Техника - молодёжи 2006-09, страница 64

Техника - молодёжи 2006-09, страница 64

62 2006 №09 ТМ

МЕДИЦИНА

препаратов, с помощью так называемой эрадикационной терапии, до полного уничтожения бактерий. Экспериментально установлено, что бактерии «Heliobacter pylori» погибают также при облучении красным светом с дозой 50 Дж/см2, после того, как облучаемая поверхность обработана красителем — метиленовым синим. Доза 50 Дж/см2 на порядок меньше дозы облучения, повреждающей слизистую оболочку желудка.

Это направление лечения язвенной болезни сейчас развивают в ряде медицинских центров. За цикл работ на эту тему австралийским учёным Р. Уоррену и Б. Маршаллу в 2005 г. была присуждена Нобелевская премия по медицине.

Как отмечалось выше, фото динамическое действие стало успешно применяться в борьбе с инфекциями; при этом используется опыт фотодинамической терапии онкологических заболеваний. Устойчивость возбудителей инфекций к антибиотикам и необходимость проведения системного лечения рождает множество вторичных проблем (проблемы нефро-, гепато- и нейроток-сичности). Одна из главных — проблема системной токсичности антибактериальных препаратов — может быть решена методом «волшебной пули», идею которой высказал в конце XIX в. Пауль Эрлих. «Волшебная пуля», по Эрлиху, представляет собой гипотетическое антимикробное вещество, доставляемое в очаг поражения и взаимодействующее только с возбудителем инфекции, но не с тканями и клетками организма-хозяина. Роль такого вещества может играть фотосенсибилизатор, который селективно сорбируется бактериями.

Под воздействием оптического излучения определённой длины волны фотосенсибилизатор, проникший через клеточную мембрану бактерии или снаружи прикрепившийся к мембране, переходит в возбуждённое, долгоживущее, ме-тастабильное состояние. Затем, в соударениях с кислородом, фотосенсибилизатор передаёт энергию возбуждения кислороду. Возбуждённый кислород в каскаде цепных окислительно-восстановительных реакций рождает большое число активных форм кислорода (АФК), которые нарушают целостность липидного слоя мембраны. Через разрыв в мембране клеточная ци-тозоль выходит наружу, бактериальная клетка гибнет. Так, в общих чертах, выглядит механизм повреждения бактериальной клетки. Антибактериальным веществом может являться, например, флавин,

возбуждаемый излучением синего диапазона спектра (450 нм.). Флавин содержится практически во всех живых клетках, он входит в состав ферментных систем, регулирующих окислительные и восстановительные процессы в тканях.

В организм флавин попадает в виде рибофлавина (витамина Вг), преимущественно с мясными и молочными продуктами, а также с зерновыми и другими растениями. Суточная физиологическая потребность в рибофлавине составляет всего 2,5 — 3 мг, он нетоксичен, побочные эффекты не наблюдаются. Рибофлавин является хорошим кандидатом на роль «волшебной пули», поскольку в невозбуждённом состоянии является необходимым и неотъемлемым элементом протекающих в организме жизненных процессов. Являясь фотосенсибилизатором, рибофлавин (и его производные) под действием квантов синего света переходит в активное, метаста-бильное состояние. В соударениях с кислородом он инициирует каскад окислительно-восстановитель-ных реакций, приводящих к гибели бактериальной клетки.

Борьба с инфекциями с использованием фотодинамических методов может быть эффективна, если фотосенсибилизатор действует на бактерии избирательно. Здесь селективность обеспечивается двумя обстоятельствами:

1) бактериальная клетка, будучи простой, имеет одну мембрану и не имеет ядра, поэтому она разрушается при существенно меньших дозах оптического излучения, нежели клетка организма-хозяина;

2) фотосенсибилизатор-краси-тель подбирается таким образом, чтобы он селективно прикреплялся

к бактериальной клетке и не взаимодействовал с клеткой-хозяином.

К настоящему времени создан целый ряд эффективных фотосенсибилизаторов, и работа в этом направлении продолжается. Перспективным направлением работ считается создание условий стимулирования накопления внутри бактериальной клетки повышенной концентрации порфири-на, который является так же, как и флавин, эндогенным фотосенсибилизатором. После облучения бактериальных клеток красным светом, а ещё лучше сине-фиолето-вым, происходит их эффективное уничтожение. Это новое, интенсивно развивающееся направление в антимикробной фотодинамической терапии (АФДТ).

Ещё одно направление работ — поиск эндогенных (находящихся внутри биологического вещества молекул) фотосенсибилизаторов.

Сегодня установлены два наиболее распространённых в живой природе эндогенных фотосенсибилизатора. Это, по-видимому, самые древние биомолекулы: пор-фирин и флавин.

Как уже отмечалось, в ряде научных центров проводятся работы по стимулированию «производства» внутри бактериальных клеток повышенной концентрации порфи-рина с тем, чтобы после облучения бактериальных клеток красным (650 нм) или сине-фиолетовым (415 нм) светом вызвать их гибель.

Мы предположили, что в липид-ном слое мембран бактериальных клеток в достаточном количестве присутствуют флавины, которые поглощают свет в синем диапазоне спектра (450 нм). Эти флавины являются эндогенными фотосенсибилизаторами, которые при поглощении квантов синего света пере-

ФОТОДИНАМИЧЕСКОЕ АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Синглетный кислород

Возбуждённый флавин

Кислород

\%1

Передача возбуждения

Липидная мембрана

Синий свет \ = 450 нм

Флавин

Окисление липидов, повреждение мембраны

Обсуждение
Понравилось?
Войдите чтобы оставить комментарий
Понравилось?