Zastanawiasz się, jak wydać pracę doktorską, habilitacyjną lub monografie? Chcesz dokonać zmian w stylistyce i interpunkcji tekstu naukowego? Nic prostszego! Zaufaj Wydawnictwu Borgis - wydawcy renomowanych książek i czasopism medycznych. Zapewniamy przede wszystkim profesjonalne wsparcie w przygotowaniu pracy, opracowanie dokumentacji oraz druk pracy doktorskiej, magisterskiej, habilitacyjnej. Dzięki nam nie będziesz musiał zajmować się projektowaniem okładki oraz typografią książki.

© Borgis - Nowa Medycyna 4/2006, s. 71-74
*Janusz Fornalski
Terapia fotodynamiczna – jej oddziaływanie i zastosowanie w dermatologii
Photodynamic therapy mechanism of action and adhibition in dermatology
NZOZ Poradnia Dermatologiczna Tomaszów Lubelski
Kierownik Poradni: lek. med. Janusz Fornalski
Streszczenie
The goal of PDT is the selective destruction of targeted abnormal cells while preserving normal structure. Photodynamic therapy offers the potential of an effective new treatment in several areas of medicine. The initial step to PDT is the photosensitization of the abnormal cells. This photosensitization can be achieved by the application 5-aminolaevulinic acid (5-ALA) or its derivatives. The key cellular principle is the preferential accumulation of photosensitizers in abnormal tumour cells, causing a cascade effect of radical oxygen species once illuminated The preferential accumulation of photodynamically active porphyrins in tumour lesions in comparison with healthy tissue may be due to various mechanisms Porphyrins produced after 5-ALA administration are seen more in rapidly proliferating cells, such as tumour cells. The net result is cell death by necrosis and apoptosis.Topical photodynamic therapy is practical and non-invasive and is particularly suited to dermatological indications. A variety of pre-malignant and malignant skin lesions including Bowen´s disease, actinic keratoses (AKs) and basal cell carcinoma (BCC) have been treated with success. The role of PDT in inflammatory dermatoses remains to be established.
Efekt fotodynamiczny
Terapia fotodynamiczna (ang. photodynamic therapy – PDT) jest metodą leczenia opierającą swoje działanie na reakcji fototoksycznej, do której dochodzi w wyniku oddziaływania substancji fotouczulającej i światła o odpowiedniej dla danej substancji długości fali. Reakcja zachodzi jedynie w obecności fotouczulacza, którym może być zarówno substancja wprowadzana z zewnątrz jak i jeden z metabolitów komórkowych.Substancja ta charakteryzuje się zdolnością do pochłaniania kwantów energii przekazanej w formie światła, co powoduje jej przejście w stan wzbudzenia a następnie powrót do stanu podstawowego z wypromieniowaniem porcji energii w formie odpowiedniej długości fali (1, 2). Przy naświetlaniu fotouczulacza, który selektywnie kumuluje się w tkance nowotworowej, światłem o długości fali ok. 400 nm, długość wypromieniowanej wiązki energii odpowiada czerwonemu światłu, co daje efekt czerwonej fluorescencji ognisk nowotworowych. Zjawisko takie wykorzystywane jest w diagnostyce fotodynamicznej. Umożliwia to zobrazowanie dzięki odpowiedniej kamerze CCD świecących komórek nowotworowych, skupionych nawet w bardzo małych ogniskach, które wchłonęły preparat i uczuliły się na światło. Można nawet śródoperacyjnie precyzyjnie określić granice nowotworu, co sprawia, że zabieg jest bardziej radykalny.
Ponowne naświetlanie światłem o wyższej energii powoduje wypromieniowanie porcji energii która uruchamia kaskadę procesów powodujących efekt fototoksyczny (1, 3, 4).
Pojęcie terapii fotodynamicznej jest nierozerwalnie związane ze zjawiskiem wybiórczego kumulowania się fotouczulacza w miejscach chorobowych, najczęściej w zmianach nowotworowych o szybkim metabolizmie (3, 5).
