引用本文： 姜海濤, 曹景玉. 光動力療法在膽管癌治療中的研究進展. 中國普外基礎與臨床雜志, 2015, 22(5): 633-636. doi: 10.7507/1007-9424.20150165 復制
膽管癌于1840年由Durand-Fardel報道[1]，是一種惡性程度較高的肝膽系統原發惡性腫瘤，很少能達到真正的根治，究其原因，主要原因為起病隱匿、解剖部位特殊、早期確診率低、預后極差等，并且目前尚缺乏有效的非手術治療手段，故5年生存率僅為20%～40% [2]。目前，最有效的治療方法是手術治療，主要包括根治性切除術、擴大根治性切除術、姑息性切除術、肝移植聯合輔助治療等。根治性切除術是能夠提高膽管癌患者生存率最有效的治療方法，但遺憾的是只有不到一半的患者有手術治療指征，并且放療和化療均難以達到真正治療膽管癌的目的。Sagawa等[3]報道，對膽管癌患者術后進行放療并無實際意義；Todoroki [4]也報道，在膽管惡性腫瘤患者的生活質量和生存率的改善方面，化療無實際臨床意義。光動力療法（PDT）是21世紀以來開展的一種從組織、細胞層面治療惡性腫瘤的新技術療法，已取得了一定的成績。隨著PDT基礎研究和臨床實踐的不斷深入，以及新型光敏劑、激光反射及傳導裝置的不斷發展，其應用也日益廣泛，越來越顯示出旺盛的生機和活力。目前研究表明，PDT可以作為治療膽管癌的一種有前景的療法。筆者通過文獻復習，了解PDT在人膽管癌治療中的研究進展情況。
1 PDT的原理和作用機制
1.1 PDT的原理
PDT是從組織和細胞層面來針對腫瘤的一項新技術療法，其充分利用了靶組織和靶細胞在光化學反應下被破壞的特點，同時還具備無創或微創、非產熱性、療效徹底等特點。PDT的原理是根據腫瘤組織對特定光敏劑具有選擇性攝入的特點，腫瘤組織中具有較大的組織間隙和豐富的血管，使光敏劑在其中的半衰期延長，經過一段時間的蓄積可使光敏劑濃度增高，光敏劑能夠在特定波長的光照射下被激活，發生光子能量的躍遷，由基態變成激發態，處于激發態的光敏劑不穩定，在返回基態時會產生并釋放大量能量，分子狀態的氧作為電子接受體接受能量后，從而形成氧自由基等活性氧，與腫瘤細胞中的分子發生氧化反應而殺傷腫瘤細胞[5]，而在正常組織中能迅速代謝，在殺滅腫瘤細胞時減少對正常組織的損傷。PDT發揮效應的兩個基本條件是具備產生活性氧的光敏劑和激發光敏劑的光。
1.2 PDT的作用機制
1.2.1 信號轉導與誘導腫瘤細胞凋亡和壞死
有研究[6-7]表明，PDT使細胞發生一系列生物學及信號轉導途徑變化。信號轉導途徑主要有線粒體途徑、神經酰胺途徑和死亡受體相關途徑，涉及鈣離子水平、酪氨酸激酶、轉錄因子等的異常。線粒體途徑在細胞凋亡中起著非常重要的作用，其原因是線粒體膜上的相應受體易與光敏劑作用的終末效應因子相結合，從而增加線粒體膜的通透性損傷或結構破壞，進而釋放一系列調控因子促進細胞凋亡。PDT的靶效應主要是誘導腫瘤細胞的凋亡和壞死，內源性的PDT能促進多種細胞的凋亡[8]，其主要作用機制目前認為是通過caspases活化[9]、Bcl-2等抗凋亡蛋白的下調[10]來實現的。有研究表明，PDT產生的細胞凋亡可以引起caspase-3活化、染色質濃縮、線粒體中的細胞色素C快速釋放等變化，如Ferri等[11]認為，PDT首先促使線粒體中的細胞色素C釋放到細胞質，再引起凋亡蛋白酶家族的活化，釋放凋亡誘導因子，從而引起腫瘤細胞的凋亡。
1.2.2 腫瘤微血管的破壞
