CC BY
98
3. EverettH., BarryM., SunX. et al. // J. Exp. Med. — 2002. — Vol. 196, N 9. — P. 1127—1140.
4. Galiegue S., Casellas P., Kramar A. et al. // Clin. Cancer Res. — 2004. — Vol. 10. — P. 2058—2064.
5. Gavish M., Laor N., BidderM. et al. // Neuropsychopharmacolo-gy. — 1996. — Vol. 14, N 3. — P. 181—186.
6. Han Z., Slack R. S., Li W. et al. // J. Recept. Signal Transduct. Res. — 2003. — Vol. 23, N 2—3. — P. 225—238.
7. Johnson M. R., Marazziti D., Brawman-Mintzer O. et al. // Biol. Psychiatry. — 1998. — Vol. 43, N 4. — P. 306—309.
8. Kurumaji A., Nomoto H., Yamada K. et al. // Am. J. Med. Genet. — 2001. — Vol. 105, N 2. — P. 172—175.
9. Lin D., Chang Y. J., Strauss J. F. et al. // Genomics. — 1993. — Vol. 18, N 3. — P. 643—650.
10. Linehan W. M., Zbar B. // Cancer Cell. — 2004. — Vol. 6. — P. 223—228.
11. Maaser K., Grabowski P., Sutter A. P. et al. // Clin. Cancer Res. — 2002. — Vol. 8. — P. 3205—3209.
12. Molina A. M., Tickoo S. K., Ishill N. et al. // J. Clin. Oncol. — 2009. — Vol. 27, N 15S. — P. 16017.
13. Papadopoulos V., BaraldiM., Guilarte T. R. et al. // Trends Pharmacol. Sci. — 2006. — Vol. 27, N 8. — P. 402—409.
14. Patard J.-J., Kim H. L., Lam J. S. et al. // J. Clin. Oncol. — 2004. — Vol. 22, N 16. — P. 3316—3322.
15. Patard J.-J., Leray E., Rioux-Leclercq N. et al. // J. Clin. Oncol. — 2005. — Vol. 23, N 12. — P. 2763—2771.
16. Pignot G., Elie C., Conquy S. et al. // J. Urology. — 2007. — Vol. 69, N 2. — P. 230—235.
17. Ruff M. R., Pert C. B., Weber R. J. et al. // Science. — 1985. — Vol. 229. — P. 1281—1283.
18. Taliani S., Simorini F., Sergianni V. et al. // J. Med. Chem. — 2007. — Vol. 50, N 2. — P. 404—407.
19. Veenman L., Gavish M. // Pharmacol. Ther. — 2006. — Vol. 110, N 3. — P. 503—524.
Поступила 28.03.11
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2012
УДК 616-006.04-685.831.015.2:[615.31:547.625]-092.9
Н. Б. Морозова1, Р. И. Якубовская1, В. И. Чиссов1, В. М. Негримовский2, О. А. Южакова2
ФОТОИНДУЦИРОВАННАЯ АКТИВНОСТЬ IN VIVO ПОЛОЖИТЕЛЬНО ЗАРЯЖЕННОГО ФТАЛОЦИАНИНА ЦИНКА, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ
1ФГБУ МНИОИ им. П. А. Герцена (дир. — акад. РАМН В. И. Чиссов) Минздравсоцразвития России; 2ФГУП ГНЦ НИ-ОПИК (дир. — чл.-кор. РАН Г. Н. Ворожцов), Москва
Исследован in vivo замещенный фталоцианиновый комплекс холосенс в качестве фотосенсибилизатора для фотодинамической терапии (ФДТ) злокачественных новообразований. Холосенс мгновенно накапливается в тканях опухолей мышей (карцинома легкого Льюис — LLC, аденокарцинома толстой кишки Colo26 — C26, саркома 37 — S37, меланома В16 — В16) с флюоресцентной контрастностью относительно окружающей ткани от 2 до 4усл. ед. Максимум флюоресценции в опухоли с Xmxx = 696,5 нмрегистрируется через 5—30 мин после введения. Холосенс обладает высокой фотоиндуцированной активностью относительно опухолей различного генеза. Использование эффективных режимов ФДТ (доза холосенса 0,5—1,0 мг/кг, интервал At 5—30 мин, плотность энергии 90—180 Дж/см2) позволяет добиться высоких результатов лечения: торможение роста опухоли составляет 81,8—98,6%, увеличение продолжительности жизни — 49,0—115,3%, критерий излеченности — 25,0—66,7%. Наиболее чувствительны к ФДТ с холосенсом опухоли LLC, C26 и S37. Холосенс является перспективным фотосенсибилизатором для ФДТ злокачественных новообразований, а также для антимикробной ФДТ.
