Фотосенсибилизаторы

Одним из недавних открытий в области медицины и косметологии стала фотодинамическая терапия. В основе метода лежит способность некоторых соединений накапливаться в поражённых тканях и активизироваться под влиянием света.

Что такое фотосенсибилизация

Этот термин обозначает повышение чувствительности организма к воздействию ультрафиолетовых и видимых лучей. Процесс обычно затрагивает кожу и слизистые оболочки.

Чувствительность к свету может увеличиваться под действием ряда химических соединений. Эти компоненты содержатся в некоторых продуктах растительного и животного происхождения, входят в состав лекарственных препаратов.

Что такое фотосенсибилизатор

Этим термином называют органическое соединение, под воздействием которого повышается светочувствительность биологической ткани.

Фотосенсибилизаторы (ФС) легко активируются при взаимодействии с излучением. Их молекулы имеют в составе атомы хромофорной группы, способные поглощать световые лучи.

Хромофоры (chroma - в пер. с греч. "цвет") - компоненты, которые обеспечивают яркость цветовой гаммы в природе.

Попадая в человеческий организм, они взаимодействуют с другими веществами, активизируя ряд химических и физических процессов.

В зависимости от происхождения, ФС подразделяются на 2 вида:

натуральные,
искусственно синтезированные.

Эти вещества служат основным компонентом фотодинамической терапии (ФДТ), обеспечивая эффективность и безопасность данного метода.

В основе геля фотосенсибилизатора нашего производства находится хлорин Е6 - продукт экстракции природной молекулы хлорофилла. Именно этот вариант является натуральным, практически не имеет противопоказаний и побочных эффектов. Показывая при этом один из лучших результатов в фотодинамической терапии.

ФС в природе

Фотосенсибилизаторы содержатся в растительных и животных организмах. Ещё в XIII в. арабские доктора применяли натуральные ФС-препараты для устранения депигментаций кожи.

Лекарственные средства изготавливались из растений, в составе которых впоследствии были обнаружены фурокумарины – компоненты, обладающие фотосенсибилизирующими свойствами.

Препараты на их основе в комбинации с облучением сегодня применяют для лечения витилиго, псориаза, микозов.

К списку растений, повышающих чувствительность к свету, относятся:

лебеда;
борщевик;
зверобой;
щавель;
петрушка;
пастернак;
сельдерей;
цитрусовые (лайм, бергамот);
эфирномасличные растения.

Подобными свойствами обладают некоторые продукты животного происхождения (мускус, амбра и др.).

Фотосенсибилизаторы содержатся и в человеческом организме. Например, порфирины являются компонентами гемоглобина.

ФС в медицине

Фотосенсибилизаторы – препараты, специально разработанные для фотодинамической терапии. Их применяют для диагностики и лечения ряда заболеваний, включая онкологические процессы.

В настоящее время успешно используется более 60 препаратов, обладающих сенсибилизирующими свойствами.

Все медикаменты проверяются на животных и культуре клеток. Клинические испытания включают 2 стадии:

Контроль лечебного результата и побочных эффектов.
Подбор дозировок.

В медицинской практике используются, главным образом, производные порфиринов и родственные им гетероароматические структуры.

Фотодинамическая терапия

Методика базируется на избирательном накоплении ФС в поражённой ткани и их последующим взаимодействии с лазерным излучением.

Запуск лечебного процесса обеспечивают 3 компонента:

фотосенсибилизатор;
источник света;
кислород тканей.

Терапевтический сеанс осуществляется в 3 этапа:

Пациенту вводят ФС (местно или системно) в условиях темноты.
Когда вещество накапливается в нужном количестве, оно активируется действием света в течение определённого времени. При этом доза излучения должна быть оптимальной для стимуляции ФС, но недостаточной для поражения здоровой ткани.
Под воздействием реактивного кислорода уничтожаются патологические клетки и болезнетворные микроорганизмы (вирусы, бактерии, грибы).

Метод характеризуется высокой эффективностью, минимальным риском побочных реакций и осложнений.

