光動力學(xué)治療在宮頸癌前病變中的應(yīng)用

　　新的資料表明,我國罹患宮頸病變的群體越來越年化,其中很大一部分人有子宮頸上皮內(nèi)瘤變(CIN)Ⅱ-CINⅢ或者合并高危型HPV感染等潛在癌變的隱患。她們中的大部分人都未婚或未產(chǎn),強(qiáng)烈要求保留生育功能。同時,對于一些老年患者,不能耐受手術(shù)、放療的患者,拒絕手術(shù)治療的患者,也迫切需要采用一種溫和有效的方法進(jìn)行治療。光動力學(xué)方法治療宮頸病變由此應(yīng)運而生。

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　　1 光動力學(xué)

　　1?1 光動力學(xué)的原理　光動力醫(yī)學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科,形成于20世紀(jì)的50年代后期,主要分為光動力學(xué)診斷(photodynamicdiagnosis,PDD)和光動力學(xué)治療(photodynamictherapy,PDT)。基本原理是:光敏性物質(zhì)進(jìn)入人體后,能夠優(yōu)先被腫瘤組織細(xì)胞吸收并且高濃度聚積,受到相應(yīng)波長(可見光、近紅外光或紫外光)光照射時,吸收光子能量,由基態(tài)變成激發(fā)態(tài),其物理退激過程可以產(chǎn)生熒光,通過分析熒光光譜能進(jìn)行疾病的診斷;其化學(xué)退激過程可以產(chǎn)生大量活性氧,其中最主要的是單線態(tài)氧,活性氧能與多種生物大分子相互作用,產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用,進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞受損甚至死亡,因而產(chǎn)生治療作用。故光動力學(xué)的三大要素是:光敏劑、光源和組織中的氧。

　　1?2 PDT的機(jī)制 PDT對體內(nèi)腫瘤的殺傷機(jī)制較為復(fù)雜,它與光敏劑的種類、生物學(xué)特性、組織含氧的程度以及光敏劑與腫瘤相結(jié)合的狀態(tài)等多種因素有關(guān)。概括起來有以下幾個方面:(1)PDT對腫瘤細(xì)胞的影響:PDT對腫瘤細(xì)胞有直接殺傷作用,但在PDT治療腫瘤時,有的以直接殺傷腫瘤為主,有的以破壞微血管為主。(2)PDT對微血管的影響:PDT的光敏化反應(yīng)可造成微血管破壞,激活血小板及炎性細(xì)胞導(dǎo)致炎性因子釋放,引起血管收縮、血細(xì)胞滯留凝集、血流停滯造成組織水腫、缺血、缺氧,從而殺傷腫瘤。(3)PDT對間質(zhì)的影響:間質(zhì)是腫瘤細(xì)胞生長的“瘤床”,對物質(zhì)擴(kuò)散、運輸和新生血管形成具有重要作用,間質(zhì)中光敏劑含量很高,PDT對間質(zhì)的破壞,對于防止腫瘤的殘留或復(fù)發(fā)很重要。

　　1?3 PDT的應(yīng)用　人體組織的光透射性較差,對大多數(shù)組織而言,PDT的有效作用深度是10mm。因此,光動力學(xué)主要用于診斷和治療淺表的良性和惡性的病變,如皮膚、黏膜的淺表腫瘤、鮮紅斑痣、視網(wǎng)膜黃斑變性等疾病。PDT在腫瘤治療方面已經(jīng)成為繼手術(shù)、放療、化療之后的一個具有廣闊發(fā)展前景的治療方法。它可以特異性地殺死病變細(xì)胞,而對正常的組織細(xì)胞無損害或損傷較小,從而對保留病變器官的功能起到了重要的作用。近幾年,PDT在肺癌、胃癌、膀胱癌、食管癌和皮膚癌中被廣泛應(yīng)用。

　　2 光動力學(xué)治療宮頸癌前病變的歷史及現(xiàn)狀

　　2?1 應(yīng)用PDT治療CIN的可行性 PDT在生殖系統(tǒng)方面的應(yīng)用起源于20世紀(jì)70年代中期,先用于治療生殖器皰疹。到了80年代末期,人們開始探索利用PDT治療宮頸病變。宮頸上皮是由宮頸陰道部鱗狀上皮與宮頸管柱狀上皮共同組成。CIN局限于宮頸上皮基底膜以上的上皮組織內(nèi),這部分組織的厚度大約在2~3mm。所以,PDT治療宮頸上皮內(nèi)瘤變成為可能。