Ключевые слова: фотодинамическая терапия, фотосенсибилизатор, катионные фталоцианины, холосенс, локальная флюоресцентная спектроскопия, противоопухолевая эффективность
IN VIVO PHOTO-INDUCED ACTIVITY OF POSITIVELY CHARGED ZINC PHTHALOCYANINE USED FOR PHOTODYNAMIC
THERAPY FOR MALIGNANCIES
N. B. Morozova1, R. I. Yakubovskaya1, V. I. Chissov1, V. M. Negrimovsky2, O. A. Yuzhakova2
1P. A. Herzen Moscow Oncology Research Institute, Russian Agency for Medical Technologies; 2Reseach Institute of Organic
Intermediates and Dyes, Moscow
The substituted phthalocyanine complex cholosens was in vivo investigated as aphotosensitizer used in photodynamic therapy (PDT) for malignancies. Cholosens immediately accumulates in the tissues of murine tumors (Lewis lung carcinoma (LLC), colon adenocarcinoma 26 (C26), sarcoma 37 (S37), and melanoma B16) imaged by fluorescence to show contrast of tumor compared to adjacent tissue from 2 to 4 conventional units. The maximum tumor fluorescence the Xmx = 696.5 nm is recorded 5-30 minutes after injection. Cholosens has a high photo-induced activity against tumors of different genesis. The use of effective PDT regimes (cholosens, 0.5-1.0 mg/kg; interval, At 5-30 min; energy density, 90-180 J/cm2) yields high treatment results: tumor growth suppression is 81.8-98.6%; higher survival rates are 49.0-115.3%; recovery index is 25.0-66.7%. LLC, C26, and S37 are most susceptible to PDT with cholosens. The later is a promising photosensitizer used in PDTfor malignancies and for antimicrobial PDT.
Key words: photodynamic therapy, photosensitizer, cationic phthalocyanines, cholosens, local fluorescence spectroscopy, antitumor efficacy
Метод фотодинамической терапии (ФДТ) основан на накоплении в опухолевой ткани введенного в организм фотосенсибилизатора (ФС), действие которого активируется локальным световым облучением и сопровождается генерацией активных форм кислорода, приводящих к гибели опухолевых клеток. В настоящее время проводится направленный поиск новых ФС с максимумом поглощения в дальней красной и ближней инфракрасной областях спектра, где обнаруживается большая проницаемость биологических тканей.
Среди перспективных для изучения классов красителей находятся фталоцианины. К достоинствам ФС этого класса относятся: относительно простая и дешевая технология производства, химическая стабильность, длинноволновый интенсивный максимум поглощения (более 670 нм), высокий квантовый выход генерации синглет-ного кислорода (приблизительно 0,4—0,6) и величина экстинкции (е > 100 000 л • моль-1 • см-1), что позволяет достигать максимально полного некроза (высокая цито-фототоксичность) [3, 5].
В настоящее время все большее внимание привлекают положительно заряженные фталоцианины, которые обладают высокой фотоиндуцированной активностью относительно как опухолей [7—10], так и патогенных микроорганизмов [4, 6].
Ранее нами был исследован ряд замещенных фта-лоцианинов цинка с положительными зарядами в боковой цепи [2, 11] и выявлена их высокая эффективность. Наиболее активным среди них оказалось холиновое производное (октакис[Ы-(2-гидроксиэтил)-^^-диметиламмониометил] фталоцианин цинка ок-тахлорид) — холосенс, который наряду с высокой противоопухолевой активностью характеризовался выраженным противомикробным действием в отношении Helicobacter pylori, Campylobacter jejuni, Escherichia coli и др. [4]. Отмечалось снижение множественности опытной бактериальной взвеси в 105 раз при использовании холосенса в концентрации 2 мкг/мл и облучении светодиодным источником (684 нм) мощностью 10 мВт/см2 в течение 5 мин.
Настоящая работа посвящена изучению флюоресцентных свойств и фотоиндуцированной противоопухолевой активности холосенса в системе in vivo.
Фотосенсибилизатор холосенс (октакис[К-(2-гидро-ксиэтил)-Ы,К,-диметиламмониометил] фталоцианин цинка октахлорид) — ZnPcChol8 синтезирован во ФГУП ГНЦ НИОПИК.
Для исследования in vivo субстанцию растворяли в физиологическом растворе (0,9% раствор NaCl) до концентрации 0,01—0,1 мг/мл и вводили животным в дозах 0,1—1,0 мг/кг внутривенно.
В работе использовали мышей гибридов BDFj самок с привитыми опухолями: карцинома легкого Льюис (LLC) и меланома В16 (B16) по 10 мг опухолевой ткани на мышь; саркома 37 (S37) по 0,9 • 106 клеток на мышь и мышей линии Balb/c самок с привитой аденокарци-номой толстой кишки Colo26 (C26) по 0,5 • 106 клеток на мышь. Инокуляцию опухолевых клеток проводили в объеме 0,05 мл подкожно в область икроножной мышцы с внешней стороны бедра.
Регистрацию флюоресценции проводили контактным способом на лазерном спектральном анализаторе
Для корреспонденции: Морозова Наталья Борисовна — канд.
биол. наук, науч. сотр. отд-ния модификаторов и протекторов противоопухолевой терапии; 125284, Москва, 2-й Боткинский пр., 3, тел.: (495)945-87-16
для флюоресцентной диагностики опухолей и контроля за ФДТ "ЛЭСА-06" (ТОО "БиоСпек", Россия). Флюоресценцию возбуждали излучением He-Ne-лазера (длина волны генерации 632,8 нм, спектральный диапазон измерений 640—800 нм).
