Тема V. Фотодинамическая терапия Определение. Параметры

Фотодинамическая терапия (ФДТ) является разновидностью химиотерапии, основанной на фотохимической реакции, катализатором которой является кислород, активированный фотосенсибилизатором и воздействием лазерного излучения (Гейнц А.В. с соавт., 2007).

При этом фотохимическая реакция разрушает опухолевые клетки, а нормальная ткань не повреждается.

Фотодинамическая терапия – это двухкомпонентный метод. Одним компонентом является фотосенсибилизатор (ФС), другим – свет. Фотосенсибилизатор, введенный в организм, преимущественно аккумулируется в опухолевой ткани и значительно меньше в здоровой ткани. Через 12 – 48 часов на опухоль воздействуют лучом лазера с длиной волны, соответствующей пику поглощения ФС. Фотосенсибилизатор, поглощая энергию света лазера в присутствии кислорода, вызывает фотохимическую реакцию с образованием синглетного (активного) кислорода, который цитотоксически действует на опухолевые клетки. После лечения происходит резорбция опухоли и замещение ее соединительной тканью. Для ФДТ используют лазерный источник, обладающий высокой плотностью мощности излучения. Доза квантов, приводящая к гибели опухолевых клеток, составляет 210¹⁶квантовсм^-3. Наиболее часто применяют лазеры на красителях с выходной мощностью 1 – 4 Вт при длине волны 630 нм, аргоновые лазеры (12 – 25 Вт) непрерывного действия, лазеры на парах меди или золота (6 – 20 Вт).

Механизмы лечебного действия

Механизмы действия фотодинамической терапии сложны и до конца не ясны (рис. 51). Не ясны и механизмы, лежащие в основе селективного накопления ФС в опухолях. Фотосенсибилизаторы накапливаются во всех тканях, однако большей тропностью отличаются опухолевые ткани. Это по-видимому связано с наличием в опухоли большего числа рецепторов, чувствительных к низкомолекулярным белкам. Опухолевые клетки, накопившие повышенное количество фотосенсибилизатора, поглощают большее количество световой энергии, чем здоровые ткани. Как следствие развивается фотодинамический эффект. Он заключается в том, что с поглощением кванта света молекула ФС переходит в активное (синглетное) и более долгоживущее (триплетное) состояние. Далее молекула ФС передает энергию молекуле кислорода, переводя ее также в синглетное состояние. Синглетный кислород играет основную роль в фотодинамических реакциях. Он образуется в молекулах липидов и белков клеточных мембран, внутриклеточных органеллах и приводит к разрыву атомарных связей в молекулах с последующим их разрушением и образованием свободных радикалов, которые, в свою очередь, оказывают повреждающее воздействие на мембраны опухолевых клеток.

Рис. 51. Механизмы действия и лечебные эффекты фотодинамической терапии

Возбужденные молекулы кислорода и ФС возвращаются в исходное состояние и вновь способны вступать в химические реакции после поступления нового кванта световой энергии. Неоднократные циклы фотодинамических реакций приводят к фотодеградации ФС («выгоранию») с утратой способности его поддерживать активность химического процесса в тканях. Этот эффект называется фотоблигингом.

Разрушенные клетки опухоли после фотодинамического эффекта в виде свободных радикалов и обломков клеток удаляются через венозные и лимфатические капилляры. В механизмах резорбции (рассасывания) участвует также и фагоцитоз. Важную роль в разрушении опухоли играет сосудистый компонент, заключающийся в том, что фотодинамические реакции повреждают эндотелий кровеносных сосудов, активируют тромбоциты, образуя пристеночные и окклюзионные тромбы. Интерстициальный отек, в свою очередь, сдавливает капилляры. Все это приводит к нарушению кровотока в тканях опухоли вплоть до полного его прекращения и развития некроза. Фотоокислительный дистресс в результате фотодинамического воздействия индуцирует усиленный апоптоз, повышает гуморальный и клеточный иммунитет у онкологических больных. Известно, что иммуноглобулины могут катализировать реакции между синглетным кислородом и водой с образованием Н₂О₂, что также противостоит опухолевому процессу. Резорбция опухоли в результате цитотоксического эффекта ФДТ продолжается в течение 4 – 8 недель после лечения, приводя к замещению ее соединительной тканью.

ФДТ является одним из перспективных методов антибактериальной терапии. В последние годы он применяется в комплексном лечении неспецифических гнойно-септических заболеваний легких, эндобронхиальной патологии, некоторых инфекционных заболеваниях верхнего отдела желудочно-кишечного тракта. Большинство грамотрицательных и грамположительных бактерий, а также грибы, ВИЧ и хеликобактер пилори могут быть успешно инактивировано с помощью ФДТ. Сущность антибактериального воздействия ФДТ заключается в избирательном накоплении фотосенсибилизаторов на клеточных оболочках микроорганизмов. Последующая активация их источником лазера вызывает фотодинамический эффект с разрушением бактериальной клетки, или задержкой роста колоний или изменение устойчивости к антибактериальному препарату (рис. 52).

Избирательность накопления фотосенсибилизатора в опухоли и возможность его обнаружения по спектрам экзогенной флюоросценции (из области лазерного облучения) составляет основу флюоросцентной диагностики злокачественных новообразований. Этот метод диагностики является наиболее перспективным для обнаружения опухолей в поверхностных тканях, так как более чувствительный, чем другие современные методы ранней диагностики.

Рис. 52. Влияние антибактериальной фотодинамической терапии на бактериального возбудителя инфекционного заболевания: 1 – адсорбция фотосенсибилизатора (ФС) на поверхности бактериальной клетки, 2 – энергетическое воздействие, генерация ФС активных форм кислорода, 3 – оксидантный стресс. Повышение активности бактериальной супероксиддисмутазы или синтез белков теплового шока. В зависимости от способности бактерий «защищатся» от оксидативного стресса исходом является: 4 – смерть, 5 – изменение оболочки или устойчивости к антибактериальному препарату, 6 – задержка роста колоний