局部5-氨基酮戊酸光动力疗法治疗增生性瘢痕的进展

常梦玲 马晓荣 欧阳天祥

增生性瘢痕是病理性瘢痕的一种，为皮肤创伤愈合过程中成纤维细胞过量增殖和细胞外基质的过度沉积（主要为胶原纤维）[1]，且增生性瘢痕增生期伴有过度和延长的血管增生。目前的治疗方法如:激素注射、放射治疗和冷冻治疗等疗效均不理想[2]，且这些方法会诱导细胞坏死或形成新的损伤，从而诱导新一轮修复增殖效应，甚至愈演愈烈，所以，瘢痕形成的过程并未阻止，而仅仅是被推迟，且愈演愈烈。因此，寻找一种有效防止早期瘢痕增生、无创、简便且依从性好的治疗方法一直是瘢痕研究领域的热点。PDT为治疗肿瘤性疾病的新型治疗手段[3]。1999年，美国FDA批准20% ALA(Levulan)局部溶液介导 PDT可用于治疗光化性角化病[4]。目前,ALA-PDT用于多种增生性皮肤病及皮肤肿瘤中取得了满意效果，如:日光性角化病、硬皮病、基底细胞癌、鳞状细胞癌等。2012年,有报道以ALA及其酯化衍生物MAL-PDT治疗传统方法无效的面部增生性瘢痕，达到了临床和美容的满意效果，且随访1年无复发[5]。PDT可用于防治增生性瘢痕的基础是增生性瘢痕成纤维细胞(Hypertrophic scar fibroblast, HSF)具有很强的增殖能力及活跃的功能，使成纤维细胞能摄取并储留较多的光敏剂。ALA作为体内强光敏性物质原卟啉Ⅸ（Protoporphyrin IX, PpIX）的无光毒性小分子前体，可局部给药，使用后不需长期避光；且受到机体负反馈机制调节，不会在体内过量、长期蓄积，毒副作用小，因此是一种比较理想、使用安全便捷的光敏物质，为目前实验和研究最常使用的光敏剂。本文主要就ALA-PDT及其对增生性瘢痕预防和治疗中的研究进展综述如下。

1增生性瘢痕的发生机制

HSF在创面上皮化后继续旺盛增殖而凋亡过程抑制、细胞外基质合成与降解失衡、部分生长因子如：TGF-β大量产生和持续存在，三者密切关联，构成了增生性瘢痕形成的生物学基础，其中HSF生物学行为的异常是增生性瘢痕形成、发展的重要因素,是研究的重点所在。除上述原因外，瘢痕形成与瘢痕血管的形成关系密切。有研究指出病理性瘢痕的发生、发展过程中，机体通过一系列复杂的调控，使VEGF等促进血管新生的因子过度表达，同时伴有TSP-1等抑制因子合成减少，导致TSP-1、VEGF等血管生成调节因子之间的动态平衡被打破，从而引起创伤组织中血管的新生，为病理性瘢痕的发生、发展提供了物质基础[6]。增生性瘢痕的形成机制复杂，具体机制尚且不详。关于增生性瘢痕形式机制的研究目前已取得较多成果，但有待进一步研究。

2PDT

2.1 PDT基本过程及要素:PDT基本原理是通过全身或局部给予光敏剂，使光敏剂在靶细胞中特异性积聚，再经特定的激光照射激发光敏剂发生一系列光化学反应，产生单线态氧，自由基或自由基离子等继而产生细胞毒性作用诱导细胞坏死及凋亡，同时也能在血管内皮系统形成血栓，使照射局部缺血缺氧，达到治疗目的[7-8]。PDT的三要素是：光源、光敏剂和氧。

2.1.1 光源:激光可以集中于小范围的靶目标且不累及周围组织[9]，且具有单色性好，功率大，波长易与光敏物质吸收光谱匹配，可更有效地激发光动力反应等优点，故目前常选用激光作为PDT的激发光源，已经应用的有氩激光、铜蒸汽激光、Nd:YAG-KTP激光、脉冲染料激光等。研究表明，使用相同的光敏剂及能量密度下，脉冲激光较之连续性光效果好，不仅能减少治疗时间，也缩短了疼痛时间，并且基本不需局部外用麻醉剂[10]。PDT所用激发光均应遵守其波长在光敏物质吸收波长范围内这一原则, 且PDT的激光只起激活光敏剂的作用，能量无需太集中，不会造成照射区的明显升温，更不会造成组织的热损伤，是一种冷光化学反应诱导的生物化学过程。ALA-PDT过程中具有光敏性的PpIX的吸收峰值分别为410nm、504nm、538nm、576nm、635 nm。

