此之外,有文献报道在动物模型中,PDT还可以清除淋巴管内的肿瘤细胞,破坏与肿瘤密切相关的淋巴管,从而可有效抑制肿瘤的转移[7]。相比众多的动物实验报道,相关临床试验却较少。其中一项利用二氢卟酚e6作为光敏剂的临床实验报道[8],14例参与实验的黑素瘤皮肤转移患者在治疗后的实验观察期间,所有的转移灶完全消退且未复发。而另外一项针对黑素瘤脑转移的实验结果显示[9],荧光标记引导下的手术切除联合重复的光动力治疗,使6例受试者在治疗结束后均未出现脑部黑素瘤的复发,其疗效令人满意。根据文献报道,PDT在临床上,现阶段主要用于治疗脉络膜黑素瘤。

二、黑素瘤对PDT的抵抗

虽然光动力学治疗黑素瘤有显著疗效,但同传统的放化疗一样,黑素瘤也显示出了对PDT的抵抗。根据报道[10],这与光学干涉,黑素的抗氧化防御,自噬作用诱导的细胞保护应答机制有关。还有文献指出[11],黑素颗粒可以保护黑素细胞和黑素瘤细胞免于有细胞毒作用的中间产物的伤害。通过不同类型的黑素瘤对光动力敏感性的比较发现,色素沉着的黑素瘤对各种治疗包括,PDT的抵抗明显强于无色素沉着的黑素瘤[12],表明黑素含量可能对PDT治疗黑素瘤的效果产生影响。相关结果显示[13],色素沉着黑素瘤对光动力学疗法的抵抗源于黑素,而主要是黑素可以与光敏剂竞争光子的吸收。有学者认为[14]黑素主要起到了类似滤光镜的作用,它可以阻止照射光向组织深部穿透并吸收或散射光,进而阻滞光敏剂的激活。有文献报道[15],黑素还可作为一种胞内抗氧化剂,清除ROS,起到保护细胞的作用。此外,已有文献报道[16],黑素瘤细胞上ABCG2运载体可以作为流出泵,排除细胞内具有细胞毒作用的卟啉,从而降低PDT的作用。在黑素瘤中,黑素主要存在于黑素小体中。因而,黑素小体在黑素瘤对PDT中的抵抗中也可直接发挥一些作用。在黑素合成过程中,一些有细胞毒作用的中间产物会生成,例如5，6-二羟吲哚和5，6-二羟吲哚-2-羧酸等,而黑素小体可以保护黑素瘤细胞免受这些有毒中间产物的伤害[17]。除此之外,黑素小体和黑素与不同黑素瘤细胞的死亡类型也有关。文献报道[18],接受相同的PDT(HYP-PDT),色素沉着黑素瘤与无色素沉着黑素瘤的细胞死亡类型有所不同,前者以细胞坏死为主,后者却是细胞凋亡。

三、PDT与脱色素疗法的结合

由于黑素在黑素瘤对PDT的抵抗中起到重要作用,多年来,许多学者进行了各种尝试,对黑素瘤中的黑素进行脱色处理。黑素的生物合成首先是由酪氨酸通过酪氨酸羟化酶转化为左旋多巴,然后再通过多巴氧化酶使左旋多巴转变为多巴醌。而后,通过酶和金属离子催化的一系列反应,多巴醌转变为黑素。在这一过程中,很多刺激因素都可改变黑素的生物合成[19]。而在不同的细胞基因型和环境因子作用下,酪氨酸可以最终转变为不同类型的黑素[20]。因此,黑素瘤可以是无色素沉着肿瘤、中度色素沉着肿瘤以及高色素沉着肿瘤。其色素沉着的程度与肿瘤的分化程度呈正相关,与生长速率呈负相关[21]。

虽然黑素瘤是一种恶性肿瘤,而恶性肿瘤通常会失去一些特定的正常细胞功能,但它却表现为酪氨酸酶和一些可能的黑素生成酶的表达增多,从而导致黑素生成增多[22]。此外,酪氨酸酶,酪氨酸酶相关蛋白TYRP-1和TYRP-2在黑素合成期间通过不同的活性位点与酪氨酸羟化酶、多巴氧化酶产生协同作用,促进了黑素的合成。因此,在黑素生物合成的过程中,酪氨酸酶是其中一个重要的限速酶。抑制酪氨酸酶的活性可以有效减少黑素的生成,从而达到使黑素瘤脱色素,减少黑素在PDT中造成的光学干涉和ROS光防护作用,提高黑素瘤细胞对PDT的敏感性。