При возбуждении флюоресценции в красной области спектра интегральную интенсивность флюоресценции в диапазоне 641—724 нм нормировали на интегральную интенсивность сигнала обратного диффузного рассеяния в ткани возбуждающего лазерного излучения (^max = 632,8 нм), определяя, таким образом, нормированную флюоресценцию (ФН) тканей [1, 12].
Исследование осуществляли следующим образом: через различные интервалы времени после введения ФС (5 с; 5, 15, 30 мин; 1, 2, 4, 24, 48 и 72 ч) мышей умерщвляли дислокацией шейных позвонков и затем извлекали образцы различных тканей. Объектами исследования являлись опухолевая ткань, кожа, мышца. Измерение экзогенной флюоресценции тканей проводили ex vivo сразу после умерщвления животного. На каждый срок наблюдения исследовали материал, полученный от трех животных. Накопление ФС в тканях оценивали по максимальным значениям ФН при длине волны, соответствующей максимуму флюоресценции холосенса (Я, = 696,5 нм).
В ходе исследования рассчитывали флюоресцентную контрастность (ФК) как отношение ФН в опухоли к ФН в коже и мышце соответственно ФК1 и ФК2: ФК1 = ФН опухоль/ФН кожа, ФК2 = ФН опухоль/ФН мышца.
Облучение проводили дистанционно на 7-й день роста опухоли у мышей. В качестве анестезии применяли раствор дроперидола в дозе 0,25 мг/мышь. День проведения ФДТ принимали за нулевой день фотодинамического воздействия.
Для облучения использовали светодиодный источник красного света с максимумом 685 нм (плотность мощности 100 мВт/см2, плотность энергии 45, 90, 135 и 180 Дж/см2). Диаметр светового пятна 1 см, время облучения 7,5—30 мин. Интервал между введением ФС и облучением составлял 5, 15, 30 и 60 мин. Холосенс вводили животным внутривенно в дозах 0,1, 0,2, 0,5 и 1,0 мг /кг.
Оценку эффективности ФДТ проводили, используя общепринятые в экспериментальной онкологии критерии:
• торможение роста опухоли — ТРО = [(Ук - Vot)/VJ •
где Vоп и V — объем опухоли в опытной и контрольной
группах соответственно;
• увеличение продолжительности жизни — УПЖ =
[(СПЖоп - СПЖк)/СПЖк] • 100%,
где СПЖоп и СПЖк — средняя продолжительность жизни
в опытной и контрольной группах соответственно;
• критерий излеченности — КИ = [NNJ • 100%,
где N и N — количество излеченных животных и
и о
общее количество животных в опытной группе соответственно.
Объем опухоли рассчитывали по формуле: V = dj • d2 • ^
где d1, d2 и d3 — три взаимно перпендикулярных диаметра опухоли.
Статистический анализ полученных результатов проводили с помощью компьютерных программ Microsoft Excel, Origin 7.0. Линейные величины сравнивали по методу Стьюдента. Достоверными считали различия при p < 0,05. Минимальным терапевтическим эффектом считали ТРО > 50%, УПЖ > 20%, Ки > 20%.
холосенс удерживает кожа, окружающая опухоль C26, для остальных опухолей выведение красителя происходит аналогично.
В окружающей мышечной ткани уровень ФН достигает максимума мгновенно и сохраняется на этом уровне в течение 60 мин. Из окружающей мышечной ткани краситель выводится быстро. Через 72 ч уровень ФН составляет 8,7% от максимального значения (LLC). Уровни ФН холосенса в опухоли и окружающих тканях представлены на рисунке (мыши с опухолью LLC).
Величина ФК (ФК, = ФН /ФН и ФК = ФН
v 1 опухоль кожа 2 опу-
/ФН ) зависит от времени, прошедшего с момента
холь мышца7 * ? f ^
введения препарата (табл. 1).
Показано, что ФС обладает тропностью к опухолевой ткани. Максимальное значение ФК относительно кожи (ФК1) регистрируется в интервале 5 с — 30 мин у животных с LLC (2,3 ± 0,4 — 2,6 ± 0,3 усл. ед.) и S37 (2,6 ± 0,3 — 4,4 ± 1,0 усл. ед.), 5 с —24 ч у мышей с В16 (2,6 ± 0,5 — 3,4 ± 0,6 усл. ед.) и 5 мин — 1 ч у животных с С26 (2,0 ± 0,2 — 2,3 ± 0,3 усл. ед.).
Максимальное значение ФК относительно мышцы (ФК2) наблюдается в интервале 30 мин — 24 ч у мышей с опухолями LLC (2,8 ± 0,3 — 3,3 ± 0,4 усл. ед.) и С26 (3,5 ± 0,3 — 3,7 ± 0,7 усл. ед.), 1—24 ч у животных с В16 (3,0 ± 0,4 — 3,7 ± 0,9 усл. ед.) и 4—72 ч у мышей с S37 (4,3 ± 0,9 — 3,5 ± 0,5 усл. ед.).
