1、光动力学疗法对免疫系统的影响【关键词】 光动力学疗法,;免疫系统;肿瘤;,光动力免疫疗法 摘要 :本文介绍了光动力学疗法治疗肿瘤的作用机制，着重对光动力学疗法治疗肿瘤产生免疫效应的机理进行综述;此外介绍了光动力免疫疗法的研究进展，并讨论今后的研究及发展方向。 关键词 :光动力学疗法 ;免疫系统;肿瘤; 光动力免疫疗法 光动力学疗法（photodynamic therapy，PDT）是利用光敏剂在人体生长异常的组织（如肿瘤、鲜红斑痣及黄斑病变等）中选择性聚集，在分子氧的参与下，与特定波长的光起作用，使异常组织发生一系列变化，甚至变性、坏死，以达到治疗目的的方法。在以往的文献中，亦称之为光辐射疗法
2、（photo radiation therapy，PRT）或光化学疗法（photochemotherapy） 1 。 近年的研究显示，宿主体内由 PDT 激发的免疫反应，在肿瘤的治疗过程中起到重要的作用。现将 PDT 对肿瘤免疫系统的影响综述如下。 1 PDT 对肿瘤细胞的免疫调节和杀伤作用 1.1 免疫细胞 1.1.1 中性粒细胞 中性粒细胞是 PDT 后最早到达肿瘤治疗部位的免疫细胞，其数量在骨髓、外周血 以及肿瘤的治疗部位迅速增高，在 PDT的抗肿瘤效应中发挥重要的作用2 。Korbelik 等3 通过流式细胞计数检测发现，PDT 后 22h，治疗部位的中性粒细胞数量显著增高。 Ceci
3、c 等4 在 PDT 后 624h，发现骨髓中的中性粒细胞数量以及细胞上表达的 L-选择素（CD62L）均增高，24h 后，外周血和治疗部位的中性粒细胞及其上表达的 L-选择素也增高，并在 PDT 后仍持续保持较高水平。PDT 后，中性粒细胞的活性在肿瘤的治疗部位也增强5 。陈裔英等 6 发现，PDT 后中性粒细胞表面的 C3b 受体的活性增强，其免疫黏附吞噬功能增强。而应用抗 GR1 单克隆抗体去除血中性粒细胞后，PDT 的抗肿瘤效应明显减弱7 。 1.1.2 巨噬细胞 PDT 后，肿瘤部位的单核巨噬细胞浸润增加，活性增强。Krosl 等 8 实验发现，PDT2h 后，治疗部位分离出的巨噬细
4、胞杀肿瘤效应几乎是治疗前的 5 倍。Korbelik 等 9 在应用光敏剂苯并卟啉衍生物（benxoporphyrin derivative，BPD）的肿瘤组织经光照后发现，光敏剂 BPD 在肿瘤相关性巨噬细胞（tumor associated macrophages，TAMs）内的浓度最高，由于光敏剂 BPD 的激活，导致 TAMs的崩解杀伤，使治疗部位的巨噬细胞数量暂时减少。但随后，由 PDT 介导的单核细胞和非成熟巨噬细胞快速侵入肿瘤治疗部位3 ，参与 PDT的抗肿瘤效应。Reiter 等10 发现 PDT 并不能直接激活巨噬细胞，而是其杀伤肿瘤细胞的作用间接激活了巨噬细胞的活性。 1.
