Изменения микроциркуляции и структурных компонентов кожи при фотодинамическом воздействии

Введение. Особенности изменений микроциркуляции и связь со структурными нарушениями в коже при фотодинамическом воздействии с использованием различных фотосенсибилизаторов (ФС) изучены недостаточно. Цель – сравнительный анализ соотношения между морфологическими нарушениями и изменением кровотока в коже при фотоактивировации ФС различного химического строения с учетом влияния на тучные клетки (ТК), структурные элементы дермы и подлежащую мышечную ткань. Материалы и методы. В работе использовали крыс-самцов Wistar (n=46). ФС вводили внутривенно Радахлорин (РДХ) (5 мг/кг) за 3 ч, Копропорфирин III (КПФ) (10 мг/кг) за 24 ч до облучения. Для контроля накопления ФС в коже использовали методы флуоресцентной видеодерматоскопии и конфокальной сканирующей лазерной микроскопии (КСЛМ). Лазерное облучение (662 и 635 нм) проводили с плотностью энергии 50 Дж/см², площадь облучаемой поверхности составляла 0,78 см². Для оценки микроциркуляции в коже использовали метод лазерной допплеровской флуометрии. Результаты. По данным видеодерматоскопии максимальные значения флуоресценции в R-канале регистрировали через 6–8 ч после введения и составляли 4901 [4190; 6732] усл. ед. для РДХ и 2997 [2678; 3351] усл. ед. для КПФ. Методом КСЛМ показано, что КПФ слабо визуализируется в стенках сосудов. В опытах с РДХ определяются структуры рыхлой соединительной ткани гиподермы. Через час после лазерного облучения в экспериментах с РДХ, так же как и с КПФ, отмечалось значимое снижение кровотока по сравнению с контролем до 3,61±0,7 и 4,27±1,4 пф. ед. соответственно. Структурные изменения при использовании обоих ФС проявлялись набуханием эндотелия, расширением и полнокровием сосудов, кровоизлияниями в дерме и подлежащей мышечной ткани. Число ТК было снижено. Заключение. Лазерное облучение с параметрами, использованными в работе, приводит к значимому снижению кровотока в коже у экспериментальных животных в результате фотоактивации ФС. КПФ требует более высокой плотности энергии облучения. Выявлены морфологические изменения не только на уровне эпидермиса, дермы и гиподермы, но и подлежащей поперечно-полосатой мышечной ткани. В ранние сроки после воздействия отмечается массивная дегрануляция ТК со снижением их числа.

фотодинамическая терапия, микроциркуляция русла кожи, тучные клетки, лазерная допплеровская флуометрия

1. Wen X, Li Y, Hamblin MR. Photodynamic therapy in dermatology beyond non-melanoma cancer: An update. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2017;19:140–152. Doi: 10.1016/j.pdpdt.2017.06.010.

2. Сажнев Д. И., Андреев А. А., Остроушко А. П. Фотодинамическая терапия в хирургической практике // Вестн. эксперим. и клин. хирургии. 2019;12(2):141–146. Doi: 10.18499/2070478X-2019-12-2-141-146.

3. Blasi AM, Pagliara MM, Angela L, Sammarco MG, Caputo CG, Grimaldi G, Scupola A. Photodynamic therapy in ocular oncology. Biomedicines. 2018;6:1–6. Doi: 10.3390/biomedicines6010017.

4. Le Pillouer-Prost A, Cartier H. Photodynamic photorejuvenation: A review. Dermatologic Surg. 2016;42:21–30. Doi: 10.1097/DSS.0000000000000528.

5. Nonell S, Flors C. Singlet oxygen applications in biosciences and nanosciences. 2016:75–91. Doi: 10.1039/9781782622208-00075.

6. Agostinis P, Berg K, Cengel KA, Foster TH, Girotti AW, Gollnick SO, Hahn SM, Hamblin MR, Juzeniene A. Photodynamic therapy of cancer: an update. CA Cancer J Clin. 2011;61:250–281. Doi: 10.3322/caac.20114.PHOTODYNAMIC.

7. Korbelik M, Krosl G, Krosl J, Dougherty GJ. The role of host lymphoid populations in the response of mouse EMT6 tumor to photodynamic therapy. Cancer Res. 1996;56:5647–5652.

8. Castano AP, Demidova TN, Hamblin MR. Mechanisms in photodynamic therapy: Part three-Photosensitizer pharmacokinetics, biodistribution, tumor localization and modes of tumor destruction. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2005;2:91–106. Doi: 10.1016/S1572-1000(05)00060-8.

9. Krosl G, Korbelik M, Dougherty GJ. Induction of immune cell infiltration into murine SCCVII tumour by photofrinbased photodynamic therapy. Br J Cancer. 1995;71:549–555. Doi: 10.1038/bjc.1995.108.

10. Busch TM. Local physiological changes during photodynamic therapy. Lasers Surg Med. 2006;38:494–499. Doi: 10.1002/lsm.20355.