PDT產生的活性氧可以直接破壞血管內皮細胞，導致水腫、血小板聚集和血栓素釋放血栓形成啟動瀑布式反應[12]。PDT通過破壞腫瘤的脈管系統，導致腫瘤血管內血栓形成和出血，隨后腫瘤會因缺氧和缺乏營養物質而壞死[13-15]。
此外，毛細血管血栓使局部暫時性缺血，隨著腫瘤血管活性物質釋放和新生血管的出現，可導致缺血-再灌注損傷，引起腫瘤細胞壞死[16-17]。
1.2.3 激發免疫及炎癥反應
PDT可通過氧化應激產生保護性反應，觸發一系列信號轉導途徑而啟動轉錄因子，產生細胞因子和黏附分子。PDT產生的活性氧，氧化分解膜脂質生成的花生四烯酸代謝產物，是強烈的炎癥介質，可以迅速引起強烈的炎癥反應。同時與血管損傷所釋放的組胺、5-羥色胺等趨化中性粒細胞和單核巨噬細胞侵入，殺傷腫瘤，免疫系統被激活后也能夠識別和殺傷腫瘤細胞[18-19]。PDT還能使組織內的腫瘤壞死因子、白細胞介素等增加，使巨噬細胞發生吞噬反應。在PDT氧化應激促進下，補體系統被啟動，中性粒細胞等炎癥細胞侵入到以前缺血的部位，發生炎癥反應而殺傷腫瘤細胞。
2 PDT在膽管癌中的基因研究
在惡性腫瘤發生的基因研究中，出現了基因協同假說，認為有兩個或多個功能不同的異常啟動基因在惡性腫瘤的發生、發展和轉移各階段各自發揮著不同的作用；同時，它們相互協調，共同促進細胞癌變。
增殖細胞核抗原（PCNA）是反映細胞增殖的主要生物學指標，其合成表達均與細胞增殖密切相關。血管內皮生長因子（VEGF）-C具有調節血管和淋巴管形成的雙重作用，能夠促使局部毛細血管和淋巴管增生，有利于腫瘤的快速生長。環氧合酶（COX）-2是一種在花生四烯酸轉變代謝過程中發揮重要作用的關鍵酶，與腫瘤的關系十分密切。首先，在許多良惡性腫瘤中均有COX-2基因的高表達；其次，COX-2的催化產物能夠促進腫瘤細胞快速生長，而COX-2抑制劑則能抑制腫瘤細胞的增殖，同時，COX-2能夠誘導刺激腫瘤的血管新生；再次，COX-2能夠減緩降低腫瘤細胞的凋亡率。
PCNA、VEGF-C和COX-2在膽管癌細胞中互相協同和調控[20]。VEGF可呈時間和劑量依賴性地促進COX-2的表達，同樣在腫瘤組織中COX-2基因激活而產生的COX-2蛋白也能夠誘導VEGF-C的產生，起到促使腫瘤組織中脈管系統新生的作用，促進腫瘤細胞的增殖、浸潤和轉移，相反，抑制COX-2也能抑制VEGF-C的表達[21]。VEGF-C和PCNA在膽管癌中的表達也相互促進，它們也能夠協同作用于膽管癌。PCNA在膽管腺癌中的標記指數最高，而在膽管細胞增生和正常膽管上皮中均較低[22]。VEGF-C在膽管癌組織中高表達，且與膽管癌淋巴結轉移、預后密切相關[23]。Chariyalertsak等[24]研究表明，在90%以上的膽管癌組織中具有大量的COX-2表達，但在正常膽管上皮組織中，只有30%的具有微量的COX-2表達。目前，COX-2促進膽管癌的形成機理包括四方面，即抑制細胞凋亡、干預信號轉導、促進炎癥因子的分泌和促進腫瘤血管形成。
因此，PDT通過抑制PCNA、VEGF-C和COX-2三種因子的表達，可以促進膽管癌細胞的凋亡，抑制膽管癌細胞的增殖。有文獻[25-28]報道，PDT在體外能夠通過抑制PCNA、VEGF-C和COX-2的表達，進而促進膽管癌細胞的凋亡，抑制細胞增殖，其機制可能是PDT抑制PCNA的表達，可使腫瘤細胞從G1期到S期延遲，從而降低S期細胞含量，因為在正常情況下，PCNA-P21可與多種CDK細胞周期素結合形成四聚體[29]，當PCNA的表達受到抑制時，CDK的活性也受到抑制，導致細胞由G1期進入S期受到阻礙，從而促進細胞凋亡，抑制細胞增殖。PDT影響核因子-κBp65通路抑制膽管癌細胞下游COX-2表達，COX-2表達受抑制而VEGF-C表達也受到抑制，進而促進細胞的凋亡。
