Zjawisko fotodynamiczne polega na wzbudzeniu za pomocą promieniowania świetlnego efektu świecenia komórek



Pobieranie 1,12 Mb.
Strona1/11
Data04.11.2017
Rozmiar1,12 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Technika

PDT-PDD

Daniel Kanafa


110523

Zjawisko fotodynamiczne polega na wzbudzeniu za pomocą promieniowania świetlnego efektu świecenia komórek. Może to być świecenie własne komórek - tzw. autofluorescencja, zależna od obecności w tkance endogennych chromoforów lub też świecenie tkanek, w których znajduje się uprzednio podany egzogenny barwik. Barwik taki - tzw. fotouczulacz w wybiórczy sposób gromadzi się w komórkach nowotworowych, pozostając w nich dłużej niż w komórkach prawidłowych, co pozwala na uwidocznienie rozprzestrzenienia nowotworu w tkankach organizmu. Aby wzbudzić fluorescencję należy zastosować światło o długości fali odpowiadającej pasmu pochłaniania fotouczulacza (lub endogennego chromoforu) Takie światło można uzyskać za pomocą laserów, które wytwarzają promieniowanie świetlne o ściśle określonej długości fali. Zastosowanie zjawiska fluorescencji fotouczulaczy w diagnostyce nowotworów określane jest skrótem PDD (photodynamic diagnosis).

Możliwości wykorzystania zjawiska fotodynamicznego w onkologii nie ograniczają się jednak tylko do diagnostyki. Dostarczenie za pośrednictwem promieniowania laserowego o odpowiedniej długości fali większej ilości energii skutkuje bowiem nie tylko uwidocznieniem komórek, do których wbudował się uprzednio fotouczulacz, ale także wyzwoleniem w nich wielu reakcji fotodynamicznego utleniania, prowadzących do ich destrukcji. Fotouczulacz pod wpływem światła o odpowiedniej długości fali ulega wzbudzeniu. Reakcje fotochemiczne wzbudzenia i dezaktywacji fotouczulacza prowadzą do powstania aktywnych rodników nadtlenkowych i hydroksylowych bądź do wytworzenia wzbudzonego tlenu w stanie singletowym. Wszystkie te produkty są bardzo aktywnymi utleniaczami, inicjującymi reakcje prowadzące do destrukcji tkanki. Procesy utleniania rozpoczynają się od błon komórkowych, w których dochodzi do utleniania cholesterolu i nienasyconych kwasów tłuszczowych, siarczków oraz aminokwasów aromatycznych i tryptofanu. Końcowym efektem reakcji fotodynamicznego utleniania jest zniszczenie białek, kwasów nukleinowych oraz lipidowych struktur błon komórkowych w tkance nowotworowej, a co za tym idzie śmierć tej tkanki. Niszczenie tkanki nowotworowej za pośrednictwem reakcji fotodynamicznego utleniania nosi nazwę terapii fotodynamicznej - PDT (photodynamic therapy).

Istotną rolę w fotodynamicznej metodzie rozpoznawania i leczenia nowotworów odgrywają fotosensybilizatory, czyli barwniki, które łatwo ulegają aktywacji pod wpływem światła o odpowiedniej długości fali.


Właściwości fotosensybilizatorów

Fotouczulacze muszą spełniać kilka warunków, aby można je było wykorzystać w diagnostyce i leczeniu metodą fotodynamiczną. Oto cechy, którymi musi charakteryzować się dobry fotosensybilizator:



  • możliwość selektywnego gromadzenia się w tkance nowotworowej przez co najmniej kilkadziesiąt godzin (70-150 h)

  • nie wywoływanie efektów fototoksycznych (cytotoksyczność, mutagenność) w zdrowych tkankach

  • wykazywanie maksymalnie intensywnych pasm absorpcji w "oknach" transmisyjnych tkanki, tzn. pasma absorpcji fotosensybilizatora nie mogą pokrywać się z pasmami absorpcji w obszarze widzialnym barwników endogennych, takich jak melanina, hemoglobina, oksyhemoglobina oraz z pasmami absorpcji wody w obszarze bliskiej podczerwieni

  • wykazywanie w reakcji ze światłem wysokiej wydajność tlenu singletowego lub rodnikowych form utleniających, co jest gwarancją wysokiej cytotoksyczności dla komórek nowotworowych

  • powodowanie jak najmniej efektów ubocznych

Jak widać, wymagania stawiane barwnikom używanym jako fotouczulacze są wysokie i trudno znaleźć takie, które jednocześnie spełniałyby wszystkie kryteria. Pod kątem użyteczności w terapii fotodynamicznej (PDT) przebadano setki znanych i nowo syntezowanych barwników oraz leków wykazujących własności fotouczulające. Dotychczas tylko jeden z nich, będący dimerem hematoporfiryny DHE (dihematoporphyrine ether), znany pod handlową nazwą Photofhrin II uzyskał atest FDA (Food and Drug Administration) w USA i jest używany w praktyce klinicznej w różnych krajach.

Własności fotouczulające, a więc cytotoksyczne barwników zależą od ich struktury chemicznej, własności fizykochemicznych oraz zdolności wnikania i retencji w tkance nowotworowej. Ze względu na różną strukturę morfometryczną tkanek w różnych nowotworach (zawartość tkanki łącznej, zawartość endogennej martwicy, unaczynienie guza) trudno sobie wyobrazić, by jeden barwnik był jednakowo skuteczny w różnych typach nowotworów.

Przebadane do tej pory fotouczulacze, ze względu na ich własności fizykochemiczne, można podzielić na wiele grup, w zależności od wiodących parametrów.

Pierwszy podział związany jest z rozpuszczalnością w wodzie bądź w tłuszczach:



  • fotouczulacze hydrofobowe wykazują preferencję do oddziaływania z lipidami, czyli są lipofilowe, a więc gromadzą się w lipidowych częściach komórki

  • fotouczulacze hydrofilowe są rozpuszczalne w wodzie i trudno przechodzą przez domeny lipidowe w komórce, kumulując się w wodnej części komórki. Fotouczulacze hydrofilowe ze względu na ich strukturę chemiczną można podzielić na:

  • kationowe, które po rozpuszczeniu w wodzie tworzą czynnik fotouczulający będący jonem dodatnim

  • anionowe, tworzące w roztworze wodnym jon obdarzony jednym lub wieloma ładunkami ujemnymi

  • fotosensybilizatory amfifilowe - barwniki, które zawierając w swej strukturze jednocześnie fragment hydrofobowy i hydrofilowy, mogą oddziaływać z domenami lipidowymi oraz z uwodnionymi fragmentami komórki. Do tych barwników należą przede wszystkim pochodne porfirynowe, mające różne łańcuchy boczne rozłożone niesymetrycznie wokół pierścienia makrocyklicznego. Fragment cząsteczki porfiryny, najbardziej oddalony od podstawników bocznych, czyli makropierścień porfirynowy wykazuje własności hydrofobowe, zaś podstawniki, które posiadają grupy polarne, wykazują właściwości hydrofilowe

Największe znaczenie kliniczne wydają się mieć fotosensybilizatory amfifilowe, ze względu na możliwości umocowania ich zarówno w sferach lipidowych, jak i wodnych komórki.






  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


©operacji.org 2017
wyślij wiadomość

    Strona główna