CC BY
47
УДК 616-006.3.04-092.9:615.831
Е. V. Yaroslavtseva-Isaeva, М.A. Kaplan, Ju.S. Romanko, N.I. Sokol
METHOD OF PHOTODYNAMIC THERAPY OF EXPERIMENTAL TUMOR (SARCOMA-M1)
WITH LOCAL ADMINISTRATION OF PHOTOSENSITIZER
Medical Radiological Research Center RAMS, Obninsk
ABSTRACT
In this article we describe a new method of PDT treatment with local (intratissue) administration of photosensitizer in tumors. The optimal doses of light energy and photosensitizer were elaborated. Possibility of such method is represented.
Key words: photodynamic therapy (PDT), Sarcoma M-l, local administration of photosensitizer.
E.B. Ярославцева-Исаева, M.A. Каплан, Ю.С. Романко, H. И. Сокол
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОПУХОЛИ (САРКОМА М-1) ПРИ ЛОКАЛЬНОМ ВВЕДЕНИИ ФОТОСЕНСИБИЛИЗАТОРА
Медицинский радиологический тучный центр РАМН, Обнинск
РЕЗЮМЕ
Данная работа посвящена разработке методики фотодинамической терапии с локальным введением фотосенсибилизатора. Выявлен нижний предел оптимальной дозы лазерного облучения и оптимальная доза фотосенсибилизатора, введенного в опухоль. Показана возможность данной методики.
Ключевые слова: фотодинамическая терапия, Саркома М-1, локальное введение фотосенсибилизатора.
ВВЕДЕНИЕ
Фотодинамическая терапия (ФДТ) поверхностных злокачественных новообразований применяется в клинической практике около 25 лет, и актуальным до настоящего времени является вопрос об оптимизации этого метода и путях повышения его эффективности [6; 7; 9].
В процессе ФДТ фотосенсибилизатор (ФС) при воздействии света с определенной длиной волны и при наличии кислорода обуславливает фотохимические реакции, вызывающие гибель опухолевых клеток. Как правило, фотосенсибилизатор вводится парентерально и накапливается в опухоли в большем количестве, чем в окружающих тканях. Но данный путь введения ФС в ряде случаев может вызвать побочные (токсические и аллергические) реакции [4; 5; 6; 7].
Помимо опухоли, ФС накапливается в коже и при воздействии дневного света приводит к фотодерматозам. Поэтому пациентам после ФДТ необходимо соблюдать световой режим (защитные очки, одежда, защшца-
ющая открытые участки тела). Длительность светового режима зависит от вида ФС. При использовании ФС первого поколения (производные гематопорфирина) этот срок может быть продолжительностью до 1 мес, при использовании ФС второго поколения фталоцианинов— до 6 мес, хлоринов—до нескольких дней.
Кроме кожи и слизистых, ФС может накапливаться в органах с высокой метаболической активностью, в частности, в почках и печени, с нарушением функциональной способности этих органов. Решением проблемы, казалось бы, стало уменьшение вводимой в организм дозы ФС, но это будет приводить к уменьшению концентрации ФС в опухолевой ткани и снижению эффективности ФДТ. Другой путь решения проблемы — использовать локальный (внутритканевый) способ введение ФС в опухолевую ткань. Он исключает накопление препарата в органах с высокой метаболической активностью, позволяет увеличить концентрацию ФС в опухоли и значительно уменьшить кожную фототоксич-носгь, и пациентам не потребуется соблюдать световой
режим. При локальном введении ФС в опухоль снижается расход препарата и стоимость лечения.
Исходя из вышесказанного, в МРНЦ РАМН с 2001г. ведется разработка методики ФДТ с локальным (внутритканевым) введением ФС в опухоль.
Задачи этой работы:
1. Выявить оптимальное соотношение дозы ФС вводимой интерстициально в опухоль и дозы лазерного облучения (Е).
2. Оценить возможность ФДТ при локальном введении ФС в опухоль.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
ФДТ проведена на 39 беспородных крысах (самках) с перевитой под кожу бедра опухолью — саркомой М-1. Опухоль относится к числу быстрорастущих с достаточно коротким инкубационным периодом, не превышающим 5-7 дней, развитие опухоли полностью завершается к 21-му дню от момента перевивки. Эта опухоль характеризуется достаточно большой биомассой и высокой степенью перевиваемости [2]. В нашей работе использовались фотосенсибилизатор II поколения — производное хлорина Е6 (0,35 %, 0,29 % Фото-дитазин) и лазерные аппараты «Милон» — выходная мощность 2 Вт, длина волны 662 нм, «Ламеда» — выходная мощность 1,5 Вт, длина волны 662нм. Плотность мощности от 0, 39 Вт/см2 до 0,47 Вт/см2.
