Metoda fotodynamiczna w diagnostyce i terapii guzów głowy i szyi

50 Metoda fotodynamiczna w diagnostyce i terapii guzów głowy i szyi Photodynamic method in diagnosis and therapy of head and neck cancer Alina Morawiec-Sztandera, Izabela Niedźwiecka, Dariusz Kaczmarczyk Pol. Przegląd Otorynolaryngol 2011; suplement: 0 (0): 50-58 SUMMARY The photodynamic phenomenon is based on the effect of tissue and cell Photodynamic diagnosing PDD is based on the effect of ultraviolet rays on neoplastic and dysplastic tissues that emit light different from the healthy Fluorophores selectively accumulate in higher concentration in pathological than in normal tissues. An appropriate selection of the photosensitizer at accumulation in the studied tissue seems essential for a good detection of lesions. In order to excite fuorescence, it is also necessary to provide energy using laser beams with the wavelength congruent with the absorption spectrum of the photosensitizer that has been accumulated in the neoplastic or dysplastic tissues. From all the presently available sources of light lasers, which enable by Polskie Towarzystwo Otorynolaryngologów Chirurgów Głowy i Szyi Otrzymano/Received: 21.10.2011 Zaakceptowano do druku/accepted: 31.10.2011 Klinika Chirurgii Nowotworów Głowy i Szyi Uniwersytetu Medycznego w Łodzi Kierownik: Prof. dr hab. med. Alina Morawiec Sztandera Wkład pracy autorów/authors contribution: Wg kolejności Konflikt interesu/conflicts of interest: Autorzy pracy nie zgłaszają konfliktu interesów. Adres do korespondencji/ Address for correspondence: imię i nazwisko: Alina Morawiec-Szandera adres pocztowy: ul. Beczkowa 42 m 12 93-487 Łódź frequently. Photodynamic method as practical non invasive way was used in early diagnosis of precancerous lesion and cancer of skin and mucosa of oral cavity, bronchus, esophagus, large intestine, bladder and reproductive organ. Photodynamic therapy (PDT) is based on the cytotoxicity of light-activated photosensitizers accumulated in the cancer tissue PDT is minimally invasive agent in the tumor and its microenvironment where pathological tissue is damaged. Photodynamic therapy proved effective to damage pathological tissue in cancer of skin and mucosa of oral cavity, bronchus, supper and upper part of digestive tract, bladder, vulva and uterine cervix. Small, last papers show ability of use photodynamic method to diagnosis and treatment head and neck cancer. Hasła indeksowe: - Key words:

51 Tabela I. Procent Procent 22 1 2 12 2 Razem 29 100 100 Tabela II. Procent Procent 23 100 1 0 0 0 0 100 2 Razem 23 100 100 mo fluorescencyjne tkanki można uzyskać, wykorzystując naturalnie występujące w komórkach substancje fluoroforowe autofluorescencja. Po podaniu przed naświetlaniem związków fotouczulajacych uzyskujemy fluorescencję indukowaną lub wywołaną. Autofluorescencja to zjawisko, w którym pod wpływem światła ultrafioletowego (UV) szereg biomolekuł wykazuje zdolność do fluorescencji. Spektra widmowe tych fluoroforów są modyfikowane przez zjawisko rozpraszania światła i parametry fizyko-chemiczne środowiska. Źródłem endogennej fluorescencji są aminokwasy aromatyczne i koenzymy, choćby wymienić tryptofan, tyrozynę i fenyloalaninę. Dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy w formie zredukowanej (NADH) i fosforan dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NADPH) równie dobrze jak flawiny (dinukleotyd flawinoadeninowy FAD, mononukleotyd flawinowy FMN, witamina B 2 ) i kwas foliowy charakteryzują się wysoką zdolnością fluoryzacji. Endogenne porfiryny, melanina, pirydoksyna, lipofuscyna, ale i kolagen oraz elastyna także dają fluorescencyjne widma. Fluorescencja wywołana pozwala na zwiększenie czułości wykrywania ognisk nowotworowych i stanów przedrakowych dzięki wybiórczej retencji podanego fotouczulacza w tkance neoplastycznej lub dysplastycznej. Warunkiem detekcji jest prawidłowe dobranie fotouczulacza w optymalnej dawce i o dużym powinowactwie do komórek nowotworowych, tak aby współczynnik gromadzenia go w tkance był najbardziej korzystny. Dla wzbudzenia fluorescencji konieczne jest podanie energii w postaci światła laserowego o długości fali zgodnej z pasmem pochłaniania fotouczulacza zgromadzonego w tkance zmienionej nowotworowo lub dysplastycznie. Ze wszystkich dostępnych obecnie źródeł światła najchętniej wykorzystywanymi są źródła laserowe, które pozwalają na uzyskanie światła o ściśle określonych