Таким образом, показано, что опухоли C26, LLC, S37 и B16 накапливают ZnPcChol8. Значение ФН зависит от времени после введения, достигая максимума во всех опухолях через 15—60 мин после введения и составляет от 6,7 ± 0,6 до 10,7 ± 2,4 усл. ед., а затем достаточно быстро снижается. ФК1 для исследованных опухолей близки по своим значениям и составляют в интервале 15—60 мин 2,0 ± 0,2 — 3,4 ± 0,6 усл. ед., а ФК2 — 2,2 ± 0,4 — 3,7 ± 0,9 усл. ед. Эти данные служат основой для оптимизации режимов ФДТ с холосенсом (см. рисунок, табл. 1).
Эффективность ФДТ изучена в мультипараме-трической системе в зависимости от дозы холосенса, интервала между его введением и облучением (At) и плотности энергии. С целью установления интервала оптимальных доз ФС на модели LLC проводили оценку противоопухолевой эффективности в зависимости от дозы красителя (0,1, 0,2, 0,5 и 1,0 мг/кг) при постоянных интервале времени между введением красителя и облучением (At = 30 мин) и плотности энергии (90 Дж/см2), которые были выбраны по результатам предварительных исследований.
Таблица 1
Флюоресцентная контрастность (ФК) холосенса в тканях опухолей
Опухоль Показатель ФК, усл. ед.
5 с 5 мин 15 мин 30 мин 1 ч 4 ч 24 ч 48 ч 72 ч
LLC фк1 2,6 ± 0,3 2,5 ± 0,1 2,3 ± 0,4 2,5 ± 0,1 2,1 ± 0,2 2,2 ± 0,3 2,2 ± 0,4 2,1 ± 0,1 2,2 ± 0,1
фк2 1,8 ± 0,2 1,9 ± 0,1 2,4 ± 0,3 3,0 ± 0,1 2,8 ± 0,3 3,3 ± 0,4 2,9 ± 0,4 2,5 ± 0,1 2,3 ± 0,2
С26 фк1 1,5 ± 0,1 2,2 ± 0,2 2,2 ± 0,1 2,0 ± 0,2 2,3 ± 0,3 1,9 ± 0,2 1,4 ± 0,1 1,4 ± 0,1 1,3 ± 0,2
ФК2 1,4 ± 0,1 2,4 ± 0,3 3,1 ± 0,3 3,7 ± 0,7 3,6 ± 0,2 3,5 ± 0,3 3,5 ± 0,1 3,1 ± 0,5 2,4 ± 0,3
S37 ФК1 4,4 ± 1,0 3,4 ± 0,7 2,6 ± 1,1 2,6 ± 0,3 2,2 ± 0,2 2,4 ± 0,2 4,2 ± 1,1 4,2 ± 1,5 3,9 ± 0,8
ФК2 3,8 ± 0,7 2,8 ± 0,6 2,5 ± 0,9 2,4 ± 0,4 2,2 ± 0,4 3,5 ± 0,5 4,2 ± 2,0 4,3 ± 1,7 4,3 ± 0,9
B16 ФК1 2,8 ± 0,2 3,0 ± 0,9 3,2 ± 0,8 2,7 ± 0,1 3,4 ± 0,6 2,6 ± 0,5 2,9 ± 0,5 2,2 ± 0,1 1,6 ± 0,2
ФК2 1,8 ± 0,1 1,9 ± 0,2 2,8 ± 0,6 2,5 ± 0,1 3,7 ± 0,9 3,4 ± 0,8 3,0 ± 0,4 2,5 ± 0,1 1,8 ± 0,7
Примечание. Доза холосенса 1,0 мг/кг. Флюоресценцию возбуждали излучением Не-Ые-лазера (А, = 632,8 нм) в диапазоне 400—800 нм. ФК1 = ФН опухоль/ФН кожа, ФК2 = ФН опухоль/ФН мышца.
усл.ед
0 10 20 30 40 50 60 70
—□— опухоль • кожа —мышца
Уровни ФН ZnPcChol8 в тканях мышей с опухолью LLC в интервале 5 с — 72 ч. Доза ZnPcChol8 1,0 мг/кг. Флюоресценцию возбуждали излучением He-Ne-лазера в диапазоне 400—800 нм.
Эффективность ФДТ определяется уровнем накопления красителя и особенностями его распределения в опухолевой и окружающих тканях, которые и были изучены на первом этапе работы методом локальной флюоресцентной спектроскопии (ЛФС) у животных с опухолями различного гистогенеза. Содержание мономерной формы фталоцианиновых красителей, способных инициировать фотоповреждение в тканях животных при облучении, отражает, как правило, уровень ФН в них.
Оценку флюоресценции холосенса проводили в перевивных опухолях мышей различного гистогенеза (C26, LLC, S37, B16) и окружающих тканях.
Анализ полученных данных выявил общие закономерности в распределении холосенса в тканях у мышей с различными опухолями. Так, уровень ФН ФС в опухолевой ткани начинает быстро увеличиваться, достигая максимальных значений уже через 15—30 мин, и сохраняется в течение 60 мин после введения, что свидетельствует о быстром накоплении холосенса. В последующие сроки краситель выводится из опухолей с различной скоростью. Уровень ФН в опухолевых тканях через 72 ч снижается и составляет 19,5% от максимального значения (LLC). Наиболее длительно холосенс удерживается опухолью S37, быстрее выводится из опухоли В16.