Способы введения ФС в организм

В зависимости от расположения патологического очага, ФС вводят:

Внутривенно. Этот способ используют при обследовании внутренних органов и крупных поражений на коже. Через 24 часа после инъекции проводят контроль с помощью лазера в комбинации с эндоскопом.
Интерстициально. Способ используется при наличии поражений в виде бугорков на коже.
С помощью мази. Этот вариант применяют, если очаг расположен в области наружных половых органов, на слизистой оболочки ротовой полости или внешней части глаза. Его также используют при плоских поражениях кожи. Содержание ФС в препарате составляет 3-5%.

При использовании последнего варианта тестирование проводят через несколько часов после обработки.

Области применения ФДТ

Светолечение с использованием фотосенсибилизаторов широко применяется в онкотерапии и других медицинских отраслях, среди которых:

дерматология;
офтальмология;
стоматология;
оториноларингология;
пульмонология;
гинекология;
маммология;
терапия крови.

С применением ФС-препаратов лечат:

инфекции;
ишемические нарушения;
остеохондропатии;
грыжи межпозвонковых дисков и др.

Фотодинамической терапии поддаются заболевания:

кожи;
дыхательного аппарата;
пищеварительного тракта;
мочевыделительной системы.

ФДТ стремительно развивается, что позволяет расширять сферу её применения.

ФС в онкотерапии

По методике с применением фотосенсибилизаторов лечат доброкачественные и злокачественные новообразования.

Показаниями к ФДТ служат такие заболевания, как:

онкология кожи;
рак молочной железы;
злокачественное поражение головного мозга;
опухоль гортани;
лейкоплакия полости рта;
рак лёгких;
онкоповреждение слизистой пищевода и кишечника;
опухоли в области простаты и мочевого пузыря;
злокачественные процессы на шейке матки;
цервикальная интраэпителиальная неоплазия;
лейкоплакия, дисплазия вульвы;
внутрикожные метастазы.

В результате фотодинамического воздействия:

повреждаются раковые клетки;
разрушаются сосуды, питающие опухоль;
активизируется иммунитет.

В отличие от других методик, при ФДТ уничтожаются лишь клеточные элементы, коллагеновые волокна не затрагиваются.

Благодаря этому, заживление тканей проходит без рубцевания, что обеспечивает хороший косметический эффект и сохранение функций.

Светотерапия с использованием ФС успешно применяется для лечения опухолей на лице, слизистых ротовой полости и половых органов.

Лечебный процесс протекает в несколько этапов:

Введение пациенту ФС-раствора. Обычно производится внутривенно.
Накопление вещества в опухоли. На это требуется от нескольких часов до трёх дней.
Облучение опухоли светом. Длительность воздействия обычно составляет несколько минут.
Рассасывание опухоли. Длится 2-3 недели.

Большинству пациентов достаточно 1 сеанса. В запущенных случаях через какое-то время процедуру повторяют.

Многочисленные исследования, проведённые в научных центрах США, Европы и Азии свидетельствуют о высокой эффективности и хорошей переносимости светотерапии с использованием ФС.

Применение в дерматологии

Фотосенсибилизаторы применяются для лечения практически всех кожных заболеваний, включая:

дерматозы;
витилиго;
псориаз;
вирусный невус;
розацеа;
акне.

ФДТ позволяет удалять без рубца:

кондилломы;
папилломы;
бородавки.

Благодаря применению сенсибилизаторов, лазерный луч эффективно очищает кожу от сыпи и новообразований.

Эффективность ФДТ

Производительность фотодинамического процесса зависит от локализации сенсибилизатора. Наибольшая эффективность наблюдается, если ФС прикреплён к мембране или органеллу поражённой клетки.

Фототоксические свойства сенсибилизирующего вещества определяются его способностью проникать сквозь мембрану клетки и правильно в ней располагаться.

На размещение ФС влияет ряд факторов, а именно:

Его физико-химические свойства.
Условия среды в поражённой ткани (pH внутриклеточного пространства).
Природа носителя (например, для гидрофобного ФС носителем будет служить жировая эмульсия или искусственные липосомы).
Время инкубации.

