黄激光（589 nm）通过调控活性氧（ROS）与凋亡通路对乳腺癌细胞亚型特异性杀伤效应的剂量依赖性研究

《Lasers in Medical Science》：Dose-dependent effects of yellow laser irradiation on Viability, apoptosis, and ROS generation in cell lines from breast cancer

本研究针对乳腺癌异质性高、传统治疗对三阴性乳腺癌（TNBC）疗效有限的临床难题，探索了589 nm黄激光光生物调节疗法（PBMT）在不同能量密度（5-20 J/cm2）下对MCF-7（ER阳性）和MDA-MB-231（TNBC）细胞代谢活性、凋亡及ROS生成的调控作用。结果表明黄激光可剂量依赖性诱导氧化应激与细胞凋亡，且对ER阳性细胞杀伤效果更显著，为开发亚型特异性非侵入性治疗新策略提供了实验依据。

　　

在全球范围内，乳腺癌依然是威胁女性健康最严重的恶性肿瘤之一。据统计，仅2020年就有约230万新发病例和68.5万死亡病例。尽管诊断技术和治疗手段不断进步，但由于乳腺癌具有高度异质性，特别是三阴性乳腺癌（TNBC）和激素受体阳性（HR+）等不同亚型对治疗的反应差异显著，使得有效治疗仍面临巨大挑战。激素受体阳性乳腺癌（如MCF-7细胞系）通常对内分泌治疗敏感，而三阴性乳腺癌（如MDA-MB-231细胞系）则缺乏有效的靶点，往往更具侵袭性，预后较差。

在这一背景下，光生物调节疗法（Photobiomodulation Therapy, PBMT）作为一种非侵入性的治疗方式，近年来受到越来越多的关注。与传统的光动力疗法（PDT）需要外源性光敏剂不同，PBMT主要利用特定波长的光直接调节细胞内的生物过程，如细胞增殖、分化和死亡。以往的研究多集中在红色（630-660 nm）和近红外（810-980 nm）激光，因为它们具有较好的组织穿透深度。而波长589 nm的黄激光，虽然组织穿透能力居中，但其独特的生物调节效应，特别是在免疫调节、血液保存以及蛋白质代谢方面的作用，为它在肿瘤治疗领域的应用提供了新的可能。

那么，黄激光是否能够选择性地诱导乳腺癌细胞死亡？其作用是否因乳腺癌亚型而异？其背后的分子机制又是什么？为了回答这些问题，Mustafa Al Musawi在《Lasers in Medical Science》上发表了最新研究，系统探讨了不同剂量黄激光照射对两种代表性乳腺癌细胞系——ER阳性的MCF-7和三阴性的MDA-MB-231——在细胞代谢、凋亡和活性氧（ROS）产生等方面的剂量依赖性效应。

为开展本研究，作者采用二极管泵浦固态（DPSS）连续波黄激光系统（589 nm）对细胞进行照射，能量密度设置为5、10、20 J/cm²，功率密度为100 mW/cm²。细胞样本为MCF-7和MDA-MB-231人乳腺癌细胞系（均购自美国典型培养物保藏中心ATCC）。主要技术方法包括：MTT法检测细胞代谢活性；Annexin V-FITC/PI双染流式细胞术检测细胞凋亡；DCFH-DA荧光探针法测定细胞内ROS水平。所有实验均设未照射对照组，数据以均值±标准差表示，采用单因素方差分析（ANOVA）和Tukey事后检验进行统计学处理。

Impact on cell metabolic activity

通过MTT实验发现，黄激光照射能显著降低两种乳腺癌细胞的代谢活性，且效果呈剂量和时间依赖性。在最高剂量20 J/cm²照射48小时后，MCF-7细胞的代谢活性降至对照组的35.6%，而MDA-MB-231细胞降至57.8%，表明ER阳性细胞对黄激光更为敏感。

Induction of apoptosis

Annexin V-FITC/PI染色结果显示，随着激光能量密度增加，细胞凋亡率显著上升。在20 J/cm²作用下，MCF-7细胞的凋亡率从基线的4.5%升至55.1%，而MDA-MB-231细胞从3.8%升至40.5%，进一步证实MCF-7细胞更容易发生激光诱导的凋亡。

Induction of reactive oxygen species (ROS)

细胞内ROS水平测定显示，黄激光照射后ROS生成显著增加，且MCF-7细胞的ROS上升幅度（20 J/cm²时达对照的210%）明显高于MDA-MB-231细胞（185%），提示氧化应激是凋亡通路的重要触发因素。

本研究通过剂量依赖性的实验设计，清晰揭示了589 nm黄激光对乳腺癌细胞，特别是ER阳性MCF-7细胞的显著细胞毒性作用。其作用机制主要与线粒体功能紊乱、ROS过量生成以及后续的凋亡通路激活密切相关。相较于传统PDT，黄激光PBMT无需外源性光敏剂，依赖于内源性色素（如细胞色素c氧化酶）实现对癌细胞的选择性杀伤，这为开发低毒、非侵入性的乳腺癌辅助治疗策略提供了新的思路。值得注意的是，研究也指出当前实验的局限性，如未设置正常乳腺上皮细胞对照（如MCF-10A），无法完全确认黄激光对癌细胞的选择性；此外，MTT法仅反映短期代谢活性，不能等同于长期克隆形成能力。因此，后续研究需要在包括动物模型在内的更复杂体系中验证其疗效和安全性，并深入探索Caspase激活、细胞色素c释放等具体分子事件，以全面阐明黄激光PBMT的抗癌机制。总之，这项研究为波长589 nm的光生物调节在乳腺癌亚型特异性治疗领域的应用奠定了重要的实验基础，展现出良好的转化前景。