　　2?2 應(yīng)用第1代光敏劑治療CIN 年Muroya等[1]曾報道針對39例CINⅢ和17例CINⅠ~Ⅱ的患者進(jìn)行PDT治療,通過靜脈注射第1代光敏劑PHE(1?5~2mg/kg),48h后開始激光照射治療,結(jié)果顯示98?2%達(dá)到完全**,隨訪6年無復(fù)發(fā),其中有5例治療后妊娠,4例自然分娩,例剖宮產(chǎn)。同年,Koren等[2]發(fā)表了1篇開始于年的膜癌IA期7例,復(fù)發(fā)的陰道癌和宮頸癌4例,經(jīng)過常規(guī)手術(shù)治療后仍有病灶殘余的宮頸癌2例。治療方法是采用靜脈注射第1代光敏劑HPD(2mg/kg),給藥24~72h后利用激光進(jìn)行照射(子宮內(nèi)膜癌IA期7例則利用玻璃纖維將光線導(dǎo)入子宮腔內(nèi)),結(jié)果8例完全有效;2例部分有效;3例無效。Yamaguchi等[3]對年至年年齡平均30歲的105例宮頸病變(4例CINⅠ,6例CINⅡ,95例CINⅢ)進(jìn)行PDT治療。3個月后進(jìn)行組織病理學(xué)檢查,94例(占90%)完全**,其余11例中有5例CINⅠ、2例CINⅡ、4例有輕度細(xì)胞學(xué)異常。繼續(xù)觀察至6個月,11例中有9例達(dá)到完全**。即接受治療6個月后,本項研究中有103例完全**(占98%)。同時,病毒學(xué)結(jié)果表明,治療前64例HPV陽性,其中30例是高危型HPV感染(占43%),治療后在第3、6、9個月進(jìn)行HPV檢測,分別有74%、73%、72%的病人病毒學(xué)轉(zhuǎn)陰。由上述結(jié)果可以看到,PDT不僅可以非常有效地治療宮頸病變,而且對于宮頸病變息息相關(guān)的HPV感染同樣有很好的治療效果。PDT使人們認(rèn)識到對于宮頸疾病的治療有了一個更新更好的選擇。同宮頸錐切相比,它的優(yōu)勢不僅僅在于對器官結(jié)構(gòu)的完全保留,它組織選擇性好、無需麻醉、失血少、痛苦小,術(shù)后不留瘢痕,還可以進(jìn)行多次重復(fù)治療,鏟除殘余病變,尤其對于病變直徑大于3cm,累及宮頸腺腔深度超過2?5cm的病變,更加突顯其優(yōu)勢[4]。但是,PDT的副反應(yīng),即皮膚的光毒性不容忽視。第1代光敏劑是一種血卟啉的衍生物的混合物,它本身沒有毒性,整個治療期間,病人的血和尿中并無異常發(fā)現(xiàn),但是由于其進(jìn)入人體后雖然在短時間內(nèi)被腫瘤細(xì)胞高濃度攝取,可是在正常的細(xì)胞中仍會有少量存留,并且在3周左右才會被代謝掉,這就要求病人在接受治療的1個月內(nèi)避免日光照射,使治療的依從性受到嚴(yán)重影響,阻礙了PDT在臨床的應(yīng)用和推廣。此外,混合卟啉類光敏劑的吸收光譜在紅光部分的吸收帶很弱,不能很好地吸收紅光,治療深度不夠,也影響其臨床療效。因此,尋找一種組織選擇性強(qiáng)、毒性小、代謝快、穩(wěn)定性高的光敏劑成為光敏劑研發(fā)領(lǐng)域的發(fā)展方向。