2.1.2 光敏剂：理想光敏剂的特点有：化学纯度高，方便给药且可迅速累积到峰值，短暂半衰期、排泄快、避光时间短、不良反应小，有较高作用效率、产生足够活性氧，在病理组织上被选择性吸收而对健康组织不吸收或吸收少，与相应的治疗疾病有匹配的作用波长，缺乏暗毒性等。根据光敏剂结构及其卟啉环上所结合基团，可分为亲水性和亲脂性两种，光敏剂的极性直接决定光敏剂在组织中的吸收分布及代谢[11]。ALA及其酯化衍生物甲基酮戊酸(Methyl aminolaevulinate，MAL)是目前实验和临床广泛应用的光敏剂,其中ALA为亲水性光敏剂， ALA是体内的内源性物质，本身并没有光敏性。正常情况下，机体通过细胞内血红素的含量负反馈抑制ALA合成酶，抑制ALA的生成量，所以体内没有过量的ALA。但大量外源性ALA进入体内后，能被肿瘤组织和其他增生旺盛的细胞选择性地吸收，使细胞内积聚过量的PpIX，后者在一定波长的光照下发生化学反应，产生活性氧类物质，可引发脂类和蛋白质的氧化，最终引起氧依赖的细胞毒性反应而引起细胞死亡。MAL作为ALA的酯化衍生物，亲脂性，进入细胞后迅速转变为ALA,进一步产生PpIX并介导光化学反应。由于光敏剂被增生活跃、生长异常的细胞选择性吸收，光照后产生活性氧杀伤该细胞，对病灶周边组织则损伤轻微，从而达到治疗目的。正常皮肤使用ALA诱导PpIX荧光的产生存在明显的个体内和个体间差异，且个体内ALA应用时间，身体部位及角质层的状态都是PpIX荧光产生的影响因素，其中角质层的状态是影响ALA渗透性及PpIX荧光累积的重要因素[12]，因此,是否能透过联合外用药物或者其他有效方法提高局部病损区域角质层渗透性，以提高PpIX的累积从而达到更佳的治疗作用有待进一步研究。

2.1.3 组织氧浓度:光敏作用不能在组织缺氧区域发生。从PDT对组织微脉管系统的瞬间作用起，就有可能因为光动力反应消耗氧而出现氧短缺的现象。有研究报道，在光敏剂经光照后，组织中的氧压会迅速且显著下降进而限制反应，影响PDT的杀伤效果。采用多次分步光照的PDT方案，允许组织在间隔时间的再氧化，可以克服这个问题。

