肿瘤是一类很复杂的疾病,全球发病率日益增高。肿瘤的发病机制尚未阐明,因此始终是生物医学界的研究热点。光动力治疗是在上世纪七十年代产生的一种肿瘤治疗技术,光动力治疗以光敏剂来介导治疗,以适当波长的光来激发光敏剂来进行治疗。恶性组织会选择性的吸收光敏剂。肿瘤光动力疗法（PhotodynamicTherapy,PDT）,又被称为光辐照疗法（Photoradiation Therapy,PRT）或光化学疗法（Photochemotherapy）。在目前的临床常以激光来激发光敏剂,光敏剂受激发获得能量后可以把能量转给周围的分子氧并经过一系列的能量转换,最终具有极高反应活性的反应氧族产生,导致细胞死亡。光动力治疗的一个显著特征是它对于肿瘤组织的选择性吸收及因此产生的选择性杀伤作用,在临床上借此来进一步消除手术后残留的癌细胞以提高治疗效果。近年其应用领域得到很大的延伸,可能有良好应用前景的领域比如:骨髓净化、牙周病龋齿齿内链球菌变异株感染、幽门螺杆菌感染、伤口感染。其实,早在1900年,Raab,一位德国医学院学生就已发现这种光动力反应,但是真正尝试应用到临床还是到了1960年激光出现后。激光对于光动力治疗来说,是一种极好的光源,因为它具有极好的单色性。此后,光动力治疗的研究得到广泛重视。PDT技术应用的光源可分为普通光源和激光光源两类。普通光源为非相干光源,比如卤素灯等,再加上特定的滤光玻璃片及冷却系统,这类光源由于是非相干光,所以方向性差、单色性差、强度低,且与光纤耦合有一定难度,所以仅限于体表使用,不能借助内窥镜进入腔内器官。而激光光源具有单色性好,方向性强,能量高相通过光纤耦合传输可进入体内等优点,被广泛应用于临床PDT治疗中。早期开发的光敏剂存在着组分不明、对红光吸收小、皮肤光毒反应明显等缺点,限制了该项医学新疗法的临床推广。直到1993年加拿大卫生部在世界上首次正式批准了Photofrin应用于临床,之后,美国、日本、荷兰、挪威、德国和英国等国家的卫生部门都相继通过论证,确认了这一新疗法,PDT的基础研究和临床应用才日趋热化,从此对光敏剂的开发研究也进入一个全新的时代。光敏剂可以静脉注射或者局部注射,通过静脉注射,肿瘤组织也可以选择性吸收光敏剂。到目前为止,肿瘤组织对于光敏剂的选择性吸收的机理尚未研究透彻,公认的可能因素有:新生细胞的细胞膜上表达大量的低密度脂蛋白受体（LDLR）,肿瘤细胞作为一种可以快速分裂的细胞,具有比静止细胞更多的接受低密度脂蛋白的受体。光敏剂易于附着在低密度脂蛋白上,因而造成此类化合物在肿瘤组织上聚集,从而直接杀伤肿瘤细胞。跟肿瘤的化疗和放疗相比,光动力治疗有自己的优越性,它基本没有副作用,除了易导致皮肤光敏反应。本疗法是十分安全的,唯一缺点是可引起皮肤光敏毒性反应,这是因为正常组织内有少许光敏剂存在,在日光或强光照射后可发生日光性皮炎,所以在注射光敏剂后1个月内,病人应避日光。它可以和其他的肿瘤治疗方法联合应用以提高疗效。光动力学疗法系冷光化反应,无组织发热,不会破坏结缔组织如胶原、弹力纤维,所以不会对基本结构的完整性造成破坏。不过光动力学疗法主要是一种局部治疗方法,对肿瘤的杀伤效果在很大程度上决定于病变区的照光剂量是否充分。由于光进入组织后会因组织的吸收和散射而衰减,所以无论采用哪种光照方式,一次照射的杀伤深度和范围都是有限的。虽然光动力治疗的研究早于上世纪七十年代就开始了,但真正被批准应用于临床是在1993年,加拿大首先批准光敏剂Photofrin应用于膀胱治疗。虽然现在光敏剂Photofrin已经广泛应用了,但是它也有皮肤光敏毒性的副作用,而且其后批准的光敏剂也种类有限,所以,目前光动力治疗方面的研究主要围绕着筛选出更有效而低毒的新型光敏剂。卟啉类和叶绿素的衍生物被广泛研究尝试,众多实验证明很多叶绿素的衍生物有良好的光敏效果,本课题研究的新型光敏剂MPPa（methyl pyropheophorbide-a,焦脱镁叶绿酸-a甲酯）就是叶绿素的一种衍生物。光动力疗法的原理光敏剂被激光激发后,在氧的参与下,发生一系列的光化学反应,产生细胞毒性物质活性氧ROS等,从而发挥治疗作用。ROS的产量与光照的时间、光敏剂浓度、细胞类型等因素相关。凋亡又称细胞程序死亡（programmed cell death,PCD）,是生物体发育过程中普遍存在的。当细胞凋亡时,细胞内容物被细胞膜包裹形成突出于细胞表面的小泡,然后被吞噬细胞吞噬,因此细胞内含物不泄漏出来,不引起炎症反应。光动力治疗可导致细胞死亡,有凋亡,有坏死,这与细胞种类,光敏剂的种类,剂量,光剂量及光敏剂的亚细胞定位等因素有关。此外研究还表明,某些光敏剂在不同剂量也会表现为不同的杀伤途径,有的在低剂量时主要导致细胞凋亡,而大大提高剂量,肿瘤细胞的死亡方式则主要表现为坏死。在本人之前的工作中发现,无论是细胞水平还是动物水平也就是裸鼠肿瘤模型,低剂量MPPa即可引发前列腺癌细胞的广泛凋亡,而且实验还证实这种凋亡应与线粒体有关,而且Caspase-9和Caspase-3涉及其中。在本研究中,我们研究了ROS,GSH,NO,Ca²⁺,细胞膜电位和细胞色素C等因素,以进一步阐明其抑制前列腺癌细胞增殖的机制。结果表明,ROS明显增高,NO在光动力治疗前后变化不大,线粒体是ROS的靶细胞器,ROS具有很强氧化性,可以氧化多种细胞成分并造成细胞损伤,比如氧化膜磷脂,破坏线粒体细胞膜,使PT孔开放,以及钙内流,线粒体膜电位消失,细胞色素C释放。而细胞色素C的释放激活Caspase级联反应,导致细胞凋亡。在此后的研究中,我们研究了缺氧诱导因子HIF-1α和MPPa-PDT之间的关系。HIF-1是低氧诱导结合蛋白,有α、β两个亚基构成。某些实验表明,HIF-1α增加会导致肿瘤抵抗放疗和化疗。氯化钴可以引发细胞缺氧,使HIF-1α表达产生,光动力效果减弱;另外如果用相应siRNA可以抑制HIF-1α的表达,光动力效果增强。这一实验从正反两方面证实了HIF-1α对光动力治疗的抵抗作用。