Światło jako energia aktywacji
Elementem wzbudzającym cząsteczki fotouczulacza jest światło. Promieniowanie używane w PDT należy do zakresu światła widzialnego o długości fali zawartej w przedziale 400-700 nm. Światło o różnej długości fali wykazuje różny stopień penetracji w głąb tkanek. Związane jest to z niesioną energią, która wzrasta wraz z długością fali, zakładając jednakowe natężenie wiązki promieniowania. Dlatego pasma widma świetlnego o najkrótszej długości fali, czyli światło niebieskie i zielone przenika zwykle do głębokości ok. 2 mm. Głębiej jego energia szybko zmniejsza się nie powodując żadnych skutków fotodynamicznych. Światło czerwone>600 nm znacznie lepiej penetruje tkanki, a jego skutki są widoczne nawet w strukturach położonych na głębokości powyżej 3-3,5 mm (1, 2, 6).
Aby uzyskać najlepszy efekt terapeutyczny należy używać takich fotouczulaczy, których spektrum absorpcji mieści się w przedziale światła o największej długości fali, czyli najgłębiej przenikającego, chyba że zmiany mają bardzo powierzchowny charakter. Większość obecnie stosowanych zarówno miejscowo jak i ogólnie fotouczulaczy ma spektum absorpcji w paśmie ok. 630-650 nm (1, 2, 4). Fotosensybilizacja z użyciem źródeł emitujących dłuższe promieniowanie jest bardziej efektywna ale wymaga zastosowania fotouczulaczy, których tolerancja przez organizm jest znacznie gorsza. Dotyczy to kilku preparatów stosowanych w formie iniekcji dożylnych.
Publikowane dotychczas doniesienia o wynikach leczenia wskazują na to, że nie widać różnicy w działaniu pomiędzy światłem spójnym a niespójnym używanym do naświetlań. Wielu autorów używa lamp halogenowych, ksenonowych, fluorescencyjnych (2, 7, 8). Coraz powszechniej stosuje się również specjalne lampy do PDT o różnej długości fali. Optymalnym rozwiązaniem są oczywiście źródła światła koherentnego – lasery barwnikowe czy diodowe o długości fali dającej się regulować (6). Nadal jest to jednak bardzo drogi sprzęt.
Czas ekspozycji zależy od mocy promieniowania wyrażanej w W/cm2, a energia promieniowania jest iloczynem mocy i czasu wyrażonego w sekundach. Zwykle używa się dawki 60-200 J/cm2 (2, 5).
Dlaczego ta metoda znajduje zastosowanie szczególnie w dermatologii? Otóż wynika to z faktu, że do zaistnienia reakcji konieczne jest dostarczenie energii w formie światła, które ma ograniczoną penetrację w głąb struktur naszego ciała, a dermatologia zajmuje się w przeważającej mierze zmianami patologicznymi na skórze lub w innych równie dostępnych dla światła miejscach (1, 3).
Sensybilizatory
Oscar Raab student medycyny z Monachium, eksperymentując z barwnikami akrydynowymi zauważył, że u pierwotniaków poddanych ich działaniu, a następnie naświetlanych pojawia się fluorescencja. Prowadzi ona do zużycia tlenu i ma toksyczny efekt. Zreferował obserwacje swojemu profesorowi von Tappeiner, który w 1904 r. opisał to zjawisko jako „efekt fotodynamiczny”.
Już w 1905 r. została przeprowadzona pierwsza skuteczna próba leczenia raka skóry przy zastosowaniu 5% eozyny. Wkrótce potem rozpoczęto próby nad zastosowaniem hematoporfiryny jako fotouczulacza, która dała początek pierwszej generacji związków należących do hematoporfiryn derivate-HPD (3).
Obecnie stosowane są również związki należące do II generacji syntetycznych fotouczulaczy, których budowa oparta jest na pierścieniach porfirynowych i porfirynopodobnych.