В окружающей коже уровень ФН достигает максимума через 15 мин после введения и сохраняется в течение 60 мин. Через 72 ч уровень ФН в коже составляет 17,2% от максимального значения (LLC). Наиболее длительно
Таблица 2
Влияние ФДТ с использованием холосенса на рост LLC в зависимости от дозы ФС (интервал At 30 мин, плотность энергии 90 Дж/см2)
Доза, мг/кг V опухоли, см3 (1) ТРО, % (2) Срок наблюдения, сут СПЖ, сут (1) УПЖ, % (2) КИ, %
до ФДТ 8 11 13 15 21
Контроль 1 0,08 ± 0,02 0,49 ± 0,10 0,86 ± 0,17 1,33 ± 0,30 1,60 ± 0,36 3,53 ± 0,66 48,2 ± 4,6 0
Темновой 1 0,08 ± 0,01 0,43 ± 0,04 0,92 ± 0,13 1,23 ± 0,24 1,64 ± 0,29 3,05 ± 0,36 49,8 ± 6,8 0
контроль 2 12,2 -7,0 7,5 0 13,6 0
0,1 1 0,07 ± 0,01 0,40 ± 0,06 0,66 ± 0,07 0,96 ± 0,15 1,30 ± 0,21 2,49 ± 0,45 51,2 ± 1,1 0
2 18,4 23,3 27,8 18,7 29,5 6,2
0,2 1 0,08 ± 0,01 0,38 ± 0,12 0,54 ± 0,17 0,84 ± 0,28 1,11 ± 0,47 2,34 ± 1,02 51,5 ± 2,8 0
2 22,4 37,2 36,8 30,6 33,7 6,8
0,5 1 0,07 ± 0,01 0,14 ± 0,05 0,24 ± 0,09 0,43 ± 0,13 0,63 ± 0,21 1,67 ± 0,44 53,0 ± 3,2 0
2 71,4 72,1 67,7 60,6 52,7 10,0
1,0 1 0,08 ± 0,01 0,05 ± 0,02 0,08 ± 0,02 0,15 ± 0,07 0,18 ± 0,08 0,53 ± 0,25 71,8 ± 14,4 20
2 89,8 90,7 88,7 88,8 85,0 49,0
Примечание. Здесь и в табл. 3—5 плотность мощности 100 мВт/см2. УПЖ и КИ оценены в интервале 120 сут для всех животных.
Противоопухолевая эффективность ФДТ с холосен-сом зависит от дозы красителя (табл. 2). Увеличение дозы ZnPcChol8 с 0,1 до 1,0 мг/кг приводит к увеличению ТРО соответственно с 18,4—29,5 до 85,0—90,7% во все сроки наблюдения (21 сут). УПЖ отмечено только при использовании дозы 1,0 мг/кг, оно составило 49,0%. При использовании более низких доз красителя (0,1, 0,2 и 0,5 мг/кг) значения УПЖ были биологически незначимы. Излеченность животных наблюдалась только при использовании дозы 1,0 мг/кг и составила 20,0%.
На следующем этапе проводили уточнение оптимального интервала At при проведении ФДТ с холосен-сом. Полученные данные о биораспределении показали, что максимальное значение ФН в опухоли LLC регистрировалось через 5—60 мин после введения, поэтому для облучения были выбраны интервалы 5, 15, 30 и 60 мин после введения холосенса при постоянной дозе ФС 0,5 мг/кг и плотности энергии 90 Дж/см2.
Противоопухолевая эффективность ФДТ с холосен-сом у животных с опухолью LLC зависит от интервала между введением красителя и облучением (табл. 3). Уменьшение интервала At с 60 до 15 мин приводило к увеличению ТРО с 27,5—45,9 до 82,7—98,0% во все сроки наблюдения (21 сут). При дальнейшем сокращении интервала At до 5 мин ТРО во все сроки наблюдения несколько ниже, чем при облучении через 15 мин, и составляло 79,9—91,8%. КИ наблюдался только при интервалах At 5 и 15 мин и составлял 42,9 и 66,7% соответ-
ственно. Для тех же интервалов (At 5, 15 мин) средняя продолжительность жизни животных увеличивалась на 64,5 и 115,3% соответственно. Для других интервалов (At 30, 60 мин) значения УПЖ биологически незначимы (10,0, 9,1 соответственно).
С целью уточнения эффективных световых доз оценивали эффективность ФДТ с холосенсом в зависимости от плотности энергии (45, 90, 135 и 180 Дж/см2) при постоянной плотности мощности 100 мВт/см2. Исследование проводили при использовании оптимальных величин интервала At (15 мин) и дозы красителя (0,5 мг/кг), выбранных на основе предыдущих исследований (табл. 4).
После облучения ни в одной из групп гибели животных не отмечено. Фотоактивность холосенса при использовании дозы 0,5 мг/кг и интервала At 15 мин с увеличением плотности энергии с 45 до 180 Дж/см2 повышается. Терапевтический интервал плотности энергии составляет 90—180 Дж/см2. Наиболее высокий противоопухолевый эффект отмечен при использовании плотности энергии 180 Дж/см2. ТРО составляет 94,6— 97,1%, КИ — 66,7%, СПЖ увеличивается на 109,1%.
