Использование димеглюмин хлорина е6 в качестве фотосенсибилизатора при фотодинамической терапии неонкологических заболеваниях

Competing interests. The authors declare no competing interests.

Funding. This research received no external funding.

Cite as: Semenov D.Yu., Shubin V.K., Stranadko E.F., Komarov R.N., Ryabov M.V., Bogomazov Yu.K., Morokhotov V.A., Shcherbyuk A.N., Morozov S.V., Zakharov Yu.I., Bondarenko E.V., Karpov N.V., Flegontov P.B. Dimeglumin chlorin e6 as a photo-sensitizer in photodynamic therapy in non-oncological diseases. Bulletin of the Medical Institute “REAVIZ”. Rehabilitation, Doctor and Health. 2023;13(4):57-62.

Метод фотодинамической терапии разработан в 60-х годах XX века и по настоящее время демонстрирует высокую эффективность при лечении опухолей различных локализаций [1-3].

Механизм действия фотодинамической терапии основан на способности фотосенсибилизатора избирательно накапливаться в опухолевых тканях в виду биохимических особенностей злокачественной клетки и при местном воздействии лазерного облучения фиксированной длины волны провоцировать синтез синглетного кислорода и иных активных радикалов, вызывающих цитотоксический эффект на клетку-мишень [4-9].

Вещество, подходящее на роль фотосенсибилизатора, должно обладать рядом свойств: - интенсивностью поглощения («терапевтическое окно»);

- опухолью; -- водит к снижению синтеза синглетного кислорода; - спектроскопии фотосенсибилизатор должен обладать высоким уровнем флюоресценции [10].

Определёнными минусами обладают представители фотосенсебилизаторов, которые производятся на основе гематопорфирина. К примеру, фотогем имеет невысокую интенсивность поглощения в полосе фотовозбуждения (625-640 нм). Ткань в этом случае поглощает большую часть световой волны и, как следствие, излучение не проникает глубоко, что затрудняет фотодинамическую терапию больших опухолей.

На сегодняшний день проводится активная разработка и поиск новых фотосенсибилизаторов. Большое внимание получают в первую очередь препараты на основе порфиринов. Одни из таких фотосенсибилизаторов - хлорины - вызывают повышение интенсивности полосы света длинной волны и перемещают её в красный спектр [11]. Хлорины и их производные характеризуются высокой избирательностью накопления, крайне низкой сенсибилизацией кожи [10]. Наиболее интересными среди хлоринов можно считать водорастворимые моно-Е-аспартилхлорин еб и другие формы хлорина еб, одна из которых представлена димеглюмин хлорин Еб [10].

По мнению ряда авторов, димеглюмин хлорин Еб -это один из самых безопасных и эффективных фотосенсибилизаторов хлоринового ряда на сегодняшний день [11-16]. По своему составу он является М-метилглюками-новой солью хлорина Еб, обладает большой полосой светового поглощения в красном спектре в интервале 660-680 нм (максимум поглощения при длине волны -662 нм). В данном волновом диапазоне ткани обладают большей флюороресценцией и пропускной способностью. Димеглюмин хлорин Еб обладает высокой степенью растворимости в водной среде, не приводит к образованию агрегированных форм, что нельзя сказать о производных гематопорфирина. Также стоит отметить способность препарата связываться с мембраной опухолевых клеток, так как он обладает амфифильными свойствами.

Экспериментально было установлено, что эффективность димеглюмина хлорина Е6 зависит от дозы облучения лазером и количества введённого фотосенсибилизатора. В исследованиях также была продемонстрирована низкая токсичность препарата LD50 - 158 мг/кг веса, при этом средняя терапевтическая доза составила 0,8 мг/кг [17].

В ряде научных работ продемонстрированы бактериостатический и бактерицидный эффекты фотодинамической терапии. Механизм действия при этом обуславливается действием синглетного кислорода и образующихся в процессе фотохимической реакции перекисных радикалов. Фотохимические процессы происходят как внутри клетки, так и снаружи, и служат триггером для каскада реакций, приводящих к гибели бактерий или к невозможности их размножения. Данный механизм действия объясняет эффективность фотодинамической терапии в лечении различных ран - гнойных, длительно незаживающих, а также осложнённых ожогов, трофических язв [11,17,18].