11. Поняев А. И., Глухова Я. С., Черных Я. С. Фотосенсибилизаторы для фотодинамической терапии (обзор) // Изв. СПбГТИ(ТУ). – 2017. – Т. 41. – С. 71–78. Doi: 10.1155/2013/697850.

12. Шляхтин С. В., Трухачева Т. В. Возможности и перспективы использования производных хлорофилла для создания эффективных и безопасных фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии. Обзор литературы // Вестн. фармации. – 2010. – Т. 2. – С. 87–106.

13. Hamblin MR, Huang Y-Y. Handbook of photomedicine. 2014.

14. Abrahamse H, Hamblin RM. New photosensitizers for photodynamic therapy. Physiol Behav. 2017;176:139–148. Doi: 10.1016/j.physbeh.2017.03.040.

15. Kessel D. Apoptosis, Paraptosis and autophagy: death and survival pathways associated with photodynamic therapy. Photochem Photobiol. 2019;95:119–125. Doi: 10.1111/php.12952.

16. Inage K, Sakuma Y, Yamauchi K, Suganami A, Orita S, Kubota G, Oikawa Y, Sainoh T, Sato J, Fujimoto K, Shiga Y, Takahashi K, Ohtori S, Tamura Y. Effect of photodynamic therapy on local muscle treatment in a rat muscle injury model: Aсcontrolled trial. J Orthop Surg Res. 2015;10. Doi: 10.1186/s13018-015-0193-9.

17. Kübler AC, Stenzel W, Rühling M, Meul B, Fischer JH. Experimental evaluation of possible side effects of intra-operative photodynamic therapy on rabbit blood vessels and nerves. Lasers Surg Med. 2003;33:247–255. Doi: 10.1002/lsm.10220.

18. McGovern V. Mast cells in photosensitivity reactions. Nature. 1961;191:90–91.

19. Brooke RCC, Sinha A, Sidhu MK, Watson REB, Church MK, Friedmann PS, Clough GF, Rhodes LE. Histamine is released following aminolevulinic acid-photodynamic therapy of human skin and mediates an aminolevulinic acid dose-related immediate inflammatory response. J Invest Dermatol. 2006;126:2296–2301. Doi: 10.1038/sj.jid.5700449.

20. Rosin FCP, Barcessat ARP, Borges GG, Corrêa L. Effect of 5-ALA-mediated photodynamic therapy on mast cell and microvessels densities present in oral premalignant lesions induced in rats. J Photochem Photobiol B Biol. 2015;153:429–434. Doi: 10.1016/j.jphotobiol.2015.10.027.

21. Prignano F, Lotti T, Spallanzani A, Berti S, De Giorgi V, Moretti S. Sequential effects of photodynamic treatment of basal cell carcinoma. J Cutan Pathol. 2009;36:409–416. Doi: 10.1111/j.1600-0560.2008.01063.x.

22. de Bruijn HS, Meijers C, van der Ploeg - van den Heuvel A, Sterenborg HJCM, Robinson DJ. Microscopic localisation of protoporphyrin IX in normal mouse skin after topical application of 5-aminolevulinic acid or methyl 5-aminolevulinate. J Photochem Photobiol B Biol. 2008;92:91–97. Doi: 10.1016/j.jphotobiol.2008.05.005.

23. Решетников А. В., Залевский И. Д., Кемов Ю. В. и др. Фотосенсибилизатор и способ его получения: пат. Рос. Федерация № 2183956 от 21 декабря 2001 г. United States Patent US 6,969,765 of Nov. 29, 2005.

24. Vargas F, Díaz Y, Yartsev V, Marcano A, Lappa A. Photophysical properties of novel PDT photosensitizer Radachlorin in different media. Cienc-MARACAIBO. 2004;12:70–77.

25. Полатовская О. Г., Барабанщикова Г. В., Малков М. А. и др. Штамм бактерий arthrobacter globiformis – продуцент копропорфирина III и способ получения копропорфирина III: пат. Рос. Федерация № 2078138. 1993.

26. Багров И. В., Белоусова И. М., Горелов С. И. и др. Сравнительные исследования процессов генерации синглетного кислорода при облучении водных растворов препаратов на основе хлорина e6 и копропорфирина III // Оптика и спектроскопия. – 2017. – Т. 122. – С. 179–184. Doi: 10.7868/s0030403417020064.

27. Муравьева Т. Д., Дадеко А. В., Киселев В. М. и др. Сравнительное изучение фотофизических свойств низкотоксичных фотосенсибилизаторов на основе эндогенных порфиринов // Оптич. журн. – 2018. – Т. 85. – С. 65–80. Doi: 10.17586/1023-5086-2018-85-11-65-80.

28. Флуоресцентный видеодерматоскоп / U. Kang, Г. В. Папаян, S.-J. Bae, С. Ким // Оптич. журн. – 2008. – Т. 75. – С. 32–38.

29. Шаповалов Д. А., Голуб А. П. Особенности строения кожи крыс в норме и при действии пирогенала // Морфология. – 2008. – Т. 2. – С. 71–74.

30. Fitzgerald F. Photodynamic therapy (PDT) principles, mechanisms and applications. New York, Nova Science Publishers, Inc., 2017.