2. Биологическое значение 1о2

В естественных условиях фотодинамическое действие является причиной многообразных биологических эффектов. Известны фотодинамические болезни человека и животных. Так, например, вызванные солнцем поражения кожи домашних животных, связанное с потреблением в пищу зверобоя (Hipericum). Это заболевание, названное гиперицизмом, возникает благодаря накоплению в крови пигмента зверобоя – гиперицина. Травоядные животные избегают это растение, т.к. после поедания листьев этот пигмент попадает в кровь, что приводит к образованию ¹О₂ на свету и образованию эритем. Аналогичное заболевание – фагопиризм – возникает при избыточном потреблении гречихи (Fagopirum), благодаря накоплению фагопирина – пигмента, близкого по химической структуре к гиперицину.

Генетические нарушения или нарушения пищеварения могут вызвать фотодинамические поражения, вследствие повышенной генерации ¹О₂ за счет развития порфирий. Порфирии – клинические расстройства, характеризующиеся нарушениями в синтезе гема и сопровождающиеся появлением необычно большого количества порфиринов в моче.

Известно два класса наследственных порфирий:

- эритропоэтические порфирии (редко встречаются), наблюдается необычно большое количество порфиринов (в 10-100 раз выше, чем в норме) в нормобластах и эритроцитах. При освещении клеток УФ-светом наблюдается красная флуоресценция. На ранней стадии заболевания обнаруживается повышенная фоточувствительность кожи.

- эритропоэтическая протопорфирия (аутосомно-доминантное наследование) – наиболее распространенная форма. Чрезмерно высокое количество протопорфирина IX накапливается в нормобластах и эритроцитах, коже, тканях, выделяется с мочой. У больных повышена чувствительность кожи к УФ-лучам, проявляется в детстве. Фоточувствительность кожи приводит к появлению эритемы, пузырей, некрозов. Эритроциты больных подвергаются фотогемолизу вследствие усиления ПОЛ, индуцированного ¹О₂. Антиоксиданты -каротин и α-токоферол защищают от фотоэритемы.

Фотодинамическое действие играет важную роль также в естественных пигментных системах. Эффективным генератором синглетного кислорода является важнейший пигмент фотосинтеза – хлорофилл, фотодинамическое окисление которого приводит к фотоингибированию фотосинтеза, а при более высоких интенсивностях света – к повреждению фотосинтетических мембран.

С генерацией ¹О₂ связано действие, так называемых лазерных гербицидов, являющихся предшественниками синтеза хлорофилла. Так, обработка -аминолевулиновой кислотой усиливает синтез тетрапирролов (в частности, протопорфирина), которые являются мощным фотосенсибилизаторами и на свету вызывают гибель растений.

В зрительных фоторецепторах наблюдается фотоповреждение сетчатки и хрусталика. В сетчатке роль фотосенсибилизатора выполняют молекулы ретиналя, которые отделились от молекулы родопсина в результате зрительного каскада. В хрусталике фотосенсибилизаторами могут служить N-формил кинуренин и ксантуреновая кислота, образующиеся при повреждении белков-кристаллинов, которое усиливается при старении.

В последние годы появилась новая медицинская технология – фотодинамическая терапия опухолей, основанная на селективном воздействии лазерного излучения на опухолевые ткани, сенсибилизированные красителем. В этом методе лечения используются три компонента:

- фотосенсибилизатор, который накапливается в опухоли и задерживается в ней дольше, чем в нормальных тканях;

- свет с длиной волны в полосе поглощения фотосенсибилизатора;

- молекулярный кислород, присутствующий во всех тканях и органах.

При локальном облучении опухоли светом определенной длины волны, соответствующей пику поглощения фотосенсибилизатора, в ней начинается фотохимическая реакция с образованием синглетного кислорода и свободнорадикальных продуктов, оказывающих токсическое воздействие на опухолевые клетки. Опухоль резорбируется и постепенно замещается нормальной тканью.