В исследовании на мышах продемонстрировано преимущество фотодинамической терапии перед классическим местным лечением гнойных ран. В процессе эксперимента в межлопаточной области каждой мыши выделялся лоскут кожи 2х2 см, после чего дно раны раздавливали зажимом, затем с помощью инъекции колонии 1 мл суточной взвеси золотистого стафилококка и синегнойной палочки инфицировали. Все подопытные образцы делились на 5 групп по 20 особей. Первая группа получала классическое местное лечение - ежедневная смена повязок с водным раствором хлоргексидина. В остальных 4 группах проводились сеансы фотодинамической терапии с различными фотосенсибилизаторами в разных формах: димеглюмин хлорина Е6 в виде геля, димеглюмин хлорина Е6 в виде раствора, холосенс в виде геля и холо-сенс в виде раствора. Результат оценивался по следующим параметрам: размеры раны, цитологическая характеристика (биоптат раны), бактериальная обсеменённость (поданным бактериологического исследования). Фиксирование результатов проводилось на 3, 4, 5 и 10-е сутки. В итоге было доказано, что лучшие показатели в плане заживления и обсеменённости раны бактериями продемонстрировала фотодинамическая терапия. При этом наилучшие результаты в лечении были достигнуты при использовании димеглюмин хлорина Е6 в форме геля [19].

Изучено действие фотодинамической терапии с использованием димеглюмина хлорина Е6 в лечении перитонита у крыс. Модель распространённого острого перитонита создавалась по методу В.А. Лазаренко с использованием 10 % фильтрованной каловой взвеси (0,5 мл на 100 г). В исследовании участвовало 168 особей, у которых клиническая картина перитонита развивалась на третьи сутки после введения в брюшную полость вышеуказанной взвеси. Также на третьи сутки животным под общей анестезией проводилась лапаротомия с последующей санацией брюшной полости. Особи были разделены на 8 групп (6 основных и 2 контрольных). В одной контрольной группе не проводилось введение сенсибилизатора, в другой у крыс с интактной брюшиной изучалось накопление препарата мезотелием. Особи в 6 основных группах отличались по времени, через которое проводили спектроскопию

(180, 150, 120, 90, 60, 30 минут). При этом было установлено, что пик концентрации димеглюмина хлорина Е6 в брюшине выявляется через 120 минут. С целью оценки эффективности лечения перитонита изучено 65 крыс (43 в основной, 22 в контрольной группе). Особи обеих групп в качестве антибактериальной терапии получали гентамицин в течение трёх суток. В основной группе санация проводилась с использованием фотодинамической терапии, а в контрольной - с помощью водного раствора хлоргексидина. Сравнивались данные бактериологического исследования посевов с брюшины, количество летальных случаев в каждой группе. По результатам в основной группе 9,5 % крыс умерло, при этом половина из них - в первые сутки, половина - на вторые. В контрольной группе погибло почти треть особей (27,3 %), смерть наступала в течение первых суток. На третьи сутки в основной группе определялись стерильные посевы из брюшиной полости, а в контрольной - на седьмые. Средняя обсеменённость экссудата всех крыс Е. Goli составила 107—108 микробных тел в 1 мл [20].

Также антибактериальный эффект фотодинамической терапии с использованием димеглюмина хлорина Е6 рассматривался в качестве оценки его возможности к стерилизации по сравнению с различными веществами: метиленового синего, эозина, хлорофиллина, фотодитазина, масла зверобоя. Стерилизации при этом подвергались культуры различных патогенных микроорганизмов (Staphylococcus aureus, Pseudomonas Aeruginosa, Micrococcus luteus, Candida albicans, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus sapro-phyticus, Bacillus antracis, Proteus vulgaris).

Методом «газона» производили засевание культур на чашки Петри таким образом, что площадь каждой чашки делилась на две зоны, на которые симметрично наносили исследуемую культутру и вещество. Экспозиция при этом длилась 15 минут, после чего одну из зон подвергали лазерному облучению (в течение минуты, длина волны -660 нм). Далее культуры выдерживали в термостате на протяжении суток. В итоге выяснилось, что димеглюмин хлорина Е6, метиленовый синий и хлорофиллин демонстрируют выраженный антибактериальный эффект, а эозин и масло зверобоя показывают низкую эффективность. Наибольшее сопротивление к данному методу стерилизации показали культуры Proteus Vulgaris и Pseudomonas Aeruginosa. Грибы рода Candida продемонстрировали среднюю резистентность к методу [22].

Немаловажными являются исследования эффективности фотодинамической терапии при лечении аутоиммунных заболеваний. Было проведено исследование с использованием димеглюмин хлорина Е6 при лечении псориаза, в котором приняли участие 36 пациентов (в основной группе - 20 человек, в контрольной - 16). Димеглюмин хлорина Е6 внутривенно вводится в дозе 0,3-9,4 мг/кг. Через 1,5 часа после введения фотосенсибилизатора проводился сеанс фотодинамической терапии при мощности 15 мВт и длительности 30 минут. В контрольной группе пациенты получали классическое лечение в виде препаратов кальция, седативных и антигистаминных средств, иммуномодуляторов. Критерии оценки эффективности были следующие: зуд, гиперемия, шелушение, появление новых кожных элементов, инфильтрация кожи в области поражения. Выраженность этих признаков определялась по шкале от 0 до 4 баллов. Оценка результата проводилась через 14 и 30 дней после облучения. Все пациенты, прошедшие сеанс фотодинамической терапии, отмечали полное исчезновение зуда после 14 дней, частичное исчезновение сыпи, исчезновение гиперемии и инфильтрация псориатических бляшек. Через месяц ухудшений не отмечено ни у одного из пациентов, случаев обострения не выявлено. В контрольной группе подобный эффект наблюдался только лишь у 18 % [22].

