光动力疗法(Photodynamic Therapy,PDT)是一种低毒双靶向的肿瘤治疗方法。光动力疗法的主要限制因素是光敏剂潴留,光子吸收和氧供应。光动力过程是个由激发光、光敏剂、组织内的基态氧共同参与的过程,是通过用合适的激光激发光敏剂,产生活性氧(Reactive oxygen species,ROS)杀伤肿瘤组织的治疗方法。光动力治疗杀伤肿瘤的主要有三个方面:肿瘤细胞的直接杀伤,肿瘤周围血管的损伤和治疗引起的炎症反应。　　 近期光动力治疗研究的重点不仅仅在新型光敏剂的研发方面,更注重在现有光敏剂的基础上通过改进方法取得最优的治疗效果。和光照时间小于一小时的传统光动力治疗相比,低功率长时间的激光照射治疗方法被证实有更好的治疗效果。机制是这种治疗方法可以使肿瘤组织获得充足的氧气,而氧分子是光动力治疗的关键因素之一,是产生单态氧的基础,所以低功率长时间的激光照射治疗方法使组织有充足的时间获得足够的氧气产生单态氧。　　 很多研究证实线粒体是光动力治疗的重要靶点,且定位在线粒体的光敏剂比定位在其它细胞器的光敏剂更能有效的杀死肿瘤细胞,所以定位在线粒体的光敏剂Photofrin被普遍应用。Photofrin为光敏剂的光动力治疗的起始反应是在线粒体上形成单态氧,接着线粒体上的活性氧诱导线粒体通透性改变进而导致线粒体去极化,变形,细胞色素C的释放,最终细胞凋亡。阻止线粒体活性氧的产生可以有效的抑制光动力诱导的细胞凋亡。所以各种研究表明线粒体活性氧在光动力(Photofrin)诱导细胞凋亡中起着关键的作用。　　 在这种光动力治疗过程中,除了提高氧分子供应外,我们还考虑到其他因素。在细胞的新陈代谢中,线粒体内电子传递链本身就是活性氧的最大来源。在多种刺激条件下如缺氧,光照,氧灌注,衰老,孵育线粒体抑制剂,线粒体活性氧的产生量将会明显增加。线粒体是一种半自主复制的细胞器,它的1000多种蛋白是由细胞核DNA编码的,但是有13种蛋白是线粒体DNA自主编码的,包括NADH-Q还原酶7个亚基,细胞色素C还原酶的1个亚基,细胞色素C氧化酶的3个亚基,ATP合成酶的2个亚基。所以在线粒体DNA缺失的细胞系中,线粒体本身几乎失去了原有功能,其内部的电子传递链在各种刺激下也不会有活性氧的爆发。　　 在本研究中,我们首先发现低剂量光动力处理的细胞内的活性氧有一部分不是来自于光敏剂而是细胞本身,为了进一步研究额外的这一部分活性氧是否来自于线粒体电子传递链,我们筛选了一株线粒体DNA缺失的细胞系。用相同剂量的PDT处理这两种细胞后,细胞内活性氧的产量有明显的不同,然而随着孵育的光敏剂剂量的增加,两种细胞内活性氧的差异量逐渐减少。用电子传递链的抑制剂鱼藤酮预先处理肿瘤细胞ASTC-a-1后,再用相同剂量的PDT处理两种细胞系发现细胞内活性氧的总量没有明显差异。通过激光共聚焦显微镜对两种细胞内活性氧的产生进行实时监测我们发现,活性氧的差异在激光照射过程中已经产生。最后我们用流式细胞仪检测两种细胞系凋亡率的差异发现,肿瘤细胞ASTC-a-1的凋亡率明显高于线粒体DNA缺失的细胞系p0ASTC-a-1。活性氧的清除剂NAC能显著的降低两种细胞的凋亡率。这些试验结果表明,低剂量的光动力治疗能够诱导细胞内线粒体电子传递链产生内源的活性氧,这部分额外的活性氧促进了细胞的凋亡。本文的实验结果表明,在低剂量Photofrin介导的光动力治疗中,线粒体不仅仅可以作为活性氧攻击的靶点,还可以作为活性氧的一个来源。所以本文提出了一种在现有光敏剂的基础上取得最佳治疗效果的新方法。