替莫泊芬光动力疗法调控头颈癌铁死亡的关键机制：常氧与缺氧条件下的双重作用

本研究针对头颈癌治疗中替莫泊芬(Temoporfin)光动力疗法(PDT)的机制空白，通过体外实验揭示：缺氧微环境会削弱PDT疗效，而铁死亡(Ferroptosis)是介导癌细胞死亡的核心途径。研究证实增加药物浓度、吸收时间和光照时长可增强PDT效果，并首次发现BRD4770抑制剂能通过调控GPx4/LC3-II/cleaved-PARP通路逆转铁死亡。该成果为优化临床PDT方案提供了理论依据。

　　

头颈癌作为全球高发恶性肿瘤，其治疗面临巨大挑战。其中口腔鳞状细胞癌(OSCC)五年生存率仅40-55%，传统疗法副作用显著。光动力疗法(PDT)因其非侵入性和低毒性成为研究热点，但第二代光敏剂替莫泊芬的作用机制，尤其在肿瘤常见缺氧微环境下的疗效差异尚不明确。更关键的是，PDT诱导的活性氧(ROS)究竟通过何种程序性死亡途径杀伤癌细胞，这一科学问题长期存在争议。

中国医科大学的研究团队在《Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology》发表论文，通过系统研究揭示了替莫泊芬-PDT在常氧与缺氧条件下调控OSCC细胞死亡的双重机制。研究采用OSCC细胞系SAS和OECM-1，建立常氧(21% O₂
)与缺氧(1% O₂
)模型，结合MTT法检测细胞活力，流式细胞术分析ROS、铁离子和脂质过氧化水平，并通过Western blot验证铁死亡关键蛋白表达。

细胞培养与处理
研究选用两种OSCC细胞系：SAS细胞培养于DMEM培养基，OECM-1细胞使用RPMI-1640培养基，均含10%胎牛血清(FBS)。通过控制氧气浓度模拟肿瘤微环境，采用不同浓度替莫泊芬(0.1-1 μM)处理，并设置3-15分钟红光照射(λ=652 nm)。

PDT参数优化
结果显示：替莫泊芬浓度、药物吸收时间与光照时长呈剂量依赖性抑制癌细胞活力。值得注意的是，OECM-1细胞对PDT更敏感，而缺氧使SAS细胞存活率提高1.8倍。流式检测发现PDT诱导的ROS水平在常氧下比缺氧高2.3倍，且伴随铁离子蓄积和脂质过氧化标志物MDA升高5倍。

死亡机制解析
Western blot显示PDT显著下调抗氧化蛋白GPx4和xCT，同时上调自噬标志物LC3-II和凋亡蛋白cleaved-PARP。当使用铁死亡抑制剂BRD4770处理后，GPx4表达恢复至对照组的80%，证实铁死亡是核心死亡途径。缺氧条件下，NRF2通路激活使抗氧化能力增强，导致PDT疗效降低40%。

讨论与意义
该研究首次阐明：1) 缺氧通过激活NRF2通路削弱PDT疗效；2) 铁死亡是替莫泊芬-PDT杀伤OSCC的主要机制；3) OECM-1细胞因基础铁代谢差异对PDT更敏感。这些发现为临床PDT方案优化提供了重要依据——通过联合铁死亡诱导剂或缺氧调节剂，可能显著提升头颈癌治疗效果。研究还提示，肿瘤微环境异质性导致的PDT疗效差异需通过个体化用药策略解决。

中国医科大学Tzong-Ming Shieh团队的工作，不仅填补了替莫泊芬作用机制的理论空白，更为克服肿瘤缺氧微环境对PDT的限制提供了新思路。未来研究可进一步探索铁死亡与自噬的交互作用，以及如何通过纳米载体提高替莫泊芬在缺氧区域的靶向性。