Однако фотодинамическая терапия обладает не только антибактериальным и иммуномодулирующим эффектами, но и оказывает стимулирующее воздействие на регенерацию тканей. В одном из исследований данный эффект доказан при лечении гнойных ран фотодинамической терапией с использованием димеглюмин хлорина Е6. Оценивался результат лечения 100 пациентов, разделённых поровну на основную и контрольную группу. В основной группе помимо классического местного лечения проводился сеанс фотодинамической терапии с нанесением на раневую поверхность димеглюмина хлорина Е6 в форме геля. Рана покрывалась стерильной полиэтиленовой повязкой на 40-50 минут, затем проводилась фотодинамическая терапия при следующих параметрах: длина волны - 661 ± 0,03 нм, плотность мощности - 1,0 Вт/см2, плотность энергии - 25-30 Дж/см2. При изучении биопта-тов ран результаты в обеих группах были схожи: стенки и дно раны представлены деструктивными некротическими тканями, обильно инфильтрированными полиморфноядерными лейкоцитами. По итогам исследования продемонстрировано, что очищение раны и формирование грануляционной ткани при использовании фотодинамической терапии происходит уже на 7-е сутки. При исследовании биоптатов раны отмечено уменьшение объёма фибринозно-лейкоцитарного слоя, созревание грануляционной ткани с увеличением количества макрофагов, фибробластов. В контрольной же группе на этих сроках картина би-оптата раны отстает: отмечается лишь сокращение раневого канала, уменьшение объёма фибринозно-некротических масс и степени нейтрофильной инфильтрации, появление грануляционной ткани на границе с неизмененными тканями. Таким образом продемонстрировано, что по результатам морфологических исследований лазерная фотодинамическая терапия гнойных ран мягких тканей с димеглюмина хлорина Е6 в виде геля по сравнению с традиционным лечением способствует увеличению фагоцитарной активности макрофагов, эффективному снижению бактериальной обсеменённости тканей, ускорению формирования и созревания грануляционной ткани [16].

Также фотодинамическая терапия с использованием димеглюмина хлорина Е6 демонстрирует антимикотическую активность [23-27].

В одном из исследований сравнивалось воздействие фотодинамической терапии с димеглюмина хлорина Е6 на различные колонии грибов: С. albicans, С. glabrata и С. Tropicalis. Грибы были представлены как в виде биоплёнок, так и в виде планктонных культур. Водный раствор димеглюмина хлорина Е6 в различных концентрациях

(25, 50, 75 мг/л - для планктонных культур и 75, 100, 125 мг/л - для биопленок) наносился на колонии. Воздействие осуществлялось различными дозами лазерного излучения: 18; 25,5; 37,5 Дж/см2. В соответствии с дозами фотосенсибилизатора и дозами излучения все культуры были разделены на опытные подгруппы. В контрольной группе были представлены интактные колонии. По итогам исследования выявлена более высокая устойчивость к фотодинамической терапии у грибов в виде биопленок. Планктонная культура С. Albicans была полностью уничтожена концентрациями димеглюмина хлорина Е6 50 и 75 мг/л при дозе 37,5 Дж/см2, в то время как та же культура в виде биопленки значимо не снижала количество микробных тел даже при высоких концентрациях фотосенсибилизатора- 100 и 125 мг/л. С. glabrata и С. tropicalis оказались более устойчивыми к сеансам фотодинамической терапии как в биопленках, так и в планктонных культурах колоний [28].

Вышеописанные исследования демонстрирует широкий спектр возможностей фотодинамической терапии, а также подтверждают высокую эффективность и безопасность фотосенсибилизатора димеглюмина хлорина Е6.

Принимая во внимание противовоспалительный, иммуномодулирующий, репаративный и антибактериальный эффект, фотодинамическую терапию следует рассматривать как потенциально эффективный метод в лечении различных заболеваний неопухолевого генеза. Перспективным направлением в данном случае можно считать трудно поддающиеся консервативной терапии воспалительные заболевания кишечника (язвенный колит, болезнь Крона), где тяжесть заболевания обусловлена не только аутоиммунными процессами, но и вовлечением в воспалительные реакции бактериальной флоры тонкой и толстой кишки. Также стоит рассмотреть противоспалительный эффект фотодинамической терапии при лечении язвенного проктита культи прямой кишки у пациентов, подвергшихся колэктомии, с целью их подготовки к реконструктивному этапу хирургического лечения. Использование при этом в качестве фотосенсибилизатора димеглюмина хлорина Е6 является оптимальным в виду доказанной низкой фототоксичности препарата, его быстрого периода полувыведения и особенностей накопления в тканях.