念珠菌感染光動力療法的研究進展

覃金梅,黃力毅

(廣西醫科大學第一附屬醫院·廣西艾滋病防治研究重點實驗室,南寧530021)

念珠菌感染光動力療法的研究進展

覃金梅,黃力毅

(廣西醫科大學第一附屬醫院·廣西艾滋病防治研究重點實驗室,南寧530021)

隨著廣譜抗生素的廣泛應用，器官移植、免疫抑制治療及HIV感染病例的增多，真菌感染的發病率不斷增高。念珠菌是真菌相關性感染最常見的病原體，目前臨床上治療念珠菌感染仍以傳統抗真菌藥為主，但是由于臨床上預防性及反復治療的用藥，導致耐藥現象日益嚴重。光動力療法是指光敏劑在特定波長的光源照射下，發生激化引起一系列級聯反應產生大量活性氧物種導致靶細胞發生不可逆損傷的新型治療方法。針對念珠菌常用的光敏劑主要有卟啉類、吩噻嗪類、酞菁類。目前體外試驗、動物實驗及臨床研究均證實，PDT可以殺滅白色念珠菌。

光動力療法；念珠菌；光敏劑

真菌感染是較常見的臨床問題，真菌相關性感染的病原體以念珠菌屬最常見。念珠菌屬是機會性致病菌，常寄生在人體的口腔、皮膚、腸道黏膜及陰道等部位。當宿主免疫力低下或寄居處微環境發生改變，則易導致淺表性或全身系統性感染。目前抗念珠菌感染在臨床上仍以唑類抗真菌藥為主，同時予以多烯類、丙烯胺類及棘球白素類等輔助。然而由于預防性及大量反復用藥，耐藥問題日益凸顯。光動力療法(PDT)是指利用特定波長的光源照射光敏劑，使其發生激化，引起一系列光學級聯反應產生大量活性氧物種從而導致靶細胞不可逆損傷的一種治療手段。以往常用于治療腫瘤疾病，直到近年來隨著感染、真菌及細菌耐藥問題的日益嚴重，越來越多的學者開始重新評估PDT在抗感染治療中的價值。本文從作用機制、常用光敏劑、體外研究、動物研究及臨床研究等方面對PDT在抗念珠菌感染領域的研究進展進行綜述。

1 PDT抗念珠菌的作用機制

PDT的機制是通過局部或全身給予光敏劑，光敏劑優先聚集于分裂生長較旺盛的細胞或組織，經過一段時間孵育，光敏劑選擇性地富集于病變部位。光敏劑吸收一定能量的光以后，產生電子激發態，由基態經激發單重態系間竄躍快速生成激發三重態，此時光敏劑可通過兩種類型的反應產生損害作用。Ⅰ型反應中，光敏劑直接與底物或溶劑發生氫或電子的轉移，形成自由基或自由基離子，這些自由基又與氧進一步反應產生超氧陰離子、羥自由基、過氧化氫等。Ⅱ型反應則是三重態光敏劑直接轉移能量給氧，生成單重態氧，這是一種高反應活性的氧化劑，具有親電性，能高效氧化不飽和脂肪酸、蛋白質、核酸和線粒體膜等生物分子。在兩種反應中，這些活性氧的產生量決定著靶體損傷程度。而在不同的光敏劑、光照、底物等反應條件下，活性氧的產量也不同，因此尋求合適的反應條件至關重要。

2 抗念珠菌的光敏劑

光敏劑是光動力效力的重要決定因素之一，目前針對念珠菌常用的光敏劑主要有卟啉類、吩噻嗪類、酞菁類。

2.1 卟啉類衍生物 卟啉類衍生物多為在第一代光敏劑的血卟啉結構基礎上進一步優化而來，主要分為內源性和外源性兩大類。內源性卟啉典型代表為5-氨基酮戊酸(5-ALA)，5-ALA不具備光敏性，參與血紅素的合成。靶細胞特異性吸收5-ALA，通過酶促反應生成的原卟啉Ⅸ發揮光敏效應[1]。5-ALA已被美國FDA認證應用于臨床，其甲基酯化合物在多個國家和地區已被批準用于基底細胞癌和光化性角化病的臨床治療，5-ALA具有的抗真菌性逐漸引起研究者們的注意。外源性卟啉主要包括二氫卟吩、葉綠素和卟啉等。其中，卟啉化合物中的血卟啉單甲醚(HMME)是屬于我國首創的一種單體卟啉新型光敏劑，具有光敏化力強、毒性低、有效成分明確等優點，有較好的應用前景。而在癌癥中應用較廣的具有特異性聚集特性的血卟啉衍生物-Photogem?對念珠菌也有很好的滅活作用。

