另一种疾病的治疗模式使用广泛的生物的光动力治疗目标的可能性

介绍

卫生机构批准临床使用的大多数工业国家,如美国、荷兰、加拿大、日本、澳大利亚、俄罗斯(1- - - - - -3),光动力疗法(PDT)是一种非常有前途的技术,针对各种类型的恶性疾病的微创治疗方法,包括但不限于癌症的肺癌、乳腺癌、膀胱癌、胰腺、肝脏、卵巢、前列腺癌、皮肤、头颈,消化道和大脑,和大范围的良性疾病,如肥厚性瘢痕、溃疡、风湿性关节炎、内膜的增生,牙周炎,动脉粥样硬化斑块、黄斑变性、牛皮癣、光化性角化病、细菌和真菌感染(4]。

光动力治疗是基于敏化与相应波长的光敏化,和组织氧摧毁目标细胞和组织(5- - - - - -10]。电子转换发生从单线态基态到单线态激发态,然后由系统三重激发态穿越photo-induced分子内的光动力治疗的主要代理(7,11- - - - - -12]。之后,敏化消除被吸收的能量转移到组织形成单线态氧或转移到生物基质,形成semi-oxidized或semi-reduced自由基,进一步与电子转移反应(13- - - - - -16]。

光敏自由基链式反应会导致形成的氧化脂质等生物分子,蛋白质、碳水化合物、核酸和其他生物分子包括维生素、自然抗氧化剂等。17]。例如,亲脂性的敏化可以设置成乙酰连锁百货的磷脂双分子层和光能therapy-triggered脂质过氧化等成分的氧化改性不饱和磷脂或生产的截断氧化脂质(醛类和羧酸)可以把膜渗漏和/或细胞溶解,导致不受监管的necrosis-like细胞死亡(18- - - - - -26]。此外,光敏radical-induced氧化损伤如8-hydroxy-2的脱氧鸟苷(8-OHdG)和8-oxo-7 8-dihydro-2的脱氧鸟苷(8-oxodG)可以发生,分别在核线粒体DNA (27]。氧化攻击糖核酸的一部分也可以通过单线态氧和活性氧28- - - - - -31日,9]。Photo-oxidation的蛋白质会导致结构和构象的变化肽骨架,酶活性丧失,分化配位体亲和力,力学性能和聚合状态,其他蛋白质氧化和生物分子恶化或消耗细胞内和/或细胞外信号通路(32- - - - - -37,59]。

另一方面,还可以看到photo-oxidations细胞器水平如线粒体、内质网、高尔基体和溶酶体。例如,光动力therapy-triggered溶酶体破裂与释放高浓度的溶酶体酶(如组织蛋白酶的放电)到细胞质和增加胞质酸化,导致lysophagy,细胞凋亡或非程序细胞死亡38,39]。蛋白水解组织蛋白酶可以断裂pro-apoptotic Bcl-protein家族的成员,BH3 interacting-domain死亡受体激动剂(投标),形成truncated-BID [t-BID],这是发生在细胞凋亡40- - - - - -42,26]。同样,photo-oxidized肌浆网提供了一个破裂的钙,可以发挥实质性作用诱导程序性坏死和necroptosis信号通路(43- - - - - -45]。这也是广为人知,针对内质网和高尔基体可以显著影响蛋白质的合成和加工46- - - - - -47,3]。线粒体是研究最多的细胞器在光能应用程序由于其凋亡通路中的关键作用。然而,ATP水平损耗,激烈的线粒体膜透性和破坏线粒体可以通过高PDT-dose治疗,导致肿瘤病和非程序细胞死亡48- - - - - -50]。细胞外ATP的释放已分配作为树突细胞的一个非常有效的找到我的信号,单核细胞和巨噬细胞。例如,ATP结合P2X7 purinergic树突细胞受体可以刺激树突状细胞成熟,然后归纳的抗肿瘤适应性免疫反应(51- - - - - -5326]。此外,值得一提的是关于PDT-mediated免疫反应发生的有关分子模式(抑制),源于强调和死细胞,作为宿主免疫系统的危险信号。最好的特点PDT-associated抑制热休克蛋白质(休克)作为监护人的蛋白质中扮演关键的角色行为包括运输和新合成蛋白质的正确折叠,预防细胞凋亡和压力条件下,促进蛋白酶体降解[54- - - - - -59]。热休克的存在到细胞外环境刺激各种免疫细胞和抗肿瘤免疫反应由于热休克的绑定属性众多受体,与免疫系统如toll样受体(TLR - 2和TLR - 4)和集群分化91 [CD 91] [60- - - - - -63年,26]。

