光动力学疗法中血卟啉衍生物的研究进展

1、光动力学疗法中血吓咻衍生物的研究进展(Thunb.)Koidz.Ciqu:stFuctureofkaIopanax.poninsC,D,EandF.ChemPh日，989,37f2):311.I8ShaoChunJie,RyoJiKasai,KazuhLFoOhtani.eta1.Saponinsfrc,mI柏eK0ionetemlobus(Thund)KoJdz;strteofkaIopan一sapolln5La.LbandLcChemJDh0Buff.989.3712):3251I9孔凡华，束大元，橡任生等,土贝母化学成分研究IV.土噩母苴己，丙，丁的结构.化学,19ee枷4):409.2

2、0孔凡华，朱大元.橡任生.等.土贝母化学成分研究出.土贝母苴甲的培构.化学,1988,6(8):772,2l王惟壤，于德泉,粱晓天，等.野木瓜苴Y,l0和YMf2的结构.药学,1989,246):444.22易扬华.黄翔.商陆中三种新皂苴的分离和鉴定.药学学报,l990,25(10):745.ChenYiHji,Tad裂解法研究.沈阳药学院，1988,5(2):149.26赵萍萍，李宝明，何丽一苴中结台糖测定方法的研究.萄学,1987,22n)7O.押陈能懂，陈宁，李宏，等.天拣产物的质谱研究v.负离子快原干轰击及其碰撞活化质谱在寡精苴结构分折中的应用.化学.1987,45(7J:682,28

3、陈耀祖.陈能煜.李海泉，等.快原干轰击和碰撞活化质谱法研究三菇皂苴结构.I匕学,1986,44f10)102029倪朝周，马益韩，甘立宪，等.3,6一双一0乙酰膜莫黄蔗苴元的晶体和分于结柯化学,1986,4(8):770.收嵇:199l418)动力学疗法中血吓咻衍生物的研究进展瑚北省中医药研究院药理研究室(.D0堡坚广州军区武祝总医院临床药理科f430070)t盎堕,R777,I尸摘要光动力学疗法为目前临床诊治恶性肿瘤的一种可供选择的新型疗法，其首遗的光敏剂一一血吓咻奸生物，临床疗垃显着，蹙到目内外的普遍重视.此疗法与手术，放疗,化疗等联合应用是恶性肿瘤有数的治疗手段之一.本文以血吓咻新生物为

4、代表，从光源，药化，药理噩临床应用等方面作了综合论述.关睫词圭垄盎莹疽彗一圭：盐煎生堑光动力学疗法(photodynamictherapy,PDT)是利用光敏物质与肿瘤细胞相亲合的特点，采用某一波长的光激活光敏物质，经一系列生物学效应，产生荧光及毒性中间产物，以此用于肿瘤定位及杀伤肿瘤组织的一种新疗法.它为临床治疗多种恶性肿瘤开创了一种新的独特的治疗途径，并受到国内外医药界的重视,目前，已用于临床或正在研究的光敏剂均属吓咻类化合物，其中血卧咻衍生物(hematoprophyrinderivatiVe,HPD)研究最为普遍，是临床PDT首选的吓咻类化合物.1900年Rabb就发现某些染料(如口丫

5、咤橙)对生物分于的光动力学效应u19B1年Lpson为了提高血吓咻在肿瘤中的选择性摄入率，用冰醋酸一硫酸(19:1J处理血吓咻二盐酸盐，从而导致I-tPD的诞生1979年Dougherty等首先报道运用HPD的光动力学疗法(HPDPDT)治疗大鼠乳腺移植瘤，其中半敷以上肿瘤消失，且90d内无复发1978年Doughertv将HPD用于J临床,113个人类体表肿瘤或皮肤转移瘤接受HPDPDT治疗，其中111个肿瘤消失或缩小,近期疗效显着.近20年来已有十几个国家对HPD进行了广泛，深入的研究.本文将综述这方面的研究.I激活光蔼i在HPD-pDT中激活HPD的光源选择是杀伤肿瘤组织的主要环节.目前