2.2 吩噻嗪類 吩噻嗪類藥物是吩噻嗪的衍生物，是一種三環結構化合物，因側鏈結構不同而分為三類，目前臨床上多將其作為精神類藥物使用。作為抗念珠菌的光敏劑該類復合物最常用的是亞甲藍(MB)、新亞甲藍、甲苯胺藍和二甲基藍(DMMB)。李慶妮等[2]比較了4種吩噻嗪類光敏劑，發現DMMB的抗念珠菌作用最強，這可能與光敏劑的親脂性有關，不過其對正常組織的較強光毒性導致了應用的局限性。

2.3 酞菁類 酞菁是一類具有大分子共軛體系，由4個異吲哚組成的稠環化合物，最大吸收光譜位于670～780 nm可見光區，主要富集于細胞線粒體。酞菁類染料具有分子結構易修飾的特點，新興的高效酞菁類化合物通過引入中心金屬原子及取代基團使最大吸收光譜紅移，引入磺酸基等強極性基團或者結合納米載體提高自身溶解性。目前硅酞菁Pc4的相關實驗報道較多，Pc4是疏水性光敏劑，Pc4利用聚乙二醇樹狀大分子作為藥物遞送載體，可以促進Pc的水溶性和防止非特異性吸收，對念珠菌起到了更強的殺滅效力[3]。

3 PDT抗念珠菌的體外研究

目前體外試驗證實，PDT的滅菌率與一定范圍內的光敏劑濃度具有正相關性，當光敏劑達到合適的濃度時基本可以完全殺滅白色念珠菌[4]。Mima等[5]利用假牙模型，以Photogem?作為光敏劑分析比較了白色念珠菌、光滑念珠菌、熱帶念珠菌、都柏林念珠菌及克柔念珠菌對PDT的敏感性，結果發現熱帶念珠菌、克柔念珠菌對PDT的敏感性較為突出，都柏林念珠菌敏感性最低，但較基線仍降低了1.73個log。念珠菌各種菌型對PDT的敏感性可能會因光敏劑的不同而發生變化，但造成這種現象的具體機制目前尚未明確。PDT對念珠菌各菌型的敏感性與抗生素的敏感性不同與二者作用機制有關。大部分傳統滅菌藥物的主要抑制真菌細胞膜中麥角固醇的合成，而PDT中的受光激發產生的ROS不僅對真菌壁及細胞膜具有滲透性，一旦進入細胞實質內還可以直接損傷細胞器，增加磷脂酰絲氨酸的外部化和DNA的斷裂導致細胞死亡[6]。有相關文獻[4,7]發現，PDT對念珠菌絲、孢子及生物膜等均有抑制作用。生物膜是由菌體細胞外基質形成的立體結構菌落，是菌體躲避藥物及機體防御系統的重要屏障，生物膜內白色念珠菌對氟康唑的耐藥性是浮游菌的1 000多倍[8]。De Figueiredo Freitas等[9，10]證實了PDT具有抑制白色念珠菌生物膜的效果。不過研究者們普遍認為，PDT對生物膜中的念珠菌的殺傷力比一般浮游菌差。Gonzales等[11]發現,0.5 μmol/L雙陽離子卟啉XF-73孵育15 min用12 J/cm2的藍光照射即可使白色念珠浮游菌活力下降超過6個log，而對于生物膜，則必須用更高濃度的1 μmol/L XF-73孵育4 h結合48.2 J/cm2藍光才可以殺滅超過5個log的細胞。這與生物膜的結構特點是密不可分的。生物膜代謝活性高，結構致密，其內靶細胞含量多，排列緊湊[10]。有學者建議重復應用PDT，延長孵育時間、光照時間及增加光敏劑的濃度可提高PDT對生物膜的抗菌活性[10,13]。Cernáková等[12]研究表明，PDT可以抑制對卡泊芬凈不敏感的近平滑念珠菌的生物膜生長。另有研究者[13]發現，對耐藥菌的殺傷力與光劑量呈依賴性關系，研究者們推測耐藥性并不是一個影響PDT療效的因素，白色念珠菌的酵母型與菌絲狀兩種形態的比例可能起著關鍵作用。目前體外研究證實，PDT殺滅念珠菌的方式是多途徑、多位點的，對不同菌型及形態都具有明確的體外殺傷作用，同時對傳統抗真菌藥物不敏感或耐藥的念珠菌亦有較大的滅活力，然而PDT是否在機體環境下是否有著同樣效果仍需進一步的動物水平研究。

