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目的:光动力治疗(photodynamic therapy,PDT)是肿瘤治疗的一种方法,近年来随着光学技术的进步,使光动力治疗癌症又一次成为全球性的研究热点。其原理是利用特定波长的光照射于选择性聚集在肿瘤细胞中的光敏剂,从而产生单态氧来杀伤细胞。光敏剂是肿瘤光动力治疗中的关键和核心问题。二氢卟吩类光敏剂Chlorophyll Derivative 4(CPD4)是以蚕沙为原料半合成制备的单体叶绿素降解衍生物,由我国自主研发,其成分单一,化学结构明确,吸收峰位于长波段。前期预实验已表现出抗肿瘤活性,但目前为止未见其应用于乳腺癌治疗方面的研究报道,且光动力治疗肿瘤的机制尚未阐明。故本研究在确定CPD4在人乳腺癌细胞MCF-7内的分布和结合特性的基础上,研究了新型光敏剂CPD4对人乳腺癌细胞株MCF-7光动力杀伤效应,并对其机制进行了初步探讨。旨在探索新型光敏剂CPD4光动力治疗乳腺癌的可能性,为阐明CPD4光动力抑癌作用机制奠定基础。方法:1.CPD4在人乳腺癌细胞MCF-7内的分布和结合特性:以二氢卟吩光敏剂CPD4为研究对象,利用荧光光谱和激光共聚焦显微成像技术,研究了二氢卟吩光敏剂CPD4与人乳腺癌细胞MCF-7的相互作用及其在细胞MCF-7中的分布和亚细胞定位。2.新型光敏剂CPD4对人乳腺癌细胞的光动力抑制作用:将终浓度分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5ug/ml的CPD4加入MCF-7细胞培养皿中,孵育2小时后用670nm半导体激光治疗仪照射,激光剂量为10J/cm~2,照毕,继续培养24小时后采用染料排斥实验测定细胞的死亡率。倒置显微镜观察光动力后2小时及24小时后细胞形态学改变。3.新型光敏剂CPD4对人乳腺癌MCF-7细胞凋亡的影响及机制研究:AnnexinV-FITC/PI流式细胞术检测光动力24小时后细胞凋亡情况及光动力2小时后线粒体膜电位变化。Western-blot方法检测了光动力后MCF-7细胞内bcl-2和bax蛋白表达水平。结果:1.光敏剂在MCF-7细胞中的荧光光谱显示,其荧光谱带形貌没有改变,但荧光峰位比其单纯在RPMI-1640及PBS中的光谱出现近6nm的明显红移。光敏剂CPD4在MCF-7细胞中分布荧光扫描图像显示,光敏剂在细胞中呈弥散性分布,线粒体是其亚细胞主要分布位点之一。2.CPD4光动力作用后人乳腺癌细胞株MCF-7的死亡率明显上升,且其死亡率随CPD4作用浓度的增加而增强,但单纯激光照射和单纯光敏剂CPD4处理对MCF-7死亡率无明显影响。3.CPD4光动力作用后2小时后光镜下见治疗组细胞体积变小、皱缩、变圆,但细胞膜尚完整。2.5ug/ml CPD4光动力作用24小时后MCF-7细胞凋亡率高达41.2%±1.41,显著高于对照组(P＜0.01);流式细胞仪检测结果表明CPD4光动力作用组线粒体膜电位下降,提示线粒体膜电位的破坏可能在CPD4光动力诱导MCF-7细胞凋亡机制发挥重要作用;Western-blot结果表明CPD4光动力作用组bcl-2蛋白表达显著低于对照组(P＜0.05),bax蛋白表达显著高于对照组(P＜0.05)。bax/bcl-2比值较对照组明显上升(P＜0.05)。提示bcl-2及bax在CPD4光动力诱导MCF-7细胞凋亡过程中发挥着重要作用。结论:1.研究表明二氢卟吩光敏剂CPD4能与人乳腺癌细胞MCF-7结合,线粒体是CPD4在MCF-7细胞中的主要亚细胞结合位点,在细胞浆中,也有少量CPD4呈弥散性分布。2.新型光敏剂CPD4对人乳腺癌细胞株MCF-7有明显的光动力抑制作用。新型光敏剂CPD4光动力作用可能具有较好的治疗乳腺癌的应用前景。3.本实验条件下CPD4光动力作用能有效诱导人乳腺癌细胞株MCF-7凋亡。4.CPD4光动力作用后人乳腺癌细胞株MCF-7内线粒体膜电位降低。CPD4光动力作用可能通过线粒体依赖性途径诱导人乳腺癌细胞MCF-7凋亡。5.CPD4光动力作用后人乳腺癌细胞MCF-7,bcl-2蛋白水平下降,bax表达水平上升,bax/bcl-2的比值上升。这可能是CPD4光动力作用诱导人乳腺癌细胞MCF-7凋亡的机制之一。