В общей структуре заболеваемости злокачественными новообразованиями в России рак кожи занимает одно из ведущих мест и характеризуется высокими темпами заболеваемости. При этом сохраняется низкая частота (25 %) выявления опухолей кожи 111–1V стадий. Максимум заболеваемости раком кожи приходится на больных в возрасте 70 лет и старше, поэтому использование традиционных методов радикального лечения значительно ограничено сопутствующей соматической патологией [7, 8, 41, 42]. Несмотря на достижения современной онкологии, проблему лечения злокачественных новообразований нельзя считать решенной. Лечение оказывается успешным для большинства больных только при начальных стадиях рака. Однако 2/3 больных в момент установления диагноза имеют далеко зашедший процесс. Лишь половина из них подвергается специальному лечению. Но возможности хирургического, лучевого, комбинированного и даже комплексного лечения в такой ситуации ограничены. Частота излечения и пятилетняя выживаемость составляют не более 10 %. У подавляющего большинства из них даже после радикального лечения в ближайшие 1–2 года возникают рецидивы в зоне операции или отдаленные метастазы, от которых больные и погибают. Для этих больных до последнего десятилетия не существовало адекватного метода лечения. Кроме того, имеется большая группа больных (до 25 %), у которых при наличии операбельного рака серьезное хирургическое вмешательство не может быть выполнено из – за тяжелых сопутствующих заболеваний и выраженных возрастных изменений. При подобных осложненных ситуациях в современной онкологии все отчетливее проявляется тенденция к щадящим (органосохраняющим) оперативным вмешательствам. Однако это тоже ведет к увеличению частоты местных рецидивов. Для этих больных до последнего десятилетия не было адекватного метода лечения. Одним из современных методов лечения рака и других заболеваний кожи считается фотодинамическая терапия (ФДТ) [1, 3. 5, 6, 11].
Фотодинамическая терапия – новый, но уже отлично зарекомендовавший себя способ лечения некоторых видов рака – активно развивается во многих странах мира с конца семидесятых годов прошлого века. Метод ФДТ опухолей является щадящим для организма с одной стороны и высокоэффективным для избирательного разрушения опухолей, что позволяет использовать его в случаях, когда другие методы лечения либо не эффективны, либо не возможны по состоянию больного. ФДТ онкологических заболеваний не уступает традиционным методам лечения и синергично сочетается с ними [46, 48, 49]. ФДТ практически не имеет противопоказаний [1, 28, 30]. Абсолютные противопоказания:сердечно – сосудистая и дыхательная недостаточность, заболевания печени и почек в стадии декомпенсации, системная красная волчанка, кахексия. кахексия. Относительные противопоказания: аллергические заболевания, отдаленные и регионарные метастазы. При анализе статуса больного в отношении показаний и противопоказаний к ФДТ лучшим критерием является индивидуальный подход с комплексной оценкой самого опухолевого процесса, возможностей риска традиционных методов лечения, тяжести сопутствующих заболеваний и возможных осложнений [2, 13, 55].
В отличие от большинства способов, используемых в онкологии, при ФДТ необходимо сочетание химиотерапевтических и физических методов воздействия. Отдельно взятые сенсибилизатор и низкоэнергетическое лазерное облучение практически не оказывают должного влияния. На практике метод включает четыре этапа [4]. На первом этапе пациенту вводят, обычно внутривенно, раствор сенсибилизатора. Второй этап продолжительностью от нескольких часов до трех суток необходим для накопления сенсибилизатора в опухоли. При этом в зависимости от химической природы вещества и типа опухоли устанавливается определенное соотношение концентрации сенсибилизатора в опухоли и окружающей нормальной ткани. Для используемых сегодня препаратов это отношение колеблется от 3 до 10. На этом этапе по флуоресценции сенсибилизатора судят о размерах опухоли и ее расположении. На третьем этапе пораженный участок облучают светом определенной длины волны в течение 15–20 минут. В качестве источника света обычно используется лазер и система световодов, которая позволяет доставлять свет во внутренние органы. В участках опухоли, содержащих сенсибилизатор, развиваются высокотоксичные фотохимические превращения, которые приводят к гибели раковых клеток. При этом соседние нормальные клетки сохраняются. Четвертый этап продолжительностью от 2 до 4 недель приводит к разрушению злокачественной опухоли и к частичному или полному восстановлению пораженных участков.