parametrach [6]. Metodyka diagnostycznej fotodynamiki sprowadza się kolejno do podania badanemu preparatu, będącego pochodną związków porfirynowych, który selektywnie kumuluje się w tkance nowotworowej. Następnie naświetla się tę okolicę ciała promieniami lasera lub specjalnej lampy z filtrami (o długości fali ok. 400 nm). Pod wpływem tego światła tkanka nowotworowa świeci czerwoną luminescencją, co pozwala określić kształt, wielkość i położenie zmiany nowotworowej. Badanie można przeprowadzać w warunkach ambulatoryjnych, ale i śródoperacyjnie dla oceny bezpiecznych marginesów onkologicznych [7]. Po wykryciu miejsca świecenia patologicznej tkanki można przystąpić podczas tej samej procedury do zniszczenia tkanki nowotworowej, czyli do terapii fotodynamicznej. Miejsce, w którym zlokalizowano nowotwór, naświetla się ponownie promieniami lasera o innej długość fali (632 nm). Promienie wnikają wówczas znacznie głębiej i w wyniku reakcji chemicznych niszczą tkankę nowotworową. Terapia fotodynamiczna umożliwia nie tylko likwidację głównej masy nowotworu, ale i usunięcie pojedynczych chorych komórek,

52 Ryc. 1. Ryc. 2. Ryc. 3. w najbliższej okolicy zmiany patologicznej. W bardziej zaawansowanej chorobie wymagane jest podawanie fotouczulaczy i naświetlanie kilkakrotne [8]. Wykazano zdecydowanie większą czułość i swoistość metody autofluorescencji niż fluorescencji wywołanej po przebadaniu 47 i 43 pacjentów odpowiednio z nowotworami głowy i szyi [9, 10], co przedstawiono w tabeli I i II. Obrazy z autofluorescencji i fluorescencji wywołanej przedstawiają ryciny 1 4. Terapia fotodynamiczna znalazła zastosowanie nie tylko w leczeniu dysplazji, stanów przedrakowych i nowotworów, ale również chorób infekcyjnych bakteryjnych, wirusowych, pasożytniczych, grzybiczych, łuszczycy, rogowacenia słonecznego, reumatoidalnego zapalenia stawów, degeneracji plamki żółtej [11]. Z chwilą naświetlenia światłem o określonej długości fali fotouczulacz przechodzi transformację z niskoenergetycznego stanu do wzbudzonego singletowego

53 Rycina poziomu. Następnie fotouczulacz może powrócić do stanu podstawowego z emisją fluorescencji lub może znaleźć się przejściowo w wysokoenergetycznym stanie tripletowym. Tripletowy stan może reagować z endogennym tlenem, w wyniku czego powstaje singletowy tlen i inne wolne rodniki powodujące szybką i selektywną destrukcję tkanki docelowej. Zatem kluczowym etapem reakcji fotodynamicznej jest wytworzenie reaktywnych form tlenu, w tym tlenu singletowego. Enzymy antyoksydacyjne (dysmutaza ponadtlenkowa i katalaza) zabezpieczają komórki przeciwko pewnym formom rodnikowym tlenu, ale nie tlenowi singletowemu [12]. Zainicjowanie reakcji fotodynamicznej wymaga trzech podstawowych składników [6]: a. fotosensybilizatora uczulającego tkankę nowotworową na działanie światła, b. źródła światła zdolnego do wzbudzenia zakumulowanego w tkance nowotworowej fotouczulacza, przy czym pasmo emisji źródła światła musi pokrywać się z pasmem absorpcji fotosensybilizatora, c. tlenu rozpuszczonego w tkance. Fotouczulacz lub jego prekursor po metabolicznej aktywacji wskutek działania światła o określonej długości fali przechodzi z niskoenergetycznego stanu podstawowego do stanu wzbudzonego. Cząsteczka fotouczulacza może przejść ponownie do stanu podstawowego, ale towarzyszy temu fluorescencja, lub też do niższego energetycznie stanu tripletowego. Wyróżnia się dwa mechanizmy reagowania fotouczulacza w tripletowym stanie wzbudzonym z cząsteczkami w komórce [13]. Pierwszy mechanizm dotyczy przeniesienia elektronu lub atomu wodoru bezpośrednio z fotouczulacza na cząsteczkę substratu (komórka nowotworowa) z utworzeniem wolnych rodników, które natychmiast reagują z tlenem. Daje to powstanie wysoce reaktywnych form tlenu, jak anionorodniki nadtlenkowe, rodniki hydroksylowe, nadtlenek wodoru, które prowadzą do świecenia lub zniszczenia tkanki nowotworowej poprzez utlenianie biomolekuł. Te bardzo reaktywne chemiczne związki mogą uszkadzać białka, tłuszcze, kwasy nukleinowe i inne składowe komórki [12, 14]. Drugi mechanizm to oddziaływanie fotouczulacza z tlenem tripletowym. Powstaje wówczas elektronowo wzbudzona i wysoce reaktywna postać tlenu, zwana tlenem singletowym. Tlen singletowy wykazuje bardzo silne właściwości utleniające. Reaguje z wieloma biomolekułami, takimi jak lipidy, białka czy kwasy nukleinowe, w rezultacie powodując fluorescencję lub śmiertelne dla komórek