Для лечения использовали опухоли с максимальным диаметром от 0,7 до 1,3 см. Облучение проводилось 1-3 полями (в зависимости от размеров опухоли). Для расчета объема опухоли использовали формулу:
где dj, d2 — два взаимно перпендикулярных поперечных сечения опухоли [1].
Для уточнения объективности оценки объема опухоли по этой формуле сравнивали вычисления с объемом вытеснения воды (и массы опухоли). Эти сравнения показывают, что вычисление по данной формуле дает наиболее достоверный объем по сравнению с расчетами по другим формулам:
Усферы=1 к-D3, (1)
6
V=\%-(dr d2 ■dî) = 0,53 • d, ■ d2 ■d3 [3], (2)
6
V=^L-W2[ 8], (3)
В ходе исследований выяснилось, что оптимальный объем вводимого в опухолевую ткань раствора ФС наиболее соответствует 1/2 объема опухоли. При большем объеме вещества происходил разрыв и разрушение структуры опухоли, а при меньшем было невозможно равномерно распределить фотосенсибилизатор в опухоли. Вводили фотосенсибилизатор с 1-2 точек. Для оценки скорости резорбции ФС из опухоли применялся флюоресцентный анализ. Эту задачу помогает решить система «Камин—видео 3» («Biospec», Москва), которая представляет собой матричный све-
Рис.1. Флюоресценция через одну минуту после локального введения ФС в опухоль.
Рис.2. Флюоресценция через 20 ч. после локального введения ФС в опухоль.
тодиодный облучатель со встроенной специальной высокочувствительной видеокамерой. Изображения контролируется во флюоресцентном и рассеянном свете. Флюоресцентное изображение биоткани наблюдали на экране монитора и записывали для последующего анализа. Данное исследование показало, что ФС сохраняется в опухоли более 20 ч (рис.1; 2).
Облучение начинали через 5-10 мин после введения ФС. Перед началом ФДТ крысам проводили обезболивание с помощью тиопенталового наркоза. Использовали различные концентрации ФС и соответственно рассчитывали дозу на единицу объема опухоли (см3). Первой группе животных (9 крыс) проводили ФДТ, используя дозу лазерного облучения Е=300Дж/см2 и дозу ФС 1,75мг/см3 опухоли. Во второй группе (9 крыс) доза лазерного облучения Е=600Дж/см2, а доза ФС была аналогичной первой. Животным 3-й группы (11 крыс) уменьшили дозу ФС, вводимого в опухоль, до 0,36мг/ см3, при дозе лазерного облучения Е=600Дж/см2. В 4-й группе (10 крыс) увеличили дозу лазерного облучения до 900Дж/см2 при дозе ФС 1,44мг/см3 опухоли.
За животными наблюдали и оценивали фотодина-мический эффект на 7-е, 10-е, 14-е, 21-е сутки по коэф-
Рис. 3. Третьи и двадцать первые сутки после ФДТ с локальным введением ФС в дозе 1,75мг/см3 опухоли, доза лазерного облучения 600Дж/см2
фициенту (К) абсолютного прироста (торможения) опухоли (рис. 4).
К=
П-Го
Го
Уем3 = -%-<1ус12-<1з [3],
6
где: (1 — три взаимно перпендикулярных сечения опухоли;
К — объем опухоли до воздействия;
V'—объем опухоли на срок наблюдения, при К > 0—
сутки
Рис. 4. Динамика коэффициента абсолютного прироста саркомы М-1 после фотодинамической терапии с локальным введением ФС:
Н ФС — 1,44 мг/смЗ, Е=900 Дж/см2 ФС — 1,75 мг/смЗ, Е=600 Дж/см2
— ФС — 0,36 мг/смЗ, Е=600 Дж/см2 ФС — 1,75 мг/смЗ, Е=300 Дж/см2 контроль
оценивали как продолженный рост опухоли, -1 < К 0 — торможение роста опухоли, К = -1 — полная регрессия опухоли. Заключение о полной регрессии опухоли делали при отсутствии видимого и пальпируемого очага (рис. 3).
Результаты исследований представлены в таблице.