6、已有10多种光源被采用，基本可分普通光源和数光两类.普通光源因数活能量不足，已趋于淘汰.但有报道.缗灯光敏治疗机的问世为临床光敏诊治提供了新光源，经掳光可得到405nm国蓟学杂志19年第28蕃雨丁萌左右诊断用紫光和630rim左右治疗用红光，穿遗组织1cm左右,其光斑面积大，光谱范围广，翰出功率稳定,较适用于治疗体积大的肿瘤.澈光已被普遍采用.诊断用激光以氟离子激光器为佳，其波长为406.3415.4rim,功率为200mW.可调谐的染料激光器也常采用，如铉亿铝石榴石(Nd:YAG)染料激光器能产生265420rim波长的可调单色光，临床应用裾方便c7.治疗用激光器中连续式与脉冲式疗效相当.常

7、用的鼠离子泵捕染料激光器使甩一种由氟激光驱动的若丹明(rhodamine)染料,波长在可见光范围内可调谐，但功率最多仅为敏激光的25.近年金蒸气脉冲式激光器已逐渐被采用，具发射波长627.8nm发射功率高达500mW/cm2,对动物肿瘤组织穿避力强，肿瘤坏死明显,Hisazumi认为金蒸气激光比连续波染料澈光能穿八更深组织，但波长固定不能激活其它光敏剂,把金蒸气激光中的金属改为铜是容易的，而铜蒸气激光则能驱动染料激光哺.光导纤维的应用促进了PDT的发展，光纤末端徽透镜的改进可用于不同部位的肿檀诊治如具圆柱形顶端的弥散光纤能用于治疗支气管和食管的环状病灶,石英光纤插入肿瘤组织内进行组织问照射可使

8、有效深度增加.2吓咻类化合物临床常用的肿瘤光化学诊治剂，如血吓咻衍生物(HPD),光敏素H(photofrinH),Y-HPD及癌光咻(PsD007)等都为组分复杂的混合物,Peter等呻从HPD中分离出21种不同吓琳类化台物(不包括光学异构体)，这些化合物是血吓咻双乙酰类衍生物(附表).HPD的生物活性与脂水分配系数有关,实验证明亲脂性强者光敏活性强，脂水分配系数在210之间者有效，而碱活化后的HPD抗肿瘤话性最强n0PsD00l和癌光咻(PsD007)中低极性组分对动物移植瘤的光动力学治疗技应远大于HPD亲水性组分近年来国内外把发展光敏剂的注意力集中于分离和合成结构确定的单一成分.采取保留

9、母核骨架结构改造周围基团的合成方法，既保留血吓咻原有的光敏效应,叉改变整体分子极性，从而增加组织摄入量，提高对肿瘤的PDT疗效.黄素秋将胆苗醇以酯的形式与吓咻相连合成了吓咻胆留酯，对喉癌细胞(HEP2)的光敏致死率比合成的水溶性吓咻(TPPSTAMP)高.张格等3J以氧化血红素为原国药学杂志19%年第鹦害冒i了职附表血吓咻双乙酰类衍生物喜.南,1如.a?口岛丑p删，料经HBr/HOAc加成得到3.8-二(卜澳乙基)攻吓209咻IX二氧澳酸盐，再与R-oH及R-SH反应制得半合成血卧咻醍或硫醍衍生物.这种中间体与甲醇反应即得血吓咻单甲醍(PSD04d),其光动力活性与国外HPD(如photofr

10、inH)PsD007及YHPD相当.3吓咻类化台物作用机理3.IHPD的药理作用机制多数学者认为,HPD的作用机制在于单态氧(02)和自由基的作用.浓度低时HPD以单分子存在，主要作用因素是单态氧(O2).光敏剂fHPD),光能(激光)和氧的同时存在才能产生单态氧(O2).单态氧(Oz)是存在百万分之一的高能电子激活态分子氧,半衰期极短，具有强烈的氧化活性，是高度细胞毒剂，能参与细胞内许多化学及生物氧化过程，以致杀死肿瘤细胞.浓度较高时HPD以聚集态存在，主要作用因素是自由基.中舟自由基(如超氧阴离子自由基,o|,0H及水化电子e等)攻击生物分子，引起系列链锁反应，导致肿瘤细胞的坏死据报道HP