5、1.3 自然杀伤细胞 近年的研究发现，PDT 后自然杀伤细胞（natural killer cell，NK 细胞）的活性明显增强11-12 。Hendrak-Hennion 等13 应用 GM1 抗体去除小鼠体内的 NK 细胞后，PDT 抑制肿瘤生长的作用减弱，这提示 NK 细胞参与 PDT 的抗肿瘤效应。但用 PDT 治疗后的荷瘤小鼠脾内的 NK 细胞体外作用于肿瘤细胞发现，NK细胞不能杀伤肿瘤细胞，则说明 NK 细胞可能是由 PDT 的杀肿瘤细胞作用间接激活的。 1.1.4 抗原提呈细胞 抗原提呈细胞指能表达被特异性 T 淋巴细胞识别的抗原肽-MHC 分子复合物的任何细胞，这类细胞可摄取、
6、加工、处理抗原，并将抗原信息提呈给淋巴细胞，从而启动特异性免疫应答。体内重要的抗原提呈细胞有巨噬细胞、树突状细胞、B 细胞等。 实验发现，用二氧化硅微粒阻滞巨噬细胞的抗原提呈功能，可显著降低 PDT 的治愈率，这表明巨噬细胞的抗原提呈功能在 PDT 中发挥重要作用7 。Jalili 等14 发现树突状细胞可有效地吞噬被光毒性反应杀伤的肿瘤细胞，并将肿瘤抗原提呈给初始 T 细胞后使之激活，同时产生大量白细胞介素-12（interleukin-12，IL-12） ，促进初始 T 细胞产生 Th1 型免疫应答。Sun 等5 还发现 PDT 后的肿瘤组织周围的中性粒细胞表达有 MHC-分子，说明中性粒
7、细胞可能作为抗原提呈细胞参与PDT 的抗肿瘤效应。 1.1.5 淋巴细胞 T 淋巴细胞在 PDT 诱导的特异性免疫应答中，起到重要的作用，可诱导全身性抗肿瘤反应的产生，控制肿瘤的复发。Korbelik 等15 在严重联合免疫缺陷的小鼠（scid 小鼠）和正常小鼠（BALB.c 小鼠）体内分别接种肿瘤细胞，PDT 后发现，scid 小鼠体内的肿瘤缓解率明显低于 BALB.c 小 鼠。而将 BALB.c 小鼠体内的 T 淋巴细胞移植到 scid 小鼠体内后，肿瘤的复发率明显下降7 。还有研究发现 PDT 后，淋巴细胞转化率增加 11-12 ，肿瘤组织内的细胞毒性 T淋巴细胞的密度显著增加16 。H
8、endrzak-Henion 等13 用 CD8+抗体去除小鼠体内的细胞毒性 T 淋巴细胞，PDT 的抗肿瘤效应显著减弱。关于辅助性 T 淋巴细胞在 PDT 中的作用，还不完全清楚，Hendrzak-Henion 等13 发现用 CD4+抗体去除辅助性 T 淋巴细胞后，PDT 的疗效减弱程度不明显。Korbelik 等17 也得到了相似的结果。以上研究提示在 PDT 诱发的特异性免疫应答中，细胞毒性 T 淋巴细胞起主要作用，而辅助性 T 淋巴细胞仅起辅助作用。 1.2 免疫分子 免疫分子主要是由一些免疫活性细胞或相关细胞分泌的蛋白质及小细胞多肽物质组成，它们参与机体的免疫反应或免疫调节。主要包
9、括免疫球蛋白、补体、细胞因子、细胞黏附分子和人类白细胞分化抗原等。 1.2.1 补体 PDT 后，肿瘤组织内的血管内皮表面可见膜攻击复合物（membrane attack complex，MAC）的广泛沉积18 ，导致治疗部位的血供受阻，说明 PDT 可诱导补体系统的级联反应的激活。应用补体激活剂（如酵母多糖和链激酶等） ，可增加 PDT 的抗肿瘤效应19 。而抑制补体的功能，可完全阻止 PDT 诱导的中性粒细胞的增多，降低 PDT的抗肿瘤效应4 。由于补体激活剂在免疫缺陷小鼠体内不能增强 PDT的疗效19 ，说明补体的作用与各种免疫效应细胞的共同参与有关，PDT 激活补体后产生了一系列活性片