Полученные результаты показали, что ФДТ с ZnPcChol8 на модели LLC приводит к развитию отека с последующим формированием некротического струпа в зоне облучения, который исчезает через 4—10 сут в зависимости от режимов проведения ФДТ.
Проведенные исследования позволили определить для холосенса терапевтические режимы проведения
Таблица 3
Влияние ФДТ с использованием холосенса на рост LLC в зависимости от интервала At (доза ФС 0,5 мг/кг, плотность энергии 90 Дж/см2)
Интервал, V опухоли, см3 Срок наблюдения, сут СПЖ, сут (1) КИ,
мин (1) ТРО, % (2) до ФДТ 8 11 13 15 21 УПЖ, % (2) %
Контроль 1 0,08 ± 0,02 0,49 ± 0,10 0,86 ± 0,17 1,33 ± 0,30 1,60 ± 0,36 3,53 ± 0,66 48,2 ± 4,6 0
Темновой 1 0,08 ± 0,01 0,41 ± 0,07 0,75 ± 0,13 1,11 ± 0,16 1,67 ± 0,25 2,93 ± 0,39 50,2 ± 2,5 0
контроль 2 16,3 12,8 16,5 0 17,0 4,1
5 1 0,09 ± 0,02 0,04 ± 0,03 0,11 ± 0,07 0,19 ± 0,11 0,29 ± 0,17 0,71 ± 0,39 79,3 ± 20,3 42,9
2 91,8 87,2 85,7 81,9 79,9 64,5
15 1 0,09 ± 0,02 0,01 ± 0,02 0,08 ± 0,08 0,13 ± 0,13 0,22 ± 0,25 0,61 ± 0,66 103,8 ± 19,0 66,7
2 98,0 90,7 90,2 86,2 82,7 115,3
30 1 0,07 ± 0,01 0,14 ± 0,05 0,24 ± 0,09 0,43 ± 0,13 0,63 ± 0,21 1,67 ± 0,44 53,0 ± 3,2 0
2 71,4 72,1 67,7 60,6 52,7 10,0
60 1 0,09 ± 0,02 0,28 ± 0,06 0,50 ± 0,17 0,73 ± 0,34 1,16 ± 0,46 2,34 ± 0,83 52,6 ± 2,2 0
2 42,9 41,9 45,1 27,5 33,7 9,1
Таблица 4
Влияние ФДТ с использованием холосенса на рост ЬЬС в зависимости от плотности энергии (доза ФС 0,5 мг/кг, интервал Дt 15 мин)
Плотность V опухоли, см3 (1) ТРО, % (2) Сроки наблюдения, сут СПЖ, сут (1) УПЖ, % (2) КИ, %
энергии, Дж/см2 до ФДТ 7 10 12 14 19
Контроль 1 0,07 ± 0,01 0,35 ± 0,10 0,56 ± 0,11 1,07 ± 0,24 1,62 ± 0,33 3,29 ± 0,65 45,9 ± 2,5 0
Контроль Облучение 1 2 0,07 ± 0,01 0,28 ± 0,08 20,0 0,50 ± 0,11 10,7 0,87 ± 0,20 18,7 1,46 ± 0,27 9,9 3,08 ± 0,20 6,4 45,8 ± 2,7 0 0
45 1 2 0,07 ± 0,01 0,14 ± 0,04 60,0 0,26 ± 0,06 53,6 0,40 ± 0,11 62,6 0,65 ± 0,14 59,9 1,37 ± 0,27 58,4 43,2 ± 3,4 0 0
90 1 2 0,07 ± 0,01 0,05 ± 0,04 85,7 0,09 ± 0,05 83,9 0,15 ± 0,06 86,0 0,26 ± 0,11 83,9 0,62 ± 0,26 81,2 71,3 ± 19,9 55,3 33,3
135 1 2 0,06 ± 0,01 0,02 ± 0,01 94,3 0,05 ± 0,02 91,2 0,08 ± 0,05 92,5 0,16 ± 0,09 90,1 0,39 ± 0,22 88,2 73,5 ± 19,0 60,1 33,3
180 1 2 0,07 ± 0,01 0,01 ± 0,01 97,1 0,03 ± 0,02 94,6 0,05 ± 0,04 95,3 0,07 ± 0,05 95,7 0,16 ± 0,13 95,1 96,0 ± 19,5 109,1 66,7
ФДТ: доза препарата 0,5—1,0 мг/кг, интервал At 15— 30 мин, плотность энергии 90—180 Дж/см2. Однако наиболее эффективной является доза 0,5 мг/кг, интервал At 15 мин при плотности энергии 90—180 Дж/см2. Использование данных режимов ФДТ с холосенсом позволяет добиться высоких результатов при лечении опухоли LLC у мышей: ТРО составляет от 82,7 до 98,0%, УПЖ — 55,3—115,3%, КИ — 33,3—66,7%.