Из нее видно, что при использовании дозы лазерного облучения 300Дж/см2 и дозы ФС 1,75 мг/см3 коэффициент абсолютного прироста (Клбс) на 21-е сутки после лечения практически не отличался от данных контрольной группы. К тому же ни у одного животного не наблюдалось полной регрессии опухоли. С увеличением дозы лазерного облучения до 600 Дж/см2 (2-я группа животных) уменьшился в 4 раза по сравнению с
контрольной группой, и наблюдалась полная регрессия опухоли на 21-е сутки у 6 из 9 крыс. При увеличении дозы лазерного облучения до 900 Дж/см2 (4-я группа животных) коэффициент абсолютного прироста опухоли уменьшался в 9 раз по сравнению с контрольной группой и наступала полная регрессия у 6 из 10 крыс. У животных из 3-й группы Кабс на 21-е сутки был в 2 раза меньше, чем в контрольной группе, и полную регрессию опухоли фиксировали у 5 из 11 крыс. Таким образом, использованная методика локального введения ФС для ФДТ позволяет получить полную регрессию опухоли в 66,7% случаев (доза лазерного облучения 600 Дж/см2, доза ФС 1,75 мг/см3 опухоли). Увеличение дозы вводимого в опухоль ФС и дозы лазерного облучения повышает эффективность лечения. С увеличением дозы ФС (в 4раза) эффективность ФДТ (по коэффициенту абсолютного прироста) возрастала в 2 раза. Но наиболее значимым оказалось увеличение дозы лазерного облучения до 900 Дж/см2 (доза ФС 1,44 мг/см3 опухоли), при которой эффективность ФДТ возрастала в 9 раз. Уменьшение процента полной регрессии в 3-й группе, по-видимому, связано с уменьшением дозы ФС в опухоли. В случае продолженного роста опухоли возможно повторное проведение ФДТ с локальным введением ФС. Планируется дальнейшая оптимизация методики и изучение влияния временного промежутка между интратуморальным введением ФС и началом лазерного облучения.
Фотодинамическая терапия с локальным введением ФС в опухолевую ткань
Доза излучения ^ 2 Дж/см Число наблюдений, п Показа- ** тели Сроки наблюдений
7-е сутки 10-е сутки 14-е сутки 21-е сутки
Доза ФС 1,75 мг/см3
300 9 1. 2. 3. 4. 5. 44,4 55,6 1,59±0,46* 22,2 87,8 3,7±1,16* 0 100 14,88±5,51* 0 100 37,91±8,33
600 9 1. 2. 3. 4. 5. 88,9 11,1 0,12 55,6 33,3 2,32±0,41* 11,1 -0,21 55,6 33,3 7,31±0,49* 11,1 0 66,7 33,3 11,25±1,61*
Доза препарата 0,36 мг/см5
600 11 1. 2. 3. 4. 5. 57,9 42,1 3,63±0,69* 54,2 45,5 3,51±0,55* 54.5 45.5 13,02±3,84* 45.5 54.5 24,7±6,55*
Доза препарата 1,44 мг/см!
900 10 1. 2. 3. 4. 5. 100 90 10 -0,9 80 10 2,04 10 0 60 40 4,9±3,15*
Контроль, п=9
К прироста 6,46±1,63 11,185±2,687 23,197±4,93 49,137±10,363
* - р<0,05 при одностороннем критерии ** Показатели: 1. Полная регрессия опухоли (%) 2. Продолженный рост (%) 3. К абсолютного прироста 4. Торможение роста опухоли (%) 5. К торможения роста опухоли
ВЫВОДЫ
1.Оптимальная доза ФС введенного локально в опухоль соответствует 1,44-1,75мг/смЗ опухоли.
2. Нижний предел оптимальной дозы лазерного облучения соответствует 600Дж/см2.
3. При использовании данных доз ФС и лазерного облучения достигнута полная регрессия опухоли в 66,7% случаев.
ЛИТЕРАТУРА
1. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия.—М.: Медицина, 1990. — 384 с.
2. Гаркуша Н.Ф., Гончарова М.Ю. Характеристика саркомы М 1 крыс // Научные доклады высшей школы биологической науки. -1990. — № 6. — С. 154-160.
3. Катан М. А. Фотодинамическая терапия саркомы М-1 у экспериментальных животных / Каплан М.А., Никитина Р.Г., Романко Ю.С. и др. / Лазерная медицина. — 1998. — Т. 2, Вып. 2-3. — С. 38-41.
4. Катан М. А., Цыб А.Ф. и др. О применении фотодина-мической терапии в лечении солитарных и множественных базалиом // Российский журнал кожных и венерических болезней. — 2001. — № 4. — С. 4-12.
5. Каплан М.А., Цыб А.Ф. Возможности и перспективы применения фотодинамической терапии // Российские медицинские вести. — 2002. — № 2. — С. 19-24.
6. Карандашов В.И., Петухов Е.Б., Зродников В. С. Фототерапия: Руководство для врачей.—М. : Медицина, 2001.
— 392 с.
7. Странадко Е.Ф., Маркичев Н.А., Рябов М.В. Фотодинамическая терапия в лечении злокачественных новообразований различных локализаций: Пособие для врачей. — Тверь: Губернская медицина, 2002. — 22 с.
8. Al.-Watban P.A.H. Photodynamic therapy: tumor volume limitation and tumor response for murine fibrosarcoma // Lasers in Surgery and medicine. — 1990. — Vol. 10. — P. 165-172.
9. Dougherty T.J. Photodynamic therapy / Medical radiology innovations in radiation oncology / Edited by H.R.Winters and L.J. Peters. — 1988. —P. 175-188.