uszkodzenia. Oba mechanizmy wskazują, że na przebieg reakcji fotodynamicznej ma wpływ zarówno stężenie tlenu, jak i fotouczulacza. W PDT jest trudno odróżnić te reakcje. Udział obu procesów (I i II mechanizm) wskazuje, że mechanizm uszkodzenia jest zależny zarówno od stężenia tlenu, jak i koncentracji fotouczulacza. Uszkodzenie zależne od fotouczulacza obejmuje in vivo komórki, naczynia i immunologiczne mechanizmy [12]. Źródła światła do reakcji fotodynamicznej mogą być różne, byleby spełniały warunek podobieństwa swego spektrum do widma substancji je pochłaniającej. Znajdują tu zastosowanie niskoenergetyczne źródła światła widzialnego, które aktywują fotosensybilizator, czyli lasery argonowe, barwnikowe, impulsowe na parach złota lub miedzi, lasery półprzewodnikowe lub tańsze lampy: wolframowe, halogenowe, ksenonowe. Laser (skrót od nazwy Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) oznacza wzmocnienie światła przez wymuszoną emisję promieniowania. Zaletą światła laserowego jest jego monochromatyczność, koherentność (spójność) i postać wiązki o bardzo małej rozbieżności (skupienie) [15]. Monochromatyczność pozwala na dobranie długości fali, która znajduje się dokładnie w maksimum jednego z pasm absorpcji danego fotouczulacza. Dzięki temu unika się nagrzewania światłem tkanek, które leżą poza pasmami absorpcji. Do wad zestawów opartych na laserach należy wysoka cena, awaryjność oraz złożoność urządzeń. Jednakże szybki rozwój laserów diodowych pozwolił na przezwyciężenie większości z wymienionych problemów [14]. Lampy i diody elektroluminescencyjne to niekoherentne źródła światła. Wyróżnia się tu lampy ksenonowe, rtęciowe, metalohalogenkowe, które wyposażone są w odpowiednie filtry, oraz diody LED. Znalazły one szerokie zastosowanie w dermatologii oraz kosmetologii. Ich zaletą jest niska cena, niewielkie rozmiary, łatwość w użyciu i utrzymaniu oraz możliwość naświetlania dużych powierzchni ciała [14, 16]. Do wad zalicza się niską efektywność przekazywania promieniowania poprzez światłowód, generowanie ciepła oraz światła o szerokim spektrum [14]. Diody LED, w porównaniu z lampami halogenowymi, zapewniają głębszą penetrację światła w głąb tkanek, generują mniej ciepła, naświetlanie nieuczulonej na działanie światła skóry

54 jest mniej bolesne, co może przekładać się na wzrost komfortu leczenia podczas PDT [14]. Różne techniki są stosowane do naświetlenia guza. W PDT można to zrobić powierzchownie, śródtkankowo, wewnątrzjamowo, jak i podczas operacji. Śródtkankowe dostarczenie światła jest wskazane dla guzów, w przypadku których operacja umożliwiłaby rozległą resekcję lub dla tych, u których operacja nie jest odpowiednią metodą leczenia. PDT śródoperacyjna ma zastosowanie jako adjuwantowe leczenie w anatomicznie kompleksowych obszarach, wówczas fotouczulacz jest aplikowany kilka dni przed operacją i resekcja guza następuje po jego aktywacji [17]. Źródła światła stosowane w PDT mogą być różne, a uzależnione to jest lokalizacją i morfologią uszkodzenia. Są to typowe włókno-optyczne katetery zakończone cylindrycznymi rozpraszaczami lub soczewkami do zastosowania w płaskim polu [18]. Najlepszymi urządzeniami w PDT rutynowo przeprowadzanej w klinice byłyby takie, które jednocześnie mogłyby monitorować zarówno dostarczanie światła, jaki i fluorescencję tkanki ze skumulowanym fotouczulaczem [11]. Fotosensibilizatory mogą być pochodzenia roślinnego i do nich należą produkty degradacji chlorofilu, hiperycyna, fagopiryna, psoralen, angelicyna, aflatoksyny, alkaloidy, pochodne tiofenu, poliacetyleny. Fotouczulacze to także barwniki fenotiazynowe: błękit metylenowy, błękit toluidyny, ftalocyjaniny: sulfonowana ftalocyjanina glinowa, kationowa ftalocyjanina cynkowa wzbudzane światłem o długości fali >650 nm oraz porfiryny i ich prekursory: Photofrin (Axan), kwas 5-aminlewulinowy (ALA) wzbudzane światłem o długości fali około 630 nm [12]. Dobrze dobrany fotouczulacz powinien charakteryzować się nietoksycznością dla tkanek zdrowych, być rozpuszczalny w wodzie, nie być aktywowany metabolicznie do związków toksycznych, natomiast wykazywać się toksycznością wobec komórek nowotworowych w następstwie wytwarzania tlenu singletowego w reakcji ze światłem. Fotosensibilator musi być chemicznie czysty, wykazywać cytotoksyczność wyłącznie w obecności światła, gromadzić się selektywnie w komórkach nowotworowych, w krótkim czasie od podania osiągać maksymalne stężenie w docelowej