11、D对肿瘤细胞具有强烈的光敏杀伤作用,其主要作用为：1.1.1 对细胞生物膜的影响.:以类脂双层分子为骨架的生物膜受到PDT效应中产生的单态氧(Oz)攻击，造成脂质过氧化，膜的脂质流动性发生变化，极性基团松弛，在静电和疏水键作用下，结合在膜上的蛋白质发生移位和脱落，膜结构紊乱，对葡萄糖，一亮氨酸甘油骑甘和尿昔的摄取受阻，从而破坏细胞生长，分裂及代谢过程.电镜观察表明,HPD光敏效应可引起线粒体皱缩，细胞膜凹陷及空泡形成，膜通适性增加和细胞膜膨胀.1.1.2 对亚细胞结构和功能的影响.:亚细胞结构是HPD光辐射杀伤作用的重要靶点，其中线粒体对o2最为敏感.BPC-A6-7细胞株与HPD合并，照光2

12、minHp出现线粒体肿胀，蜡突减少或消失，照光10min线粒体出现灶性空化或空洞状.内质网呈现肿胀，质膜出现裂解，异染色质凝聚，附于核膜，膜浆内不见核糖体.1.1.3 对细胞内酶释放及活性的影响Y-HPD加光使溶酶体膜破坏致使溶酶体内的水解酶,RN,DN,组织蛋白酶及酸性磷酸脂酶被释放.由于水解酶的释放，使自体细胞内的蛋白质，核酸，糖等水解成肽，氨基酸，核甘酸，磷酸，单糖等，最终导致细咆死亡.在肝癌细胞线粒体酶活性的光辐射效应实验中发现,HPD能显着抑翻线粒体ATP酶和腺昔酸激酶的活性,MDA太大增加I线粒体琥珀酸脱氢酶（SDH批）活性随处理后时间延长而减弱，细胞质膜5L棱甘酸酶（5L）活性在

13、处理后早期增强，以后下降I对线粒体膜和细胞质膜上酶类活性的破坏是HPD光敏杀伤人肝癌细胞的主要途径.抑制线粒体中细胞色素氧化酶的活性，细胞呼吸减弱甚至消失，从而使细胞死亡.1.1.4 对基因表达的影响”；HPD寸细胞核转录恬性有明显抑制作用，IPD在37g/ml范围内随浓度的增加，其抑制作用递增.HPD的光动力损伤使染色质呈凝缩状态，基因转录活性受到抑制.单态氧(Oz)的产生可加速RNA聚合酶的降解，使细胞核酶活性降低，导致转录异常，从而影响细胞的正常分化和生长.1.1.5 对肿瘤擞循环的影响肿瘤组织内含有大量血管生成因子，其儆循环相当丰富，细胞生长迅速研究表明，大量HPD贮存于肿瘤血管基质内

14、，具光敏作用破坏血管系，导致肿瘤组织峡血，缺氧而坏死.3.2HPD的药代动力学tiPD静脉蛤药后先与血清蛋白结合分布于各脏器组织，后经过肝脏灭活，由肾排出.HPD在动物组织内残留时间为2472h.肿瘤组织排出比正常组织晚72h臼一|-IPD10mg/kglv于荷瘤小鼠,lmin组织内达高峰,lh后肿瘤组织选高峰，代谢3h后，体内脏器中HPD含量肝>瘤需>肺>窿肤>胃嚣肌8】HPD对肿瘤组织及正常组织的吸收比>l0.合成的血吓咻单甲醍(PsD044)在S180内瘤荷瘤小鼠20mg/kgiv后30min,不同组织中药浓均达峰直,3h肿瘤

15、/皮肤和肿稽骨骷肌分布此昂大，分别为3和12.2，此时体内分布为：肝阴中瘤>肺>皮肤>肾>脾=心肌=骨骼肌，未透过血一脑屏障9=.4体外试验与临床应用4.1 临床诊断用吓咻雾化吸入法对36倒肺癌患者进行支气管荧光镜检，阳性荧光符合率为87.5，与常规纤维支气管镜检阳性所见相符，并得到细胞涂片，活检的证实用该法诊断320倒肺癌患者，用性267倒，可疑25侧，朋性28侧”肿宿组织能选择性醋留HPD,用波长为390450nm紫光照射,能发出6O0700nm桔红色荧光，这种荧光诊断技术能辅助恶性肿瘤的诊断及手术前肿瘤定位.4.2 体外试验与临床治