По данным многолетних исследований ведущих Онкологических Центров России (а также зарубежных исследовательских центров) частичная и полная регрессия опухолей после лечения методом ФДТ наступает у 92,4 % больных [12, 33]. Рецидивы роста опухолей отмечены у 26,6 % больных. Причем рецидивы и метастазы опухолей остаются высокочувствительными к терапии при повторных курсах лечения. Этим методом в мире пролечено большое количество больных с различными стадиями и локализациями рака, которым обычные методы лечения были противопоказаны или оказались неэффективными. По оценкам специалистов онкологов ФДТ опухолей обещает стать одним из основных методов лечения рака. Внедрение этого метода в медицинскую практику трудно переоценить, и может быть сравнимо по значимости с внедрением антибиотиков [14,16, 18, 19, 20, 21, 25, 43].
Первый сеанс фотодинамической терапии был проведен почти сто лет назад, в 1903 году в Германии профессором Мюнхенского университета Г. Таппайнером и его коллегами. Тогда же был введен и термин «фотодинамическое действие». А началось все с того, что в 1897 году студент этого же университета Оскар Рааб обнаружил, что микроорганизмы, помещенные в раствор красителя акридинового оранжевого, гибнут на солнечном свету. Потом оказалось, что фототоксическим действием обладают и некоторые другие вещества, в частности эозин, ярко-розовый флуоресцирующий краситель. Первых пациентов с базальноклеточным раком кожи лица лечили так: пораженные места просто смазывали раствором эозина и затем облучали светом дуговой лампы. Еще в начале двадцатого столетия было обнаружено, что раковая клетка обладает одним чрезвычайно интересным свойством – она может селективно накапливать и некоторое время удерживать окрашенные вещества, как находящиеся в организме (эндогенные порфирины), так и вводимые в него извне (экзогенные порфирины). Возникла идея воздействовать на этот участок светом с длиной волны, возбуждающей лишь данные соединения, причем общая энергия света должна быть невысокой, чтобы не происходило поражения находящихся рядом здоровых клеток [45]. Но по – настоящему интерес к фотодинамической терапии вспыхнул только в конце семидесятых годов, когда американский ученый Т. Догерти опубликовал впечатляющие результаты клинического применения этого метода. Догерти облучал пациентов светом лазера на красителях и использовал в качестве фотосенсибилизатора препарат на основе гематопорфирина, позднее получивший название «фотофрин» Эта идея была реализована в 1978 году американским профессором Т. Догерти, который сообщил об успешном лечении первых 25 пациентов. В дальнейшем метод фотодинамической терапии рака (ФДТ) получил развитие в Англии, Франции, ФРГ, Италии, Японии, Китае, ряде других стран, а с 1992 года и в нашей стране [10, 12, 28, 32, 45]. Фотодинамическая терапия (ФДТ) является разновидностью химиотерапии, основанной на фотохимической реакции, катализатором которой является кислород, активированный фотосенсибилизатором (ФС) и воздействием лазерного излучения. Классическое определение ФДТ было дано Е.Ф. Странадко [30, 31], который рассматривает ФДТ как метод локальной активации накопившегося в опухоли фотосенсибилизатора видимым красным светом, что в присутствии кислорода тканей приводит к развитию фотохимической реакции, разрушающей опухолевые клетки [33].
