汉本泊芬介导的光动力治疗对恶性黑色素瘤的抗肿瘤作用及其机制研究

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背景:恶性黑色素瘤严重威胁人类健康,除手术切除早期病灶的疗效确切外,晚期病灶常对放化疗产生耐受性。光动力疗法(Photodynamic therapy,PDT)作为一项新型肿瘤治疗技术,已广泛应用于多种实体瘤,初步研究表明PDT可能也是恶性黑色素瘤的一种有效治疗策略。但目前临床常用光敏剂存在纯度低、暗毒性大、水溶性差和匹配激光的组织穿透性差等问题,急需寻求高效低毒的新型光敏剂。汉本泊芬(HB Sodium,LS-HB)是对叶绿素改造得到的二氢卟吩类化合物,属于第二代新型光敏剂,其合成简便,成分单一,光敏化力强,且易溶于水,深入研究其光动力抗肿瘤作用及分子机制具有重要意义。目的:本研究旨在明确LS-HB的理化性质,探讨其介导的PDT对恶性黑色素瘤的体内外抗肿瘤作用及其杀伤机制,为LS-HB的药物研发及LS-HB PDT的后续临床应用提供实验依据和理论基础。方法:通过光谱测定、光漂白实验和SOSG氧化实验检测LS-HB的理化性质和单态氧产率。通过CCK-8法检测LS-HB PDT对恶性黑色素瘤B16F10和A375细胞的杀伤作用及其影响因素。通过活性氧探针DCFH-DA、线粒体特异性探针MTG、线粒体膜电位探针JC-1、细胞凋亡染料AnnexinV FITC/PI结合激光共聚焦显微镜和流式细胞仪以及凋亡信号关键蛋白的Western blot实验探索LS-HB PDT对B16F10细胞的体外杀伤机制。通过小鼠抑瘤实验和组织HE染色探究LS-HB PDT对恶性黑色素瘤的抗肿瘤作用及其可能的机理。结果:LS-HB在可见光范围内的最长吸收波长为660 nm,600 nm-700 nm范围内检测到在662 nm处有一发射峰,光漂白速率较缓,单态氧产量随光剂量和LS-HB浓度的增大而增加。体外试验中,在检测剂量范围内单独光照(0-40 J/cm2)和单独LS-HB(0-32 μg/mL)对B16F10、A375细胞无显著毒性;对LS-HB PDT条件探讨发现光剂量在0-10 J/cm2范围内呈良好的量效关系,至20 J/cm2时杀伤效应趋于饱和;药物温育时间结果显示LS-HB孵育12h,LS-HB PDT对两株细胞达最大杀伤,且随LS-HB浓度的增加而增加。进一步研究发现LS-HBPDT可诱导B16F10细胞产生活性氧,LS-HB进入细胞后主要分布于细胞核周围,且与线粒体的分布较为一致,光照后线粒体膜电位明显下降,caspase-9、caspase-3和 PARP 表达量呈浓度依赖性降低,cleaved caspase-9、cleaved caspase-3 和 cleaved PARP表达量呈浓度依赖性升高,光镜下可见细胞形态变小变圆甚至崩解碎裂,流式细胞检测显示随着LS-HB剂量的增加,细胞凋亡和坏死率增加。体内试验中,LS-HB PDT治疗组肿瘤较对照组生长明显减缓,1 mg/kg和2 mg/kg两治疗组抑瘤率分别为58%和83%;治疗组肿瘤组织细胞坏死明显,肿瘤组织内血管充血或形成血栓,而正常脏器组织未见明显变化。结论:LS-HB介导的光动力疗法中,LS-HB最佳激发波长为660nm,光稳定性良好,单态氧产量较高,具有较好的二代光敏剂特性。在660nm光辐照下,LS-HB对恶性黑色素瘤B16F10、A375细胞均有明显的光动力杀伤作用,其主要杀伤机制可能是低剂量下诱导细胞通过线粒体介导的caspase途径发生凋亡,高剂量下直接诱导细胞坏死。LS-HB PDT对B16F10移植瘤模型有明显的抑瘤作用,其抗肿瘤机理可能与损伤肿瘤细胞和肿瘤组织血管有关。本研究为LS-HB的进一步研发和后续临床应用提供了实验参考。
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