tkance oraz być szybko wydalany z organizmu celem zminimalizowania toksyczności systemowej. Nie mniej ważne cechy substancji fotouczulającej to dysponowanie wysoką wydajnością kwantową tworzenia tlenu singletowego lub form rodnikowych, posiadanie wysokiego współczynnika ekstynkcji w zakresie długości fali 600 800 nm, w którym światło wnika najgłębiej w tkanki i posiada jednocześnie tyle energii, aby generować tlen singletowy. Dotychczas nie opracowano fotouczulacza spełniającego wszystkie powyższe kryteria. Do wad obecnie używanych związków należą m.in.: przedłużająca się wrażliwość skóry na działanie światła, ograniczona selektywność, zbyt wysoka lub zbyt niska efektywność [13, 18]. Problemy związane z fotouczulaczami wynikają z tego, że większość obecnie stosowanych fotouczulaczy z grupy porfiryn oraz ich pochodnych należy do związków hydrofobowych, które wykazują tendencję do tworzenia agregatów w roztworach wodnych. Zjawisko agregacji obniża wydajność kwantową tworzenia tlenu singletowego oraz utrudnia podawanie leku (konieczność zminimalizowania zjawiska agregacji np. poprzez tworzenie kompleksów z liposomami) [19]. Fotouczulacze gromadzą się zarówno w tkankach zdrowych, jak i nowotworowych, jednak ze zdrowych są usuwane znacznie szybciej. Powstałe różnice w stężeniu pozwalają na selektywne uwidocznienie lub niszczenie komórek nowotworowych i ograniczenie uszkodzeń zdrowych tkanek. Stosunek stężenia fotosensybilizatora w guzie do stężenia w tkance zdrowej zależy od rodzaju fotouczulacza, nowotworu oraz tkanki. Najczęstszym sposobem podania fotouczulacza jest dożylna iniekcja. Związki silnie hydrofobowe wiążą się preferencyjnie z lipoproteinami, podczas gdy umiarkowanie hydrofobowe oraz hydrofilowe z białkami osocza, głównie albuminami [7]. W przypadkach widocznych nowotworów skórnych można fotouczulacz podawać domięśniowo, śródtkankowo czy też śródguzowo, wstrzykując go w okolicę zmian nowotworowych w trzech, czterech miejscach maleńką insulinową igiełką. Zanim rozpocznie się naświetlanie tego miejsca, pacjent musi odczekać kilka godzin, aby preparat został wchłonięty przez zdegenerowane komórki. W leczeniu nowotworów jamy ustnej czy też narządów ginekologicznych używa się preparatu w formie maści, która jest bardzo szybko wchłaniana przez błonę śluzową [20]. Fotouczulacze hydrofilowe transportowane przez białka osocza kumulują się głównie w zrębie naczyń krwionośnych guza, stąd dominującym mechanizmem działania PDT są efekty naczyniowe. Związki lipofilowe, tworzące kompleksy z lipoproteinami, gromadzą się głównie w komórkach tkanki łącznej nowotworu (np. makrofagi, fibroblasty) oraz w komórkach nowotworowych, dlatego dominuje mechanizm bezpośredniej śmierci komórki. Fotouczulacze, takie jak porfiryny, wykazują również duże powinowactwo do fibryny, kolagenu i elastyny składników zrębu naczyniowego oraz nowotworu [21]. Obecnie do zastosowania w praktyce zostały zatwierdzone w Europie 4 preparaty: Foscan (meta-tetrahydroksyfenylochlorin; mthpc), Photofrin (porfimer sodu Axan), Metvix (ester metylowy kwasu 5-aminolewulinowego) oraz Visudyne (BPD; Verteporfin). Photofrin jest najintensywniej przebadanym i klinicznie stosowanym fotouczulaczem. Drugą generację fotouczulaczy stanowi kwas 5-aminolewulinowy (ALA), pochodna benzoporfiryny (BPD), temoporfiryna

55 (mthpc) i inne. Foscan jest 100 razy bardziej aktywny niż Photofrin i ma większą zdolność do generowania tlenu singletowego, jakkolwiek może powodować większy ból podczas terapii i większą wrażliwość skóry na światło. Typowy ALA i jego estry mają zastosowanie do leczenia stanów przedrakowych i raków podstawno komórkowych i płaskonabłonkowych skóry. Trzecia generacja fotouczulaczy obejmuje obecnie osiągalne leki, które są zmodyfikowane przez monoklonalne przeciwciała lub nośniki proteinowe nie będące przeciwciałami i układy białko receptor w powiązaniu z radioaktywnym oddziaływaniem [18]. Wytłumaczenie, dlaczego fotouczulacze gromadzą się w tkance patologicznej, a nie zdrowej, bazuje na kliku teoriach, z których każda ma swojego autora. Niektórzy twierdzą, że selektywna lokalizacja niektórych fotouczulaczy wynika z niższego zewnątrzkomórkowego ph w gwałtownie rozwijającej się tkance nowotworowej niż w otaczających, zdrowych tkankach, co zwiększa selektywność gromadzenia się fotouczulaczy [22, 23]. Inni uważają, że szybka angiogeneza w tkance nowotworowej skutkuje powstawaniem naczyń niskiej