10、断，吸引带有补体受体的中性粒细胞、巨噬细胞和其它免疫效应细胞的聚集。晚近还发现 PDT 后，肿瘤组织内补体 C3 水平持续增高，于 24h 达到高峰，而阻滞 C3a 受体和 C5a 受体的功能，会显著降低 PDT 的治愈率20 。 1.2.2 炎性介质 研究发现，光氧化损伤会产生大量炎性介质，共同调节免疫应答过程。光敏作用激活膜磷脂酶，导致脂质片断和花生四烯酸代谢产物大量释放21 。光敏作用可引起血管内皮细胞收缩，基底膜暴露22 ，使循环中的血小板和中性粒细胞迅速聚集，同时释放大量的炎性介质:血管活性物质、补体成分、急性期蛋白、蛋白酶、过氧化物酶、基团、白细胞趋化因子、细胞因子以及其他免疫调节
11、剂等21-22 。其中，细胞因子的作用很重要。有证据表明，光动力疗法可诱导IL-1、IL-2、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）-、粒细胞集落刺激因子（granulocyte colony stimulating factor，G-CSF）产生23 。Sun 等5 在 PDT 治疗前分别应用 IL-1、TNF- 和 G-CSF 的中和抗体作用于肿瘤组织，发现 PDT 的疗效降低，提示这些细胞因子在 PDT 的抗肿瘤效应中起到很重要的调节作用。PDT 后，肿瘤组织内的 IL-6 表达也显著增加，这可引起全身和局部的抗肿瘤的免疫反应显著增强24 。还有研究发现，PD
12、T 治疗后的一定时间内，血管表皮生长因子的水平降低，其降低的程度越大，肿瘤体积缩小程度越明显，小鼠生存时间越长25 。 近来中性粒细胞的作用以及诱导其在治疗部位快速、大量聚集的介质越来越受到人们的关注。除了上文提到的 Cecic 等4 发现的补体级联反应中的一些成分可直接导致中性粒细胞的增多之外，Cecic 等18 还发现了至少有 12 种次级中间产物在补体激活后从 PDT 治疗的部位大量释放，包括 IL-1、TNF-、IL-6、IL-10、G-CSF 和 KC、凝血氧烷、白细胞三烯、组胺和凝血因子等，这些介质构成了一个网络，其共同作用导致中性粒细胞数量在 PDT 治疗肿瘤后显著增加。此外，K
13、orbelik 等 26 还发现中性粒细胞的增多还与巨噬细胞炎性蛋白（macrophage in-flammatory protein，MIP）-2 以及一些黏附分子，如E-选择素和细胞间黏附分子（intercellular adhesion molecule，ICAM）-1 有关。 2 PDT 对肿瘤复发的控制作用 近年的研究发现在 PDT 控制肿瘤复发的作用中，免疫系统起到了决定性作用。Korbelik 等7 分别去除血中性粒细胞、巨噬细胞、辅助性 T 淋巴细胞和细胞毒性 T 淋巴细胞后发现，肿瘤的复发率显著增加。Korbelik 等17 在 2 组 scid 小鼠体内接种肿瘤细胞后，分别
14、移植 5周前经 PDT 和放疗治愈的荷相同肿瘤的 BALB.c 小鼠模型体内的脾细胞，再用 PDT 治疗后发现，移植了经 PDT 治愈的小鼠体内脾细胞组的 scid 小鼠的肿瘤复发率较低。还有研究发现，PDT 后肿瘤引流区的淋巴结内免疫记忆细胞的数量显著增加，并在宿主体内持续存在较长时间25 。除上述细胞外，Hendrzak-Henion 等 13 证实 NK 细胞也参与 PDT 抑制肿瘤复发的作用，NK 细胞可能通过分泌抗肿瘤细胞因子（如 IFN-、IL-1、IL-2 和 TNF-）和抗体依赖性细胞介导的细胞毒性作用（antibody-dependent cell-mediated cyto