3 PDT在膽管癌中的應用研究
PDT是治療膽管癌的新方法之一，患者通過靜脈注射或口服光敏劑，經過內鏡光源發射特定波長的光，照射一定時間，產生光動力效應誘導腫瘤細胞凋亡或壞死，達到腫瘤局部治療的目的。自報道光敏劑能在膽管細胞中聚集以來，Photofrin、ALA、LS11等多種光敏劑相繼被發現，它們都可在膽管癌細胞和正常膽管細胞中聚集，并在兩者之間形成明顯的濃度差，通過內鏡將光導纖維送達腫瘤所在膽管，在腫瘤局部照射，產生殺傷腫瘤細胞的光動力效應[30-31]。目前，臨床治療膽管癌常用的光敏劑為卟吩姆鈉。
目前，PDT在各研究層面均取得了比較不錯的療效。有研究[32]顯示，單天門冬酰胺二氫卟酚e6介導的PDT治療膽管癌實驗中，體外細胞增殖的抑制呈明顯劑量依賴性，腫瘤體積在PDT治療2周后明顯縮小，肝臟照光區的血循環和Glisson系統均未受損。在接種人膽管癌細胞小鼠模型實驗[33]中，以血卟啉衍生物作為光敏劑的PDT對腫瘤組織的殺傷深度可達0.8 cm，并且對體內其他重要臟器無明顯的損傷。Kahaleh等[34]的大樣本研究證明，PDT聯合支架置入治療膽管癌與單純支架置入相比，可提高生存期近12個月。Ortner等[35]發現，對于不可手術切除膽管癌患者，PDT與單純支架置入相比，PDT優勢顯著。Quyn等[36]證明，與支架置入聯合化療相比，根治性手術與姑息性Photofrin-PDT聯合支架置入能明顯提高肝門膽管癌患者生存期。Zoepf等[37]研究表明，單純支架置入與PDT聯合支架置入治療膽管癌相比，PDT聯合支架置入治療組中位生存期比單純支架置入組明顯增加。Gerhardt等[38]也表明，PDT聯合自擴張支架治療膽管癌可在不延長住院時間的基礎上顯著提高患者生存期。有研究[39]報道，PDT治療組的中位生存期（493 d）較非PDT治療組（98 d）有明顯延長，且PDT治療組一般情況也明顯改善。國內也有文獻[40]報道，PDT能夠使失去手術時機的膽管癌患者的生存時間延長，減少醫療費用。Fuks等[41]報道，PDT能在一定程度上改善膽管癌患者的身體狀況、生活質量及預后。Witzigmann等[42]報道8例肝門膽管癌患者術前輔助PDT，術后1、3和5年生存率均高于未行輔助PDT的患者。另有文獻[43]報道，術后腫瘤復發患者在經PDT后，生存時間較預期明顯延長，75%患者的2年無瘤生存率有了顯著提高。
4 小結
PDT作為治療惡性腫瘤的一項新興技術，由于其自身的特點和優勢，已經得到越來越廣泛的臨床應用。從目前來看，PDT在膽管癌的治療領域中無論單獨應用，還是與其他方法聯合應用，都具有不良反應小、局部癥狀改善明顯等優點。但是當前還存在許多疑點有待繼續探索和解決，基礎領域如新型光敏劑的研發和殺傷腫瘤的確切機制，臨床應用方面如光敏劑的選擇與應用、激光的途徑與參數、治療方案的制定、如何減少相應的并發癥等。PDT在膽管癌方面的基礎和臨床研究目前尚處于起步階段，同樣存在很多問題亟待解決，需要我們逐步從分子實驗、細胞實驗、動物模型實驗、臨床應用等各方面來明確其具體機制和確切療效。隨著對PDT作用機制的不斷認識和臨床治療經驗的不斷積累，PDT這項技術將會日臻成熟和完善，在膽管癌的治療中有更加廣闊的前景。