jakości, wykazujących tendencję do przeciekania, co ułatwia przedostawanie się makromolekuł do istoty międzykomórkowej. Jednocześnie fotouczulacz jest usuwany wolniej z guza ze względu na zaburzenia odpływu limfy [19]. Jeszcze inni tłumaczą selektywny wychwyt fotouczulacza przez guz nie jakimiś szczególnymi właściwościami komórek nowotworu, lecz raczej fizjologicznymi różnicami pomiędzy tkanką prawidłową a patologiczną. Uwzględnia się większą objętość tkanki śródmiąższowej w obrębie nowotworu niż w tkance zdrowej, większą frakcję makrofagów w tkance patologicznej, nieszczelność mikronaczyń oraz osłabiony drenaż limfatyczny tkanek guza. Ponadto uważa się, że może mieć wpływ relatywnie większa ilość nowo zsyntezowanego kolagenu oraz lipoprotein w tkance nowotworowej [24, 25]. Podany dożylnie fotouczulacz ulega absorpcji do 24 godzin, ale zależy to od tkanki, w której nowotwór się umiejscowił. W tkance mózgowej wchłania się on trudniej i dlatego stosuje się tu zazwyczaj większą dawkę albo podaje śródtkankowo (już po otwarciu czaszki), co skraca ten okres. W skórze proces ten trwa od 3 do 5 godzin. Objawy uboczne PDT występują po dożylnym podaniu fotouczulacza w postaci nadwrażliwości na światło. Odgrywa tu rolę czas przebywania fotouczulacza w skórze. Fotouczulacz może być aktywowany przez światło dzienne i prowadzić do oparzeń I i II stopnia. Zaleca się unikania intensywnego światła i bezpośredniego działania promieni słonecznych od kilku godzin do kilku tygodni, dopóki preparat nie zostanie wydalony, ażeby zapobiec oparzeniom słonecznym, rumieniowi, obrzękom. Reakcja fotowrażliwości może pojawiać się po kilku minutach i należy osłaniać skórę i oczy przed ekspozycją na intensywne światło. Niektóre fotouczulacze mogą pozostawać w skórze przez kilka miesięcy, co wymaga zmiany stylu życia. W przypadkach kiedy planowane jest powtarzanie PDT, taka kumulacja jest korzystna. W większości jednak przypadków wskazane jest szybkie działanie i szybka eliminacja preparatu. Nie ma takich problemów z zastosowaniem miejscowym ALA w postaci maści [12]. Leczenie PDT z reguły nie jest bolesne, ale kilka godzin po PDT większość pacjentów odczuwa silny ból, stąd środki p. bólowe należy podać przed i po laseroterapii. Uszkodzenie tkanek zdrowych jest minimalne, niemniej jednak może mieć miejsce ich obrzęk, ból lub uszkodzenie na granicy z guzem. Inne objawy uboczne wynikają z miejsca poddawanego terapii (kaszel, trudności połykania, ból brzucha, krótki oddech itp.), mają one jednak charakter przejściowy [17]. Nowotwory głowy i szyi to termin, który obejmuje różne złośliwe guzy w obrębie jamy ustnej, gardła, jam nosa oraz krtani. Znanymi czynnikami ryzyka powstawania tych nowotworów są wiek, światło słoneczne (raki warg), nadużywanie alkoholu, palenie papierosów lub innego tytoniu, błędy dietetyczne. Najczęstszym nowotworem jest rak płaskonabłonkowy, jakkolwiek mogą być i inne typy. Rak płaskonabłonkowy jamy ustnej jest najczęstszym nowotworem złośliwym jamy ustnej i ósmym co do częstości spotykanym rakiem na świecie, stanowiąc 2 4% rocznych zachorowań na raka [26]. Pomimo postępów chirurgii, chemioterapii i radioterapii liczba przeżyć 5-letnich nie poprawiła się istotnie od 50 lat [12]. PDT może być przydatna w leczeniu nowotworów głowy i szyi, stanach przedrakowych, guzach pierwotnych, we wznowach nowotworów oraz przerzutach regionalnych. Przewagą PDT nad konwencjonalnymi metodami leczenia jest jej minimalna inwazyjność i selektywne zniszczenia guza z zachowaniem nietkniętych tkanek zdrowych [27]. PDT wykazuje 100% skuteczności w nowotworach skóry, szczególnie przy zmianach powierzchownych (czerniaki) lub w nowotworach błon śluzowych, dostępnych drogą endoskopową. Mało efektywna jest PDT przy zmianach głęboko naciekających, a nieskuteczna w rozsianej chorobie nowotworowej [26, 28]. Wybór leczenia wczesnego stadium raka krtani i jamy ustnej jest ściśle związany z zachowaniem funkcji tych narządów, czyli głosu i czynności połykania. Preferowanym sposobem terapii jest leczenie chirurgiczne w przypadkach mało zaawansowanych raków jamy ustnej i radioterapia we wczesnym stadium raka krtani [29]. Jednakże chirurgiczne usunięcie nowotworu niesie za sobą usunięcie części narządu odpowiedzialnych za jego funkcję. Wycięcie części języka upośledza mowę i niekiedy połykanie, zaś radioterapia prowadzi do suchości błony śluzowej jamy ustnej, dysfagii, wypadania zębów oraz martwicy kości [30].