Для оценки эффективности на других опухолевых моделях — C26, S37 и B16 — были выбраны оптимальные условия на основании флюоресцентного анализа и с учетом эффективных доз холосенса, интервалов At и плотности энергии, отобранных на модели LLC (доза ФС 0,5 мг/кг, интервал At 15 мин и плотность энергии 90 Дж/см2) (табл. 5).
После проведенного облучения гибели животных отмечено не было. В течение нескольких часов наблюдалось развитие отека, который сохранялся 6—8 сут после ФДТ.
Противоопухолевая эффективность ФДТ с использованием ZnPcChol8 в оптимальном режиме при всех опухолях оказалась высокой. ТРО во все сроки наблюдения (18 сут) составило 86,2—98,0% для LLC, 81,8—90,2% для C26, 92,1—98,6% для S37 и 51,4—80,9% для B16. Наибольшая эффективность ФДТ наблюдалась при LLC, C26 и S37: СПЖ увеличивалась соответственно на 115,3; 109,3 и 121,0%, КИ составил соответственно 66,7; 25 и 40%. При опухоли B16 излеченных животных выявлено не было, УПЖ биологически незначимо.
Заключение
Методом локальной флюоресцентной спектроскопии показано, что в различных опухолях мышей (LLC, C26, S37, B16) катионный ФС холосенс быстро накапливает-
Таблица 5
Влияние ФДТ с использованием холосенса на рост опухолей различного генеза при оптимальных условиях (доза ФС 0,5 мг/кг, интервал At 15 мин, плотность энергии 90 Дж/см2)
Опухоль ТРО, % УПЖ, КИ, %
8 сут 11 сут 13 сут 15 сут 18 сут %
C26 90,2 86,0 89,2 86,2 81,8 109,3 25,0
S37 98,6 98,1 93,9 94,0 92,1 121,0 40,0
B16 76,8 80,9 76,5 68,7 51,4 7,3 0
LLC 98,0 90,7 90,2 86,2 88,7 115,3 66,7
ся и сохраняется в них в течение 60 мин после введения. Флюоресцентная контрастность относительно окружающей ткани составляет 2—4 усл. ед.
На модели LLC определены оптимальные условия проведения ФДТ с холосенсом: доза ФС 0,5—1,0 мг/ кг, интервал At 5—30 мин, плотность энергии 90— 180 Дж/см2 (плотность мощности 100 мВт/см2). Использование данных режимов ФДТ позволяет добиться высоких результатов лечения с холосенсом: ТРО составляет 82,7—98,0%, УПЖ — 49,0—115,3%, КИ — 20,0—66,7%.
В отношении опухолей различного гистогенеза показана высокая противоопухолевая активность ФДТ с холосенсом при использовании оптимального режима проведения ФДТ. В зависимости от природы опухоли ТРО составляет от 51,4 до 98,6%, УПЖ — от 7,3 до 115,3%, КИ — от 0 до 66,7%. Наибольшую фотоактивность холосенс проявляет в отношении опухолей LLC, C26 и S37.
Использование для проведения ФДТ фотосенса и фталосенса (в качестве препаратов сравнения) в эффективных режимах позволяет получить у животных с опухолью LLC следующие результаты: для фотосенса (доза 2—5 мг/кг, интервал At 0,25—4 ч, плотность энергии 90—180 Дж/см2) ТРО — 81,2—100%, УПЖ — 46,5— 53,9%, КИ — 14,0—20,0%; для фталосенса (доза 0,5 мг/ кг, интервал At 2 ч, плотность энергии 90 Дж/см2) КИ составляет 100%.
Холосенс является перспективным ФС для ФДТ злокачественных новообразований. Учитывая, что ФДТ с холосенсом оказывает также выраженное прямое проти-вомикробное действие [4], этот ФС можно использовать при интраоперационной ФДТ, в том числе у онкологических больных для профилактики послеоперационных осложнений.
Работа выполнена при финансовой поддержке правительства Москвы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Жаркова Н. Н. Лазерно-флюоресцентные исследования эффективности фотосенсибилизаторов в онкологической диагностике: Дис. ... канд. физ.-мат. наук. — М., 1992.
2. Морозова Н. Б., Плютинская А. Д., Якубовская Р. И. и др. // Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. "Отечественные противоопухолевые препараты"; Рос. биотер. журн. — 2007. — № 1. — С. 22—23.
3. Решетников А. В. // Материалы науч.-практ. конф. оторинола-ринголов ЦФО РФ "Лазерные технологии в оториноларингологии" / Под ред. В. Г. Зенгера, А. Н. Наседкина. — Тула, 2007.
4. Страховская М. Г., Кузьмин С. Г., Жуховицкий В. Г. // Материалы VI науч.-практ. конф. "Фармакологические и физические методы лечения в оториноларингологии". — 2008.
5. Calzavara-Pinton P. G., Venturini M, Sala R. // J. Eur. Acad. Dermatol. Venereol. — 2007. — Vol. 21, N 3. — P. 293—302.
6. Jori G. // J. Environ. Pathol. Toxicol. Oncol. — 2006. — Vol. 25, N 1—2. — P. 505—559.
7. Kuznetsova A. A., Lukyanets E. A., Solovyeva L. I. et al. // J. Biomol. Struct. Dyn. — 2008. — Vol. 26, N 3. — P. 307—320.