3ALA-PDT用于防治增生性瘢痕机制的研究进展

增生性瘢痕形成的中心是HSF凋亡抑制，且过度增殖及分泌,其合成胶原蛋白等细胞外基质的能力显著增强使细胞外基质过度沉积，具有类肿瘤的生物学特性，因此，增生性瘢痕抗纤维化的中心策略是抑制HSF的增殖和分化 [13-14]，有效的非手术治疗瘢痕的方法均应直接或间接针对抑制成纤维细胞增殖以及调整胶原代谢异常这一重要环节[15]。蔡宏等[16]联合光、光敏剂和氧，三者作用于瘢痕组织中的成纤维细胞,发现PDT是通过破坏前胶原等蛋白质合成的场所，如粗面内质网、核糖体和线粒体，抑制细胞合成与分泌蛋白的能力，从而减少前胶原蛋白的生成，另外发现PDT可诱导部分成纤维细胞发生凋亡。近来有研究表明， ALA-PDT作用于体外培养的HSF 4h后出现PpIX的聚积，且作用5h后积聚量达高峰，此时给予激光照射，HSF的成活率降低，并与照射强度呈量效关系，因此,ALA-PDT能够杀伤增生性瘢痕的成纤维细胞，是一种治疗增生性瘢痕的新方法[17]。PDT可以在体外和体内通过坏死或者凋亡的形式诱导细胞死亡，而在临床应用中，细胞凋亡，而不是坏死，应当成为治疗所选择的方法。PDT诱导细胞死亡的形式取决于光敏剂的应用，光流量条件，组织的氧含量，以及涉及的细胞类型[18]。有人提出ALA-PDT对细胞的杀伤作用随光照强度变化而变化，发生死亡的方式也可能与光照强度有关[19-20]。低剂量的激光可诱导HSF发生凋亡，此过程中伴有Caspase 3的活化，且随激光能量增高细胞坏死的比率升高[2,21]。近来发现，血管损伤以及随后产生的血液流变学的异常在PDT治疗肿瘤机制中可能具有更重要的作用，且增生性瘢痕的形成与瘢痕血管亦有密切关系。既往研究[22-23]在兔耳腹面建立的增生性瘢痕模型中应用ALA-PDT后，发现瘢痕软化，真皮层变薄，成纤维细胞减少，微血管数量减少等现象，并证实了ALA-PDT对成纤维细胞具有明显的促凋亡作用，且对瘢痕组织内的小血管增殖也有明显抑制作用，其中能量密度为7.5～8.0J/cm2的可最大限度地发挥光敏剂的疗效，抑制增生性瘢痕的形成。PDT对硬皮病等以成纤维细胞过度增殖及胶原沉积为特点的疾病有效的作用机制可能与ALA-PDT可以诱导基质金属蛋白酶MMP-1、MMP-3合成及皮肤成纤维细胞I 型胶原mRNA合成减少有关[24-25]。另有研究表明ALA-PDT能抑制成纤维细胞分泌胶原等细胞外基质, 阻止增生性瘢痕成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化，降低胶原的收缩[26]。此外，有研究[27]首次报道低浓度的MAL-PDT治疗可促进适量的内生性活性氧类物质的产生，可以有效地刺激人体不断分裂的角质形成细胞生长增殖，这种增殖反应需要Src激酶活性，且与短暂的诱导cyclin D1表达有关，与基因或细胞毒性的损伤无关。说明光敏剂的浓度不同对不同细胞会产生不同的作用效果，是影响PDT作用效果的重要因素。有关治疗不同疾病的光敏剂浓度目前尚无定论，用于皮肤疾病及皮肤肿瘤的ALA浓度多为10%～20%。基于增生性瘢痕类肿瘤的性质及与正常瘢痕组织存在的组织病理学差异，以及细胞增殖及凋亡、细胞因子、基因调控、细胞外基质、免疫反应及相关信号通路及分子的变化等不断深入研究，ALA-PDT对增生性瘢痕的防治作用仍需进一步实验证明和探索。有临床病例报道指出在以ALA酯化衍生物MAL乳膏为光敏剂，以波长为732nm的非相干红光为光源，治疗1例经硅凝胶、注射激素及冷冻手术等均无效的69岁女性面部增生性瘢痕后，发现瘢痕明显松软、扁平、红斑变浅、体积减小，达到了令患者满意的临床疗效，且随访1年无复发[5]。此外，有研究指出进一步以ALA/MAL为光敏剂，PDT对瘢痕有显著的作用，且瘢痕的改善情况可能与PDT治疗次数显著相关[28-29]。有研究者分别以MAL及ALA为光敏剂的PDT作用于瘢痕疙瘩成纤维细胞的不同部位（顶端部、中心部、边缘部），发现PDT作用后的光毒性作用取决于损伤部位，细胞内光敏物质前体，以及光流量，提示PDT可能为治疗瘢痕疙瘩的靶部位疗法。另有文献详细报道了以ALA酯化衍生物MAL为光敏剂介导的PDT治疗瘢痕疙瘩取得满意效果[30-31]，瘢痕疙瘩较增生性瘢痕更为顽固，这对ALA-PDT治疗增生性瘢痕亦有指导意义。有研究者联合ALA-PDT及剥脱式点阵Er:YAG 激光(2 940nm)治疗重度痤疮及其瘢痕，发现两者联合可有效阻止和改善重度痤疮的瘢痕形成,为重度痤疮有效、安全的治疗方法[32]。这提示PDT联合传统激光治疗重度痤疮及其瘢痕有较好的应用前景，也提示对于增生性瘢痕， PDT和传统激光联合使用可能会取得更好的治疗效果。就目前所取得的研究进展来看，ALA及其酯化衍生物MAL介导的PDT为治疗增生性瘢痕的一种有效方法。

4小结

综上所述，大多导致瘢痕形成的因素同时也是创伤修复的必要条件，然而其中任何一个环节超过生理需要的增加都有可能导致瘢痕的产生。由于增生性瘢痕的类肿瘤性，越来越多的学者开始关注PDT作用于增生性瘢痕模型的疗效中，并取得了初步成就，其中ALA及其酯化衍生物MAL为现今最为常用的光敏剂。但病理性瘢痕的形成是一个长期的过程，关于ALA-PDT防治增生性瘢痕的研究仍停留在早期阶段，远期疗效有待学者进一步研究证实。此外，ALA-PDT治疗瘢痕的机制还有待进一步深入了解，对于光敏剂的种类、剂量、给药途径的选择以及光动力学治疗的途径、激光的最佳波长、照射的最佳功率密度及能量密度仍需进一步探究。

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[收稿日期]2014-04-10[修回日期]2014-05-09

编辑/李阳利