Внутриклеточная локализация фотосенсибилизаторов
Для оптимизации ФД воздействия на ткани и направленного поиска наиболее эффективных ФС необходимо понять механизм их действия на клеточном уровне, выяснить, как структура ФС определяет их физико-химические свойства, а те, в свою очередь, влияют на ФД эффективность.
Кроме чисто фотофизических и фотохимических характеристик, таких как коэффициент поглощения красного света или ближнего ИК излучения, квантовый выход триплетных состояний красителя и квантовый выход фотогенерации О2, большое значение имеют свойства ФС, определяющие их взаимодействие с клеткой и механизм клеточной смерти. За свое короткое время жизни О2 диффундирует в клетке не более чем на 10-20 нм. Поэтому он должен оказывать преимущественно локальное воздействие вблизи молекул ФС. Таким образом, локализация сенсибилизатора играет решающую роль в механизме фотоповреждения клетки. Она определяет мишени, которые в первую очередь подвергаются ФД воздействию [10].
Красители могут проникать в клетку, как путем диффузии, так и в результате эндоцитоза, когда некоторый объем внеклеточной жидкости захватывается внутрь эндоцитозных пузырьков, транспортируемых в клетку.
Диффузионное проникновение ФС в клетку и его внутриклеточная локализация сильно зависят от размеров молекул, полярности (гидрофобностьили гидрофильность), суммарного заряда и распределения заряженных групп (симметричное или асимметричное), способности к образованию водородных связей, подверженности агрегации и т.д. Кроме того, локализация ФС в клетке зависит от времени инкубации, состава внеклеточной среды, например, от присутствия в ней сыворотки крови или белков [12].
Мишени для фотосенсибилизаторов
Наиболее значительная роль в транспорте фотосенсибилизатора к клеткам или молекулам-мишеням приписывается антителам, липосомам и лектинам [11, 12]. Липопротеиды плазмы крови, особенно их низкомолекулярная фракция, способны доставлять любые фотосенсибилизаторы к клеткам-мишеням, прикрепляясь к их специфическим рецепторам. Наибольшим числом рецепторов к липопротеидам обладают активно пролиферирующие клетки, включая опухолевые и эндотелий сосудов. Другим способом доставки фотосенсибилизатора к клеткам являются моноклональные антитела. Фотоиммунология даже использует специальный термин - антител-опосредованный фотолизис.
Конъюгаты моноклональное антитело - фотосенсибилизатор в больших концентрациях прикрепляются к цитоплазматической мембране опухолевой клетки. При генерации синглетного кислорода происходит повреждение мембраны с последующей гибелью клетки мишени [28]. Такая целенаправленная доставка фотосенсибилизатора к клетке-мишени позволяет снизить дозу лекарственного препарата [28].
Внутриклеточные мишени фотосенсибилизаторов
С помощью электронной и флуоресцентной микроскопии удалось показать, что фотосенсибилизатор наиболее активно накапливается на цитоплазматической мембране, в органеллах клетки, в частности митохондриях, приводя к немедленной инактивации митохондриальных ферментов (цитохром - С оксидазы, сукцинатдегидрогеназы, кальциевой помпы) [10]. Хлорин, бензопорфирин, фталоцианин приводят к повреждению лизосом, результатом чего становится утечка гидролитических энзимов. Наблюдается также повреждение ДНК ядра клетки.
В связи с большим количеством побочных эффектов ныне существующих фотосенсибилизаторов встаёт вопрос о поиске новых веществ в качестве фотосенсибилизаторов и создании новых препаратов, обладающих меньшей токсичностью.
Источники света для ФДТ
Наряду с поиском новых и эффективных фотосенсибилизаторов, разрабатывались и многочисленные источники света, как лазерные, так и нелазерные. К нелазерным источникам относятся ксеноновые и ртутные лампы, а в последнее время и матрица, состоящая из светодиодов. Выбор источника зависит от спектральных характеристик используемого фотосенсибилизатора, а также от локализации и размеров новообразования. Для возбуждения производных гематопорфиринов и других фотосенсибилизаторов при проведении фотодинамической терапии используются различные лазерные системы: лазер на красителях с накачкой аргоновым лазером, лазер на парах золота, лазер на красителях с накачкой лазером на парах меди, лазер на красителях с накачкой эксимерным лазером, твердотельные лазеры с удвоенной частотой излучения. Но, в последние годы наибольшей и заслуженной популярностью пользуются диодные лазеры.