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本论文包括两部分:第一部分主要分别综述了光动力治疗的原理、历史、现状和化学发光的原理、现状,通过自己搭建的相关仪器,在溶液层次验证了利用化学发光实时监测光动力治疗的可行性;第二部分主要综述了自噬的机制、自噬的功能作用,通过实验,发现光敏药物Photofrin可以抑制自噬体的产生,并且根据实验结果推测相关的作用机理--Photofrin抑制线粒体向自噬体膜提供相关的脂类分子抑制自噬。
第一部分:
光动力治疗是一种较新的肿瘤治疗方法,其基本原理是光敏剂进入机体一定时间后,可在肿瘤组织里潴留,此时以特定波长的光照射肿瘤部位,可诱发强烈的光化学反应,产生大量的活性氧,从而破坏肿瘤组织达到治疗目的。基于以上原理,光动力治疗具有光敏剂潴留于肿瘤组织和激光照射于肿瘤组织的双重选择性,这种双重选择性使其成为目前肿瘤微创治疗手段中选择性杀瘤作用最强的方法,可在破坏肿瘤组织的同时,最大限度地保护正常组织。因此具有目标专一、效果显著、对正常组织伤害小等优点,已使其成为一种不可替代的肿瘤治疗方法。
光动力治疗过程需要光敏剂、光、氧三种因素共同作用才能产生起治疗作用的活性氧。与其他放射治疗方法相似,光动力治疗中最关键的是剂量控制。由于治疗中参数较多,而且相互之间动态影响,人们往往根据经验来设置治疗剂量,所以剂量控制成为了限制光动力治疗应用的一个瓶颈。在光动力治疗过程中,主要是Ⅱ型机制的反应,即光动力治疗过程中产生的毒性分子主要为单态氧,由单态氧杀死肿瘤细胞,破坏肿瘤组织血管,如何监控治疗过程中的单态氧的产生情况成为光动力研究的热点,多种方法正在探索和发展之中。
化学发光探针与相关分子反应发出一定波长的光的反应称为化学发光反应,化学发光的光强度与化学反应速率有关,而反应的速率又与反应分子的浓度有关。3,7-dihydro-6-{4-[2-(N’-(5-fluoresceinyl)thioureido)etho-xy]-phenyl}-2-methylimidazo{1,2-a)pyrazin-3-one(FCLA)是一种化学发光探针,可以选择性地与单态氧,超氧阴离子反应,发出532 nm的绿色荧光,这种绿色荧光可通过普通的光电倍增管(PMT)检测到。
基于以上所述,本论文利用FCLA作为化学发光探针,在溶液体系验证了通过化学发光实时监测光动力反应过程中产生的单态氧的可行性,为发展化学发光应用于光动力治疗提供了基础。
第二部分:
自噬(autophagy)是将细胞质中的物质运输至溶酶体或液泡降解的一种细胞活动。根据自噬功能的不同和运输目标物到溶酶体过程的不同,到目前为止,自噬至少可以分为三种:大自噬(Macroautophagy)、小自噬(Microautophagy)和分子伴侣介导的自噬(Chaperone-mediated autophagy)。在本论文中,以后的自噬即特指为大自噬,是本论文的研究重点。
通过形成特有的双层膜结构的自噬体,自噬可以非选择性或者选择性地包裹细胞浆中的物质如蛋白质,核糖体,线粒体,内质网等,之后,自噬体再与溶酶体融合,存溶酶体中降解白噬体所包裹的目标物。一方面,自噬可以通过降解受损的细胞器,同时为细胞提供必要的基本物质达到保护细胞的目的;另一方面也可以通过过多地降解细胞中的物质导致细胞自噬性死亡(autophagic death)。此外,在生理病理过程中,自噬也有着正面的或负面的作用,既可以通过自噬性死亡清除病变的细胞或者通过产生自噬保护正常的细胞不病变而保护机体,也可以通过自噬保护病变的细胞存活或者通过自噬性死亡导致正常细胞的死亡而引起机体的病变。
近十年,得益于一系列自噬相关基因(Autophagy related gene,ATG)的发现,自噬的研究相当活跃,有关自噬机制方面的研究也取得了巨大进展,同时,大量的研究也证明了自噬在生理和病理中的重要作用。尽管如此,到目前为止,还没有一种自噬抑制剂可以用于在体研究,本研究发现Photofrin可以抑制自噬体的形成,Photofrin是一种多年前就用于临床的成熟药物,并被证实无明显副作用,所以,Photofrin能抑制自噬产生的发现有着非常重要的意义。另外,关于自噬体膜的来源一直都未得到确认,有部分研究表明自噬体膜可能来源于高尔基体和内质网,也有部分研究表明自噬体膜可能来源于线粒体。本文中,通过实验发现,选择性将Photofrin定位于线粒体可以抑制自噬体的产生,由此,可以推测线粒体膜可能参与了自噬体的形成,这为自噬体的形成机制以及寻找相关的自噬抑制剂提供了思路。