苯硫脲作为酪氨酸酶的抑制剂早已为人熟知,其减少黑素沉着的效果也已明确。南非的一个研究小组选择苯硫脲对黑素瘤细胞进行脱色预处理[23]。他们首先使用苯硫脲对有色素沉着的UCT Mel-1黑素瘤细胞和无色素沉着的A375黑素瘤细胞进行脱色素预处理48 h后,再对它们进行相同的3 μm HYP-PDT治疗,并对其死亡率进行比较。实验结果显示处理后的A375黑素瘤细胞生存率比UCT Mel-1黑素瘤细胞要高3.5倍。这项实验证明,色素沉着的黑素瘤细胞经过脱色处理后确实可以显著提高其后进行的PDT的疗效,提高黑素瘤细胞对治疗的敏感性。此外,这个实验还发现,由于苯硫脲对黑素生成的抑制可逆,去除苯硫脲后,这些黑素瘤细胞再次对PDT产生了抵抗。除了苯硫脲外,这个小组通过随后的另一个实验发现曲酸同样也能取得较好的疗效[24]。文献证实,曲酸可抑制黑素的生成,其脱色素作用主要是通过与酪氨酸酶活性中心的铜离子鳌合,抑制酪氨酸活性来实现[25]。在这个实验中,他们对黑素瘤细胞利用曲酸进行了3 d的脱色处理后实施了PDT。实验结果显示,脱色素处理后的黑素瘤细胞产生的ROS的量比对照组增加了3.82倍,而细胞死亡数量也较之增高了11%。与他们利用苯硫脲进行脱色处理获得的结果不同,这些经曲酸脱色后的黑素瘤细胞在重新色素沉着72 h后依旧未能会恢复到处理前的状态,而在前一个实验中,去除苯硫脲后的黑素瘤细胞对PDT再次产生了抵抗。因此,我们可以推测曲酸在这种疗法中可能比苯硫脲更有优势。在现有的PDT结合脱色素治疗黑素瘤中,光漂白黑素的方法也有相关报道[26]。在实验中,研究者对B16F10黑素瘤细胞进行了两种不同的PDT处理。其中一种,先对黑素瘤细胞进行紫色光照(420 nm),再用红光(634 nm)对其进行了照射。另外一种,光照顺序与前一种相反,即先红光后紫光,其结果显示,前一种方法处理的肿瘤细胞的生长受到了更为明显的抑制。这个实验证明紫光PDT可以漂白肿瘤细胞的黑素,从而增强了黑素瘤细胞对红光PDT的敏感性。通过这个实验,我们在对黑素瘤进行PDT前的脱色处理有了一种全新的认识。

结合目前的一些研究,未来黑素瘤的一些新的治疗方式都有可能以抑制黑素生成为基础进行开展。除已发现的许多化学制剂,新近研究还发现,一些从天然植物中提取出来的成分也可以有效减少黑素瘤细胞的色素沉着。中国台湾的一个研究小组通过实验先后证明6-姜辣素和8-姜辣素可以通过不同的机制,有效抑制B16F10黑素瘤的黑素合成[27]。此外,韩国等研究者也相继发现天然植物中提取的红景天甙、丹皮酚、杜鹃花酸等也可以起到减少黑素瘤色素沉着的作用[28]。随着研究范围的不断拓宽,一些发现已久的药物也被证实有此功效。日本的一项研究证实[29],广为人知的非甾体类药物,如甲芬那酸、双氯芬酸和尼美舒利,它们可能通过抑制编码酪氨酸酶基因的转录,达到抑制酪氨酸合成,减少黑素瘤中黑素的生成。虽然有许多这方面的报道,但这些抑制黑素瘤色素沉着的新方法能否与PDT很好地结合,以达到治疗黑素瘤的效果尚待进一步的研究。

四、结语

虽然黑素瘤对PDT有明显的抵抗,但随着对其机制研究的不断深入,针对PDT治疗抵抗的应对方法会相继发现。其中,对黑素瘤进行脱色预处理的方法得到了越来越多实验的支持。可以预见的是,随着一些新的脱色方法与PDT结合的实验开展,逐步完善的治疗方式将进一步增强该疗法对原发肿瘤的杀伤效果,减少其复发及转移,并有可能诱导免疫调控,最终达到治愈黑素瘤的目的。

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2014-01-02)

(本文编辑:吴晓初)

10.3760/cma.j.issn.0412-4030.2014.10.034

400038重庆,第三军医大学第三附属医院整形美容科(单浩洋、鲁元刚),教务科(吕雪)

鲁元刚,Email:skin515@163.com