56 Zastosowanie wewnątrzkrtaniowej laserowej chirurgii także jest efektywne we wczesnych stadiach choroby, ale wymaga znacznego doświadczenia i aparatury. Wyniki odległe tego typu leczenia przedstawiały się bardzo różnie [31]. Retrospektywne badania [32] wykazały, że wyleczenie miejscowe, zachowanie krtani i ocena przeżycia były zbliżone po przezustnej laserowej resekcji, otwartej częściowej laryngektomii i radioterapii w mało zaawansowanych rakach krtani. Radioterapia ma tę korzyść we wczesnych stadiach raka krtani, że pozwala zachować struktury anatomiczne z relatywnie dobrą jakością głosu. Jednakże istnieją ograniczenia w powtarzaniu radioterapii w przypadkach nawrotu choroby lub wtórnego guza pierwotnego [27]. Optymalnym leczeniem dla średnio zaawansowanej dysplazji i wczesnych raków jamy ustnej i krtani wydaje się być terapia fotodynamiczna, która jako niechirurgiczna, minimalnie inwazyjna spełnia kryteria metody bezpiecznej, możliwej do powtórzenia oraz skutecznej. Dotąd znalazła głównie zastosowanie przy użyciu Photofrinu (Axan) do leczenia wczesnych i zaawansowanych guzów wewnątrzoskrzelowych i powierzchownych, minimalnie naciekających gruczolakoraków przełyku i dużego stopnia dysplazji powiązanej z przełykiem Barretta [20]. Niewiele jest doniesień na temat zastosowania PDT w leczeniu dysplazji, raka in situ (CIS) i raka płaskonabłonkowego w zaawansowaniu T1 krtani i jamy ustnej [29, 33]. Badania Biela [33] na dużej grupie 115 pacjentów z T1 i T2 rakiem krtani po zastosowaniu Photofrinu w PDT wykazały całkowitą regresję uzyskaną u 91,3% po jednej terapii. Głos oceniany, co prawda subiektywnie, był doskonały u większości pacjentów. W rakach jamy ustnej o zaawansowaniu Tis, T1 i T2 (113 pacjentów) i T2 i T3 (48 chorych) przy klinicznie ocenianej maksymalnej głębokości tych guzów nie większej niż 1 cm wyniki przedstawiały się podobnie, czyli po 90-miesięcznej obserwacji odpowiednio 93,8% i 89,6% pacjentów było wolnych od choroby. W Unii Europejskiej powszechnie stosowany jest Foscan jako lokalna terapia dla leczenia paliatywnego pacjentów z zaawansowanym rakiem głowy i szyi, u których poprzednie leczenie nie było skuteczne, lub u tych, u których niemożliwe było leczenie chirurgiczne, napromienianiem lub podaniem cytostatyków. Duże, wieloośrodkowe badania II próby przeprowadzono ostatnio dla oceny skuteczności zastosowania Foscanu w PDT w leczeniu pierwotnych raków ustno-gardłowych, nawrotów i wtórnych pierwotnych raków jamy ustnej. Badaniem objęto 114 pacjentów z T1 i T2 raków ustno-gardłowych. Całkowitą regresję ujawniono odpowiednio u 93% i 58%. Większość pacjentów miała nowotwory dna jamy ustnej, wargi i przedniej części języka. U wszystkich pacjentów po PDT była zachowana funkcja narządu i żaden nie wymagał udrożnienia dróg oddechowych [34]. Całkowite wyleczenie po PDT w przypadku nawrotowego lub wtórnego raka jamy ustnej u 50% odnotował Biel [33] po zastosowaniu Foscanu, a 79% jego pacjentom wydłużyła ona czas przeżycia. Pacjentom, którzy mają bardzo ograniczone możliwości terapeutyczne, PDT z użyciem Foscanu oferuje szansę redukcji guza, remisji i przedłużenie życia [35]. Kwas 5-aminolewulinowy (ALA) służy jako prekursor fotouczulacza, jakim jest protoporfiryna IX (PpIX). Egzogenny ALA hamuje pierwszy etap syntezy porfiryny, powodując akumulację PpIX w tkance. Prowadzi to do ograniczonej głębokości wnikania miejscowo zastosowanego ALA, czyli 1 2 mm, a stąd do zastosowania wyłącznie w uszkodzeniach powierzchownych. ALA jest wydalany z tkanek w ciągu 48 godz., a nadwrażliwość na światło utrzymuje się nie dłużej niż 24 godz. ALA miejscowo podawany w postaci 10 20% kremu 2 godziny przed naświetlaniem był głównie skuteczny w stanach przedrakowych, takich jak dysplazja lub leukoplakia [36], zaś leczenie wczesnego stadium raka głowy i szyi za pomocą ALA-PDT było nieefektywne [37]. Główną korzyścią PDT w przypadkach dysplazji i wczesnego raka krtani jest możliwość zachowania prawidłowej wewnątrzkrtaniowej tkanki przy efektywnym leczeniu zmiany patologicznej, co pozwala na zachowanie funkcji i możliwości wytwarzania głosu [33]. Co więcej, PDT może być przeprowadzana u pacjentów ambulatoryjnych z użyciem pojedynczej, nieinwazyjnej wiązki światła aktywującej proces leczenia i wymagającej krótkiego czasu terapii. W wyselekcjonowanych przypadkach nawrotu raka krtani, kiedy nieefektywna jest konwencjonalna radioterapia, PDT pozwala zachować głos i może wyeliminować potrzebę ratującej życie chirurgii. Istotnie PDT może być powtarzana bez stałego uszkodzenia funkcji krtani, jaka bywa spotykana przy powtarzaniu chirurgii laserowej lub chordektomi. Ostatecznie PDT w dysplazji i CIS oraz pierwotnym T1 raku krtani stanowi rezerwę radioterapii w leczeniu nawrotów i wtórnego raka pierwotnego głowy i szyi, które mogą pojawiać się u pacjentów wysokiego ryzyka [38]. Pomimo ograniczeń związanych z głębokością wnikania nowotworu (0,5 1 cm przy długości fali wiązki laserowej 630 nm) oraz doborem odpowiedniego fotouczulacza, PDT przeważa nad tradycyjnym leczeniem (chirurgia i radioterapia) nowotworów głowy i szyi. Należy podkreślić precyzyjność wiązki laserowej w naświetleniu tkanki patologicznej z efektem fototoksyczności. PDT pozwala na utrzymanie architektury tkanek, dostarczając matrycy dla tkanki prawidłowej przez pozostawienie nienaruszonego podnabłonkowego kolagenu i elastyny oraz elementów podporowych [28]. Niebagatelną zaletą PDT jest możliwość jej powtarzania, szczególnie u pacjentów z nowotworami głowy i szyi, u których wydłużenie czasu przeżycia zwiększa ryzyko pojawienia się drugich nowotworów pierwotnych w górnym odcinku układów oddechowego i pokarmowego w 3 10% przypadków

