See blogipostitus uurib fotodünaamilise ravi põhimõtteid ja mehhanisme, kus valgus, fotosensibilisaatorid ja hapnik interakteeruvad spetsiifiliste rakkude sihtimiseks, andes üksikasjaliku selgituse, kuidas toimub selektiivne rakusurm.
20. sajandi alguses täheldas farmakoloog Tapiner kogemata, et leukoakridiinvärviga värvitud algloomad surid välgu käes. Seejärel kinnitas ta, et fluorestseeruva aine eosiini pealekandmine nahakasvajatele ja nende valguse käes hoidmine põhjustas kasvajate reaktsiooni. Hilisemad teadlased selgitasid, et rakud surevad valguse, kemikaalide ja hapniku vastastikmõjul. Tapiner kirjeldas seda nähtust kui hapnikust sõltuvat fotoreaktsiooni ja oli esimene, kes kasutas terminit „fotodünaamiline teraapia“.
Valgusenergia, fotosensibilisaatorid ja hapnik on fotodünaamilise teraapia jaoks hädavajalikud. Kui kindla lainepikkusega valgust rakendatakse väliselt, reageerib fotosensibilisaator rakkude ja kudede ümbritseva hapnikuga, tekitades väga lühikese aja jooksul lokaalselt reaktiivseid hapnikuühendeid (ROS). Need ROS-id oksüdeerivad biomolekule, hävitades nende funktsiooni ja põhjustades rakusurma. On tähelepanuväärne, et ROS-i tekke maksimeerimiseks vajalik valguse lainepikkus – st värvus – varieerub sõltuvalt fotosensibilisaatori tüübist. Seda seetõttu, et iga fotosensibilisaator reageerib kõige tõhusamalt kindlale lainepikkusele. Kindla lainepikkusega valguse poolt aktiveerituna kannab fotosensibilisaator elektrone või energiat ümbritsevasse hapnikku, tekitades ROS-i. ROS-e esineb looduslikult ka rakkude ainevahetusprotsessides. Kuigi väikestes kogustes on need kasulikud biokeemiliste reaktsioonide jaoks, võib liigne ja pikaajaline tootmine muutuda toksiliseks, mistõttu on nende kõrvaldamiseks vaja manustada antioksüdante.
Fotosensibilisaatori valgusega kiiritamisel tekkivatel reaktiivsetel hapnikuühenditel on äärmiselt lühike poolestusaeg, umbes 0.05 µs või vähem, ja need lagunevad kohe pärast moodustumist kiiresti. Nende efektiivne mõju ulatub tekkimise hetkest vaid umbes 20 nm kaugusele, põhjustades lokaliseeritud reaktsiooni ainult fotosensibilisaatori vahetus läheduses.
Fotodünaamilises teraapias kasutatavad fotosensibilisaatorid liigitatakse porfüriiniühenditeks ja teisteks fluorestseeruvateks värvimisreagentideks. Kuna aknebakterid sünteesivad porfüriine ise, siis nende kokkupuude kindla lainepikkusega valgusega hävitab selektiivselt ainult aknebakterid, võimaldades tõhusat ravi. Paljudel fluorestseeruvatel värvainetel on samuti võime vabastada ROS-i ja neid saab kasutada fotosensibilisaatoritena. Siiski peavad need valguse käes olles vabastama piisavalt ROS-i, olema valguse käes mitte olles madala toksilisusega ja organismist kergesti erituma. Fotodünaamilise teraapia terapeutiline efektiivsus on piiratud, kui väliselt rakendatud valgus ei suuda sügavale kehasse tungida. Ravi efektiivsus varieerub sõltuvalt fotosensibilisaatori kontsentratsioonist, valguse käes viibimise intensiivsusest ja kestusest ning hapniku kontsentratsioonist koes. Lisaks võivad rakkudes esineda fluorestseeruvad ained, mis neelavad kindla lainepikkusega valgust ja kiirgavad pikemaid lainepikkusi. Seetõttu tuleb fotosensibilisaatori lainepikkuse ja selle aktiveerimiseks kasutatava valguse valimisel arvestada võimalike interferentsiefektidega. Fotosensibilisaatori suurte kontsentratsioonide süstimine võib esile kutsuda allergiat. Lisaks, kui organismi jääb fotosensibilisaator, mis ei ole lagunenud ega eritunud, võivad naharakud päikesevalguse käes kahjustuda. Seetõttu on valguse blokeerimisega tegelemine vajalik seni, kuni järelejäänud fotosensibilisaator on täielikult lagunenud.
Fotodünaamilist teraapiat kasutatakse praegu laialdaselt mitmesuguste nahahaiguste raviks ja see on tuntud ka oma efektiivsuse poolest vähiravis. Vähiravis kasutab see mehhanismi, kus fotosensibilisaatorid akumuleeruvad selektiivselt vähikoes. Intravenoosselt manustatud fotosensibilisaatorid on enamasti vees lahustumatud ja seonduvad tugevalt veres leiduva madala tihedusega lipoproteiiniga (LDL). Kuna vähirakkudel on rakumembraanidel palju LDL-retseptoreid, mis seonduvad LDL-iga, akumuleerub fotosensibilisaator vähirakkudes rohkem kui normaalsetes rakkudes. Fotodünaamilise teraapia ajal kutsub vähikoe kahjustus esile põletiku, mis võib aktiveerida immuunvastuse vähirakkude vastu, suurendades seeläbi ravi efektiivsust. Kuigi keemiaravi ja kiiritusravi põhjustavad oma tugeva toksilisuse tõttu tõsiseid kõrvaltoimeid, akumuleeruvad fotosensibilisaatorid selektiivselt ainult vähikoes ja avaldavad lokaliseeritud toksilisust ainult valgusega kiiritatud kohas, muutes need paljulubavaks alternatiivseks vähiraviks.
