Механизмы фотодинамического воздействия при лечении онкологических больных

Представлены современные взгляды на механизмы терапевтического эффекта фотодинамической терапии при лечении онкологических больных. Описана история возникновения и развития метода. Перечислены основные требования, предъявляемые к веществам, используемым в качестве фотосенсибилизаторов. Проведен детальный обзор основных, применяемых в клинической практике в России и за рубежом, фотосенсибилизаторов, их химическая структура, основные спектральные характеристики. Кратко описаны методики их применения, диапазоны терапевтических доз, показания к применению, фармакокинетические особенности и побочные эффекты. Рассмотрены преимущества и недостатки наиболее популярных современных фотосенсибилизаторов, основные механизмы проникновения фотосенсибилизаторов разной химической структуры в опухолевые клетки. Показаны и подробно обсуждены три основных возможных звена противоопухолевого эффекта: прямое повреждение опухолевых клеток, нарушение сосудистой стромы опухолей и элиминация опухоли под воздействием иммунных клеток. Уделено внимание некрозу и апоптозу неоваскулярной сети – основным путям развития противоопухолевого действия при проведении фотодинамической терапии.

1. Dougherty T.J., Gomer C.J., Henderson B.W., et al. Photodynamic therapy // J. Natl. Cancer Inst. – 1998. – Vol. 90. – P. 889–905.

2. Филоненко Е. Флуоресцентная диагностика и фотодинамическая терапия в онкологии // Наука в России. – 2012. – № 4. – С. 4–9.

3. Allison R.R., Mota H.C., Sibata C.H. Clinical PD/PDT in North America: an historical review // Photodiagnosis Photodyn. Ther. – 2004. – No 1. – P. 263-277.

4. Kurohane K, Tominaga A, Sato K, North JR, Namba Y, Oku N. Photodynamic therapy targeted to tumor-induced angiogenic vessels // Cancer Lett. – 2001. – Vol. 167. – P. 49-56.

5. Lipson R.L., Baldes E.J. Photosensitivity and heat // Arch. Dermatol. – 1960. – Vol. 82. – P. 517-520.

6. Dougherty T.J., Gomer C.J., Henderson B.W., et al. Photodynamic therapy // J. Natl. Cancer Inst. – 1998. – Vol. 90. – P. 889–905.

7. Allison R.R., Downie G.H., Cuenca R., Hu X.H., Childs C.J., Sibata C.H. Photosensitizers in clinical PDT //Photodiagnosis Photodyn. Ther. – 2004. – No 1. – P. 27-42.

8. Странадко Е.Ф., Каменская В.Н. Фотодинамическая терапия: наукометрическое исследование // Лазерная медицина. – 2013. – Т. 17, № 2. – С. 44-49.

9. Allison R.R., Moghissi K. Photodynamic Therapy (PDT): PDT Mechanisms // Clin. Endosc. – 2013. – Vol. 46 – P. 24–29.

10. Соколов В.В., Телегина Л.В., Трахтенберг А.Х., Колбанов К.И., Пикин О.В., Франк Г.А. Эндобронхиальная хирургия и фотодина- мическая терапия при первично-множественном раке легкого // Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. – 2010. – № 7. – С. 28–31.

11. McMahon K.S., Wieman T.J., Moore P.H., Fingar V.H. Effects of photodynamic therapy using mono-L-aspartyl chlorin e6 on vessel constriction, vessel leakage, and tumor response // Cancer Res. – 1994. – Vol. 54. – P. 5374–5379.

12. Allison R.R., Sibata C.H. Photodiagnosis for cutaneous malignancy: a brief clinical and technical review // Photodiagnosis Photodyn. Ther. – 2008. – Vol. 5. – P. 247–250.

13. Mang T.S. Lasers and light sources for PDT: past, present and future // Photodiagnosis Photodyn. Ther. – 2004. – No 1. – P. 43–48.

14. Brancaleon L., Moseley H. Laser and non-laser light sources for photodynamic therapy // Lasers Med. Sci. – 2002. – Vol. 17. – P. 173–186.

15. Sibata C.H., Colussi V.C., Oleinick N.L., Kinsella T.J. Photodynamic therapy in oncology // Expert Opin. Pharmacother. – 2001. – Vol. 2. – P. 917–927.

16. Akopov A., Rusanov A., Gerasin A., Kazakov N., Urtenova M., Chistakov I. Preoperative endobronchial photodynamic therapy improves resectability in initially irresectable (inoperable) locally advanced non-small cell lung cancer // Photodyagnosis and photodynamic therapy. – 2014. – №3. – P. 259–264.

17. Акопов А.Л., Русанов А.А., Чистяков И.В., Уртенова М.А., Казаков Н.В., Герасин А.В., Папаян Г.В. Применение фотодинамической терапии с целью уменьшения объема резекции при немелкоклеточном раке легкого // Вопросы онкологии. – 2013. – №6. – С.740–744.

18. Hamblin M.R., Newman E.L. On the mechanism of the tumourlocalising effect in photodynamic therapy // J. Photochem. Photobiol. – 1994. – Vol. 23. – P. 3–8.

19. Moan J., Berg K. The photodegradation of porphyrins in cells can be used to estimate the lifetime of singlet oxygen. // Photochem. Photobiol. – 1991. – Vol. 53. – P. 549–553.

20. Mroz P., Yaroslavsky A., Kharkwal G.B., Hamblin M.R. Cell death pathways in photodynamic therapy of cancer // Cancers. – 2011. – Vol. 3. – P. 2516–2539.

