Под действием света определенной длины волны, соответствующей максимуму поглощения данного фотосенсибилизатора, в облученной опухоли развиваются высокотоксичные фотодинамические реакции, которые приводят к повреждению раковых клеток. При этом соседние, здоровые клетки, сохраняются неповрежденными.
При поглощении фотонов света атомы фотосенсибилизатора переходят из основного состояния в возбужденное, что сопровождается излучением света - флюоресценцией.
В другом случае возбужденная молекула фотосенсибилизатора реагирует с окружающими химическими веществами, образуя свободные радикалы - так называемая реакция Фентона I. Наиболее же важной для реализации клинического фотодинамического эффекта является реакция Фентона II, при которой возбужденная молекула фотосенсибилизатора взаимодействует с кислородом, в результате чего образуется активная синглетная форма кислорода, которая разрушает органеллы и мембраны опухолевой клетки. Именно синглетному кислороду приписывают основную роль в разрушении опухоли.
Противоопухолевый эффект фотодинамической терапии
В настоящее время известно три основных механизма противоопухолевого эффекта фотодинамической терапии:
- прямое повреждение опухолевых клеток;
- разрушение сосудов опухоли;
- гибель опухоли под воздействием иммунных клеток.
Способность опухолевых клеток накапливать большие количества фотосенсибилизатора по сравнению с нормальными клетками и возможность локального облучения позволяют вызвать селективную (избирательную) гибель именно опухолевых клеток.
Существует несколько способов клеточной гибели, приводящих к разрушению опухоли при проведении фотодинамической терапии:
- запрограммированное клеточное «самоубийство» (апоптоз);
- незапрограммированная клеточная гибель с последующим развитием некроза (разрушением клетки).
Апоптоз характерен не только для патологических, но и для нормальных клеток. Это генетически регулируемый процесс, отвечающий за гибель устаревшей, генетически измененной клетки. Данный процесс нарушается в злокачественной клетке, и она начинает неконтролируемо делиться, несмотря на поломки в своем строении. Фотодинамическая терапия способна активизировать механизм апоптоза.
Следует отметить, что фотосенсибилизатор, по данным многих исследований, селективно накапливается в активно делящихся клетках опухоли, вследствие чего для фотодинамической терапии характерна высокая избирательность поражения опухоли при минимальном травмировании здоровых тканей.
Кроме прямого цитотоксического воздействия фотодинамической терапии на опухолевые клетки важную роль играет нарушение кровоснабжения опухоли за счет повреждения эндотелия (внутренней стенки) сосудов опухолевой ткани. Фотосенсибилизатор накапливается в сосудистой строме опухоли и окружающих опухоль сосудах.
Известно, что сосудистая сеть злокачественных опухолей представлена сосудами капиллярного типа с несовершенной базальной мембраной, измененным эндотелием с повышенной проницаемостью, что позволяет накапливаться фотосенсибилизатору в сосудах опухолевой ткани. Напротив, здоровая ткань вне патологического очага с полноценными кровеносными сосудами остается практически не чувствительной к фотосенсибилизатору.