8. Liu W., Jensen T. J., Fronczek F. R. et al. // J. Med. Chem. — 2005. — Vol. 48, N 4. — P. 1033—1041.
9. Pashkovskaya A. A., Maizlish V. E., Shaposhnikov G. P. et al. // Biochim. Biophys. Acta. — 2008. — Vol. 1778, N 2. — P. 541— 548.
10. Wohrle D., Iskander N., Graschew G. et al. // Photochem. Photobiol. — 1990. — Vol. 51, N 3. — P. 351—356.
11. Yakubovskaya R. I., Morozova N. B., Plutinskaya A. D. et al. // Proceedings of the 6-th International congress of the world association of laser therapy. — Limassol (Cyprus), 2006. — P. 157—160.
12. Zharkova N. N., Kozlov D. N., Polivanov Yu. N. et al. // SPIE. — 1994. — Vol. 2328. — P. 196—201.
Поступила 08.02.10
© Л. А. МИТИНА, В. М. ХОМЯКОВ, 2012 УДК 616.33/.34-006.04-073.432.1
Л. А. Митина, В. М. Хомяков, С. О. Степанов
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАГНОСТИКИ ОПУХОЛЕЙ ПИЩЕВОДА, ЖЕЛУДКА И ТОЛСТОЙ КИШКИ
ФГБУ Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П. А. Герцена (дир. — акад. РАМН В. И. Чиссов) Минздравсоцразвития России
Проведено ультразвуковое исследование при опухолях пищеварительного тракта (опухоль пищевода была выявлена у 243 больных, желудка — у 606, ободочной кишки — у 226, прямой кишки — у 197, анального канала — у 26 больных). Разработана ультразвуковая семиотика опухолей пищеварительного тракта, изучены возможности ультразвукового метода в визуализации опухолей и определении их местной распространенности в зависимости от локализации опухоли. Показана высокая клиническая эффективность метода, изучены возможности использования трехмерной (3D) реконструкции при опухолях пищеварительного тракта.
Ключевые слова: ультразвуковая семиотика, рак кишки, рак желудка, интраполостное исследование
BASIC PRINCIPLES OF THE ULTRASOUND DIAGNOSIS OF ESOPHAGEAL, GASTRIC, AND COLON TUMORS L. A. Mitina, V. M. Khomyakov, S. O. Stepanov
P. A. Herzen Moscow Oncology Research Institute, Ministry of Health and Social Development of Russia
Ultrasound studies were performed for tumors of the gastrointestinal tract (esophageal bullae in 243 patients, stomach in 606, colon in 226, rectum in 197, and anal canal in 26). An ultrasound semiotics of for gastrointestinal tract tumors was developed. The potentials of ultrasonography in imaging tumors and defining their local extent were studied in relation to the tumor site. The method showed its high clinical efficiency. The possibilities of using three-dimensional (3D) repair for gastrointestinal tumors were studied.
Key words: ultrasound semiotics, intestinal cancer, gastric cancer, intracavitary examination
Злокачественные новообразования желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) занимают около 20% в структуре онкологической заболеваемости, оставаясь одной из основных причин смертности в онкологии [9]. В 2006 г. заболеваемость раком желудка составила 29,43 на 100 000 населения, раком пищевода — 4,96, раком ободочной и прямой кишки — 21,15 и 16,58 соответственно [7]. Несмотря на широкое применение современных методов диагностики, в частности эндоскопии, у большинства больных заболевание диагностируют уже на стадии местно-распространенного (Т3—Т4) процесса, при котором опухоль часто метастазирует, инфильтрирует смежные органы и характеризуется неблагоприятным прогнозом [1—3, 7].
В настоящее время наиболее очевидным способом улучшения отдаленных результатов лечения злокачественных опухолей ЖКТ является своевременная диагностика заболевания на ранней его стадии [4, 5]. Веду-
Для корреспонденции: Митина Лариса Анатольевна — д-р мед. наук, ст. науч. сотр. отд-ния ультразвуковой диагностики; 125284, Москва, 2-й Боткинский пр., 3; е-таД:тгшл@таД.ги
щую роль в первичной диагностике опухолей органов пищеварения играет фиброэндоскопическое исследование, позволяющее с высокой эффективностью выявлять, верифицировать злокачественные новообразования ЖКТ, проводить дифференциальную диагностику. В сочетании с гистологическим исследованием биопта-та эндоскопическое исследование чаще всего позволяет установить правильный диагноз.
Большинство исследователей, занимающихся проблемами диагностики и лечения опухолей ЖКТ, традиционно относят ультразвуковой (УЗ) метод к вспомогательным, сводя его задачи к выявлению отдаленных метастазов и асцита [6, 10]. В зарубежной литературе базовыми методами уточняющей диагностики считают компьютерную или магнитно-резонансную томографию. Однако возможности УЗ-метода постоянно расширяются по мере совершенствования технического обеспечения, накопления клинического опыта, разработки ультразвуковой семиотики опухолевого поражения, что наряду с простотой и доступностью открывает новые перспективы использования его у больных с опухолями ЖКТ.