膽管癌于1840年由Durand-Fardel報道[1]，是一種惡性程度較高的肝膽系統原發惡性腫瘤，很少能達到真正的根治，究其原因，主要原因為起病隱匿、解剖部位特殊、早期確診率低、預后極差等，并且目前尚缺乏有效的非手術治療手段，故5年生存率僅為20%～40% [2]。目前，最有效的治療方法是手術治療，主要包括根治性切除術、擴大根治性切除術、姑息性切除術、肝移植聯合輔助治療等。根治性切除術是能夠提高膽管癌患者生存率最有效的治療方法，但遺憾的是只有不到一半的患者有手術治療指征，并且放療和化療均難以達到真正治療膽管癌的目的。Sagawa等[3]報道，對膽管癌患者術后進行放療并無實際意義；Todoroki [4]也報道，在膽管惡性腫瘤患者的生活質量和生存率的改善方面，化療無實際臨床意義。光動力療法（PDT）是21世紀以來開展的一種從組織、細胞層面治療惡性腫瘤的新技術療法，已取得了一定的成績。隨著PDT基礎研究和臨床實踐的不斷深入，以及新型光敏劑、激光反射及傳導裝置的不斷發展，其應用也日益廣泛，越來越顯示出旺盛的生機和活力。目前研究表明，PDT可以作為治療膽管癌的一種有前景的療法。筆者通過文獻復習，了解PDT在人膽管癌治療中的研究進展情況。
1 PDT的原理和作用機制
1.1 PDT的原理
PDT是從組織和細胞層面來針對腫瘤的一項新技術療法，其充分利用了靶組織和靶細胞在光化學反應下被破壞的特點，同時還具備無創或微創、非產熱性、療效徹底等特點。PDT的原理是根據腫瘤組織對特定光敏劑具有選擇性攝入的特點，腫瘤組織中具有較大的組織間隙和豐富的血管，使光敏劑在其中的半衰期延長，經過一段時間的蓄積可使光敏劑濃度增高，光敏劑能夠在特定波長的光照射下被激活，發生光子能量的躍遷，由基態變成激發態，處于激發態的光敏劑不穩定，在返回基態時會產生并釋放大量能量，分子狀態的氧作為電子接受體接受能量后，從而形成氧自由基等活性氧，與腫瘤細胞中的分子發生氧化反應而殺傷腫瘤細胞[5]，而在正常組織中能迅速代謝，在殺滅腫瘤細胞時減少對正常組織的損傷。PDT發揮效應的兩個基本條件是具備產生活性氧的光敏劑和激發光敏劑的光。
1.2 PDT的作用機制
1.2.1 信號轉導與誘導腫瘤細胞凋亡和壞死
有研究[6-7]表明，PDT使細胞發生一系列生物學及信號轉導途徑變化。信號轉導途徑主要有線粒體途徑、神經酰胺途徑和死亡受體相關途徑，涉及鈣離子水平、酪氨酸激酶、轉錄因子等的異常。線粒體途徑在細胞凋亡中起著非常重要的作用，其原因是線粒體膜上的相應受體易與光敏劑作用的終末效應因子相結合，從而增加線粒體膜的通透性損傷或結構破壞，進而釋放一系列調控因子促進細胞凋亡。PDT的靶效應主要是誘導腫瘤細胞的凋亡和壞死，內源性的PDT能促進多種細胞的凋亡[8]，其主要作用機制目前認為是通過caspases活化[9]、Bcl-2等抗凋亡蛋白的下調[10]來實現的。有研究表明，PDT產生的細胞凋亡可以引起caspase-3活化、染色質濃縮、線粒體中的細胞色素C快速釋放等變化，如Ferri等[11]認為，PDT首先促使線粒體中的細胞色素C釋放到細胞質，再引起凋亡蛋白酶家族的活化，釋放凋亡誘導因子，從而引起腫瘤細胞的凋亡。
1.2.2 腫瘤微血管的破壞