Возможности современной онкологии в лечении рака кожи значительно расширились с появлением фотодинамической терапии (ФДТ). Фотодинамическая терапия – принципиально новый метод лечения злокачественных новообразований, основанный на использовании фотодинамического повреждения опухолевых клеток в ходе фотохимической реакции [15, 24, 52, 68]. ФДТ – двухкомпонентный метод лечения. Одним компонентом является фотосенсибилизатор, накапливающийся в опухоли и задерживающийся в ней дольше, чем в нормальных тканях. Другим компонентом ФДТ является световое воздействие. При локальном облучении опухоли светом определенной длины волны, соответствующей пику поглощения фотосенсибилизатора, в опухоли начинается фотохимическая реакция с образованием синглетного кислорода и кислородных свободных радикалов, оказывающих токсическое действие на опухолевые клетки. Опухоль резорбируется и постепенно замещается соединительной тканью. Локальность фотодинамического повреждения опухоли обеспечивается селективностью накопления фотосенсибилизатора в опухолевой ткани и направленным, локальным, четко ограниченным лазерным облучением [38, 39, 40].
Метод ФДТ выгодно отличается от традиционных методов лечения злокачественных опухолей (хирургической операции, лучевой и химиотерапии) высокой избирательностью поражения, отсутствием риска хирургического вмешательства, тяжелых местных и системных осложнений лечения, возможностью многократного повторения при необходимости лечебного сеанса и сочетанием в одной процедуре флюоресцентной диагностики и лечебного воздействия [53]. Кроме того, для ликвидации опухоли у большинства больных достаточно одного курса ФДТ, который к тому же можно проводить в амбулаторных условиях [41, 43, 56].
В методе фотодинамической терапии ФС используются в двух важнейших процессах – в процессе диагностики и непосредственно в лечебном процессе. При диагностике опухолей и метастазов, включая ранние стадии их развития, внутривенно вводятся небольшие количества препарата [9, 10, 22]. При облучении светом строго определенной длины волны (той же что и в лечебном процессе), накопившийся в опухоли фотосенсибилизатор начинает флуоресцировать. С помощью специального видеоустройства излучение флуоресценции преобразуется в изображение опухоли, которое отображается на экране телевизора или монитора. Другой прибор (спектроанализатор) по излучению флуоресценции позволяет оценить количество ФС в конкретном месте (диаметром порядка 600 мкм) и, следовательно, опухолевых клеток [53, 59]. Наблюдая динамику накопления ФС, врач определяет необходимое время и мощность облучения, требуемое для лечения. Для лечебных целей препарат вводят внутривенно, перорально, либо (для поверхностных локализаций) наносят на опухоль в виде мази или аппликатора [26, 48, 50]. Фотосенсибилизаторы (ФС) – это вещества, которые способны воспринимать и затем передавать энергию света. ФС, применяемые в методе фотодинамической терапии (ФДТ), обладают следующими свойствами: преимущественно накапливаются в опухоли или в воспаленных участках не токсичны для организма быстро выводятся из организма под действием света выделяют атомарный (синглетный) кислород [17, 54].В настоящее время в мире существует несколько фотосенсибилизаторов для ФДТ. Препараты первого поколения – Фотогем, Фотофрин, Фотосан, Аласенс. Наряду с высокой терапевтической активностью эти препараты обладают рядом существенных недостатков, к которым относят, прежде всего, выраженный фототоксический эффект. По имеющимся данным, помимо ткани опухолей и кожи в высоких концентрациях препарат задерживается в клетках ретикулоэндотелиальной системы, печени, почках, селезенке и воспалительных тканях [29, 30, 31, 32, 33].
В течение последних 10–15 лет клинические испытания прошли многие ФС второго поколения. В основном это соединения из классов хлоринов, бактериохлоринов, фталоцианинов и др. [5, 11, 16, 37]. По химической структуре все они относятся к тетрапирролам и имеют несколько полос поглощения. В онкологической практике, как правило, используют ФС, имеющие более длинноволновую полосу поглощения, так как излучение в этом диапазоне глубже проникает в биологические ткани. Для терапии неонкологических заболеваний кожи не требуется большая глубина проникновения света [12, 31, 32].
