Summary
There are many new papers about photodynamic therapy in medical literature. In ophthalmology, after many mostly experimental works about using PDT in diagnosis and treatment of eye tumors, recently a lot of researchers gave attention to the photodynamic dye Verteporfin (Visudyne) in the treatment of subfoveal choroidal neovascularization (CNV) in age-related macular degeneration (AMD) or myopia alta.
At the Department of Ophthalmology, Medical Academy in Warsaw, PDT has also been used as additional treatment of patients with chronical viral keratitis or keratopathy.
Ointment of 5-aminolevulin acid (ALA) was used as a photodynamic dye which was activated by laser light (633nm). Recently we have also started some work with Polish dye - Sensyphiryn.
Słowa kluczowe: barwniki fotouczulające: Visudyne, ALA, Sensyphirin, metoda fotodynamiczna, laser, AMD, CNV, schorzenia przedniego odcinka.
Keywords: photodynamic dye: Visudyne, ALA, Sensyphiryn, photodynamic therapy, laser, AMD, CNV, anterior segment eye diseases.
Dr med. Iwona Świtka- Więcławska, prof. dr hab.med.Tadeusz Kęcik
Katedra i Klinika Chorób Oczu AM w Warszawie
Kierownik: prof. dr hab. med.Tadeusz Kęcik
Ogromny postęp nowoczesnej fizyki w zakresie budowy i doskonalenia systemów laserowych oraz osiągnięcia chemii w dziedzinie syntezy coraz to nowych barwników fotouczulających pozwoliły na wprowadzenie w wielu specjalnościach medycznych metody fotodynamicznej (Photodynamic Therapy PDT).
U podstaw metody leży możliwość wybiórczego działania cytotoksycznego światła laserowego o odpowiedniej długości fali na komórki nowotworowe. PDT należy do metod stosunkowo mało inwazyjnych, pozwala na selektywne niszczenie patologicznej tkanki, a dodatkowym jej atutem jest możliwość wykorzystania właściwości fotofizycznych używanych barwników dla celów diagnostycznych (Photodynamic Diagnosis - PDD)
Jak wynika z rysu historycznego początkowo uczeni głównie skupiali się na wykorzystaniu PDT w diagnostyce i leczeniu nowotworów. Pierwsze badania nad porfirynami, ich wychwytywaniem przez komórki nowotworowe oraz destrukcją tych komórek pod wpływem światła były przeprowadzone już na początku XX wieku. W roku 1900 Raab zaobserwował wpływ fotoczułych barwników akrydynowych na destrukcję komórek po naświetlaniu ich światłem widzialnym.
Jednak dopiero połączone wysiłki Schwartza i Lipsona, związane z wyizolowaniem z przeterminowanej masy erytrocytarnej mieszaniny pochodnych porfirynowych znanych w literaturze jako HpD (Hematoporphyrin Derivatives), które selektywnie gromadziły się w tkance nowotworowej, otworzyły współczesną epokę fotodynamicznej diagnozy i terapii (1,6,8). Z kolei badania Dougherty'ego i innych autorów przyczyniły się do poznania mechanizmu działania wielu pochodnych hematoporfiryny (HpD) wzbudzonych światłem o różnej długości fali i następstw ich oddziaływania na komórki nowotworowe in vitro i in vivo (5,7,13).
W okulistyce pionierskie prace z wykorzystaniem metody fotodynamicznej w leczeniu guzów wewnątrzgałkowych opublikowali Bruce, a także Tse i współpracownicy w 1984 roku. Leczenie zastosowano jako dodatkową metodę przed enukleacją gałki u pojedynczych pacjentów z czerniakiem naczyniówki (3,16). W każdym przypadku uzyskano różnego stopnia efekt cytotoksyczny potwierdzony badaniem histopatologicznym. Zachęciło to badaczy do prowadzenia dalszych prac na zwierzętach i testowania różnych parametrów metody w celu oznaczenia najkorzystniejszych warunków terapii doprowadzających do zniszczenia guza przy jak najmniejszej ilości powikłań.
Czym charakteryzuje się metoda fotodynamiczna?
Dla zapoczątkowania procesów utleniania fotodynamicznego potrzebne są trzy podstawowe składniki: barwnik zwany fotosensybilizatorem, tlen oraz światło o odpowiedniej długości fali. Barwniki fotouczulające muszą wykazywać zdolność gromadzenia się w tkankach nowotworowych w czasie znacznie dłuższym niż w tkance zdrowej, muszą łatwo wchodzić w reakcję fotodynamiczną oraz nie mogą być toksyczne. Skierowanie na wysycone fotosensybilizatorem tkanki wiazki laserowej powoduje efekt cytotoksyczny. Silnym czynnikiem cytotoksycznym jest tlen singletowy, który zapoczątkowuje szereg reakcji chemicznych doprowadzających do zniszczenia patologicznych komórek.