PDT產生的活性氧可以直接破壞血管內皮細胞，導致水腫、血小板聚集和血栓素釋放血栓形成啟動瀑布式反應[12]。PDT通過破壞腫瘤的脈管系統，導致腫瘤血管內血栓形成和出血，隨后腫瘤會因缺氧和缺乏營養物質而壞死[13-15]。
此外，毛細血管血栓使局部暫時性缺血，隨著腫瘤血管活性物質釋放和新生血管的出現，可導致缺血-再灌注損傷，引起腫瘤細胞壞死[16-17]。
1.2.3 激發免疫及炎癥反應
PDT可通過氧化應激產生保護性反應，觸發一系列信號轉導途徑而啟動轉錄因子，產生細胞因子和黏附分子。PDT產生的活性氧，氧化分解膜脂質生成的花生四烯酸代謝產物，是強烈的炎癥介質，可以迅速引起強烈的炎癥反應。同時與血管損傷所釋放的組胺、5-羥色胺等趨化中性粒細胞和單核巨噬細胞侵入，殺傷腫瘤，免疫系統被激活后也能夠識別和殺傷腫瘤細胞[18-19]。PDT還能使組織內的腫瘤壞死因子、白細胞介素等增加，使巨噬細胞發生吞噬反應。在PDT氧化應激促進下，補體系統被啟動，中性粒細胞等炎癥細胞侵入到以前缺血的部位，發生炎癥反應而殺傷腫瘤細胞。
2 PDT在膽管癌中的基因研究
在惡性腫瘤發生的基因研究中，出現了基因協同假說，認為有兩個或多個功能不同的異常啟動基因在惡性腫瘤的發生、發展和轉移各階段各自發揮著不同的作用；同時，它們相互協調，共同促進細胞癌變。
增殖細胞核抗原（PCNA）是反映細胞增殖的主要生物學指標，其合成表達均與細胞增殖密切相關。血管內皮生長因子（VEGF）-C具有調節血管和淋巴管形成的雙重作用，能夠促使局部毛細血管和淋巴管增生，有利于腫瘤的快速生長。環氧合酶（COX）-2是一種在花生四烯酸轉變代謝過程中發揮重要作用的關鍵酶，與腫瘤的關系十分密切。首先，在許多良惡性腫瘤中均有COX-2基因的高表達；其次，COX-2的催化產物能夠促進腫瘤細胞快速生長，而COX-2抑制劑則能抑制腫瘤細胞的增殖，同時，COX-2能夠誘導刺激腫瘤的血管新生；再次，COX-2能夠減緩降低腫瘤細胞的凋亡率。
PCNA、VEGF-C和COX-2在膽管癌細胞中互相協同和調控[20]。VEGF可呈時間和劑量依賴性地促進COX-2的表達，同樣在腫瘤組織中COX-2基因激活而產生的COX-2蛋白也能夠誘導VEGF-C的產生，起到促使腫瘤組織中脈管系統新生的作用，促進腫瘤細胞的增殖、浸潤和轉移，相反，抑制COX-2也能抑制VEGF-C的表達[21]。VEGF-C和PCNA在膽管癌中的表達也相互促進，它們也能夠協同作用于膽管癌。PCNA在膽管腺癌中的標記指數最高，而在膽管細胞增生和正常膽管上皮中均較低[22]。VEGF-C在膽管癌組織中高表達，且與膽管癌淋巴結轉移、預后密切相關[23]。Chariyalertsak等[24]研究表明，在90%以上的膽管癌組織中具有大量的COX-2表達，但在正常膽管上皮組織中，只有30%的具有微量的COX-2表達。目前，COX-2促進膽管癌的形成機理包括四方面，即抑制細胞凋亡、干預信號轉導、促進炎癥因子的分泌和促進腫瘤血管形成。
因此，PDT通過抑制PCNA、VEGF-C和COX-2三種因子的表達，可以促進膽管癌細胞的凋亡，抑制膽管癌細胞的增殖。有文獻[25-28]報道，PDT在體外能夠通過抑制PCNA、VEGF-C和COX-2的表達，進而促進膽管癌細胞的凋亡，抑制細胞增殖，其機制可能是PDT抑制PCNA的表達，可使腫瘤細胞從G1期到S期延遲，從而降低S期細胞含量，因為在正常情況下，PCNA-P21可與多種CDK細胞周期素結合形成四聚體[29]，當PCNA的表達受到抑制時，CDK的活性也受到抑制，導致細胞由G1期進入S期受到阻礙，從而促進細胞凋亡，抑制細胞增殖。PDT影響核因子-κBp65通路抑制膽管癌細胞下游COX-2表達，COX-2表達受抑制而VEGF-C表達也受到抑制，進而促進細胞的凋亡。