Помимо тетрапирролов используются фталоцианины, фуллерены, наночастицы пористого кремния, селена рубирина [64, 67] и др. [13, 57, 66, 68, 69, 70, 71, 75]. В последнее время получили распространения фикоцианины которые сами, не являясь ФС, способны поглощать квант световой энергии и передавать ее на ФС, причем спектр их поглощения отличается от спектра поглощения ФС. Много публикаций посвящено использованию 5 – аминолевулиновой кислоты, которая является индуктором синтеза эндогенных порфиринов и может быть успешно использована для терапии кожных злокачественных опухолей [47, 48,50, 51]. Наряду с ныне используемыми препаратами активно исследуются новые соединения, получившие название сенсибилизаторов второго поколения. Основные требования к этим пигментам можно сформулировать следующим образом:
1) они должны иметь высокую селективность к раковым клеткам и слабо задерживаться в нормальных тканях;
2) обладать низкой токсичностью и легко выводиться из организма;
3) слабо накапливаться в коже;
4) быть устойчивыми при хранении и введении в организм;
5) обладать хорошей люминесценцией для надежной диагностики опухоли;
6) иметь высокий квантовый выход триплетного состояния с энергией не меньше 94 кДж/моль;
7) иметь интенсивный максимум поглощения в области 660–900 нм.
Выбор ФС зависит от характеристики и стадии опухолевого процесса, т.к. каждый из них имеет свою тропность и направленность действия. Количество ФС, а также способ его введения наряду со спектром и поглощенной дозой светового излучения определяют выраженность и направленность биологического действия: цитотоксического, цитостатического, стимулирующего эффектов. Кроме того, известны антимикробные, антивирусные, иммуномодулирующие действия и эффекты ФС [18, 19, 72]. Описано явления неоваскуляризации тканей за счет светокислородного эффекта, путем обратимого нарушения целостности клеточных мембран, что способствует проникновению в клетки лекарственных препаратов. Также известно, что эндогенные порфирины накапливаются в ишимизированных тканях, что во многом определяет эффекты ФС [4, 11, 44, 49].
В настоящее время в клинике в качестве фотосенсибилизаторов используется целый ряд красителей: Фотофрин (США, Канада), Фотосан (Германия), HPD (Китай), Фотогем (Россия), бензопор-фирин дериват (Канада), 5-аминолевуленовая кислота (Европейские страны и США), аспартат хлорина Е6 (Япония) и другие [59, 62, 63, 64].Еще большее количество фотосенсибилизаторов испытывается в экспериментах на животных [24, 25]. В России для ФДТ злокачественных опухолей человека используется фотосенсибилизатор Фотогем [30, 31,32]. Фотогем – фотосенсибилизатор первого поколения из группы производных гематопорфирина, получаемый по оригинальной технологии из дефибринированной крови животных и человека. Препарат изготовлен в Московском институте тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова под руководством профессора А.Ф. Миронова и разрешен Фармакологическим Государственным комитетом для медицинского применения у взрослых в качестве фото – сенсибилизирующего средства и промышленного выпуска. Фотогем представляет собой смесь мономерных и олигомерных производных гематопорфирина (α = 630 нм). Поставляется в виде порошка темно – фиолетового цвета без запаха в стерильных флаконах объемом 50 мл, массой навески 260 мг (действующего вещества – 200 мг). Может храниться 2 года в защищенном от света месте при температуре не более минус 5 °С. Частые размораживания не допускаются.