生物的结果PDT-triggered radical-mediated photo-oxidations可引起细胞衰老,和自噬由依赖、凋亡或坏死细胞死亡影响[J / cm2)和影响利率(mW / cm2)的光,和光敏剂浓度。Mfouo-Tynga和Abrahamse64年)综述PDT-mediated细胞死亡通路。然而,肿瘤细胞可以翻新光动力治疗的结果通过激活一个或多个生存压力反应途径,包括直接早期应激反应,导致肿瘤细胞扩散,缺氧应激的影响,恢复能量体内平衡和鼓励血管生成,炎性信号响应管理血管生成和入侵,一种抗氧化剂反应,促进德新合成的抗氧化剂,内质网反应,恢复体内平衡的内质网(65年]。多年来,细胞凋亡被认为是最希望导致PDT-triggered细胞死亡由于最小副作用虽然可以耐药肿瘤细胞凋亡,坏死被认为是一个不受欢迎的PDT-mediated细胞死亡通路,因为可能引发周围组织的炎症反应(66年]。因此,PDT-mediated自噬可以被视为另一种来提供更有效的治疗细胞凋亡不足(16]。此外,敏化的特点和photo-induced活性物种如nanoenvironment聚合和扩散,光敏剂的具体目标,单线态氧代量子产量能力,荧光一生中,封装、亲脂性的亲水特性,和其他photo-physical光化学性能应考虑为一种有效的光动力治疗(67年- - - - - -77年,26]。

因此,光动力治疗似乎是最有前途的战略以最小的损伤周围组织,与其他治疗策略组合的可能性,可完成的特性不同的敏化和可能的治疗应用广泛的疾病。提供一种有效的光动力治疗,研究专注于临床,体内和体外,因此,应该扩大。

确认

我们当前的光动力研究的财政支持项目(项目没有:1309 f320),我们感激安纳托里亚大学的科研项目的佣金,土耳其。我们也感谢所有作者研究了在光动力治疗的宝贵贡献。

