光敏诊治癌瘤

应用光敏反应诊治癌症是近年来兴起的一种新技术。光敏反应的研究已有八十余年历史，作为光敏物质已研究过上百种染料，如吖啶橙、亚甲蓝、荧光素钠、卟啉类等。在光敏诊治癌瘤方面，作为光敏物质研究得最为广泛而深入的为血卟啉(Hp)和血卟啉衍生物(HpD)。对于光敏治癌的光敏剂的选择，Lipson曾指出应符合以下八项条件：
❶安全无毒。
❷能标记全部肿瘤组织，特别是它的边缘。
❸不为正常组织所摄取。
❹价廉。
❺应用简便。
❻能同时采取活体组织作检查。
❼易于辨认。
❽能用照相等手段证明。Kinsey等认为光敏剂应具备以下特性：
❶它优先地集中在迅速生长的细胞和肿瘤组织内。
❷容易被激发荧光。
❸当受到适当波长的辐照后酶解物在细胞内有产生细胞毒光化学作用的能力。HpD具备上述各项条件，其基本特点是：
❶有较高的亲肿瘤作用。
❷含有HpD的肿瘤，用波长405nm光能辐照可产生红色荧光。
❸用波长620nm～640nm的红光辐照可使HpD活化，对肿瘤有杀伤破坏作用。目前国外有15～20个医学中心参加此项研究，美国、日本、澳大利亚、加拿大、意大利等国进行了一系列研究工作并初步应用于临床。我国自1980年开始研究此项疗法，在药物提取、临床实验以及基础理论等方面，均已取得一定进展。
血卟啉是卟啉类化合物中最早分离的一种卟啉。整个血卟啉分子是四吡咯大环结构，它形成一个pπ共轭体系，甚易接受光能而产生电子跃迁； 在电子由高能级跳回低能级轨道时称为反跃迁，此时产生荧光。卟啉分子的长度约为8.5左右，厚度4.7。 血卟啉具有酸碱两性和等电点的特性； 无熔点，暗红色，易溶于酸碱中，也易溶于酸性或碱性有机溶液中； 不溶于水，仅在转化成盐后方可溶于水中； 对氧化剂，光、α、β、γ射线敏感并分解。血卟啉原料或针剂需保存在零下15～20℃暗处。HpD静注后首先广泛地分布在各组织中，于肝、脾、肾、肺等含血量丰富的组织内尤多。血卟啉不能通过血脑屏障，其排泄途径主要是肝和胃肠道。肿瘤组织对HpD摄入比率(癌/正常组织)因时间不同而异，例如注药24小时摄入比率(癌/肌肉)为7.5;48小时为12.5; 72小时则为15。肿瘤组织中摄入的HpD其保持时间因肿瘤不同而有差异，其排泄时间亦不同。小鼠S180肉瘤静注HpD后，如以24小时含量为100%，则48小时为76%,72小时为60%。血清中HpD排泄情况见表：
血卟啉本身是一种低毒物质，无明显毒性反应，但用药后如果不注意避光，则受光照的皮肤可出现光敏反应，皮肤变黑、水肿或有红斑。HpD常用注射剂量为2.5mg～5mg/kg，多用5mg/kg。
诊断方面的应用 利用HpD在光源激发下发出荧光

肿瘤病人静注HpD血清内的浓度变化

静注HpD检	绝对浓度 mg/ml±6		相对浓度%
测时间（小时）	5mg/kg	2.5mg/kg	5mg/kg	2.5mg/kg
24 48 72 120 168 360	1.88±0.99 1.24±0. 55 0.74±0.42 0.46±0.34 0.38±0.24 0.15±0.02	0.87±0.7 0.46±0.29 0.28±0.20 0.23±0.12 0.17±0.06 0.13+0.05	100 66 39 25 20 8	100 53 32 26 20 14

