Биохимические основы применения интраоперационной флуоресцентной диагностики

В настоящее время основными биохимическими методами, позволяющими осуществить флуоресцентную диагностику для интраоперационной индикации опухолей головного мозга являются:

- эндогенная аутофлуоресценция;

- использование экзогенных веществ-фотосенсибилизаторов, которые, на сегодняшний день, стали рутинными для данного метода (например, 5- аминолевулиновая кислота, флуоресцеин, индоцианин зеленый);

- использование экзогенных веществ-фотосенсибилизаторов на основе наночастиц, возможности применения которых еще изучаются [Pogue BW.

Хотя возможности применения аутофлуоресценции опухоли для определения границ и хирургической навигации активно изучаются, метод находится на стадии экспериментального исследования [Pogue BW. et al., 2010]. Возбуждение аутофлуоресценции тканей при использовании синего и ультрафиолетового света объясняют присутствием коллагена, никотинамид- аденин-динуклеотида Н+ и флавин-аденин-динуклеотида (NADH и FAD) [Georgakoudi I. et al., 2009]. Однако биохимические предпосылки этого эффекта продолжают изучаться [Croce AC. et al., 2003; DaCosta RS. et al., 2003]. При таком виде интраоперационной навигации не требуется приём экзогенных фотосенсибилизаторов, что позволяет избежать возможных побочных эффектов (например, аллергические реакции, повышение печеночных ферментов, токсичность и т.д.). Тем не менее, полученные путем использования метода аутофлуоресценции данные труднее оценивать и интерпретировать, поэтому в настоящее время более распростронен метод флуоресцентной диагностики с применением экзогенного фотосенсибилизатора [Pogue BW. et al., 2010]. Изучение возможностей применения аутофлуоресценции для идентификации тканей опухолей головного мозга продолжается [Lin WC. et al., 2001; Toms SA. et al., 2005].

За счет повышенной проницаемости мембран опухолевые клетки поглощают фотосенсибилизаторы значительно активнее здоровых тканей, что обеспечивает необходимую разницу концентрации для флуоресцентной диагностики и селективность для фотодинамической терапии [Кудинова Н.В., Березов Т.Т., 2009].

К применяемым для флуоресцентной диагностики и фотодинамической терапии опухолей фотосенсибилизаторам относятся производные фотосенсибилизаторы 1 поколения: гематопорфирина (фотогем, фотофрин), бензопорфирин (verteporfin, visudine), фотосенсибилизаторы 2 поколения: мезо- тетрагидроксифенилхлорин (foscan), фталоцианит (фотосенс), хлорин е6 (фотодитазин); токсафирин (lutrin, optrin, antrin, xcytpin), 5-аминолевулиновая кислота (аласенс, levulan, 5-ALA) [ Кудинова Н.В., Березов Т.Т., 2009].

Первым фотосенсибилизатором, использованным для интраоперационной индикации опухолей головного мозга был флуоресцин натрия [Moor J. et al.,

1948]. Ряд авторов описывают его успешное применение в настоящее время [Koc K. et al., 2008; Shinoda J. et al., 2003; Uzuka T. et al., 2007]. Однако существенным недостатком производных гематопорфирина является выраженное токсическое действие при быстром введении в высокой концентрации [Moor G. et al., 1948; Pushpan SK. et al., 2002].

Большой интерес представляет 5-аминолевулиновая кислота, которая является предшественником фотосенсибилизатора и, попадая в организм, участвует в реакциях биосинтеза гема и метаболизируется в протопорфирин IX. Протопорфирин IX является активным фотосенсибилизатором, быстро накапливается в опухоли, и обеспечивает высокую контрастность флуоресценции по отношению к нормальным тканям [Kennedy JC., Pottier RH., 1992].

Применение индоцианида зеленого не так распространено, однако есть сообщения о его эффективном применении в интраоперационной диагностике опухолей [Haglund MM. et al., 1996; Britz GW. et al., 2002]. Преимуществом использования индоцианида зеленого является то, что за счет яркого окрашивания, визуализация границ опухоли возможна без применения дополнительной техники.

В настоящее время изучается возможность применение наночистиц для визуализации опухолей (квантовые точки, наночастицы на основе полимеров, наночичтицы на основе оксида железа) [Pogue BW. et al., 2010]. Квантовыми точками являются наночастицы построеные из полупроводниковых нанокристаллов, обладающими определенными оптическими свойствами [Chan WCW. et al., 2002; Dubertret B. et al., 2002]. Хотя применение квантовых точек дает эффект яркой, стабильной флуоресценции, их метаболизм и токсическое действие изучены плохо [Singh S., Nalwa HS., 2007]. Полиамидоаминные дендримеры являются наночастицами, состоящими из многих разветвленных полимерных цепей. Их применение основано на совмещении с молекулами экзогенных фотосенсибилизаторов, что позволяет значительно снизить их токсичность и повысить эффективность применения [Sarin H. et al., 2008; Orringer DA. et al., 2009]. Применения наночастиц оксида железа обеспечивает четкую визуализацию границ опухоли головного мозга на МРТ и при интраоперационной флуоресцентной диагностике [Kircher MF. et al., 2003, Trehin R. et al., 2006].

Таким образом, за последние десятилетия был сделан существенный прорыв в изучении возможностей применения методов интраоперационной флуоресценции.

1.5.3.