Zaistnienie możliwości stworzenia substancji uczulających na światło powiązanych z przeciwciałami dało początek III generacji tych leków.
Łączą one w sobie wysoką skuteczność związków II generacji z większym powinowactwem do guzów, czego efektem jest zmniejszenie uszkodzenia otaczających tkanek.
Dalsze prace nad nowymi fotouczulaczami zmierzają do zsyntetyzowania preparatu wrażliwego na energię fal o zdecydowanie większej przenikalności np. fal magnetycznych i połączenia go ze specyficznymi przeciwciałami, co gwarantowałoby wybiórczość jego działania (6).
W celu podwyższenia selektywności wiązania się substancji fotouczulającej ze zmianami chorobowymi wykorzystuje się:
- chemiczną modyfikację postawników cząsteczki fotouczulacza,
- kowalentne wiązanie fotouczulacza z przeciwciałem monoklonalnym skojarzonym z antygenem nowotworu,
- tworzenie niekowalentnych kompleksów fotouczulacza z lipoproteinami,
- wykorzystanie fotouczulacza w postaci preparatów liposomowych,
- wykorzystanie zdolności fotouczulacza do selektywnego wiązania się z organellami komórek nowotworowych.
Optymalny fotouczulacz powinien być:
– substancją czystą chemicznie,
– kumulować się wybiórczo w tkankach zmienionych chorobowo,
– szybko gromadzić się w tkance docelowej i szybko ulegać eliminacji,
– mieć spektrum absorpcji w zakresie promieniowania, które przenika głęboko,
– skutecznie niszczyć tkanki docelowe,
– nie wykazywać działania toksycznego (6).
Z bardzo wielu obecnie używanych środków uczulających na światło do celów praktycznych w dermatologii stosuje się najczęściej kwas 5-aminolewulinowy-ALA (1, 3). Substancja ta nie wykazuje fotoreaktywności. Jest naturalnym metabolitem szlaku przemian porfiryny, prekursorem endogennego związku o silnym działaniu fotouczulającym – protoporfiryny IX-PpIX.
ALA po aplikacji lub podaniu ogólnym powoduje w strukturach o szybkim metabolizmie i/lub z uszkodzoną barierą naskórkową wzrost stężenia naturalnego fotouczulacza – protoporfiryny IX (2, 3, 5).
Na uwagę zasługuje fakt, że tkanki nowotworowe i przednowotworowe syntetyzują po aplikacji ALA do 10 razy więcej protoporfiryny IX niż otaczające zdrowe tkanki (3).
Preferencyjna akumulacja fotodynamicznie aktywnej protoporfiryny w zmianach guzowatych w odróżnieniu od zdrowych tkanek, może wynikać z:
– różnic w aktywności procesów utylizacji,
– aktywności enzymów produkujących hem,
– zawartości żelaza,
– zaburzeń w warstwie rogowej naskórka,
– różnic w penetracji tkanek i dystrybucji (1, 6).
W dermatologii aplikuje się ALA w postaci ok. 20% emulsji lub kremu pod opatrunkiem okluzyjnym przez kilka godzin. Czas utrzymywania opatrunku zależy od tego, jak głęboko powinien przeniknąć lek. Z powodu swoich właściwości hydrofilnych preparat słabo penetruje przez nie uszkodzony naskórek, dlatego fluorescencje typową dla PpIX po 4 godzinach wykazują zwykle jedynie przydatki, co wykorzystujemy w leczeniu trądziku (7, 9). Przy zmianach sączących, z uszkodzoną barierą opatrunek wystarczy utrzymać ok. 3-6 godzin. Penetracja do głębszych warstw występuje dopiero po utrzymywaniu opatrunku ok. 12 godzin. Aby poprawić biodostępność, stosuje się estry z etanolem lub hexanolem. Również naświetlanie zmian głębiej położonych w skórze właściwej związane jest ze zwiększeniem mocy źródła światła. Zwykle stosowanie dawek 10-150 J/cm2 jest wystarczające (2, 10).