Каждый из перечисленных факторов влияет на уровень производительности ФДТ.

Преимущества метода

Светолечение с использованием ФС имеет ряд положительных сторон:

Локальное воздействие. Фотосенсибилизатор накапливается избирательно в очаге поражения. Свет воздействует на патологический участок, не затрагивая здоровые ткани.
Метод не требует местной или общей анестезии. Это даёт возможность лечить пациентов, которым наркоз противопоказан.
Процедура не вызывает косметических дефектов. После сеанса в месте воздействия остаётся лёгкий рубец почти того же окраса, что и соседние ткани. Этот фактор играет важную роль при обработке видимых участков тела.

По мнению американских учёных, открытие метода ФДТ сопоставимо по значимости с изобретением антибиотиков.

ФС в диагностике

Для обследования пациентов проводится:

Флуоресцентная диагностика. Метод основан на способности ФС (порфиринов и других активных компонентов) флюоресцировать при облучении. Это даёт возможность выявить участки их повышенной концентрации.
Спектроскопия. Для диагностики используют спектроанализаторы, которые помогают определять и фиксировать уровень флюоресценции в конкретных точках. Это позволяет вычислить концентрацию сенсибилизатора в тканях и уточнить распространённость патологического процесса.

Для выявления локализации и границ поражённого участка ткань, содержащую сенсибилизатор, облучают лазером. Вследствие этого в повреждённых клетках протекают фотохимические реакции.

Датчик фиксирует свечение, с помощью которого определяется форма и размер патологической ткани. Метод применяется для диагностики онкообразований, трофических язв и других патологий.

Классификация ФС

Различают 3 поколения сенсибилизаторов. В таблице содержится их краткая характеристика:

Поколение ФС	Представители	Свойства
Первое	Производные гематопорфирина	Средняя фотодинамическая активность, недостаточная селективность, высокая токсичность, длительный период выведения (до 12 месяцев).
Второе	Растительные и синтетические препараты, изготовленные на основе хлоринов, порфиринов, фталоцианинов	Активная фармакодинамика, бóльшая избирательность накопления, улучшенная спектральная характеристика, период выведения – от 9 месяцев до нескольких дней.
Третье	Сложные конъюгаты ФС 2-го поколения с разными системами доставки препарата	Высокая избирательность, минимальное накопление в здоровой ткани.

Фотосенсибилизирующие и цитотоксические особенности ФС зависят от ряда его характеристик, основные из которых:

химическая структура;
физико-химические свойства;
способность проникать в поражённую ткань и удерживаться в ней.

Фотосенсибилизаторы классифицируют по способности растворяться в жире и воде. Различают ФС:

Гидрофобные. Взаимодействуют преимущественно с липидами, накапливаясь в липидных зонах клетки.
Гидрофильные. Являются водорастворимыми, локализуются в водных частях клетки. По химической структуре делятся на катионные (при растворении образуют положительный ион) и анионные (формируют в растворе отрицательный ион с одним или несколькими зарядами).
Амфифильные. Способны накапливаться в липидных и водных зонах клетки.

Образцы третьего класса представляют наибольшую клиническую ценность.

Порфирины

Данная группа ФС является наиболее изученной.

Существование живого организма в значительной мере зависит от выработки и обмена порфириновых соединений.

Эти вещества продуцируются в клетках млекопитающих. Основными участками синтеза служат печень и костный мозг.

Производные порфирина присутствуют во всех вышеперечисленных классах (гидрофобных, гидрофильных, амфифильных).

В группу входят:

ФС первого поколения, изготовленные на основе гематопорфирина;
новые синтетические средства второго поколения.

Для этой разновидности препаратов характерно относительно слабое поглощение в красном диапазоне спектра.

Производные порфирина применяются на сеансах ФДТ для разрушения онкоклеток и атеросклеротических бляшек, а также в противовирусной терапии и других медицинских областях.

Фталоцианины

Представляют вторую хорошо изученную группу пигментов. К ней относятся: фталоцианин, нафтоцианин и их производные.