16、疔HPDP1T对一般织学类型的肿瘤有良好的治疗作用.抗瘤谱广.HP.D难以进入严重疤痕中的中国每杂志.驰年第卷第期肿瘤组织，对浅表型的局部肿瘤可根治，对深部厦浸润性恶性病灶可作姑息疗法.liPDPDT平均有效率为7O80,早期患者有效率为8090”.4.2.1 F1PD与单克隆抗体的联合应用：以单克隆抗体为特异性载体与HPD变联制备的免疫光敏剂具有对肿瘤组织靶向的杀伤作用.周薇薇等将ttP）与抗人T淋巴细胞McAb交联，体外杀伤效应提高9.5倍.体外实验中，lPDMcAb3G9交联物照光比单用HPD对胃癌细胞株BGC823的细胞毒效应提高l7倍,HPDMcAb3Hl1则提高8.6倍.交联物I1

17、PDBBd.3体外对靶细胞的杀伤救应比HPD高l5倍.肿瘤缩小4O以上i裸鼠移植瘤试验中抑瘤效应增强，能显着延长荷癌鼠的生存期,HPD用量为常规用量的1/5l/10.克隆抗体与HPD的导向作用，提高了HPD的选择性杀伤作用，减少了用量厦副作用.4.2.2 HPD与放疗的联合应用：HPD具有良好的放射增敏作用.动物实验表明，PsD007合井线疗效大于单纯X线照射的1.44倍刚;Hela细胞经HPD处理后可提高辐射敏感性（SER）10677对3l例肿瘤患者术前绐lPD放疗组,15倒照射后临床检查和术后病理检查肿瘤皆消失比.HPD的增敏作用是因为加强了生物瞳脂质过氧化作用,从而使肿瘤组织中乏氧细胞对

18、辐射的敏感性增加.4.2.3 HPD与化疗的联合应用:HPD对肿瘤细胞不同周期时相杀伤作用是不同的.ChristeflSefl0用体外培养的NHIK3025,HeLas3,NHIK1922及V79d种细胞系进行同步化处理，结果表明，S期细胞对HPD敏感性最高，G期则最低,HPD与化疗药对体外培养的MGc803细胞低剂量（5gg/m1）联合应用实验中，选择化疗药羟基月尿把细胞阻断在G/S期之间羸糖咤把细胞阻断在S期,绐药后5h,大部分细胞进八S期.此时l_1PDPDT显示明显的协同光敏杀伤作用.4.2.4 HPD用于白血病的治疗；HPD对白血病细胞也有选择性杀伤作用.实验表明，白血病细胞对HPD

19、光敏感性均比正常造血主细胞高，L12lO,Hll6O及L615白血病细胞均比其相应的DBA/2小鼠,人体及615系小鼠cFuGM的敏感性高45倍门.临床上抽取患者骨髓或静脉血进行体外HPD光敏处理，再输八患者体内，使患者得到净化处理.用该法处理小鼠，使其生帝期延长30.用该浩对19倒其它治疗无效的晚期白坤.病患者.进行自体骨髓净化处理后，近期总有效率为78-9.”.L中国蔚学杂志1993年第2B卷第4期5问题与展望目前,HPD中的活性成分和拘效关系还不明确，因此制剂的质控标准较碓确定.由于激光和红光的穿透力不足.临床上仅适于局限性肿瘤，对全身性及浸润性肿瘤治疗尚有困难，远期疗效还有待于进一步研

20、究.HPD结构上结合抗癌剂(如5一FLt)以致达到l双重抗癌作用的研究和对吓吩衍生物，叶绿素降解产物,以及其它光敏剂的研究使光动力学疗法走向新的发展.参考文献I许德余.肿瘤光化学诊治药物研究的进展.医药工业.1987.18c1):31.2l_ipsonRj,BaIdesEJ.OjenAM.TheuseofadeliatirhtoporphyrinintU_)rdetti0n.,tfCancPr,nst.1961,26:1.3DougherrYTJ,BugelskiP，PotterCWPhotoradiotherpy.1ICumranimaItulorswith一hematopophYrndli

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