Введение к работе
Актуальность проблемы. Значительнее увеличение интереса к фотохикнотерапии в последние годы связано с развитием метола фотодинвмической терплий рака (ФДТ>, основаного на использовании комбинированного действия на опухоль видимого света и фотосенсибилизируюшего пигмента. Наибольшие успехи в развитии этого метода связаны с применением производного гематопорфирина (ДТП), препарата, используемого в клинической практике с I960 г. /Doucherty et al., 1975, 19G5, 1988/. Однако ЛГИ обладает рядом недостатков, ограничивают» его возможности как сенсибилизатора при ФДТ /Jory, J9B7; Kessei, 1983/. Среди них основными являются многокомпонентный состав ПГП, а также низкий коэффициент экстинкции в длинноволновой области спектра, обычно используемой для проведения ФДТ. Одним из наиболее перспективных путей развития ФДТ в последнее время является поиск новых более эффективных. фотосенсибилизаторов, превосходящих ПГП по своим фотофизическим и опухолелокалнзующим свойствам.
Б связи с этим большое значение приобретает исследование влияния особенностей химической структуры тетрапиррольных пигментов <ТШД) на их фотосенсибилизиругсшие свойства при ФДТ. Установление подобных корреляций позволит значительно упростить процедуру отбора сенсибилизаторов, а также оптимизировать режимы.и методы проведения ФДТ.
Одним из наиболее перспективных сенсибилизаторов для ФДТ является производное хлорофилла "а" - хлорин ев (Хл е)5), обладающий выгодными спектральными и энергетическими характеристиками < ^^^в '=665 нм, s -- 4,а«ю н~ см ). Этот пигмент способен избирательно локализоваться в солидных опухолях и сенсибилизировать их фотодеструкцию ^'урннович и др., 1936; Костенич и др., 1985/. Путем химической модификации ионогенных карбоксильных групп в молекуле Хл eR был получен ряд производных, различающихся по составу боковых заместителей в тетрапиррольном цикле: трмметиловый эфир хлорина efi <ТМЭ Хл ев), диметиловый эфир хлорина е(5 (ДМЭ Хл ев> и этиленлиниид хлорина ев ОДА Хл ев>( рис.1).
Цель и задачи исследования. Цель работы состояла в
комплексном сравнении фотофизических, солюбилизационкых, фармакокинетических характеристик производных Хл ев, которые влияют на эффективность ФДТ. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Сравнить спектрально-флуоресцентные и абсорбционные
характеристики производных Хл ее в различных средах и
биосистемах.
2. Изучить фотосенсибилизирувщие свойства производных Хл
ев в растворе, клеточных мембранах и клетках.
-
Исследовать молекулярные и клеточные механизмы цитотоксическо'го действия производных Хл ее.
-
Изучить механизмы транспорта производных Хл сє в организме опухоленосителя.
5. Исследовать способность производных Хл ее накапливаться
в опухолевых тканях и сенсибилизировать их повреждение.
Научная новизна работы. На примере группы пигментов производных хлорина ее. (Хл ее), а также тетракарбоксифенилпорфина (ТКФШ проведено комплексное исследование взаимосвязи между физико-химическими характеристиками молекул тетрапиррольных пигментов и их фотосенсибилизирукией эффективностью в растворах, модельных и клеточных системах. Установлено, что эффективность сенсибилизации фотоповреждений модельных и клеточных биоструктур определяется способностью производных Хл ее связываться с клетками и клеточными мембранами.
Впервые проведено исследование фармакокинетики производных Хл еа. Установлено, что различия в опухолелокализукэдей способности исследованных пигментов обусловлены механизмами их транспорта в организме опухоленосителя.
Экспериментально обосновано преимущество использования производных Хл ее в сравнении с Хл е6 в фототерапии злокачественных новообразований.
Практическое значение работы. Диссертационная работа выполнялась в ' рамках Республиканской научно-технической программы по онкологии <69.01.р). Полученные результаты могут быть использованы в научных организациях и медицинских учреждениях, ведущих исследования по изысканию новых
ефективних фотосенсибилизаторов порфиринового класса,
азработанные при выполнении работы методические приемы
определение фотогемолитической и фотоцитотоксической
ктивности пигментов in vitro и др. ) могут быть использованы ак критерии доклинической оценки эффективности тетрапиррольных игментов как фотосенсибилизаторов для ФДТ злокачественных эвообразований.
Основные положения, выносимые на защиту. . Отличия флуоресцентных характеристик и квантового выхода гнерации 02 в водных растворах пигментов обусловлены азличным агрегационным состоянием исследованных пигментов. . Различия в эффективности фотосенсибилизированных повреждений петок и клеточных мембран производными 2л е(. обусловлены зодинаковой способностью пигментов связываться и накапливаться
клетках и клеточных мембранах. . Эффективность фотосенсибилизацин повреждений клеток убывает
ряду: ТМЭ Хл е&, ДМЭ Хл е6> ЭДА Хл еб. Хл ев, гематопорфирин ГП), тетракарбоксифенилпорфин .
. Исследованные хлорины и ТКФП различаются по сродству к їлкам сыворотки крови. Неполярные производные Хл ев в лворотке крови образуют комплексы с липопрогеинами низкой и sicoKosi плотности (ЛЕШ и ЛБП). Полярные пигменты Хл е. и ТКФП зрбируются главным образом альбуминами и глобулинами сыворотки ?ови..
Изменения физико-химических свойств производных Хл ев, їязаннне с химической модификацией Хл е6 при замещении атомов здорода в карбоксильных группах на метилыше (диметиловый и зиметиловый зфиры Хл ев) и метильную и аминную (ЭДА Хл ев) эуппы приводят к изменению опухолелокализующей способности ігмента и его эффективности как сенсибилизатора для ФДТ.
Апробация работы.Результаты диссертационной работы
жладывались на II Всесоюзном совещании "Люминесцентный анализ
медицине и биологии и- его структурное обеспечение" (Рига, 385), Всесоюзной конференции ho применению лазеров в клинике и ссперименте (Москва, 1987), I Всесоюзном рабочем совещании Зиофизика рака" (Черноголовка, 1987), ХШ Международной знференции по когерентной и нелинейной шпике (Минск, 198Й),
VII Всесоюзной конференции "Магнитный резонанс в биологии и медицине" (Звенигород, 1989), Международной конференции, по фотодинамической терапии (София, 1989), Ш Конгрессе Европейского фотобиологического общества (Будапешт, 1989), Всесоюзной конференции "Проблемы синергизма в радиобиологии" (Пущино, 1989), XIV Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Ленинград, 1891), Ш Всесоюзной конференции по фармакокинетике (Москва, 1991).
Публикации. По теме диссертации опубликована 21 печатная работа.
Структура диссертации. Диссертация состоит из обзора литературы (глава 1), методической части (глава 2), изложения полученных результатов и их обсуждения - (главы 3-S), выводов и списка литературы, содержащего 197 ссылок. Полный объем диссертации составляет 177 страниц, включая 30 рисунков и 11 таблиц.