15、toxicity，AD-CC）抑制肿瘤的复发。 Van Duijnhoven 等 27 在小鼠肝脏不同部位接种 结直肠肿瘤细胞群-CC531，发现经 PDT 治疗的肿 瘤组织可有效地被去除，肿瘤的复发率显著降低;而未经 PDT 治疗的肿瘤组织的生长速度及其内的 T 细胞、NK细胞和巨噬细胞的数量都没有明显的变化，分析其原因可能是由于肿瘤组织内形成的肿瘤细胞结节，被防御性基质细胞所包围，阻止了肿瘤细胞与免疫细胞之间发生直接接触，所以不影响未经 PDT 治疗的肿瘤组织的生长速度。但由于血免疫细胞可以杀伤发生微循环的肿瘤细胞，抑制其在远处生长成肿瘤组织，从而控制了肿瘤的复发，这与前文提到的Korbe
16、lik 等7 以及 Korbelik 等17 的研究结果一致。 除了上述作用之外，Gollnick 等28 发现 PDT 后的肿瘤细胞本身就有很强的免疫原性，可激发特异性免疫反应。将 PDT 治疗后的肿瘤细胞制成匀浆液，接种于裸鼠体内，在没有任何免疫佐剂的情况下，可抑制同一种肿瘤细胞株的生长，但不能抑制其它肿瘤细胞株的生长。 3 光动力免疫疗法的进展 近来，光动力免疫疗法（photodynamic immuno-therapy，PDIT）逐渐引起人们的关注。PDIT 是将 PDT 和免疫疗法联合应用于疾病的治疗中，使两种疗法协同发挥疗效的治疗方法。如将光敏剂与特定癌细胞的单克隆抗体交联，以单克
17、隆抗体为载体，可显著提高癌细胞内光敏剂的浓度，加强 PDT 的疗效 29 。分支杆菌细胞壁提取物（mycobacterium cell-wall ex-tract，MCWE）是一种非特异性免疫激活剂，Korbelik 等3 将 PDT 与 MCWE 联合应用于肿瘤的治疗，可显著增加免疫效应细胞的活性。由于卡介苗可放大 PDT 治疗后 T 淋巴细胞介导的抗肿瘤效应，联合应用 PDT 和卡介苗可显著提高肿瘤的治愈率26 ，抑制肿瘤的复发，且对正常组织的损伤程度减低。同样，糖基化聚氨基葡萄糖与 PDT联合应用，也可达到上述疗效30-31 。二甲基磺醌醋酸（DMXAA）是一种抑制血管生成的细胞因子，可
18、诱导 TNF- 产生。Bellnier 等32 联合应用低剂量的 DMXAA 和低剂量的 PDT 后发现，肿瘤的复发率和正常组织的损伤程度均显著降低。还有，将 PDT 与补体激活剂联合应用，如肿瘤局部应用酵母多糖或全身应用链激酶，也可增强 PDT 疗效，降低肿瘤的复发率20 。此外，Jali-li 等14 在 PDT 治疗的肿瘤组织内接种非成熟的树突状细胞，同样可以加强 PDT 的抗肿瘤效应。 总而言之，PDT 对肿瘤的免疫系统的作用很复杂，确切的作用机制还没有完全阐明。目前的研究多局限于动物实验和体外研究，很少涉及临床治疗。如何将这些研究成果应用于临床治疗，是我们今后研究的重点。随着对 PD
19、T 免疫效应的深入研究，会促进其在肿瘤治疗及预防肿瘤复发中发挥更大的作用。 参考文献 : 1 张南征.胃癌的光动力学治疗M刘 倩，王文齐，毛海婷. 胃癌.北京:人民卫生出版社，2004:461-470. 2 Dougherty TJ，Gomer CJ，Henderson BW，et al.Photodynamic therapyJ.J Natl Cancer Inst，1998，90（12）:889-905. 3 Korbelik M，Cecic I.Enhancement of tumour response to photodynamic therapy by adjuvant mycob
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