57 [38]. Zastosowanie PDT nie wyklucza innych metod terapii, takich jak: radioterapia, chirurgia, chemioterapia, które mogą być stosowane przed, w trakcie i po PDT. Najpoważniejszym działaniem ubocznym porfimeru sodowego w PDT jest wydłużona fotowrażliwość (uczulenie na światło), co warunkuje konieczność unikania bezpośredniego działania światła dziennego. W przypadku gdy miejscem oddziaływania jest jama ustna, może pojawiać się umiarkowana bolesność. W przypadkach leczenia raka krtani odnotowywano przejściową chrypkę [27]. Jednakże nie było długo utrzymujących się powikłań po PDT, tj. suchości jamy ustnej, przewlekłego uszkodzenia zębów, zaburzeń połykania lub martwicy kości. Jakość głosu miała tendencję do poprawy w porównaniu z głosem przed leczeniem. PDT wykazała się dużą skutecznością we wczesnych rakach jamy ustnej i krtani oraz stanach przedrakowych [32]. W podsumowaniu należy wymienić zalety fotodynamicznej terapii, czyli: a. skuteczność w dysplazjach, stanach przedrakowych i nowotworach powierzchownych, b. możliwość wielokrotnego powtarzania bez ograniczeń dawki, c. nieinwazyjność, d. możliwość stosowania przedoperacyjnie, śródoperacyjnie i pooperacyjnie, e. niepozostawianie blizn i zwłóknień, czyli zapewnienie dobrego efektu kosmetycznego, f. możliwość na każdym etapie włączenia do klasycznej terapii onkologicznej, g. nieuszkadzanie włókien nerwowych i naczyń, h. mało skomplikowana aparatura do diagnostyki i terapii, i. możliwość wykonywania w warunkach ambulatoryjnych, j. pozostawienie niezmienionej błony śluzowej, k. zapewnienie bezpiecznej, długoterminowej terapii z uwagi na brak genotoksycznego i mutagennego działania, l. możliwość terapii paliatywnej w miejscowo rozpadających się guzach w celu poprawy jakości życia i wydłużenia czasu przeżycia. Wśród wad fotodynamicznej terapii należy wymienić nieefektywność w rozsianym procesie nowotworowym, bo nie jest możliwe naświetlenie całego ciała, oraz kilkutygodniową nadwrażliwość na światło. 1. Policard A. Etude sur les aspects offerts par des tumeurs experimentales examineesa la lumikre de Wood. C. R. Soc. Biol. Lyon, 1924;91:1423 1428. 2. Auler H, Banzer G. Untersuchungen uber die Rolle der Porphyrine bei geschwulstkranken Menschen und Tieren. Z. Krebsforsch, 1942;53:65 68. 3. Lipson RL, Baldes EJ. The photodynamic properties of a particular haematoporphyrin derivative. Arch Dermatol, 1960;82:508 516. 4. Dolphin D, The Porphyrins Editor, Academic Press, New York, 1978 1979. 5. New O M, Dolphin D. Design and Synthesis of Novel Phenothiazinium Photosensitiser Derivatives. European Journal of Organic Chemistry, 2009;2675 2686. 6. Graczyk A. Biochemiczne i biofizyczne podstawy fotodynamicznej metody wykrywania i leczenia nowotworów, W: Graczyk A. (red.), Fotodynamiczna metoda rozpoznawania i leczenia nowotworów, Dom Wydawniczy Bellona, Warszawa, 1999: s.21 94. 7. Sieroń A, Adamek M, Biniszkiewicz T, et al: Proponowane standardy diagnostyki autofluorescencyjnej i fotodynamicznej oraz terapii fotodynamicznej. (Suggested standards of autoflurescent and photodynamic diagnosis and photodynamic therapy) In: Podbielska H (ed.), Sieroń A (ed.), Stręk W (ed.): Diagnostyka i terapia fotodynamiczna. Urban and Partner, Wrocław 2004, s. 395 397. 8. Juzeniene A, Nielsen KP, Moan J. Biophysical aspects of photodynamic therapy. J Environ Pathol Toxicol Oncol, 2006;25(1 2):7 28. 9. Niedźwiecka I. Diagnozowanie metodą fotodynamiczną nowotworów głowy i szyi. Praca doktorska. Łódź 2008. 10. Niedźwiecka I, Zimmer-Nowicka J, Kaczmarczyk D, Morawiec-Sztandera A. Zastosowanie autofluorescencji tkankowej w ocenie podejrzanych zmian u pacjentów z nowotworami głowy i szyi. Otorynolaryngologia, 2009;8(1):18 22. 11. Gudgin Dickson EF, Goyan RL, Pottier RH New directions in photodynamic therapy. Cell Mol Biol (Noisy-le-grand), 2002;48:939 954. 12. Konopka K, Goslinski T. Photodynamic Therapy in Dentistry J Dent Res, 2007;86(8):694 707. 13. Tudaj A, Podbielska H, Zychowicz J, Stręk W. Światło leczy wprowadzenie do terapii i diagnostyki fotodynamicznej, W: Podbielska H, Sieroń A, Stręk, W. (red.), Diagnostyka i terapia fotodynamiczna, Wydawnictwo Medyczne Urban & Partner, Wrocław, 2004; s. 1 32. 14. Juzeniene A., Moan J., The history of PDT in Norway: Part one: Identification of basic mechanisms of general PDT, Photodiagn Photodyn Ther, 2007;4(1):3 11. 15. Mierczyk Z, Kwaśny M. Systemy laserowe do diagnostyki i terapii nowotworów metodą fotodynamiczną, W: Graczyk A. (red.), Fotodynamiczna metoda rozpoznawania i leczenia nowotworów, Dom Wydawniczy Bellona, Warszawa, 1999:244 299. 16. Morton CA, McKenna KE, Rhodes LE. Guidelines for topical photodynamic therapy: update, Br J Dermatol, 2008;159:1245 1266. 17. Kübler A, Niziol C, Sidhu M, Dunne A, Werner JA. Cost- -effectivity analysis of photodynamic therapy with Foscan (R) (Foscan (R)-PDT) compared with a palliative chemotherapy in patients with advanced head and neck tumors in Germany. Laryngorhinootologie, 2005;84:725 732 [article in German].

