光動力學治療在宮頸癌前病變中的應用

　　最新資料表明,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、放療的患者,拒絕手術治療的患者,也迫切需要采用一種溫和有效的方法進行治療。光動力學方法治療宮頸病變由此應運而生。

　　我院開展光動力治療女性宮頸癌前病變?nèi)〉昧肆己玫呐R床效果，

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　　1 光動力學

　　1?1 光動力學的原理　光動力醫(yī)學是一門新興的交叉學科,形成于20世紀的50年代后期,主要分為光動力學診斷(photodynamicdiagnosis,PDD)和光動力學治療(photodynamictherapy,PDT)?；驹硎?光敏性物質進入人體后,能夠優(yōu)先被腫瘤組織細胞吸收并且高濃度聚積,受到相應波長(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行疾病的診斷;其化學退激過程可以產(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)生細胞毒性作用,進而導致細胞受損甚至死亡,因而產(chǎn)生治療作用。故光動力學的三大要素是:光敏劑、光源和組織中的氧。

　　1?2 PDT的機制 PDT對體內(nèi)腫瘤的殺傷機制較為復雜,它與光敏劑的種類、生物學特性、組織含氧的程度以及光敏劑與腫瘤相結合的狀態(tài)等多種因素有關。概括起來有以下幾個方面:(1)PDT對腫瘤細胞的影響:PDT對腫瘤細胞有直接殺傷作用,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的光敏化反應可造成微血管破壞,激活血小板及炎性細胞導致炎性因子釋放,引起血管收縮、血細胞滯留凝集、血流停滯造成組織水腫、缺血、缺氧,從而殺傷腫瘤。(3)PDT對間質的影響:間質是腫瘤細胞生長的“瘤床”,對物質擴散、運輸和新生血管形成具有重要作用,間質中光敏劑含量很高,PDT對間質的破壞,對于防止腫瘤的殘留或復發(fā)很重要。

　　1?3 PDT的應用　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、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胞,而對正常的組織細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用。

　　2 光動力學治療宮頸癌前病變的歷史及現(xiàn)狀

　　2?1 應用PDT治療CIN的可行性 PDT在生殖系統(tǒng)方面的應用起源于20世紀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,結果顯示98?2%達到完全治愈,隨訪6年無復發(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,復發(fā)的陰道癌和宮頸癌4例,經(jīng)過常規(guī)手術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后利用激光進行照射(子宮內(nèi)膜癌IA期7例則利用玻璃纖維將光線導入子宮腔內(nèi)),結果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)進行PDT治療。3個月后進行組織病理學檢查,94例(占90%)完全治愈,其余11例中有5例CINⅠ、2例CINⅡ、4例有輕度細胞學異常。繼續(xù)觀察至6個月,11例中有9例達到完全治愈。即接受治療6個月后,本項研究中有103例完全治愈(占98%)。同時,病毒學結果表明,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個月進行HPV檢測,分別有74%、73%、72%的病人病毒學轉陰。由上述結果可以看到,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的HPV感染同樣有很好的治療效果。PDT使人們認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構的完全保留,它組織選擇性好、無需麻醉、失血少、痛苦小,術后不留瘢痕,還可以進行多次重復治療,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,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),但是由于其進入人體后雖然在短時間內(nèi)被腫瘤細胞高濃度攝取,可是在正常的細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重影響,阻礙了PDT在臨床的應用和推廣。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、毒性小、代謝快、穩(wěn)定性高的光敏劑成為光敏劑研發(fā)領域的發(fā)展方向。

　　2?3 應用第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在細胞內(nèi)的量很小,其本身不具有光敏活性。外源性ALA進入體內(nèi)后,可被增生活躍的細胞選擇性吸收和積累,并在細胞內(nèi)轉化為原卟啉Ⅸ(PpⅨ)等卟啉類物質。細胞內(nèi)的PpⅨ是一種很強的光敏物質,有很強的光敏活性,因為是細胞的正常成分,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用價值。Wierrani等[6]對20例CINⅠ、CINⅡ同時合并HPV感染者應用5-ALA(12%)局部給藥進行PDT治療,在接受治療的第1、3、6、9個月后分別進行細胞學檢查做療效評估,結果19例完全治愈(95%),80%的病人病毒轉陰。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行療效評估,隨診1年。結果提示:3個月后,兩組HPV轉陰均為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個月后可疑復發(fā),陰道鏡下醋白試驗陽性而行宮頸錐切術,術后病理提示CINⅠ。總之,無論術后組織病理學降級還是病毒轉陰方面,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的病例進行的隨機分組實驗-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,并無光敏特性,它在人體細胞內(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,細胞內(nèi)亞鐵鰲和物酶的活性降低更有助于PpIX在細胞內(nèi)的累積。而腫瘤組織嚴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蓄積在細胞內(nèi),使PDT成為可能。由此可見,腫瘤細胞從攝取ALA到細胞內(nèi)累積大量的PpIX需要時間。有學者認為,PDT治療CIN時,局部給藥的時間與療效呈正相關[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%,對參與光敏反應的有效成分PpIX在細胞內(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胞產(chǎn)生光敏毒性達到治療的目的[10]。(3)研究對象不同可能導致結論的分歧。Pahernik等[12]證實:5-ALA局部給予5h后,病變細胞內(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劑量的一個重要的可控參數(shù)。

　　此外,在PDT臨床應用中,照射光劑量是光動力劑量學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例完全治愈,在照射激光劑量≤80J/cm2的7例中有4例復發(fā),在照射激光劑量≥100J/cm2的11例中有3例復發(fā)?？梢娂す庹丈涞膹姸葎┝恳矔苯佑绊懼委煹慕Y果。但是,Keefe等[14]選用40例CINⅡ和CINⅢ的病人進行局部給予5-ALA進行PDT治療,給藥1?5h后分別以50、75、125和150J/cm2的光照強度進行隨機分組照射。治療后第4、8、12個月進行宮頸刮片評估療效,完全有效率分別是51%、46%和31%,該結果與光照計量無關。在文中Keefe也提到如果改變治療條件也許會改變治療結果。筆者認為,1?5h的給藥時間是否能使光敏劑5-ALA在病變細胞內(nèi)高濃度聚集仍有待于考證,如果光敏劑進入細胞的量不足以產(chǎn)生殺死細胞的光敏效應,那么,無論怎樣提高激光照射的劑量或強度都是徒勞的。

　　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,特別是應用第2代光敏劑局部給藥治療CIN,治療方法還遠不成熟。相對于光敏劑開發(fā)、激光設備研究和臨床應用而言,PDT的基礎理論研究明顯滯后,目前基礎研究領域還不能對光動力反應過程以及光動力各要素之間的作用關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胞給予PDT,其IC50差異有顯著性意義,提示不同組織來源的細胞對光敏劑的吸收能力及反應能力均有所不同。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)靶組織靶細胞的不同給予量化。目前針對宮頸細胞水平的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,在治療前首先必須明確病理學診斷,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)學研究的深入和發(fā)展以及醫(yī)學科學技術的不斷進步,光動力療法作為一種有前途的治療手段,必將在這一領域得到推廣和普及,發(fā)揮更大的作用。