　　2?3 應(yīng)用第2代光敏劑治療CIN 近年來,光敏劑的研發(fā)飛速發(fā)展,其中5-氨基酮戊酸(5-ALA)研究和臨床應(yīng)用較多。5-ALA是一種體內(nèi)血紅蛋白合成過程的前身物,是一種內(nèi)源性光敏劑。正常情況下,ALA在細(xì)胞內(nèi)的量很小,其本身不具有光敏活性。外源性ALA進(jìn)入體內(nèi)后,可被增生活躍的細(xì)胞選擇性吸收和積累,并在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為原卟啉Ⅸ(PpⅨ)等卟啉類物質(zhì)。細(xì)胞內(nèi)的PpⅨ是一種很強(qiáng)的光敏物質(zhì),有很強(qiáng)的光敏活性,因為是細(xì)胞的正常成分,其毒性低,代謝快,避光時間只需1~2d,PpIX可在很多腫瘤細(xì)胞內(nèi)選擇性聚集。635nm波長為5-ALA的較好激發(fā)波長。自Kennedy等[5]年將5-ALAPDT試用于臨床以來,它在臨床上治療皮膚癌、食管癌胃腸道腫瘤、膀胱癌及肺癌的效果越來越得到肯定,逐步成為研究熱點。同時,氨基酮戊酸的另一個很大優(yōu)點是局部給藥吸收較好,也大大提高了它的應(yīng)用價值。Wierrani等[6]對20例CINⅠ、CINⅡ同時合并HPV感染者應(yīng)用5-ALA(12%)局部給藥進(jìn)行PDT治療,在接受治療的第1、3、6、9個月后分別進(jìn)行細(xì)胞學(xué)檢查做療效評估,結(jié)果19例完全**(95%),80%的病人病毒轉(zhuǎn)陰。Bodner等[7]對比冷刀錐切和局部5-ALAPDT治療CINⅡ合并HPV感染的病例,冷刀錐切組和5-ALAPDT組各11例,治療后3個月開始利用宮頸刮片進(jìn)行療效評估,隨診1年。結(jié)果提示:3個月后,兩組HPV轉(zhuǎn)陰均為73%;12個月后,完全有效率冷刀錐切組為100%,5-ALAPDT組為90%;其中5-ALAPDT組單獨失敗的1例是由于6個月后可疑復(fù)發(fā),陰道鏡下醋白試驗陽性而行宮頸錐切術(shù),術(shù)后病理提示CINⅠ。總之,無論術(shù)后組織病理學(xué)降級還是病毒轉(zhuǎn)陰方面,二者差異均無顯著性意義,證明5-ALAPDT治療此類疾病與宮頸錐切具有相同的療效。Ekonjo等[8]在研究中發(fā)現(xiàn),20例合并高危型HPV(16/18)感染的病例在接受5-ALA(20%)PDT治療后,16例(80%)病毒轉(zhuǎn)陰。然而,Hilleman
等[9]在治療中發(fā)現(xiàn),局部ALA(20%)PDT對CINⅡ~Ⅲ沒有明顯療效。Barnett等[10]針對35例CINⅠ~Ⅱ的病例進(jìn)行的隨機(jī)分組實驗-對照研究中發(fā)現(xiàn):病變局部給予ALA(3%)PDT或安慰劑PDT治療后,病變組織均無明顯改善。綜合分析上述5項臨床研究,雖然給藥模式均為病變局部表面投予,但是有以下幾點不同:(1)光敏劑5-ALA在病灶局部作用的時間不同,分別是8h、8h、5h、3~5h和3h。5-ALA是一種體內(nèi)血紅素合成的前體物質(zhì),并無光敏特性,它在人體細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過代謝產(chǎn)生的PpIX是一種非常有效的光敏劑。在血紅素合成的過程中,細(xì)胞內(nèi)亞鐵鰲和物酶的活性降低更有助于PpIX在細(xì)胞內(nèi)的累積。而腫瘤組織嚴(yán)重缺乏亞鐵鰲和物酶,所以ALA代謝過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物PpIX蓄積在細(xì)胞內(nèi),使PDT成為可能。由此可見,腫瘤細(xì)胞從攝取ALA到細(xì)胞內(nèi)累積大量的PpIX需要時間。有學(xué)者認(rèn)為,PDT治療CIN時,局部給藥的時間與療效呈正相關(guān)[11]。(2)光敏劑5-ALA的劑量濃度明顯不同。雖然Barnett在治療中證實了無論5-ALA的濃度是3%還是5%,對參與光敏反應(yīng)的有效成分PpIX在細(xì)胞內(nèi)蓄積的量均無顯著影響,但是如此低濃度的光敏劑可能完全不足以使細(xì)胞產(chǎn)生光敏毒性達(dá)到治療的目的[10]。(3)研究對象不同可能導(dǎo)致結(jié)論的分歧。Pahernik等[12]證實:5-ALA局部給予5h后,病變細(xì)胞內(nèi)的光敏劑與周圍正常組織中的光敏劑的量分別是:CINⅠ=1?3,CINⅡ=1?21,CINⅢ=2?35。所以CINⅢ對于PDT更敏感,療效更明顯。由此可見,光敏劑量是光動力學(xué)劑量的一個重要的可控參數(shù)。

