骨化三醇联合5-氨基酮戊酸己酯光动力对人皮肤鳞癌A431细胞的影响及其机制研究

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研究背景:皮肤鳞状细胞癌(CSCC)是世界范围内常见的癌症,其发病率正在上升。手术切除是治疗鳞状细胞癌的常用方法。然而,特殊部位、疤痕、高龄患者无法耐受手术或者难以界定扩大切除范围是手术疗法的一些弊端。在过去的几十年里,光动力疗法(photodynamic therapy,PDT)作为一种非侵入性的治疗方法,在我国已经成为治疗部分非黑色素瘤皮肤癌的一种选择。5-氨基酮戊酸(aminolevulinate,ALA)是目前临床上用得最广泛的光敏剂,其被异常增殖细胞吸收后在线粒体内产生原卟啉Ⅸ(Protoporphyrin X,PpⅨ),在特定波长的光激发下,产生活性氧(ROS),从而产生毒性作用。但ALA的稳定性不佳,且及对生物屏障的渗透性差。对于较为深在的肿瘤组织,ALA难以有效进入,导致ALA-PDT不能显著的起效。5-氨基酮戊酸己酯(hexyl-aminolevulinate,HLA)是一种新型的光敏剂,在ALA的基础上加上了己酯基团从而使其变得更加稳定,并且脂溶性更强,能够更加容易地渗透生物屏障,从而达到更加深层的皮肤组织,比ALA产生更多的PpⅨ,从而增强光动力的效能。光动力疗法虽然有其优点,但在适应症方面也有很大局限性。主要原因就在于其对于侵犯皮肤组织深层的肿瘤组织的作用非常有限,也是治疗后复发的根本原因。有研究表明骨化三醇能够改变外源性光敏剂ALA在血红素合成途径中关键酶的表达从而导致产生更多的PpⅨ,而骨化三醇对于HLA是否有协同的作用,从而更加进一步地增强光动力的疗效,目前尚未见相关研究报告。研究目的:研究骨化三醇联合5-氨基酮戊酸己酯光动力对人皮肤鳞状细胞癌的体外疗效,为将来临床上提高对皮肤深在性肿瘤的光动力疗效提供参考依据。研究方法:1.检测HLA孵育A431细胞后PpIX的荧光强度,用CCK8检测不同浓度骨化三醇、HLA-PDT以及联合组对人皮肤鳞状癌A431细胞的抑制作用,引入药物联合指数CI(combination index)来评价联合组是否为协同作用及强度,同时决定后续实验的参数。2.通过观察细胞形态、细胞划痕实验、细胞活死染色、ROS的生成量以及线粒体膜电位的改变来比较ALA、HLA两种光敏剂以及分别联合骨化三醇后对A431细胞的作用。3.对联合处理后细胞的周期检测、细胞死亡方式、血红素合成途径关键酶以及凋亡相关蛋白的mRNA表达水平进行检测,旨在进一步探究联合治疗发挥作用的可能途径。研究结果:1.含HLA的细胞培养液在浓度低于200 μM时,对A431细胞没有产生明显毒性;低浓度的骨化三醇溶液(0.01nM~100nM)对A431细胞增殖无明显的影响,浓度为1000nM时对细胞的抑制率随药物浓度、孵育时间的增加而增强;HLA-PDT对A431细胞的抑制作用呈HLA浓度及光照强度依赖性;与单一处理组比,Comb组抑制作用增强,当发挥半数抑制效果时,骨化三醇浓度83.5nM,HLA浓度83.5μM,光照能量为2.4J,CI=0.29,呈强协同作用。2.与ALA相比,HLA-PDT对细胞抑制作用、杀伤作用更强,更加提高ROS的水平以及使MMP下降等更多,骨化三醇联合后能够进一步增强ALA-PDT以及HLA-PDT的作用。3.联合处理后更多细胞被阻滞在G0/G1期、相对单一处理组凋亡细胞更多、血红素合成途径关键酶ALAD、HMBS、CPOX的mRNA表达上调,FECH表达上调不明显,凋亡相关蛋白的Caspase-3、Bax的mRNA表达上调,提示骨化三醇联合HLA-PDT可通过凋亡途径诱导A431细胞死亡。
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