海姆泊芬光动力诱导氧化磷脂对细胞自噬及死亡的作用

Photodynamic therapy (PDT) is a new option for tumor treatment. Hemoporfin is a new photosensitizer (PS) developed in China. The effect of PDT is largely dependent on its ability to induce cell death. In PDT, PS can induce ROS production after exposure to appropriated light source. ROS has been proven to be able to induce autophagy, which has be shown to have significant effect on apoptosis and necrosis. It's of great importance for improving the efficacy of PDT to understand the feature and mechanism of the interaction among the autophagy, apoptosis and necrosis, and their impact on tumor response to PDT. In our previous studies, we have shown that UVA can induce cellular oxidized phospholipids (OxPLs), which can further induce autophagy, and the latter is an important pathway for OxPLs metabolism in cells . In preliminary studies, we also detected that OxPLs might be involved in the effect of hemoporfin-PDT (hPDT). Thus we hypothesized that: a) hPDT induced OxPLs might induce autophagy, which might affect cell death. b) blocking or enhancing the OxPLs-autophagy pathway might affect cellular or tissue response to hPDT. In this program, we proposed to study the hPDT induced OxPLs-autophagy pathway and its effect on cell death. This study might lead to deeper understanding of molecular mechanism of PDT and further possibility of discovering new target to improve PDT effect.

光动力治疗（PDT）是肿瘤治疗的新选择，新型光敏剂（PS）海姆泊芬是我国研发的国家一类新药。PDT效应和其引起的细胞死亡密切相关。在PDT中，PS在光源照射下产生的ROS可以诱导自噬等细胞效应。实验证明自噬和凋亡和坏死之间有复杂的相互作用。在前期研究中，我们首先发现UVA可诱导细胞产生氧化磷脂（OxPLs），后者可以显著诱导自噬，并证明自噬是OxPLs的重要细胞内处理途径。在预实验中，我们初步证实海姆泊芬PDT（hPDT）可以诱导细胞产生氧化反应及OxPLs。因此假设：hPDT可通过诱导细胞OxPLs而诱导细胞自噬，进而对细胞死亡产生重要影响；通过对OxPLs及自噬的调控可能对hPDT的效应产生重要影响。本研究拟从hPDT对血管内皮细胞的OxPLs诱导效应入手，研究OxPLs对细胞自噬及死亡的影响及其调控机制。可能进一步明确PDT作用的分子机制，为提高PDT疗效开发新的药物靶点。

背景： 光动力治疗(PDT)是肿瘤、血管畸形等治疗的新选择，其效应和其引起的细胞死亡密切相关。在 PDT 中，光敏剂在光源照射下产生的 ROS 可以诱导自噬等细胞效应。实验证明自噬和凋亡之间有复杂的相互作用。我们的前期研究证明了氧化效应和自噬的关系，这表明氧化效应可能对光动力效应产生作用。外泌体和自噬等微囊泡结构具有紧密联系，可能在光动力效应中也发挥作用。.主要研究内容： 1.慢病毒感染条件筛选及HMME-PDT诱导血管内皮细胞（HUVEC）自噬与凋亡条件探索。2. 通过对氧化、自噬、凋亡的调控措施，探索HUVEC在HMME-PDT作用下发生自噬和凋亡的效应差异。3. 从HUVEC中提取外泌体，并加以验证。同时探索外泌体分泌状况受HMME-PDT影响的情况。4. 探索在HMME-PDT等不同条件干预下，HUVEC分泌外泌体的生物学作用。.重要结果、关键数据： 本研究表明PDT诱导HUVEC氧化反应，从而引起细胞自噬及凋亡。对氧化效应的抑制可以减少PDT诱导的细胞自噬效应，逆转PDT诱导的凋亡效应。表明氧化效应很可能是PDT诱导细胞自噬及凋亡的上游环节。自噬和凋亡有十分密切的相互作用。抑制PDT诱导的自噬，可以增加细胞凋亡，反之，抑制PDT诱导的细胞凋亡，也可以增加细胞的自噬。PDT可以诱导HUVEC细胞分泌外泌体数量和浓度的增加。这一效应可以被自噬抑制剂抑制，而不同作用条件下HUVEC产生的外泌体对细胞的可对HUVEC自噬及活性产生反作用。如PDT诱导HUVEC产生的外泌体可以促进HUVEC自噬，甚至抑制HUVEC的活性。表明不同条件下产生的外泌体可能是细胞间传递信息，调节细胞适应能力的中间介质。.科学意义： 本研究初步揭示了PDT的作用效应和氧化、自噬及凋亡的相互作用关系。本研究进一步发现上述效应和外泌体的关联和相互作用。PDT可以影响细胞外泌体分泌改变，所分泌的外泌体又可以反作用于HUVEC的自噬和凋亡。这是该光动力治疗领域的理论新发现，表明对氧化效应、自噬和外泌体的的调控可能应用于调节PDT的细胞杀伤效应。可能为肿瘤、血管畸形等疾病的诊治提供新的优化策略。