引用

1. 一个大师,M古普塔和利文斯顿。光动力纳米医学治疗实体肿瘤的观点和挑战。J控制释放。2013;168:88 - 102。
2. 奥蒙德AB和弗里曼海关。染料的光动力治疗增敏剂。板牙。2013;6:817 - 840。
3. 江Z et al。制药发展的组成和定量分析酞菁光敏剂的光动力治疗癌症。J制药生物医学肛门。2014;87:98 - 104。
4. 贝切D et al。光动力治疗恶性脑肿瘤的一个互补的传统治疗方法。癌症治疗启2014;40岁:229 - 241。
5. 多尔蒂TJ。光动力疗法(PDT)恶性肿瘤。暴击牧师杂志内科杂志。1984;2:83 - 116。
6. 歌篾c .光动力治疗在恶性肿瘤的治疗。Semin内科杂志。1989;26:27-34。
7. 亨德森BW和多尔蒂TJ。光动力疗法是如何工作的?。Photochem Photobiol。1992; 55:145 - 157。
8. 多尔蒂TJ et al .光动力治疗。中华肿瘤杂志。1998;90年:889 - 905。
9. Oleinick NL和埃文斯HH。光动力治疗的光生物学细胞目标和机制。Radiat研究》1998;150:146 - 156
10. Castano美联社Mroz P和汉布林,光动力疗法和抗肿瘤免疫力。Nat牧师癌症。2006;6:535 - 545。
11. 玛丽安厘米。在手性耦合和系统交叉分子。威利跨学科的评论。雷竞技苹果下载第一版摩尔Sci, 2012; 2:187 - 203。
12. 阮KH et al . UV-protectant代谢物从地衣和其共生伙伴。Nat Prod众议员30:1490 2013;1508年
13. 富特CS。光敏氧化机制。Sci。1968; 162:963 - 970。
14. Frankel大肠化学自由基和单线态的脂类物质的氧化。食物脂质研究》1984年;23:197 - 221。
15. Braslavsky年代,胡克K和Verhoeven j .术语表术语用于光化学。纯:化学1996;79:293 - 465。
16. Bacellar IO等。从分子光化学光动力效率细胞死亡。国际分子科学杂志》上。2015;16:20523 - 20559。
17. 哈利维尔B和Gutteridge j .自由基生物学和医学第四版。牛津大学出版社。2007;
18. Girotti哦。光动力脂质过氧化作用在生物系统。Photochem Photobiol。1990; 51:497 - 509。
19. Riske KA et al .巨大的囊泡在氧化应激诱导的membrane-anchored光敏剂。Biophys j . 2009; 97年:1362 - 1370。
20. Tyrode E等。分子结构在压缩和稳定性对朗缪尔电影的不饱和脂肪酸氧化振动频率和光谱学研究。Langmuir.2010; 26:14024 - 14031。
21. Broekgaarden M et al。间质有针对性的开发和体外概念zinc-phthalocyanine脂质体进行光动力治疗。咕咕叫地中海化学2014;21:377 - 391。
22. Sankhagowit et al。巨大的单膜泡的动力学氧化受到形态转换。Biochim Biophys学报。2014;1838年:2615 - 2624。
23. 韦伯G et al。脂质氧化诱导结构仿生膜的变化。软物质。2014;10:4241 - 4247。
24. 埃伦伯格Ytzhak S和b离子的光动力作用对泄漏的影响通过脂质体膜含有脂质氧化修改。Photochem Photobiol。2014; 90年:796 - 800。
25. Runas KA和Malmstadt n低水平的脂质氧化完全被动的渗透率增加脂质影响。软物质。2015;11:499 - 505。
26. Weijer R et al。提高耐火材料固体肿瘤的光动力治疗结合第二代敏化与多靶向脂质体交付。J Photochem Photobiol。2015; C 23:103 - 131。
27. Valavanidis, Vlachogianni T和Fiotakis c 8-hydroxy-2′脱氧鸟苷(8-ohdg)氧化应激的重要生物标志物和致癌作用。J环境科学健康c (2009);27:120 - 139。
28. sy H和Menck CF,单线态氧诱导的DNA损伤。Mutat研究》(1992)275年;:367 - 375。
29. Ravanat JL al。单线态氧诱发细胞DNA的氧化。J临床生物化学。(2000)275年:40601 - 40604。
30. Castano美联社,Demidova TN和汉布林先生机制在光动力治疗部分two-cellular信号细胞代谢和细胞死亡方式。Photodiagnosis Photodyn特产。2005;2:1。
31. Defedericis HC et al .单线态oxygen-induced DNA损伤。Radiat研究》2006;165:445 - 451
32. 鹅JD、齐格勒JS和木下光男JH。交联的镜头晶状体蛋白在光动力系统由单线态氧过程。Sci 1980; 208:1278 - 1280。
33. Escobar J,卢比奥M和Lissi大肠SOD、过氧化氢酶失活,单线态氧和过氧化氢自由基。自由·拉迪奇生物医学杂志。1996;20:285 - 290。
34. Michaeli和Feitelson j .反应的单线态氧对蛋白质结构的影响基本胰腺胰蛋白酶抑制剂和核糖核酸酶A。Photochem Photobiol。1997; 65年:309 - 315。
35. 席尔瓦E et al。溶菌酶photo-oxidation单线态氧部分灭活酶的属性。J Photochem Photobiol b . 2000; 55:196 - 200。
36. 汉普顿MB,摩根PE和戴维斯乔丹。失活的细胞还存在peptide-derived色氨酸和酪氨酸过氧化物。2月。2002;527年:289 - 292。
37. 戴维斯乔丹。单线态oxygen-mediated破坏蛋白质和其后果。生物化学Biophys Res Commun。2003; 305年:761 - 770。
38. Guicciardi我,Leist M和戈尔GJ。溶酶体在细胞死亡。致癌基因。2004;23:2881 - 2890。
39. 林德·索珊MC,溶酶体和内质网的目标提高选择性的抗癌治疗。药物抵抗Updat。2005; 8:199 - 204
40. 威尔逊PD,费尔斯通RA和勒纳j .溶酶体酶的作用lysosomotropic洗涤剂N-dodecylimidazole哺乳动物细胞的死亡。J细胞杂志。1987;104:1223 - 1229。