3 PDT在膽管癌中的應用研究
PDT是治療膽管癌的新方法之一，患者通過靜脈注射或口服光敏劑，經過內鏡光源發射特定波長的光，照射一定時間，產生光動力效應誘導腫瘤細胞凋亡或壞死，達到腫瘤局部治療的目的。自報道光敏劑能在膽管細胞中聚集以來，Photofrin、ALA、LS11等多種光敏劑相繼被發現，它們都可在膽管癌細胞和正常膽管細胞中聚集，并在兩者之間形成明顯的濃度差，通過內鏡將光導纖維送達腫瘤所在膽管，在腫瘤局部照射，產生殺傷腫瘤細胞的光動力效應[30-31]。目前，臨床治療膽管癌常用的光敏劑為卟吩姆鈉。
目前，PDT在各研究層面均取得了比較不錯的療效。有研究[32]顯示，單天門冬酰胺二氫卟酚e6介導的PDT治療膽管癌實驗中，體外細胞增殖的抑制呈明顯劑量依賴性，腫瘤體積在PDT治療2周后明顯縮小，肝臟照光區的血循環和Glisson系統均未受損。在接種人膽管癌細胞小鼠模型實驗[33]中，以血卟啉衍生物作為光敏劑的PDT對腫瘤組織的殺傷深度可達0.8 cm，并且對體內其他重要臟器無明顯的損傷。Kahaleh等[34]的大樣本研究證明，PDT聯合支架置入治療膽管癌與單純支架置入相比，可提高生存期近12個月。Ortner等[35]發現，對于不可手術切除膽管癌患者，PDT與單純支架置入相比，PDT優勢顯著。Quyn等[36]證明，與支架置入聯合化療相比，根治性手術與姑息性Photofrin-PDT聯合支架置入能明顯提高肝門膽管癌患者生存期。Zoepf等[37]研究表明，單純支架置入與PDT聯合支架置入治療膽管癌相比，PDT聯合支架置入治療組中位生存期比單純支架置入組明顯增加。Gerhardt等[38]也表明，PDT聯合自擴張支架治療膽管癌可在不延長住院時間的基礎上顯著提高患者生存期。有研究[39]報道，PDT治療組的中位生存期（493 d）較非PDT治療組（98 d）有明顯延長，且PDT治療組一般情況也明顯改善。國內也有文獻[40]報道，PDT能夠使失去手術時機的膽管癌患者的生存時間延長，減少醫療費用。Fuks等[41]報道，PDT能在一定程度上改善膽管癌患者的身體狀況、生活質量及預后。Witzigmann等[42]報道8例肝門膽管癌患者術前輔助PDT，術后1、3和5年生存率均高于未行輔助PDT的患者。另有文獻[43]報道，術后腫瘤復發患者在經PDT后，生存時間較預期明顯延長，75%患者的2年無瘤生存率有了顯著提高。
4 小結
PDT作為治療惡性腫瘤的一項新興技術，由于其自身的特點和優勢，已經得到越來越廣泛的臨床應用。從目前來看，PDT在膽管癌的治療領域中無論單獨應用，還是與其他方法聯合應用，都具有不良反應小、局部癥狀改善明顯等優點。但是當前還存在許多疑點有待繼續探索和解決，基礎領域如新型光敏劑的研發和殺傷腫瘤的確切機制，臨床應用方面如光敏劑的選擇與應用、激光的途徑與參數、治療方案的制定、如何減少相應的并發癥等。PDT在膽管癌方面的基礎和臨床研究目前尚處于起步階段，同樣存在很多問題亟待解決，需要我們逐步從分子實驗、細胞實驗、動物模型實驗、臨床應用等各方面來明確其具體機制和確切療效。隨著對PDT作用機制的不斷認識和臨床治療經驗的不斷積累，PDT這項技術將會日臻成熟和完善，在膽管癌的治療中有更加廣闊的前景。