Препараты этого класса:

обладают выраженным поглощением в красной области;
способствуют длительной сенсибилизации.
являются гидрофобными;
способны проявлять гепатотоксичность.

Однако:

Чтобы повысить водорастворимость фталоцианинов, необходимо проводить химические модификации. Второе из указанных свойств является поводом для ограничений по их применению.

Хлорины

Производятся 2 способами:

Путём модификации хлорофилла, извлекаемого из растительного сырья.
С помощью химического синтеза.

Представители этой группы имеют выраженное поглощение в красном диапазоне.

Основные требования к ФС

Фотосенсибилизаторы, используемые в медицине, должны соответствовать ряду характеристик. Основные из них:

Химическая чистота. Однокомпонентный состав позволяет чётко контролировать дозу ФС.
Водорастворимость. Оптимальный показатель (46 г на 100 г воды) способствует более лёгкому введению вещества в организм.
Высокие коэффициенты поглощения (диапазон – 650-850 нм).
Быстрое избирательное накопление в поражённой ткани. Это даёт возможность точно и за короткий срок провести диагностику и лечение.
Высокий квантовый выход активной формы кислорода.
Минимальная темновая токсичность. При низком показателе уменьшается риск побочных эффектов.
Короткий период выведения из организма. При наличии данного свойства снижается вероятность негативных реакций.
Стабильность на протяжении всего срока хранения.

Требования к сенсибилизаторам достаточно высоки, и подобрать средство, соответствующее всем критериям, довольно сложно. Выбирая лучшие, учёные протестировали сотни известных, а также новых красителей и препаратов, обладающих сенсибилизирующими свойствами.

Препараты с побочным ФС-эффектом

Среди распространённых медикаментов есть такие, которые при использовании оказывают побочное фотосенсибилизирующее действие на организм. К этой группе относятся:

тетрациклины;
сульфаниламиды;
фенотиазины;
нестероидные противовоспалительные средства;
ряд антибиотиков – фторхинолоны;
пироксикам;
некоторые витамины (например, B₂, B₆).

Во время приёма таких препаратов следует избегать длительного пребывания на солнце. Это поможет предотвратить негативные реакции со стороны кожи.

Фотосенсибилизаторы в косметологии

ФС-препараты используются для устранения дефектов кожи и омоложения. Фотодинамическая терапия позволяет быстро и безболезненно достичь желаемого эффекта.

Сеансы ФДТ:

Запускают внутренние оздоровительные процессы.
Активизируют синтез коллагеновых волокон.
Устраняют пигментации.

В результате процедур:

Разглаживаются морщины (мимические и возрастные).
Подтягивается контур лица.
Выравнивается тон кожи.

Омолаживающая методика с применением ФС служит альтернативой пластической хирургии.

Меры безопасности

Современные фотосенсибилизаторы отличаются умеренной фототоксичностью.

Несмотря на то, что они быстро выводятся из организма, следует избегать прямых солнечных лучей в течение нескольких дней после ФД-сеанса.

Для дополнительной безопасности рекомендуется наносить фотозащитный крем на открытые участки тела.

ФС-препараты нового поколения

Разработка новых фотосенсибилизаторов нацелена на максимальное повышение их эффективности и снижение риска побочных действий на организм.

Современные ФС-препараты:

малотоксичны;
устойчивы при введении в организм;
обладают люминесцентными свойствами;
фотоустойчивы к ИК-излучению;
флуоресцентны;
могут долго храниться без потери свойств.

Фотосенсибилизаторы нового поколения характеризуются значительным поглощением света в зоне «терапевтического окна» (700-900 нм).

Это способствует глубокому проникновению луча в ткани и даёт возможность использовать ФДТ для лечения глубинных патологий.

Примером новых ФС являются полиметиновые красители. Эта группа препаратов имеет ряд преимуществ перед представителями порфиринового ряда.

Открытие фотосенсибилизаторов – знаменательное событие для медицины и косметологии. Методика ФДТ продолжает стремительно развиваться, демонстрируя высокую эффективность и безопасность.