4 PDT抗念珠菌的動物研究

念珠菌廣泛存在于人體的口腔、皮膚、黏膜等部位，一旦機體免疫系統失調念珠菌過度生長則可導致不同的疾病。Carmello等[14]利用免疫功能抑制的小鼠誘導口腔念珠菌感染模型，以100 mg/L的二氫卟吩e6衍生物-Photodithazine?(PDZ)孵育20 min，在波長660 nm，光照能量37.5 J/cm2的激光照射，與制霉菌素1 000 IU治療的作為陽性對照組進行比較，結果發現治療24 h后二者菌落失活較基線下降分別為3和3.2個log，7 d后PDT治療組較制霉菌素組患處治療效果明顯，達到了完全緩解。同時在試驗中觀察發現PDT對小鼠的炎癥介質反應有一定的影響。有學者[15]認為這種由PDT引發的短暫性TNF-α升高預示著機體清除壞死細胞，加速了組織恢復。這與肉眼觀察到的PDT組的口腔炎癥的快速緩解趨勢相一致。PDT可以減輕念珠菌感染伴發的炎癥反應，在小鼠其他部位感染的研究中同樣得到證實。Machado-de-Sena等[16]以1 mmol/L的MB配合紅光對感染白色念珠菌陰道炎的小鼠進行PDT干預，不僅能有效減少念珠菌生長的菌落數，而且經過兩次PDT治療后感染處的炎性細胞明顯減低，這可能與第1次PDT治療后殘余的念珠菌毒力因子減少有關。女性陰道炎的臨床癥狀主要源自炎癥反應本身而非真菌感染，光動力殺滅真菌的同時能減輕炎癥反應，這對于促進PDT 進一步應用到臨床中十分有意義。動物模型研究表明，PDT對口腔、皮膚、黏膜等不同部位的念珠菌感染均有較好的療效，并可能會減輕全身炎癥反應，且對宿主組織細胞無損害作用，這為進一步的臨床應用提供了相對堅實的理論依據。

5 PDT抗念珠菌的臨床研究

目前PDT抗念珠菌感染的研究多集中于體外及動物水平階段，臨床試驗的研究仍較少，文獻報道的臨床研究基本為念珠菌感染的口腔疾病。邱海霞等[17]研究表明PDT可以有效治療食管白色念珠菌感染。Scwingel等[18]發現，以MB為光敏劑的PDT能有效治療HIV感染者并發的口腔念珠病，比傳統抗真菌藥具有更長效的滅菌力。研究顯示，從HIV感染者中分離得到的白色念珠菌株的蛋白酶、磷脂酶和黏附力等毒力因子較正常菌株的表達更強，而HIV感染者免疫系統缺陷也更容易造成念珠菌的反復感染，PDT多途徑的化學殺傷作用對于較強毒性念珠菌的反復感染似乎是一個很好的解決辦法。不過由于PDT一般采用局部用藥有可能也會因為接觸面不完全而影響后期的療效。Mima等[19]以Photogem?介導的PDT和制霉菌素治療念珠菌導致的義齒性口炎，有效率分別為45%和53%，研究者們推測PDT組中有效率較低的原因可能是因為頰膜、舌背等口腔其他地方的白色念珠菌遷移到經過PDT治療后的上顎部重新繁殖。現有的臨床研究表明，經過PDT治療的念珠菌感染復發率更低，不過臨床治愈率仍受諸多因素影響，目前臨床研究中應用的光敏劑及濃度、治療時間和光照參數等都比較單一，而這些影響因素在體外研究對念珠菌的滅活力有著至關重要的作用，因此將來的臨床試驗對相關因素進行更多的嘗試尋求最適當的PDT參數條件對提高臨床治愈率十分必要。

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R78

A

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黃力毅(E-mail:liyi175@163.com)

2017-09-07)