光动力学治疗在宫颈癌前病变中的应用

作者：吴主任 时间：2012-05-29 13:42

    最新资料表明,我国罹患宫颈病变的群体越来越年化,其中很大一部分人有子宫颈上皮内瘤变(CIN)Ⅱ-CINⅢ或者合并高危型HPV感染等潜在癌变的隐患。她们中的大部分人都未婚或未产,强烈要求保留生育功能。同时,对于一些老年患者,不能耐受手术、放疗的患者,拒绝手术治疗的患者,也迫切需要采用一种温和有效的方法进行治疗。光动力学方法治疗宫颈病变由此应运而生。

    我院开展光动力治疗女性宫颈癌前病变取得了良好的临床效果，

    1　光动力学

    (1)　光动力学的原理　光动力医学是一门新兴的交叉学科,形成于20世纪的50年代后期,主要分为光动力学诊断(photodynamicdiagnosis,PDD)和光动力学治疗(photodynamictherapy,PDT)。基本原理是:光敏性物质进入人体后,能够优先被肿瘤组织细胞吸收并且高浓度聚积,受到相应波长(可见光、近红外光或紫外光)光照射时,吸收光子能量,由基态变成激发态,其物理退激过程可以产生荧光,通过分析荧光光谱能进行疾病的诊断;其化学退激过程可以产生大量活性氧,其中最主要的是单线态氧,活性氧能与多种生物大分子相互作用,产生细胞毒性作用,进而导致细胞受损甚至死亡,因而产生治疗作用。故光动力学的三大要素是:光敏剂、光源和组织中的氧。

    (2)　PDT的机制　PDT对体内肿瘤的杀伤机制较为复杂,它与光敏剂的种类、生物学特性、组织含氧的程度以及光敏剂与肿瘤相结合的状态等多种因素有关。概括起来有以下几个方面:(1)PDT对肿瘤细胞的影响:PDT对肿瘤细胞有直接杀伤作用,但在PDT治疗肿瘤时,有的以直接杀伤肿瘤为主,有的以破坏微血管为主。(2)PDT对微血管的影响:PDT的光敏化反应可造成微血管破坏,激活血小板及炎性细胞导致炎性因子释放,引起血管收缩、血细胞滞留凝集、血流停滞造成组织水肿、缺血、缺氧,从而杀伤肿瘤。(3)PDT对间质的影响:间质是肿瘤细胞生长的“瘤床”,对物质扩散、运输和新生血管形成具有重要作用,间质中光敏剂含量很高,PDT对间质的破坏,对于防止肿瘤的残留或复发很重要。

    (3)　PDT的应用　人体组织的光透射性较差,对大多数组织而言,PDT的有效作用深度是10mm。因此,光动力学主要用于诊断和治疗浅表的良性和恶性的病变,如皮肤、黏膜的浅表肿瘤、鲜红斑痣、视网膜黄斑变性等疾病。PDT在肿瘤治疗方面已经成为继手术、放疗、化疗之后的一个具有广阔发展前景的治疗方法。它可以特异性地杀死病变细胞,而对正常的组织细胞无损害或损伤较小,从而对保留病变器官的功能起到了重要的作用。近几年,PDT在肺癌、胃癌、膀胱癌、食管癌和皮肤癌中被广泛应用。

    2　光动力学治疗宫颈癌前病变的历史及现状

    (1)　应用PDT治疗CIN的可行性　PDT在生殖系统方面的应用起源于20世纪70年代中期,先用于治疗生殖器疱疹。到了80年代末期,人们开始探索利用PDT治疗宫颈病变。宫颈上皮是由宫颈阴道部鳞状上皮与宫颈管柱状上皮共同组成。CIN局限于宫颈上皮基底膜以上的上皮组织内,这部分组织的厚度大约在2~3mm。所以,PDT治疗宫颈上皮内瘤变成为可能。

