氧是光动力作用的三个要素之一,是参与光动力作用的重要反应物,所以组织中氧的浓度对光动力的效果起着很重要的作用。有关PDT中氧的消耗问题在理论和实验中都得到了证实。有研究表明,在PDT的作用过程中Ⅱ型机制中起着更重要的作用,研究氧在PDT中的角色成为PDT研究的一个重要问题。有研究表明,由于光动力作用,可以使被照射治疗的组织区域的氧浓度有明显的降低。而氧浓度降低的原因、及由此引发的对PDT治疗的影响是什么,一些研究结果给了我们很好的提示。因为在治疗中那些远离毛细血管的细胞的氧浓度可能低到了不能产生足够的单态氧来破坏细胞的地步,此时,就是有充足的光敏剂和光照也起不到杀伤作用。
其实人们在早期研究放射治疗时就注意到了氧浓度对放疗效果的影响,并提出了间断实施X线照射和在高氧条件下治疗的措施。那么在光动力治疗过程中,组织到底发生了什么变化呢?
人们在研究中发现组织中氧消耗的速率如果大于6μMs-1,循环系统就不能及时补足氧,使得组织中的氧浓度持续下降,这样就使得单态氧的产率下降,不能达到破坏细胞的浓度。
单态氧在很短的时间就淬灭了,而且单态氧的穿透深度也极为有限。所以当其他条件一定时,氧浓度就成为决定光动力效应的主要因素。在光动力治疗中发现肿瘤在相同的光剂量和药物剂量而不同的功率密度情况下,疗效差异很大。在能量密度同为360J/cm2而功率密度分别为50mW/cm2和200mW/cm2的治疗中,前者的疗效要优于后者。另外在在实验中还发现,照光30秒,然后间断30秒接着照光的疗效要明显优于连续照光组。那么,为什么会有以上情况发生呢?
当功率密度大时,氧耗非常迅速,而毛细血管的氧运输来不及补充耗去的氧,所以杀伤效应和杀伤半径都较低功率密度的治疗组要差。再看间断照光组,由于组织有时间补充耗竭的氧,而增强了杀伤效果。还有应该注意的情况是当PDT杀死一部分细胞后,那么整个组织的氧耗必然降低,从而提高了其他细胞的氧浓度,结果增强了杀伤效应。在研究光动力对肿瘤的杀伤效应时,人们发现肿瘤血管的破坏是光动力的很重要的效应之一。不难想象血管中的氧浓度要远远高于肿瘤组织中氧的浓度,这可能是氧在光动力治疗中起重要作用的有力佐证。当然一旦肿瘤组织的血管被破坏,血供即停止,氧的补充也就停止了。应该注意的是以上是photofrinⅡ的研究结果,别的光敏剂可能与此有所不同,例如,多数的酞菁类光敏剂对氧的依赖性并不大。
所以,不同的光敏剂在光动力效应中发生的机制可能不同,但是氧在光动力疗法中的作用是我们在研究各个光敏剂中所必须注意的。