Innymi lekami, których stosowanie daje lepsze efekty przy zmianach głębiej położonych, do których przenikają fale o długości powyżej 690 nm są (4, 10):
- mono-L-aspartylochlorin e6 – NPe6 sensibilizer o bardzo wysokim powinowactwie do komórek nowotworowych i któtkim czasie odstępu między podaniem preparatu i naświetlaniem ok. 4-6 godzin,
- etyloetiopurpuryna cyny – SnET2 substancja o wyższej wydajności kwantowej tworzenia tlenu singletowego,
- Werteporfiryna – BPD-MA.
Efekt fototoksyczny wykorzystywany w tym sposobie leczenia jest skutkiem absorpcji przez struktury komórkowe wypromieniowanego kwantu energii, co w konsekwencji oddziaływuje na (1, 2, 3, 4, 6):
bezpośrednio na komórki
1. naczynia odżywiające guza,
2. powstanie stanu zapalnego w obszarze naświetlanym,
3. odpowiedź immunologiczną organizmu.
1. Bezpośredni wpływ na komórki:
– powstanie tlenu singletowego oraz wolnych rodników wynikające z absorpcji wypromieniowanej przez fotouczulacz energii,
– reakcja łańcuchowa z jonami nadtlenków i grup hydroksylowych,
– utlenianie lipidów i krzyżowe wiązania peptydów błonowych powodują destrukcję błony komórkowej i lizosomalnych, a zmiany w strukturze błon mitochondrialnych hamują procesy oddychania komórkowego,
– obrzęk i autoliza komórek.
2. Wpływ na naczynia odżywiające:
zniszczenie komórek śródbłonka (pod wpływem wolnych rodników dochodzi do załamania transportu przezbłonowego komórek śródbłonka z obrzękiem komórek i aktywacją procesów autolizy),
aktywacja procesów krzepnięcia (destrukcja sródbłonka aktywuje proces krzepnięcia pochodzenia naczyniowego),
wstrzymanie mikrokrążenia poprzez okluzję naczyń guza (dochodzi do powstawania mikrozakrzepów zaburzajacych krążenie, a narastający przesięk poprzez uszkodzone śródbłonki powoduje zaciskanie światła naczyń),
wstrzymanie transportu tlenu i produktów rozpadu,
nasilenie procesów autolizy.
3. Stan zapalny z nagromadzeniem makrofagów, gdzie uwalniane są prostaglandyny, leukotrieny i tromboksany aktywujące układ dopełniacza (powstały stan zapalny w sposób nieswoisty dopełnia procesów destrukcji, a następnie reparacji tkanki).
4. Wpływ na odpowiedź immunologiczną poprzez stymulację uwalniania cytokin m.in. TNFα z aktywowanych limfocytów i makrofagów który to:
– stymuluje procesy fagocytozy,
– powoduje wzrost adhezji i agregacji neutrofili oraz ich migracji poprzez ściany naczyń,
– wykazuje aktywność cytolityczną w stosunku do komórek nowotworowych,
– powoduje uszkodzenie śródbłonków i wzrost właściwości prokoagulacyjnych.
Wykazany po terapii znamienny wzrost stężenia TNFα oraz białek indukowanych stresem typu GRP(glucose-regulated protein), HSP ( heat-shock protein),HO (hem oxygenase) koreluje z nasileniem efektu cytotoksycznego po PDT. Procesy te przebiegają poprzez wzrost ekspresji proteiny G, która aktywuje poprzez fosfolipazę zarówno endonukleazy jądrowe doprowadzające do defragmentacji DNA jak i szlak kinazy proteinowej stymujący białka szoku (4, 6).