В литературе представлена эффективность ФДТ рака кожи, которая зависит от стадии опухолевого процесса, химической структуры и дозы фотосенсибилизатора, параметров облучения [33–35, 44, 47]. Проведён сравнительный анализ различных видов лечения базально – клеточной карциномы (БКК) [14, 22, 26, 29, 34, 35, 36,37, 49, 51, 58, 59, 66]. Показано, что ФДТ является наиболее эффективным методом лечения и существенно расширяет арсенал средств при лечении как первичного, так и рецидивного рака кожи, в том числе неудобных локализаций (ушная раковина, угол глаза, веки, нос и др.), а также при опухолях, резистентных к ранее проводимым методам лечения. Возможно использование ФДТ в комплексе с другими методами лечения. Проведено сравнение эффективности ФДТ при использовании разных ФС. По косметическим результатам ФДТ значительно превосходит другие виды лечения [36]. Длительность резорбции опухоли после сеанса ФДТ зависит от ряда факторов: прежде всего, от размера, глубины инфильтрации и локализации опухоли, а также от плотности световой энергии. Она колеблется от 2 дней до 2–3 недель. При изъязвленных опухолях с инфильтрацией и при резко выраженном фотодинамическом повреждении (обширный и глубокий геморрагический некроз) отторжение некротизированных тканей и эпителизация дефекта происходит в сроки от 2–3 до 9–10 недель в зависимости от размеров опухоли, глубины некроза, параметров ФДТ. Тем не менее, у большинства больных отмечаются хорошие косметические и функциональные результаты. Оценка результатов ФДТ производится по следующим критериям: Частичная регрессия констатируется при уменьшении максимального размера опухолевого узла не менее чем на 50 % и при видимом отсутствии опухоли, но при обнаружении опухолевых клеток в цитологическом или биопсийном материале (аналогично расценивается возникновение рецидива после ФДТ.
Высокая эффективность ФДТ отмечена при лечении рецидивов БКК, саркомы Капоши [14, 22, 24, 37, 47, 48, 51, 62, 63, 64, 74] Описано 460 опухолей кожи базальноклеточного и плоскоклеточного строения, 2/3 которых составляли рецидивные опухоли, особенно трудно поддающиеся лечению любым методом, при длительном наблюдении до 7 лет рецидивы составили 6,9 %. Нельзя не отметить, что дефекты тканей после резорбции опухоли под действием ФДТ заживают преимущественно за счет репарации нормальных тканей, а не рубцевания, поэтому косметические результата ФДТ рака кожи оцениваются как хорошие и отличные. Это тоже является неоспоримым преимуществом ФДТ перед традиционными методам, лечения рака кожи, т.к. 85 % этих опухолей локализуется на лице волосистой части головы, шее и поэтому эстетические исходы имеют немаловажное значение, особенно для женщин. Многочисленные научно – исследовательские работы последних лет показали возможность успешного использования ФДТ и в лечении неонкологических заболеваний кожи [18, 19, 25, 27, 43, 46].
Создание новых сенсибилизаторов и соответствующих им лазеров – не единственный путь повышения эффективности ФДТ. В последние годы серьезные усилия прилагаются для развития направленной фотодинамической терапии рака (НФДТ). Как следует из названия, метод основан на точной доставке сенсибилизатора в заданную цель. Для этого используются моноклональные антитела, липопротеиды, белки и другие носители. При этом многократно понижается количество используемого сенсибилизатора. Несмотря на очевидные достоинства НФДТ, трудности, которые возникают на пути конкретной реализации метода, пока не позволили приступить к проверке метода в клинической практике. Другим принципиально новым подходом в ФДТ является предложенный канадским ученым Д. Кеннеди метод, основанный на таком регулировании биосинтеза порфиринов, при котором избыточно образующиеся в организме эндогенные порфирины сами направляются в опухоль. Естественно, что при этом отпадает необходимость введения в организм внешних сенсибилизаторов [24, 28]. Метод Кеннеди предполагает местное нанесение d-АЛК в форме крема. Для освещения в этом случае используется обычная проекционная лампа. Полное излечение наблюдается в четырех случаях из пяти, что является очень высоким показателем. В настоящее время АЛК-ФДТ активно используется в ряде лабораторий для лечения кожных злокачественных заболеваний [49, 50]. В перспективе предполагается применение метода и для других типов опухолей при пероральном введении препарата.
Перспективным является использование фотодинамической терапии в сочетании с лазерной гипертермией, реализуемая путем использования инфракрасного излучения с длиной волны 808–1024 нм. Сочетанная ФДТ и ЛГ может решить проблему лечения глубоко расположенных или больших узловых форм злокачественных опухолей кожи, совместное применение которых более эффективно, чем при использовании каждого метода в отдельности при лечении больных первичными и метастатическими опухолями кожи [51, 52].