21. Boyle R.W., Dolphin D. Structure and biodistribution relationships of photodynamic sensitizers // Photochem. Photobiol. – 1996. – Vol. 64. – P. 469–485.

22. Hamblin M.R., Rajadhyaksha M., Momma T., Soukos N.S., Hasan T. In vivo fl uorescence imaging of the transport of charged chlorin e6 conjugates in a rat orthotopic prostate tumour // Br. J. Cancer. – 1999. – Vol. 81. – P. 261-268.

23. Jori G., Reddi E. The role of lipoproteins in the delivery of tumourtargeting photosensitizers // Int. J. Biochem. – 1993. – Vol. 25. – P. 1369-1375.

24. Castano A.P., Demidova T.N., Hamblin M.R. Mechanisms in photodynamic therapy: part three: photosensitizer pharmacokinetics, biodistribution, tumor localization and modes of tumor destruction // Photodiagnosis Photodyn. Ther. – 2005. – Vol. 2. – P. 91–106.

25. Castano A.P., Demidova T.N., Hamblin M.R. Mechanisms in photodynamic therapy: part two: cellular signaling, cell metabolism and modes of cell death. Photodiagnosis Photodyn. Ther. – 2005. – Vol. 2. – P. 1-23.

26. Oleinick N.L., Evans H.H. The photobiology of photodynamic therapy: cellular targets and mechanisms // Radiat. Res. – 1998. – Vol. 150 (5 Suppl.). – P. 146–156.

27. Moghissi, K., Dixon, K., Thorpe J.A.C. and Stringer M.R. Photodynamic therapy in early central lung cancer: a treatment option for patients ineligible for surgical resection // Thorax. – 2007. – Vol. 65. – P. 391–395

28. Allison R.R. Future PDT.// Photodiagnosis Photodyn. Ther. – 2009. – Vol. 6. – P. 231–234.

29. Oleinick N.L., Morris R.L., Belichenko I. The role of apoptosis in response to photodynamic therapy: what, where, why, and how // Photochem. Photobiol. Sci. – 2002. – 1. – P. 1–21.

30. Igney F.H., Krammer P.H. Death and anti-death: tumour resistance to apoptosis // Nat. Rev. Cancer. – 2002. – Vol. 2. – P. 277–288.

31. Ding X., Xu Q., Liu F., et al. Hematoporphyrin monomethyl ether photodynamic damage on HeLa cells by means of reactive oxygen species production and cytosolic free calcium concentration elevation // Cancer Lett. – 2004. – Vol. 216. – P. 43–54.

32. Henderson B.W., Donovan J.M. Release of prostaglandin E2 from cells by photodynamic treatment in vitro // Cancer Res. – 1989. – Vol. 49 (24 Pt 1). – P. 6896–6900.

33. Dahle J., Kaalhus O., Moan J., Steen H.B. Cooperative effects of photodynamic treatment of cells in microcolonies // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1997. – Vol. 94. – 1773–1778.

34. Henderson B.W., Owczarczak B., Sweeney J., Gessner T. Effects of photodynamic treatment of platelets or endothelial cells in vitro on platelet aggregation // Photochem. Photobiol. – 1992. – Vol. 56. – P. 513–521.

35. Agarwal M.L., Clay M.E., Harvey E.J., Evans H.H., Antunez A.R., Oleinick N.L. Photodynamic therapy induces rapid cell death by apoptosis in L5178Y mouse lymphoma cells // Cancer Res. – 1991. – Vol. 51. – P. 5993–5996.

36. Мачинская Е.А., Иванова-Радкевич В.И. Обзор механизмов селективного накопления фотосенсибилизаторов различной химической структуры в опухолевой ткани // Фотодинамическая терапия и фотодиагностика. – 2013. – №4. – С. 19–23.

37. Chen B., Roskams T., de Witte P.A. Antivascular tumor eradication by hypericin-mediated photodynamic therapy // Photochem. Photobiol. – 2002. – Vol. 76. – P. 509–513.

38. Kurohane K., Tominaga A., Sato K., North J.R., Namba Y., Oku N. Photodynamic therapy targeted to tumor-induced angiogenic vessels // Cancer Lett. – 2001. – Vol. 167. – P. 49–56.

39. Chen B., Pogue B.W., Goodwin I.A., et al. Blood fl ow dynamics after photodynamic therapy with verteporfi n in the RIF-1 tumor // Radiat. Res. – 2003. – Vol. 160. – P. 452–459.

40. Fingar V.H., Wieman T.J., Doak K.W. Role of thromboxane and prostacyclin release on photodynamic therapy-induced tumor destruction // Cancer Res. – 1990. – Vol. 50. – P. 2599–2603.

41. Krosl G., Korbelik M. Potentiation of photodynamic therapy by immunotherapy: the effect of schizophyllan (SPG) // Cancer Lett. – 1994. – Vol. 84. – P. 43–49.

42. Gollnick S.O., Evans S.S., Baumann H., et al. Role of cytokines in photodynamic therapy-induced local and systemic infl ammation // Br. J. Cancer. – 2003. – Vol. 88. – P. 1772–1779.

43. Gollnick S.O., Liu X., Owczarczak B., Musser D.A., Henderson B.W. Altered expression of interleukin 6 and interleukin 10 as a result of photodynamic therapy in vivo // Cancer Res. – 1997. – Vol. 57. – P. 3904–3909.

44. Coutier S., Bezdetnaya L., Marchal S., et al. Foscan (mTHPC) photosensitized macrophage activation: enhancement of phagocytosis, nitric oxide release and tumour necrosis factoralpha-mediated cytolytic activity // Br. J. Cancer. – 1999. – Vol. 81. – P. 37–42.