的特性便可对肿瘤作定位诊断。一般在静脉注射HpD两天后利用最有效的激活光源照射癌变部位即可观察到红色荧光(两个峰值波长为630nm,690nm)。最有效的激活光源为Kr⁺激光的紫色光线，其波长为4067,4131,4154; 其荧光效率为0.024±0.005(红色荧光/紫色激发光)。为便于观察可使用荧光放大装置，其放大倍数为30,000～70,000倍。为观察荧光，激发光源最大辐照量(辐照强度×时间)限制在250mJ/cm²以防损伤含有HpD的正常组织。通常紫光照射时间为20秒。进行体腔内荧光诊断时， 须将4067, 4154的紫光经光学耦合镜， 光导纤维(线径为200nm～400nm) 导入体腔。Lipson曾用汞弧灯加适当滤光片(4070)作为激发光源检测肿瘤中的血卟啉荧光以诊断恶性肿瘤。激发光源的亮度与荧光亮度有密切关系。我国应用氦镉激光发出的4416波长、功率30mW为激发光源，基本上可满足临床要求。Ar+激光器辐射的4880, 5145波长也可用于体腔内肿瘤诊断。国外亦有人用B-100A型长波紫外线灯照射肿瘤区以观察肿瘤内HpD荧光。国内用水冷式紫外线灯加紫色滤光片(中心波长3650)检测表浅部位的HpD荧光，效果良好。
国内报道对基底细胞癌、头颈部鳞癌、汗腺癌、睑板腺癌、唇癌、上腭癌、喉癌、阴茎癌、早期宫颈癌等共49例病人进行HpD荧光诊断，结果荧光阳性者44例(占89.8%)，弱阳性者1例 (占2.0%)，阴性者4例 (占8.2%)。作者曾检测17例癌瘤病人，全部荧光阳性。可见HpD荧光在诊断癌瘤方面颇具应用价值，但必须结合活检方可确诊。国内的实验研究指出，除癌组织全部出现红色荧光外，上皮单纯增生和上皮异常增生大部分可见粉红色荧光，而正常上皮则无荧光。据此，HpD荧光可为活检提供定位依据。
治疗方面的应用 早期曾应用500W幻灯放映机加滤光片改制为治疗光源，波长范围在610nm～630nm，功率密度为1.3mW/cm²。曾有人用5,000W氙弧灯加红色滤光片 (光谱波长为600nm～700nm，其中25%为620nm～640nm)治疗人体恶性肿瘤。亦有人用石英卤化物灯，经滤光片后获得620～640nm红光治疗肿瘤。事实证明这种宽谱线光的光斑覆盖面积大，有一定优越性；但这种光是非相干光，应用上有一定局限性。有人选用大功率氦氖激光器，波长6328A，功率240mW。目前多选用Ar⁺激光泵浦的连续波可调谐染料激光器，波长范围4000～7000, 输出功率300mW以上。 三镜腔染料激光器： Ar⁺激光为泵浦源，工作物质为若丹明B，功率200～600mW，波长6300, 调光比较简单， 稳定性好，为临床所常用。石英光导纤维及其耦合系统是重要的转换部件，光导纤维透光率要求达到85～90%，光导纤维要求有各种形状的输出端以利于体腔内辐照肿瘤。国外报道在光导纤维上安装一套针以便于刺入肿瘤内部进行光照治疗。照光时间以注药后48～72小时为宜。每一光斑照射时间依功率密度不同而异，如100mW/cm²照射时间20分钟，而功率密度50mW/cm²时则需照射40分钟。光能穿透组织深度因波长不同而异，红光较蓝绿光穿透性大，一般认为红光有效深度不超过2cm。
光敏治癌的适应证，目前尚无定论。国外报道者多属晚期肿瘤。从发展趋势看，光敏疗法不仅对体表恶性肿瘤有选择性治疗作用，而且对体腔内脏器肿瘤，通过内窥镜亦可治疗，适应证范围逐步扩大，对某些早期癌瘤疗效尤为显著。Dougherty等报告对基底细胞癌、恶性黑色素瘤、软骨肉瘤、结肠腺癌、前列腺癌、子宫内膜癌、乳腺癌、鳞癌、血管肉瘤、蕈状霉菌病等10种恶性肿瘤病人计113例，经按2.5mg～5mg/kg注射HpD后24～192小时进行红光辐照，98例完全消失或坏死。日本报道117例，其中肺癌45例，胃癌13例，食道癌9例，膀胱癌15例，女性生殖器癌10例，乳腺癌皮肤转移灶13例，皮肤癌5例，其他7例，经用激光血卟啉光敏治疗，病灶完全消失者占21.4%，显效占38.5%，有效占40%。45例肺癌中有5例为早期肺癌，治疗后病灶完全消失。澳大利亚报道27例，其中20例为表浅肿瘤，治疗结果12例病灶坏死，5例近期全愈。在这些表浅部位肿瘤中，原发癌较转移癌效果好，但对有些复发性乳腺癌病人光敏治疗后观察3～4年证实已完全治愈。Dougherty等认为，光敏疗法可有效地控制和治疗乳腺癌的局部和区域性胸壁复发。国内报道光敏疗法治疗10例胃癌取得初步疗效。有人用光敏疗法治疗膀胱癌，结果肿瘤坏死。体外实验HpD的光敏作用可杀伤神经胶质瘤细胞，亦有人发现视网膜胚胎瘤对HpD和光照敏感。据此，光敏疗法的适应证范围将进一步扩大。
光敏治癌的作用机理 HpD注射后与血清蛋白结合并在血液中循环，对肿瘤细胞可结合于细胞膜，进入细胞并大量存在于细胞浆内，较多的结合于线粒体内。进入细胞的机理目前尚无定论，认为部分地是由于细胞吸液作用的结果。观察指出光动力学灭活作用可致膜的损伤（溶酶体膜或细胞外膜）。瘤细胞内的HpD受光能辐照后在能量转移过程中，其基本作用是细胞内产生单体氧，单体氧以其活跃的氧化能力改变氧化酶的作用，抑制细胞呼吸及氧化磷酸化功能和细胞膜钙离子的功能，最终造成细胞死亡。有的学者报道光动力学作用对G₁/S期瘤细胞的杀伤力大于其他期。光动力学过程为：

式中¹HpD^*是血卟啉衍生物激发单态；3HpD^*是血卟啉衍生物激发三重态；3O₂是氧的三重态的基态；¹O₂是氧的激发单态。含HpD的肿瘤细胞受激光辐照后，由于光动力学作用引起超微结构的改变，以线粒体的变化最明显，表现为水肿、嵴消失或退行性变； 晚期细胞核也发生退行性变、核浓缩，肿瘤组织中微血管也受到破坏。光敏治癌的机理目前主要用光动力学理论解释。光敏治癌时激光照射所及部位的肿瘤可被杀伤，照射不到的部位则有癌细胞残留的危险。光照时周围组织虽有轻微反应但属可逆。
治疗中唯一的注意事项是预防HpD注射后，受光线照射引起的皮肤反应。因此要求病人注药后至少避光二周，避免日光直射四周。由于副泪腺吸收HpD较多，要求戴护目镜保护眼睛。