Длительность светового воздействия при ФДТ рассчитывается исходя из заданной, эмпирически подобранной эффективной дозы световой энергии (Е) в Дж/см2. В зависимости от клинической формы, гистологической структуры и локализации опухоли эта доза составляет от 50 до 600 Дж/см2. При поверхностных опухолях кожи и слизистых оболочек без инфильтрации подлежащих слоев доза световой энергии равна 50–150 Дж/см2. [23, 45, 58].
Учитывая вышеизложенное, можно заключить, что использование ФДТ в лечении злокачественных опухолей кожи является актуальной, но недостаточно изученной проблемой, что послужило основанием для проведения исследований, посвященных углубленному экспериментальному обоснованию ФДТ [75]. Объектами многочисленных исследований постоянно являются определение клеточных, тканевых мишеней и механизмы действия ФДТ [60, 61]. В экспериментальных исследованиях на крысах показана эффективность и механизмы действия ФДТ саркомы М-1 с использованием фотосенсибилизатора хлоринового ряда. [13]. Показано, что тканевыми и клеточными мишенями этого препарата являются стенка сосудов, плазматическая мембрана опухолевых клеток, а также внутриклеточные структуры и механизмы, ответственные за пролиферацию и процессы биосинтеза. Изучено влияние ФДТ с фотодитазином при разных режимах световой энергии на морфофункциональные показатели саркомы М-1. Показано, что дозовая зависимость снижения пролиферативной активности опухолевых клеток по PCNA при подведении 150, 300 и 600 Дж/см2 носит нелинейный характер. Основной формой гибели в ранние сроки после ФДТ является прямой фотокоагуляционный некроз, который обусловлен деструкцией сенсибилизированных клеточных структур, и ишемический некроз, развивающийся в результате альтерации сосудистого русла опухолей [73, 75, 76]. Плотность лазерного излучения не оказывает существенного влияния на уровень индуцированного апоптоза [67]. Изучение динамики фотоиндуцированных эффектов в клеточных суспензиях при ФДТ подтвердило повышение деформированности мембран эритроцитов по мере облучения в полосах поглощения О2. На начальных этапах облучения деформированность растет, а затем, после достижения максимума, падает до малых значений. При дальнейшей экспозиции клеток наблюдается их набухание и последующий гемолиз, что является свидетельством о накоплении повреждений и переходу к нерепарируемым деструктивным изменениям в мембране клеток [65]. На ранней стадии фотодинамического эффекта может происходить увеличение «эластичности» мембраны клетки. На второй стадии – происходит нарастание окислительных процессов и нарушение трансмембранного электронного транспорта в клетке. Начало возмущения электрон – протонного транспорта приходится на максимум деформированности, чем фотодинамическая нагрузка выше, тем быстрее проявляется этот максимум. Третья стадия – повреждение системы ионного транспорта и осматическое набухание клеток. В случае продолжения фотодинамического воздействия осмотическое давление в клетке будет нарастать, что приведет к повреждению ее мембран и в результате к лизису. Таким образом, генерация синглетного кислорода будет приводить к повреждению клеточных и субклеточных мембран, разрыву лизиновых «мостиков» между волокнами коллагена и эластина, изменению конформационной структуры белков, а также перекисному окислению циклических соединений. Приведенные результаты позволяют предполагать существования единого молекулярно – мембранного механизма стимулирующего и деструктивного действия ФДТ посредством генерации в биологических системах синглетного кислорода [65, 72].
Таким образом, ФДТ способна заменить хирургическую операцию и лучевую терапию при базалиоме кожи, плоскоклеточном и метатипическом раке кожи и первичной меланоме кожи, а также и при других заболеваниях кожи. Метод ФДТ является высокоэффективным для избирательного разрушения опухолей и щадящим для организма.