Fakt wybiórczej kumulacji substancji światłouczulającej w tkankach nowotworowych tłumaczy główne zastosowanie terapii fotodynamiczej również w dermatologii. Metoda jest zalecana dodatkowo z powodu bardzo dobrych efektów kosmetycznych, gdyż martwicy ulegają jedynie elementy zmienione chorobowo. Tak więc wskazania kliniczne do leczenia obejmują:
Stany przednowotworowe i nowotwory skóry:
– rogowacenie słoneczne, swietlne zapalenie warg (9, 10, 11),
– rogowacenie białe,
– chorobę Bowena (1, 8, 12),
– rak podstawokomórkowy (1, 7, 10, 13),
– rak kolczystokomórkowy (1, 13),
– ziarniniak grzybiasty (status praemycoticus) (1, 14),
– guzy przerzutowe skóry,
– choroba Pageta zlokalizowana poza gruczołem piersiowym (15),
– mięsak Kaposiego (1),
– rogowiak kolczystokomórkowy,
– wady rozwojowe naczyń,
choroby nienowotworowe skóry:
– łuszczyca (1, 16),
– brodawki zwykłe i kłykciny kończyste (17),
– trądzik pospolity (18, 19, 20),
– hirsutyzm,
– liszaj płaski przerostowy,
– łysienie plackowate (16),
– hydradenitis supurativa.
PDT jest metodą leczenia obiecującą, ale nadal kontrowersyjną w ocenach m.in. dlatego że nie ma ujednoliconych standardów postępowania. Publikowane wyniki badań określają różne warunki ich przeprowadzania, a oceny bywają skrajnie różne. Z uwagi jednak na ogólne zasady stosowania PDT, metoda ta jest ze wszechmiar zasadna w dermatologii. W leczeniu zmian nowotworowych stosuje się długie aplikacje 5-ALA w opatrunku okluzyjnym założonym na 12-18 godzin, a niekiedy dodaje się DMSO w celu lepszej penetracji 5-ALA w głąb zmian. Średnie przyjęte dawki promieniowania to ok. 150-200 J/cm2. Stosuje się naświetlanie lampami fotodynamicznymi lub światłem laserowym o długości fali 630 nm, czyli o najgłębszej penetracji.
W leczeniu zmian bardziej powierzchownych typu keratosis actinica najlepsze efekty uzyskuje się stosując naświetlanie nielaserowym źródłem światła niebieskiego o długości ok. 417 nm (8).
Leczenie trądziku i innych chorób przydatków ułatwia fakt najwcześniejszej kumulacji ALA w obrębie przydatków tak, że czasy stosowania okluzji są dużo krótsze niż w przypadku chorób nowotworowych. Badania jednak dowodzą, że w leczeniu trądziku jak i innych nienowotworowych chorób skóry podstawowym działaniem jest działanie przeciwzapalne (20). Nie stwierdzono w leczeniu acne comedosa działania ograniczającego produkcję łoju (19). Stosowane źródło światła również ma krótszą długość fali i zwykle stosuje się niebieskie lampy PDT typu BLU-U. W innych chorobach, rzadziej leczonych tą metodą, ogólne wytyczne terapii są oczywiście takie same, ale publikowane warunki bardzo skrajne, zależne jak się wydaje od praktyki leczącego. Interesujące wydaje się zastosowanie tej metody leczenia łuszczycy. Zmniejsza ona tworzenie interleukiny 1β i 6 jak też tworzenie TNFα w obwodowych komórkach jednojądrowych, czyli działa przeciwzapalnie, jednak efekty kliniczne nie są zadawalające.
Zalety terapii:
– bardzo duża wybiórczość,
– dobry efekt kosmetyczny,
– wysoki profil bezpieczeństa.
Wady:
– koszt sprzętu i fotouczulaczy,
– bolesność podczas naświetlania,
– utrzymywanie się nadwrażliwości na światło obecnie jedynie do stosowania w miejscach możliwych do naświetlania,
– przy stosowaniu na skórze konieczne specjalne długotrwałe opatrunki okluzyjne.
Terapia fotodynamiczna z uwagi na bardzo wybiórczy i oszczędzający charakter działania zyskuje coraz większą ilość zwolenników. Jej zastosowanie w dermatologii jest szczególnie przydatne z uwagi na łatwość w stosowaniu oraz dobre efekty kosmetyczne.