Gałka oczna, dzięki swojej budowie, wydaje się być idealnym miejscem dla zastosowania PDT. Przezierność rogówki, cieczy wodnistej i soczewki zapewnia łatwą wykrywalność wielu patologicznych zmian.
W Polsce pierwsze oczne prace badawcze prowadzone były w Klinice Chorób Oczu AM w Warszawie od roku 1988 i skupiały sie na leczeniu metodą fotodynamiczną doświadczalnego czerniaka tęczówki (14). W pracach tych wykorzystano polskie prototypy - pochodną argininową i rutynową hematoporfiryny. U większości królików po PDT obserwowano destrukcję naczyń krwionośnych guza, co potwierdzały badania histopatologiczne (liczne zmiany zwyrodnieniowo-martwicze w obrębie tkanki nowotworowej).
Od połowy lat 90. w piśmiennictwie coraz częściej pojawiają się doniesienia o skuteczności metody w niszczeniu patologicznych naczyń podsiatkówkowych (CNV) w zwyrodnieniu starczym plamki żółtej (AMD) czy krótkowzroczności (2,9,15). Klinika Chorób Oczu AM w Warszawie, jako jedna z niewielu w Polsce, zajmuje się tym zagadnieniem. Do leczenia kwalifikujemy głównie pacjentów, u których poddołkowa postać klasyczna AMD zajmuje powyżej 50% całkowitego obszaru zmian oraz z obecnością CNV w wysokiej krótkowzroczności. Przed terapią oraz na wizytach kontrolnych pacjenci mają wykonywane badania: pełne badanie okulistyczne z barwnym zdjęciem dna oka, OCT, komputerowy test czułości siatkówki na kontrast (Lagon SCM Test), angiografię fluoresceinową uzupełnianą czasami angiografią indocjaninową.
 |
| Rycina 1. Postać wysiękowa AMD |
 |
 |
| Rycina 2. Klasyczna postać CNV w AMD - fazy wczesne | |
Rola PDT polega na niszczeniu patologicznych naczyń podsiatkówkowych (CNV) przy użyciu podanego dożylnie związku fotouczulającego i promieniowania laserowego o niskiej mocy, które aktywuje związek skumulowany w patologicznych naczyniach. Przez wiele lat w takich przypadkach stosowano fotokoagulację laserową, ale tylko około 13- 26% pacjentów z CNV reagowało na leczenie, z czego około 50% leczonych miało nawrót przecieku. Z teoretycznego punktu widzenia jest duża przewaga PDT nad laserem konwencjonalnym. Ten ostatni działa termicznie, powodując obliterację nowotwórstwa podsiatkówkowego i zniszczenie leżącej powyżej sensorycznej siatkówki, podczas gdy metoda fotodynamiczna jest bardziej selektywna - dokładnie lokalizuje barwnik w obrębie CNV. Ponadto dawki promieniowania potrzebnego w leczeniu są dużo niższe niż wymagane do fotokoagulacji laserowej.
Do leczenia wykorzystuje się Visudyne, która jest preparatem handlowym vertoporfiryny. Vertoporfiryna jest lipofilnym fotosensybilizatorem II generacji z pikiem absorpcji między 680-695nm. Richter z zespołem odnotowali, że w porównaniu z Photofrinem (pierwszym fotouczulaczem zarejestrowanym przez FDA), vertoporfiryna jest około 4 razy bardziej skuteczna w pochłanianiu światła o długościach fali o najlepszej penetracji tkankowej (około 700nm) i jej zastosowanie doprowadza do około 10-krotnie silniejszego efektu cytotoksycznego w porównaniu z hematoporfiryną.
Ponadto bardzo szybko zostaje wypłukana ze zdrowych tkanek (do 48 godz), podczas gdy Photofrin powoduje trwające do 3-6 tygodni uczulenie na światło (9).
W badaniach na zwierzętach stosuje się też inne fotouczulacze II generacji (np. Purlitin, ftalocjaniny),czy nawet III generacji (Lutex), ale tylko Visudyne dopuszczona została przez FDA do prób klinicznych.
Po podaniu dożylnym Visudyne tworzy kompleksy z lipoproteinami niskiej gęstości( LDL) i gromadzi się w śródbłonku patologicznych naczyń. Stopień uszkodzenia CNV zależy od fazy wzrostu śródbłonka i uszkodzenie może zachodzić bezpośrednio w trakcie PDT lub jest opóźnione. Teoretycznie zastosowana długość fali oraz moc promieniowania nie uszkadza nabłonka barwnikowego, czopków i pręcików znajdujących się nad naświetlanym polem.
Leczenie polega na podaniu 6 mg/m2 powierzchni ciała Visudyny w ciągu 10 minut w postaci infuzji dożylnej, a następnie świeceniu poddołkowej zmiany, po 15 minutach od początku wlewu, wiązką promieniowania laserowego o długoścj fali 689nm. Zarówno gęstość energii, gęstość mocy wiązki laserowej, jak i czas zabiegu są stałe i wynoszą odpowiednio 50J/cm2, 600mW/cm2 i 83 sekundy. Wielkość wiązki lasera pokrywa się z największym wymiarem liniowym zmiany, do którego dodaje się margines 1000µm.