58 18. Allison RR, Bagnato VS, Cuenca R, Downie GH, Sibata CH. The future of photodynamic therapy in oncology. Future Oncol, 2006;2:53 71. 19. Nyman ES, Hynninen PH. Research advances in the use of tetrapyrrolic photosensitizers for photodynamic therapy. Journal of photochemistry and photobiology. B, Biology, 2004;73(1 2):1 28. 20. Dougherty TJ. An update on photodynamic therapy applications. J Clin Laser Med Surg, 2002;20(1):3 7. 21. Graczyk A, Kwasny M, Mierczyk Z. Progress in photodynamic method of tumor diagnosis and treatment, Proc Soc Photo Opt Instrum Eng, 2000;4238:52 60. 22. Peng Q, Warloe T, Berg K, Moan J, Kongshaug M, Giercksky KE, et al. 5-aminolevulinic acid-based photodynamic therapy. Clinical research and future challenges. Cancer, 1997;79:2282 2308. 23. Nelson JS, Kimel S, Brown L, Berns MW. Glucose administration combined with photodynamic therapy of cancer improves therapeutic efficacy, Lasers Surg Med, 1992;12(2):153 158. 24. Moan J, Peng Q. An outline of the hundred-year history of PDT. Anticancer Res, 2003;23(5A):3591 600. 25. Kwitniewski M, Juzeniene A, Ma LW, Glosnicka R, Graczyk A, Moan J. Diamino acid derivatives of PpIX as potential photosensitizers for photodynamic therapy of squamous cell carcinoma and prostate cancer: In vitro studies, J. Photochem. Photobiol. B. 2009;94(3):214 222. 26. Massano J, Regateiro FS, Januário G, Ferreira A Oral squamous cellcarcinoma: review of prognostic and predictive factors. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod, 2006;102:67 76. 27. Rigual NR, Thankappan K, Cooper M, Sullivan MA, Dougherty T, Saurin R. Popat SR, Loree TR, Biel MA, Henderson B: Photodynamic Therapy for Head and Neck Dysplasia and Cancer Arch Otolaryngol Head Neck Surg, 2009;135(8):784 788. 28. Triesscheijn M, Baas P, Schellens JH, Stewart FA. Photodynamic therapy in oncology. Oncologist, 2006;11(9):1034 1044. 29. Hinerman RW, Mendenhall WM, Amdur RJ, Villaret DB, Robbins KT. Early laryngeal cancer. Curr Treat Options Oncol. 2002;3(1):3 9. 30. Vissink A, Jansma J, Spijkervet FK, Burlage FR, Coppes RP. Oral sequelae of head and neck radiotherapy. Crit Rev Oral Biol Med, 2003;14(3):199 212. 31. Thomson PJ, Wylie J. Interventional laser surgery: an effective surgical and diagnostictool in oral precancer management. Int J Oral Maxillofac Surg, 2002;31(2):145 153. 32. Mendenhall WM, Werning JW, Hinerman RW, Amdur RJ, Villaret DB. Management of T1-T2 glottic carcinomas. Cancer, 2004;100(9):1786 1792. 33. Biel MA. Photodynamic therapy treatment of early oral and laryngeal cancers. Photochem Photobiol, 2007;83(5):1063 1068. 34. Hopper C, Kubler A, Lewis H, Tan IB, Putnam G. m-thpc- -mediated photodynamic therapy for early oral squamous cell carcinoma. Int J Cancer, 2004;111:138 146. 35. Hopper C, Niziol C, Sidhu M.: The cost-effectiveness of Foscan mediated photodynamic therapy (Foscan-PDT) compared with extensive palliative surgery and palliative chemotherapy for patients with advanced head and neck cancer in the UK. Oral Oncol, 2004;40:372 382. 36. Sieron A, Adamek M, Kawczyk-Krupka A, Mazur S, Ilewicz L. Photodynamic therapy (PDT) using topically applied deltaaminolevulinic acid (ALA) for the treatment of oral leukoplakia. J Oral Pathol Med, 2003;2:330 336. 37. Sieron A, Namyslowski G, Misiolek M, Adamek M, Kawczyk- -Krupka A. Photodynamic therapy of premalignant lesion and localrecurrence of laryngeal and hypopharyngeal cancers. Eur Arch Otorhinolaryngol, 2001;258:349 352. 38. Hong WK, Lippman SM, Itri LM, et al. Prevention of second primary tumors with isotretinoin in squamous-cell carcinoma of the head and neck. N Engl J Med, 1990;323(12):795 801.