　　此外,在PDT臨床應(yīng)用中,照射光劑量是光動力劑量學(xué)的另一個重要的可控參數(shù)。Monk等[13]報道24例CIN患者(13例CINⅠ,7例CINⅡ,4例CINⅢ)接受PHE的治療,接受的照射激光劑量分別為40、60、80、100、120、140J/cm2。隨訪3個月后15例完全**,在照射激光劑量≤80J/cm2的7例中有4例復(fù)發(fā),在照射激光劑量≥100J/cm2的11例中有3例復(fù)發(fā)。可見激光照射的強(qiáng)度劑量也會直接影響治療的結(jié)果。但是,Keefe等[14]選用40例CINⅡ和CINⅢ的病人進(jìn)行局部給予5-ALA進(jìn)行PDT治療,給藥1?5h后分別以50、75、125和150J/cm2的光照強(qiáng)度進(jìn)行隨機(jī)分組照射。治療后第4、8、12個月進(jìn)行宮頸刮片評估療效,完全有效率分別是51%、46%和31%,該結(jié)果與光照計量無關(guān)。在文中Keefe也提到如果改變治療條件也許會改變治療結(jié)果。筆者認(rèn)為,1?5h的給藥時間是否能使光敏劑5-ALA在病變細(xì)胞內(nèi)高濃度聚集仍有待于考證,如果光敏劑進(jìn)入細(xì)胞的量不足以產(chǎn)生殺死細(xì)胞的光敏效應(yīng),那么,無論怎樣提高激光照射的劑量或強(qiáng)度都是徒勞的。

　　3 PDT治療宮頸上皮內(nèi)瘤變面臨的問題和發(fā)展前景PDT治療CIN,特別是應(yīng)用第2代光敏劑局部給藥治療CIN,治療方法還遠(yuǎn)不成熟。相對于光敏劑開發(fā)、激光設(shè)備研究和臨床應(yīng)用而言,PDT的基礎(chǔ)理論研究明顯滯后,目前基礎(chǔ)研究領(lǐng)域還不能對光動力反應(yīng)過程以及光動力各要素之間的作用關(guān)系給出定量化的描述,臨床醫(yī)生只能沿用最早PDT的經(jīng)驗方案,千篇一律地處理不同的病人,影響療效的發(fā)揮。Schlosser等[15]報道,對體外培養(yǎng)的卵巢癌和乳腺癌細(xì)胞給予PDT,其IC50差異有顯著性意義,提示不同組織來源的細(xì)胞對光敏劑的吸收能力及反應(yīng)能力均有所不同。PDT治療個體化就需要我們將治療過程的各個環(huán)節(jié)根據(jù)靶組織靶細(xì)胞的不同給予量化。目前針對宮頸細(xì)胞水平的PDT的研究尚不全面,急需建立一個完善的理論體系,并在該理論的指導(dǎo)下在臨床實踐中探索PDT治療的較好條件,明確各個可控參數(shù)的范圍。此外,PDT治療CIN與宮頸錐切相比是否Bodner等[7]所述無顯著差異仍有待于今后的臨床治療實踐去考證,因為Bodner等的樣本量太小,只有11例。值得特別注意的是,CIN為癌前病變,在治療前首先**明確病理學(xué)診斷,排除浸潤性癌的可能性,以免貽誤病情。迄今為止的科研和臨床事實表明,盡管光動力療法在治療宮頸上皮內(nèi)瘤變方面還存在很多需要進(jìn)一步研究解決的問題,但基于其本身所特有的優(yōu)勢,隨著醫(yī)學(xué)研究的深入和發(fā)展以及醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,光動力療法作為一種有前途的治療手段,必將在這一領(lǐng)域得到推廣和普及,發(fā)揮更大的作用。