    (2)　应用第1代光敏剂治疗CIN　1996年Muroya等[1]曾报道针对39例CINⅢ和17例CINⅠ~Ⅱ的患者进行PDT治疗,通过静脉注射第1代光敏剂PHE(1?5~2mg/kg),48h后开始激光照射治疗,结果显示98?2%达到完全治愈,随访6年无复发,其中有5例治疗后妊娠,4例自然分娩,例剖宫产。同年,Koren等[2]发表了1篇开始于1988年的膜癌IA期7例,复发的阴道癌和宫颈癌4例,经过常规手术治疗后仍有病灶残余的宫颈癌2例。治疗方法是采用静脉注射第1代光敏剂HPD(2mg/kg),给药24~72h后利用激光进行照射(子宫内膜癌IA期7例则利用玻璃纤维将光线导入子宫腔内),结果8例完全有效;2例部分有效;3例无效。Yamaguchi等[3]对1996年至2004年年龄平均30岁的105例宫颈病变(4例CINⅠ,6例CINⅡ,95例CINⅢ)进行PDT治疗。3个月后进行组织病理学检查,94例(占90%)完全治愈,其余11例中有5例CINⅠ、2例CINⅡ、4例有轻度细胞学异常。继续观察至6个月,11例中有9例达到完全治愈。即接受治疗6个月后,本项研究中有103例完全治愈(占98%)。同时,病毒学结果表明,治疗前64例HPV阳性,其中30例是高危型HPV感染(占43%),治疗后在第3、6、9个月进行HPV检测,分别有74%、73%、72%的病人病毒学转阴。由上述结果可以看到,PDT不仅可以非常有效地治疗宫颈病变,而且对于宫颈病变息息相关的HPV感染同样有很好的治疗效果。PDT使人们认识到对于宫颈疾病的治疗有了一个更新更好的选择。同宫颈锥切相比,它的优势不仅仅在于对器官结构的完全保留,它组织选择性好、无需麻醉、失血少、痛苦小,术后不留瘢痕,还可以进行多次重复治疗,铲除残余病变,尤其对于病变直径大于3cm,累及宫颈腺腔深度超过2?5cm的病变,更加突显其优势[4]。但是,PDT的副反应,即皮肤的光毒性不容忽视。第1代光敏剂是一种血卟啉的衍生物的混合物,它本身没有毒性,整个治疗期间,病人的血和尿中并无异常发现,但是由于其进入人体后虽然在短时间内被肿瘤细胞高浓度摄取,可是在正常的细胞中仍会有少量存留,并且在3周左右才会被代谢掉,这就要求病人在接受治疗的1个月内避免日光照射,使治疗的依从性受到严重影响,阻碍了PDT在临床的应用和推广。此外,混合卟啉类光敏剂的吸收光谱在红光部分的吸收带很弱,不能很好地吸收红光,治疗深度不够,也影响其临床疗效。因此,寻找一种组织选择性强、毒性小、代谢快、稳定性高的光敏剂成为光敏剂研发领域的发展方向。

    (3)　应用第2代光敏剂治疗CIN　近年来,光敏剂的研发飞速发展,其中5-氨基酮戊酸(5-ALA)研究和临床应用较多。5-ALA是一种体内血红蛋白合成过程的前身物,是一种内源性光敏剂。正常情况下,ALA在细胞内的量很小,其本身不具有光敏活性。外源性ALA进入体内后,可被增生活跃的细胞选择性吸收和积累,并在细胞内转化为原卟啉Ⅸ(PpⅨ)等卟啉类物质。细胞内的PpⅨ是一种很强的光敏物质,有很强的光敏活性,因为是细胞的正常成分,其毒性低,代谢快,避光时间只需1~2d,PpIX可在很多肿瘤细胞内选择性聚集。635nm波长为5-ALA的最佳激发波长。自Kennedy等[5]1990年将5-ALAPDT试用于临床以来,它在临床上治疗皮肤癌、食管癌胃肠道肿瘤、膀胱癌及肺癌的效果越来越得到肯定,逐步成为研究热点。同时,氨基酮戊酸的另一个很大优点是局部给药吸收较好,也大大提高了它的应用价值。Wierrani等[6]对20例CINⅠ、CINⅡ同时合并HPV感染者应用5-ALA(12%)局部给药进行PDT治疗,在接受治疗的第1、3、6、9个月后分别进行细胞学检查做疗效评估,结果19例完全治愈(95%),80%的病人病毒转阴。Bodner等[7]对比冷刀锥切和局部5-ALAPDT治疗CINⅡ合并HPV感染的病例,冷刀锥切组和5-ALAPDT组各11例,治疗后3个月开始利用宫颈刮片进行疗效评估,随诊1年。结果提示:3个月后,两组HPV转阴均为73%;12个月后,完全有效率冷刀锥切组为100%,5-ALAPDT组为90%;其中5-ALAPDT组唯一失败的1例是由于6个月后可疑复发,阴道镜下醋白试验阳性而行宫颈锥切术,术后病理提示CINⅠ。总之,无论术后组织病理学降级还是病毒转阴方面,二者差异均无显著性意义,证明5-ALAPDT治疗此类疾病与宫颈锥切具有相同的疗效。Ekonjo等[8]在研究中发现,20例合并高危型HPV(16/18)感染的病例在接受5-ALA(20%)PDT治疗后,16例(80%)病毒转阴。然而,Hillemanns等[9]在治疗中发现,局部ALA(20%)PDT对CINⅡ~Ⅲ没有明显疗效。Barnett等[10]针对35例CINⅠ~Ⅱ的病例进行的随机分组实验-对照研究中发现:病变局部给予ALA(3%)PDT或安慰剂PDT治疗后,病变组织均无明显改善。综合分析上述5项临床研究,虽然给药模式均为病变局部表面投予,但是有以下几点不同:(1)光敏剂5-ALA在病灶局部作用的时间不同,分别是8h、8h、5h、3~5h和3h。5-ALA是一种体内血红素合成的前体物质,并无光敏特性,它在人体细胞内经过代谢产生的PpIX是一种非常有效的光敏剂。在血红素合成的过程中,细胞内亚铁鳌和物酶的活性降低更有助于PpIX在细胞内的累积。而肿瘤组织严重缺乏亚铁鳌和物酶,所以ALA代谢过程中产生的中间产物PpIX蓄积在细胞内,使PDT成为可能。由此可见,肿瘤细胞从摄取ALA到细胞内累积大量的PpIX需要时间。有学者认为,PDT治疗CIN时,局部给药的时间与疗效呈正相关[11]。(2)光敏剂5-ALA的剂量浓度明显不同。虽然Barnett在治疗中证实了无论5-ALA的浓度是3%还是5%,对参与光敏反应的有效成分PpIX在细胞内蓄积的量均无显著影响,但是如此低浓度的光敏剂可能完全不足以使细胞产生光敏毒性达到治疗的目的[10]。(3)研究对象不同可能导致结论的分歧。Pahernik等[12]证实:5-ALA局部给予5h后,病变细胞内的光敏剂与周围正常组织中的光敏剂的量之比分别是:CINⅠ=1?3,CINⅡ=1?21,CINⅢ=2?35。所以CINⅢ对于PDT更敏感,疗效更明显。由此可见,光敏剂量是光动力学剂量的一个重要的可控参数。

