综述：卟啉类介导的放射动力学治疗的物理化学与生化机制

这篇综述系统阐述了卟啉类化合物（porphyrinoids）作为放射增敏剂在放射动力学治疗（RDT）中的多重机制，包括切伦科夫辐射（Cherenkov radiation）激发、次级电子电离、氧化还原循环反应（redox cycling）以及关键信号通路干扰，为开发低毒性、高靶向性的癌症联合治疗策略提供了理论依据。

　　

放射动力学治疗的兴起

放射治疗是近60%癌症患者的标准疗法，但传统放疗存在对正常组织的损伤问题。放射动力学治疗（RDT）通过卟啉类化合物（如原卟啉IX、维替泊芬、锰卟啉）增强放疗效果，其机制区别于光动力治疗（PDT），成为近年研究热点。

放疗的物理与生物学基础

放疗通过高能辐射（X射线、γ射线、质子/碳离子束）引发电离事件，直接破坏DNA或通过水辐射分解产生活性氧物种（ROS）。次级效应包括线粒体功能障碍、脂质过氧化和肿瘤微环境改变。然而，癌细胞可通过DNA修复机制和抗氧化系统（如超氧化物歧化酶SOD）产生放射抗性。

卟啉类放射增敏剂的分类与证据

5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）和原卟啉IX（PpIX）
PpIX在辐射下被电离为自由基（PpIX^•-
），催化O₂
^•-
和^•
OH生成，使U87MG胶质瘤细胞存活率降低3倍。体内实验显示，160 kVp X射线联合PpIX可抑制B16黑色素瘤生长。

血卟啉衍生物（HPD）
HPD通过Fricke溶液实验证实其催化Fe²⁺
氧化的能力，且靶向线粒体外周苯二氮?受体（PBR），增强Ehrlich腹水瘤细胞的放射敏感性。

锰卟啉（Mn-porphyrins）
MnTE-2-PyP通过Mn³⁺
/Mn²⁺
氧化还原循环消耗抗氧化物（如抗坏血酸），并抑制p300组蛋白乙酰转移酶，使PC3前列腺癌细胞凋亡增加1.7倍。

钆替沙芬（Gd-Tex）
钆扩环卟啉通过脉冲辐解实验显示其高效生成^•
OH，临床II期试验中使胶质母细胞瘤患者中位生存期延长至16.1个月。

四大作用机制解析

切伦科夫辐射激发
6 MV光子束在组织中产生400-600 nm荧光（0.7 μW/cm²
），可激发PpIX的Soret带（2.5-3 eV），但贡献率不足总效应的1%。

次级电子电离
8 MeV电子束使卟啉形成自由基阴离子（如Co^III
-卟啉→Co^II
），通过氧化还原循环持续产生活性氧。

生化增敏
Mn卟啉和Gd-Tex通过消耗NADPH/谷胱甘肽破坏氧化还原稳态，而Gd-Tex在缺氧条件下仍能通过质子化反应维持活性。

生物分子干扰
维替泊芬抑制YAP/TAZ转录复合物，PpIX结合过氧化还原蛋白（peroxiredoxins），二者协同阻断癌细胞修复通路。

挑战与前景

当前RDT的临床转化受限于辐射参数与药物剂量的匹配问题。未来需开发肿瘤靶向纳米载体（如PLGA-金纳米粒），并结合多组学分析优化治疗方案。通过整合物理化学与生物学机制，RDT有望实现"减量增效"的精准放疗新时代。