Znajduje zastosowanie szczególnie u pacjentów, u których antybiotykoterapia może być trudna lub wręcz niemożliwa

Światłolecznictwo było wykorzystywane jako metoda leczenia już w starożytności. Przez wieki badano pozytywne i negatywne właściwości światła. Pierwszym, który opisał mechanizm reakcji fotodynamicznych, był Oskar Raab. Niels Ryberg Finsen w 1903 roku otrzymał Nagrodę Nobla za opracowanie sposobu leczenia skórnej postaci gruźlicy za pomocą światła ultrafioletowego. W 1924 roku Albert Policard jako pierwszy opisał natomiast zjawisko fluorescencji w tkankach nowotworowych.

Obecnie światło o różnych długościach wykorzystuje się w medycynie powszechnie. Terapia fotodynamiczna jest bardzo często stosowana w rozpoznawaniu zmian nowotworowych m.in. w ginekologii, dermatologii oraz diagnostyce miażdżycy, a także w leczeniu chorób naczyniowych, grzybiczych, łuszczycy, reumatoidalnym zapaleniu stawów. PDT (Photodynamic Therapy) wykorzystuje się również w gastroenterologii, neonatologii, okulistyce, onkologii i stomatologii. Tak powszechne i szerokie zastosowanie sprawiło, że nadal trwają badania nad wykorzystaniem terapii fotodynamicznej. PDT służy do diagnostyki, leczenia, a także zwalczania drobnoustrojów i wówczas nazywana jest przeciwbakteryjną chemioterapią fotodynamiczną (PACT – Photodynamic Antimicrobial Chemotherapy), fotodynamiczną inaktywacją (PDI – Photodynamic Inactivation) albo dezynfekcją aktywowaną światłem (PAD – Photo-Activated Disinfection).

Działanie PDT

Istotą terapii fotodynamicznej jest współdziałanie fotouczulacza, światła o odpowiedniej długości fali, oraz tlenu. Długość fali świetlnej musi być dostosowana do widma absorpcyjnego użytego barwnika. Fotouczulacze wybiórczo wiążą się z komórkami docelowymi – w przypadku choroby przyzębia – periopatogenami. Barwniki fotouczulające szybciej kumulują się w komórkach Procaryota niż Eucaryota, ale są też wolniej z nich uwalniane. Wewnątrz komórki fotouczulacz wiąże się z organellami i kwasami nukleinowymi, a dodatkowo z zewnątrzkomórkowymi polisacharydami. Ze względu na rozmiar komórek Eucaryota oraz system obrony przeciw reaktywnym formom tlenu (katalaza, peroksydaza, dysmutaza ponadtlenkowa) wykazują one odporność wobec terapii fotodynamicznej. Jednakże fotouczulacze wnikają w głąb tkanek dziąsłowych na głębokość około dwóch warstw komórek – jest to niezwykle pozytywne zjawisko w przypadku leczenia chorób przyzębia, gdzie niektóre szczepy bakterii patogennych penetrują głęboko w tkanki dziąsłowe, np. Porphyromonas gingivalis, Aggregatibacter actinomycetemcomitans.

Po wniknięciu fotouczulacza do komórki dochodzi do jego wzbudzenia pod wpływem naświetlenia światłem o odpowiedniej długości fali (maksimum absorpcji). Fotouczulacz przechodzi w stan tripletowy i może reagować różnie – w zależności od obecności tlenu. Jeśli tlenu w środowisku jest niewiele, zachodzi reakcja wolnorodnikowa. Powstają wówczas reaktywne oraz toksyczne formy tlenu, które skutecznie uszkadzają błony komórkowe, a to prowadzi do uwolnienia enzymów, uszkodzenia DNA komórek i ostatecznie do ich zniszczenia. Natomiast jeśli w środowisku jest dużo tlenu, wówczas fotouczulacz reaguje bezpośrednio z tlenem z otoczenia i powstaje tlen singletowy, który dezintegruje błony komórkowe.

W trakcie terapii fotodynamicznej oba typy reakcji zachodzą jednocześnie – w zależności od środowiska oraz rodzaju fotouczulacza – z przewagą jednego lub drugiego mechanizmu. Dodatkowo dochodzi do zahamowania wydzielania bakteryjnych czynników wirulencji, tzn. endotoksyn i enzymów.

Rodzaje barwników

Obecnie w terapii fotodynamicznej wykorzystuje się wiele związków, które są fotosensybilizatorami. Podstawowe kryteria, jakie powinien spełniać fotouczulacz, to:

► brak toksyczności w zdrowych tkankach,

► wybiórcza kumulacja w komórkach docelowych (powinowactwo do specyficznych komórek),

► duża skuteczność niszczenia tkanek chorych lub zainfekowanych,

► minimalny lub żaden wpływ na zdrowe tkanki organizmu.

Istnieje szereg barwników, które są fotouczulaczami, i ich liczba rośnie. Fotouczulacze różnią się między sobą pod wieloma względami. Są hydrofobowe (mają powinowactwo do błon komórkowych, mitochondrialnych, retikulum endoplazmatycznego) i hydrofilowe (te wchodzą do środka komórek), ale są także amifilowe – działają na zewnątrz i wewnątrz komórek. Istnieją fotouczulacze kationowe i anionowe – do komórek Gram-ujemnych łatwiej przenikają te kationowe.

Warto wspomnieć o tym, iż niektóre bakterie, które m.in. odpowiadają za choroby przyzębia, np. Porphyromonas i Prevotella, potrzebują do życia jonów żelaza. Produkują one porfiryny, aby mogły wiązać żelazo, a także protoporfiryny. Pod wpływem światła ultrafioletowego protoporfiryny zachowują się jak fotouczulacze. Maksimum absorpcji dla porfiryn to 660 nm. Dlatego bakterie powyższych gatunków są szczególnie wrażliwe na terapię fotodynamiczną.

Ciekawy jest fakt, iż Dörtbudak i wsp. udowodnili w badaniach klinicznych, że najsłabszą odpowiedź na PACT wykazały szczepy Aggregatbacter actinomycetemcomitans, ale wniosek ten stoi w opozycji do większości badań in vitro. Według Souzy i wsp. terapia fotodynamiczna jest skuteczna w zwalczaniu infekcji Candida albicans – w związku z trudnym i przewlekłym leczeniem infekcji grzybiczych w obrębie jamy ustnej PACT może okazać się terapią, która przyspieszy leczenie konwencjonalne.

Antybakteryjna terapia fotodynamiczna została zbadana w warunkach in vitro i in vivo. Badania laboratoryjne potwierdziły jej wysoką skuteczność w stosunku do bakterii odpowiadających za choroby przyzębia. Badania Meyer i wsp. udowodniły jednak, iż użycie ogólnoustrojowe fotouczulacza i naświetlanie laserem o dużej mocy może powodować uszkodzenie tkanek zdrowych. Proponuje się stosowanie miejscowe fotouczulaczy oraz lasery o niskiej mocy.

Badania nad nowymi fotouczulaczami oraz specyficznymi warunkami ich zastosowania, tj. w jamie ustnej, pozwalają mieć nadzieję, że terapia ta będzie kiedyś szeroko stosowana, a jej skuteczność będzie optymalna w leczeniu chorób przyzębia. Obecnie w antybakteryjnej terapii fotodynamicznej w stomatologii stosuje się kilka barwników, które mają różne maksimum absorpcji światła, m.in. błękit metylenowy, błękit toluidyny, zieleń indocyjaniny (ryc. 1)

Ryc.1. Terapia PACT z zastosowaniem zieleni indocyjaniny.