41. Berg K et al。光诱导relocalization磺化内消旋量在3025年nhik tetraphenylporphines细胞和剂量分馏的影响。Photochem Photobiol。1991; 53:203 - 210。
42. 呻吟J et al。磺化铝酞菁作为光化学疗法的增敏剂光小剂量对定位的影响染料荧光和光敏性国细胞。Int J癌症。1994;58:865 - 870。
43. 特朗普BF和Berezesky逆向运动。改变的角色(Ca 2 +)我在细胞凋亡调控,肿瘤病,坏死。Biochim Biophys学报。1996;1313年:173 - 178。
44. 睡梦中R和Pozzan t Microdomains胞内钙离子的分子因素和功能的后果。杂志启;2006 86:369 - 408。
45. 宗庆后的天气和汤普森CB。坏死细胞死亡的命运。基因Dev。2006; 20:1 - 15。
46. 寺崎M et al .本地化生活和glutaraldehyde-fixed细胞内质网的荧光染料。细胞。1984;38:101 - 108。
47. 巴尔FA和短b Golgins高尔基体的结构和动力学。当今细胞生物学观点》2003;15:405 - 413。
48. Kessel D和阿罗约。凋亡和自噬响应bcl - 2抑制和photodamage。Photochem Photobiol Sci。2007; 6:1290 - 1295
49. M·凯塞尔DH Andrzejak M,价格。凋亡和自噬反应在1 c1c7光动力治疗小鼠肝癌细胞。自噬。2011;7:979 - 984。
50. Du L et al。自噬抑制膀胱癌细胞处于敏感状态小说光敏剂的光动力效应叶绿酸e4。J Photochem Photobiol b . 2014;133年:1 - 10。
51. 埃利奥特先生凋亡细胞所释放et al .核苷酸作为找到我信号,促进吞噬间隙。Nat。2009; 461:282 - 286。
52. Ghiringhelli F et al。激活NLRP3 inflammasome在树突状细胞诱导IL-1β-dependent适应性免疫对肿瘤。Nat医学。2009;15:1170 - 1178。
53. Zitvogel我et al。Inflammasomes致癌作用和抗癌免疫反应。Nat Immunol。2012; 13:343 - 351。
54. 斯利瓦斯塔瓦p .热休克蛋白的角色在先天和适应性免疫。Nat Immunol牧师。2002;2:185 - 194。
55. Korbelik M,太阳J和Cecic即光动力治疗导致细胞表面表达和释放热休克蛋白的肿瘤反应的相关性。实用癌症杂志2005;65年:1018 - 1026。
56. 周F,邢D和陈的车手。规定使用PDT激活巨噬细胞HSP70的诱导凋亡细胞。Int J癌症。2009;125年:1380 - 1389。
57. Etminan N et al。热休克蛋白70 -依赖的树突状细胞激活5-aminolevulinic acid-mediated光动力治疗人类恶性胶质瘤的球状体在体外。Br J癌症。2011;105:961 - 969。
58. Mitra et al。肿瘤反应mthpc介导光动力治疗应承担的展品与细胞外释放HSP70强烈相关。激光地中海杂志。2011;43:632 - 643。
59. Panzarini E, Inguscio V和Dini l .免疫原性细胞死亡可以被利用在光动力治疗癌症?。生物医学Res Int。2012; 2013:1-18。
60. Basu et al。CD91是一种常见的热休克蛋白受体GP96,一半,HSP70和calreticulin。Immun.2001; 14:303 - 313。
61. 小特里奥特足立H和Calderwood SK。清道夫受体在热休克蛋白70的绑定和内化。J Immunol。2006; 177年:8604 - 8611。
62. 斯托特B和Korbelik m .激活补体c3, c5、c9基因在肿瘤光动力疗法治疗。癌症Immunol Immunother。2007; 56:649 - 658。
63. Korbelik m .补充upregulation在光能therapy-treated toll样受体途径和NFκB肿瘤的作用。癌症。2009;281:232 - 238。
64. Mfouo-tynga我和Abrahamse h .细胞死亡途径和酞菁作为光动力治疗癌症的有效代理。Int J摩尔Sci . 2015; 16:10228 - 10241。
65. Broekgaarden M et al。肿瘤细胞生存途径激活光动力治疗:分子药理抑制策略的基础。癌症转移加快,出版社。2015;
66. 穆罕默德RM et al.Broad针对癌症的抗细胞凋亡。在press.2015 Semin癌症杂志;
67. 周C, C和Jori Milanesi g .超微结构的比较评估肿瘤光敏的卟啉在水溶液绑定到脂质体或脂蛋白。Photochem Photobiol。1988; 48:487 - 492。
68. Jori G和交付的Reddi大肠脂蛋白的作用tumour-targeting敏化。Int。1993; 25:1369 - 1375。
69. 沙曼WM,范肝我和艾伦厘米。目标通过受体介导的光动力治疗交付系统。阿德药物Deliv启2004;56:53 - 76。
70. Vakrat-Haglili Y et al。微环境效应Pd-bacteriopheophorbide活性氧的生成。J是化学Soc。2005; 127年:6487 - 6497。
71. Pavani C et al。影响锌插入和疏水性的膜相互作用和pdt卟啉敏化的活动。Photochem Photobiol Sci。2009; 8:233 - 240。
72. 席尔瓦EF et al .机制的单线态氧和超氧化物离子生成应承担的卟啉和细菌叶绿素及其在光动力治疗的影响。化学。2010;16:9273 - 9286。
73. 丁H et al。ii型i型反应的光敏化开关负电子的胶束来提高光动力治疗肿瘤细胞在缺氧。J控制释放。2011;156年:276 - 280。
74. 奥利维拉CS et al。光诱导的细胞死亡的主要决定因素亚细胞定位和光敏作用效率。自由·拉迪奇生物医学杂志。2011;51:824 - 833
75. 奥利维拉CS et al。光诱导的细胞死亡的主要决定因素亚细胞定位和光敏作用效率。自由·拉迪奇生物医学杂志。2011;51:824 - 833
76. Pavani C, Iamamoto Y和巴普蒂斯塔女士细胞死亡的机制和效率的ii型锌螯合的敏化效果。Photochem Photobiol。2012; 88年:774 - 781。
77. 叶SCA et al。监控光敏剂吸收使用双光子荧光寿命成像显微镜。开展。2012;2:817 - 826。