Piśmiennictwo
1. Alkiewicz J.: Grzybice skóry, PZWL, Warszawa 1955, 154. 2. Blazovsky J., Buchwald J.: Rodinny vyskyt favu u troch generacii. Czes. Dermatoz., 1973, 48, 104. 3. Piskozub E., et al.: Epidemiologia zakażeń grzybiczych w materiale Gdańskiej Kliniki Dermatologicznej w latach 1965-1983 ze szczegónym uwzglądnieniem grzybicy strzygącej głębokiej i powierzchownej. Postępy Dermatologii, 1986, 3, 315. 4. Baran E., i wsp.: Zakażenia grzybicze skóry na Dolnym Śląsku w latach 1974-1991, Przegl. Dermatol., 1992, 79, 249. 5. Bolińska J., i wsp.: Zakażenia grzybem Trichophyton mentagrophytes v. quinckeanum u ludzi. Przegl. Dermatol., 1977, 64, 311. 6. Helenin J.A., i wsp.: Semejnyj favus. West. Dermatol. Venerol., 1988, 9, 66. 7. Krajewska-Kułak E., i wsp.: Przypadek tinea favosa skóry gładkiej. Przegl. Dermatol., 1994, 81, 392. 8. Maleszka R., Lula M.: Grzybice głowy owłosionej, przegląd własnych przypadków w okresie 10-lecia. Postępy Dermatologii 1990., 7, 269. 9. Niczyporuk W., Krajewska-Kułak E.: Przypadek tinea favosa skóry owłosionej głowy. Przegl. Drmatol., 1992, 76, 60. 10. Raszeja-Kotelba B., i wsp.: Przypadek grzybicy woszczynowej głowy owłosionej wywołanej przez Trichophyton schoenleini. Przegl. Dermatol., 1993, 80,518. 11. Wilkowska A., i wsp.: Zakażenia grzybicze w materiale Gdańskiej Kliniki Dermatologicznej w latach 1984-1988r. Przegl. Dermatolol., 1991, 78,37. 12. Michałowski R.: Choroby włosów i skóry owłosionej. PZWL. Warszawa. 1985. 198. 13. Prochacki H.: Podstawy mikologii lekarskiej. PZWL, Warszawa, 1975, 165. 14. Sowiński W.: Kliniczne postacie grzybic u ludzi: Grzybice i sposoby ich zwalczania. Kawzyk-Gindifer Z., Sobiszewski W (red) PZWL, Warzawa, 1986, 114. 15. Rdzanek J., i wsp.: Zakażenie wywołane przez Trichophyton quinckeanum (mysi favus). Przegl. Dermatol., 1963, 50, 533. 16. Taplin D., Meinking T.L.: Scabies, lice and fungal infections. Primi care. 1989, 16, 251. 17. Dekio S., et al.: Corticosteroid - modified tinea faciei simulating rosacea J. Dermatol., 1987, 14, 509. 18. De Vroey Ch.: Epidemiology of ringworm (dermatophytosis). Sem. Dermatol., 1985, 4, 185. 19. Marks R., Dawber R.P.R.: In situ microbiology of the stratum corneum Arch. Dermatol., 1972, 105, 216. 20. Nowicki R.: Dermatofity i Dermatofitozy. Tinea incognito. Podstawy diagnostyki dermatofitów. Przegl. Dermatol., 1994, 81, 495.
otrzymano: 2006-08-14
zaakceptowano do druku: 2006-11-27

Adres do korespondencji:
*Janusz Fornalski
NZOZ Poradnia Dermatologiczna
ul. Wańkowicza 12, 22-600 Tomaszów Lubelski
tel. 0 601 074 105
e-mail: janusz.fornalski@gazeta.pl

Nowa Medycyna 4/2006
Strona internetowa czasopisma Nowa Medycyna