    此外,在PDT临床应用中,照射光剂量是光动力剂量学的另一个重要的可控参数。Monk等[13]报道24例CIN患者(13例CINⅠ,7例CINⅡ,4例CINⅢ)接受PHE的治疗,接受的照射激光剂量分别为40、60、80、100、120、140J/cm2。随访3个月后15例完全治愈,在照射激光剂量≤80J/cm2的7例中有4例复发,在照射激光剂量≥100J/cm2的11例中有3例复发。可见激光照射的强度剂量也会直接影响治疗的结果。但是,Keefe等[14]选用40例CINⅡ和CINⅢ的病人进行局部给予5-ALA进行PDT治疗,给药1?5h后分别以50、75、125和150J/cm2的光照强度进行随机分组照射。治疗后第4、8、12个月进行宫颈刮片评估疗效,完全有效率分别是51%、46%和31%,该结果与光照计量无关。在文中Keefe也提到如果改变治疗条件也许会改变治疗结果。笔者认为,1?5h的给药时间是否能使光敏剂5-ALA在病变细胞内高浓度聚集仍有待于考证,如果光敏剂进入细胞的量不足以产生杀死细胞的光敏效应,那么,无论怎样提高激光照射的剂量或强度都是徒劳的。

    3　PDT治疗宫颈上皮内瘤变面临的问题和发展前景PDT治疗CIN,特别是应用第2代光敏剂局部给药治疗CIN,治疗方法还远不成熟。相对于光敏剂开发、激光设备研究和临床应用而言,PDT的基础理论研究明显滞后,目前基础研究领域还不能对光动力反应过程以及光动力各要素之间的作用关系给出定量化的描述,临床医生只能沿用最早PDT的经验方案,千篇一律地处理不同的病人,影响疗效的发挥。Schlosser等[15]报道,对体外培养的卵巢癌和乳腺癌细胞给予PDT,其IC50差异有显著性意义,提示不同组织来源的细胞对光敏剂的吸收能力及反应能力均有所不同。PDT治疗个体化就需要我们将治疗过程的各个环节根据靶组织靶细胞的不同给予量化。目前针对宫颈细胞水平的PDT的研究尚不全面,急需建立一个完善的理论体系,并在该理论的指导下在临床实践中探索PDT治疗的最佳条件,明确各个可控参数的范围。此外,PDT治疗CIN与宫颈锥切相比是否真如Bodner等[7]所述无显著差异仍有待于今后的临床治疗实践去考证,因为Bodner等的样本量太小,只有11例。值得特别注意的是,CIN为癌前病变,在治疗前首先必须明确病理学诊断,排除浸润性癌的可能性,以免贻误病情。迄今为止的科研和临床事实表明,尽管光动力疗法在治疗宫颈上皮内瘤变方面还存在很多需要进一步研究解决的问题,但基于其本身所特有的优势,随着医学研究的深入和发展以及医学科学技术的不断进步,光动力疗法作为一种有前途的治疗手段,必将在这一领域得到推广和普及,发挥更大的作用。