经不同细胞缝隙连接通道传导的细胞内信号对光动力学治疗细胞毒性的影响研究

We showed that intracellular signaling molecules via gap junction (GJ) composed of connexin (Cx) 32 enhanced phototoxicity of photodynamic therapy (PDT). However, GJ composed of Cx32/Cx26 has no effect on phototoxicity of photodynamic therapy. On this basis, we hypothesize that there are two kinds of intracellular signaling molecules including “cell protection signals” and “cell death signals” via GJ after PDT and GJ channels, which allows “cell protection signals” to pass, has a protective effect on the injury by PDT. On the other hand, GJ channels, which “cell death signals” passes though enhance phototoxicity of PDT. In order to verify the hypothesis, we will explore the effects of GJ composed of various kinds of Cxs on phototoxicity of Photofrin-mediated PDT in vitro. In this study in vivo, we aimed to investigate whether the effects of GJ composed of Cxs on Photofrin-mediated PDT in suppressing tumor growth. Based on above results, we then explored the underlying mechanisms of these effects, in an effort to identify the signals propagated by GJ that modulate phototoxicity of PDT. This study suggests the possibility that up-regulation or maintenance of gap junction functionality may be used to increase the efficacy of PDT.

不同连接蛋白（Cx）组成的细胞缝隙连接（GJ）对光动力学治疗（PDT）细胞毒性的影响不同。我们的研究发现， Cx32组成GJ的形成可增强PDT的细胞毒性，而Cx32/Cx26组成GJ的形成对PDT的细胞毒性则没有影响。据此，我们提出“经不同Cx组成GJ传递的不同的细胞内信号可能对PDT细胞毒性产生不同的影响，传递“保护信号”的GJ可减弱PDT的细胞毒性，而传递“死亡信号”的GJ能增强PDT的细胞毒性”这一假说。本研究拟在转染并稳定表达不同Cx的HeLa细胞上研究不同Cx组成的GJ对PDT细胞毒性的影响及规律；探讨PDT引起的、通过GJ传递的细胞保护信号和死亡信号的性质，为验证上述假说提供实验依据；本研究将首次系统地研究不同Cx组成的GJ影响PDT细胞毒性的规律并阐明其机制，这对临床上提高PDT疗效、降低PDT后肿瘤复发率具有重要意义，为研制以GJ为靶点增强PDT疗效的药物提供依据。

光动力学治疗(PDT)是利用光动力反应进行疾病诊断和治疗的医疗技术，目前已逐渐成为继手术、放疗和化疗之外治疗肿瘤的第四种微创疗法。虽然PDT在临床肿瘤治疗中取得了良好的效果，但PDT治疗后仍出现较高的肿瘤复发率，因此，寻找增强PDT疗效以降低PDT后肿瘤复发率的方法具有重要的临床意义。本研究结果表明，Cx43、Cx40、Cx26组成的GJ可显著提高PDT的细胞毒性和增加PDT对裸鼠移植瘤体的抑制作用，而Cx32/Cx26组成的GJ则降低PDT细胞毒性和PDT对移植瘤的抑制作用。为了探讨GJ对PDT疗效影响的机制，我们采用流式细胞术检测细胞内ROS和钙离子的水平，采用Elisa法检测细胞内神经酰胺、4-HNE、PGE2和cAMP等细胞内“死亡信号”和“保护信号”含量。结果表明，Cx26组成的GJ提高PDT疗效可能与其增强细胞内ROS、钙离子和脂质过氧化介导的细胞内信号通路有关。Cx43组成的GJ提高PDT疗效可能与其增强细胞内ROS、钙离子和神经酰胺介导的信号通路有关。Cx40组成的GJ提高PDT疗效可能与其增强细胞内ROS、钙离子介导的细胞内信号通路有关。Cx32/Cx26组成的GJ降低PDT的疗效可能与其介导的钙离子含量增加进而产生具有细胞保护作用的PGE2有关。本项目研究结果提示，对于表达Cx43、Cx40、Cx26的肿瘤组织，提高Cx43、Cx40、Cx26组成的GJ可显著提高PDT疗效，Cx43、Cx40、Cx26可能是提高PDT疗效的新靶点。而对于表达Cx32/Cx26的肿瘤组织，Cx32/Cx26组成的GJ反而降低PDT疗效。总之，本项目的研究结果可为临床上提高PDT的疗效提供新的潜在靶点，这临床上提高 PDT 疗效、降低 PDT 后肿瘤复发率具有重要意义，为研制以 GJ 为靶点，能增强 PDT 疗效的新型药物提供关键依据。