Nasze dotychczasowe wyniki oraz dane z literatury wskazują, że PDT bardziej zmniejsza ryzyko utraty widzenia niż stwarza możliwość polepszenia ostrości wzroku. Równocześnie zaznaczyć należy, że jest to leczenie wieloetapowe, częstość którego wyznacza przeciek z naczyń widoczny w angiografi fluoresceinowej.
Ponieważ terapia fotodynamiczna z zastosowaniem Visudyne jest metodą bezpieczną i bardzo selektywną, leczenie należy zaczynać jak najwcześniej. Nawet jeśli wynikiem leczenia nie będzie polepszenie ostrości wzroku, to najczęściej pacjenci obserwują zmniejszenie krzywienia się obrazu i wzrost wrażliwości na kontrast.
Metoda fotodynamiczna bazująca na dożylnym podaniu barwników fotouczulających ma pewne ograniczenia, w szczególności przedłużającą się fotoczułość zdrowej skóry. W celu wyeliminowania tego efektu ubocznego, prowadzi się liczne badania nad zastosowaniem kolejnych fotosensybilizatorów lub ich prekursorów.
Obecnie na świecie dużym zainteresowaniem cieszy się kwas 5-aminolewulinowy (ALA), naturalny prekursor protoporfiryny IX (PPIX) (4,10). Po miejscowym podaniu ALA jest enzymatycznie przekształcany w aktywną fotodynamicznie PPIX. Efekt akumulacji PPIX indukowanej egzogennie dostarczonym ALA oparty jest na ominięciu kontroli sprzężenia zwrotnego na drodze biosyntezy hemu. W wyniku tego, w komórkach gromadzi się kilka endogennych produktów pośrednich przemiany porfirynowej, wykazujących aktywność fotodynamiczną. ALA i PPIX są szybko usuwane z organizmu. Fotouczulenie skóry ograniczone jest do 1 doby, co jest bardzo dużym plusem barwnika.
W 2000 roku na międzynarodowych warsztatach w Leeeds dotyczących ALA-PDT Kennedy i Szeimies zaproponowali wykorzystanie metody w leczeniu nienowotworowych schorzeń rogówki, w tym zmian wirusowych i grzybiczych (10,12,17). Zakażenia wirusowe oczu stanowią istotny problem kliniczny i terapeutyczny. Wśród tych zakażeń znaczną rolę odgrywają zakażenia wirusami Herpes simplex. Stwierdzona w Zakładzie Mikrobiologii Lekarskiej AM w Warszawie aktywność wirusobójcza PDT w stosunku do wirusów opryszczki, namnożonych w hodowli komórkowej nabłonka rogówki, może być rozważana w przypadkach herpesowych zapaleń oczu, szczególnie nie reagujących na leki z grupy Acyklowiru (11).
Klinika Chorób Oczu AM w Warszawie jako jedyna w Polsce wykorzystuje metodę fotodynamiczną do leczenia niektórych schorzeń przedniego odcinka. Metodę fotodynamiczną z fotouczulaczem ALA stosujemy jako terapię uzupełniającą między innymi u pacjentów z przewlekłym wirusowym zapaleniem rogówki i owrzodzeniami troficznymi rogówki.
W leczeniu jako barwnik fotouczulający wykorzystywana jest maść o nazwie Fotoacid.
Mały wałeczek maści umieszczany jest w worku spojówkowym chorego oka, które następnie zasłaniane jest opatrunkiem na 2 godziny. Po tym czasie barwnik zostaje aktywowany światłem lasera He-Ne. Seanse lecznicze powtarzane są po 7-14 dniach w zależności od stopnia gojenia się ubytków.
Klinicznie bezpośrednio po leczeniu w większości przypadków występuje znaczne zadrażnienie spojówek i brzegów powiek oraz delikatny obrzęk rogówki w miejscu zmian. Objawy te ustepują po około 24 godzinach. Stopniowy proces gojenia obserwowany jest po 2-3 sesjach leczniczych w przypadku drobnych ubytków i 5-6 w przypadku rozległych owrzodzeń.
| Rycina 3. Wygląd rogówki: | |
 |
 |
| przed leczeniem |
w 7. dobie |
 |
|
| w 14. dobie | |
Wyniki dotychczasowych prac zachęcają badaczy do kontynuowania poszukiwań nad nowymi barwnikami fotouczulającymi, nowymi źródłami energii i dalszego rozszerzania wskazań wykorzystania metody fotodynamicznej w okulistyce.
W Polsce w niedługim czasie pojawi się fotouczulacz krajowy o nazwie Sensyphiryn. Ma być on wykorzystywany przede wszystkim do leczenia zmian nowotworowych, ale odnotowaliśmy już w naszej klinice jego pozytywne działanie w leczeniu wybranych schorzeń przedniego odcinka oka.
Piśmiennictwo:
