5-aminolevulinic acid in photodynamic treatment of superficial basocellular epithelial lesions of the skin

WSTĘP


Leczenie nowotworów skóry obejmuje postępowanie chirurgiczne (wycięcie, kauteryzacja, wyłyżeczkowanie, krioterapia), radioterapię oraz miejscową chemioterapię z zastosowaniem 5-fluorouracylu. Postępowanie to, szczególnie w odsłoniętych okolicach twarzy i szyi, jest często przyczyną zarówno estetycznego, jak i funkcjonalnego kalectwa, szczególnie, gdy zmiana wymaga szerokiego wycięcia w celu uzyskania radykalności onkologicznej.

Szansę uniknięcia powyższych powikłań stwarza terapia fotodynamiczna (photodynamic therapy – PDT). Odkrycie w latach 40. XX wieku zjawiska selektywnego gromadzenia się barwników porfirynowych w tkankach nowotworowych w przeciwieństwie do tkanek zdrowych [1] zapoczątkowało całą serię badań doświadczalnych i klinicznych nad zastosowaniem fotouczulaczy w diagnostyce i terapii nowotworów.

Środki te, podawane zazwyczaj dożylnie lub doustnie, wymagały stosowania wysokich dawek preparatu, co w konsekwencji prowadziło do przedłużonej nadwrażliwości na światło.

W celu wyeliminowania tego efektu ubocznego prowadzi się badania nad zastosowaniem kolejnych generacji fotosensybilizatorów lub ich prekursorów. Szczególnym zainteresowaniem cieszy się kwas 5-aminolewulinowy (ALA), który jest metabolizowany w tkance do protoporfiryny IX (Pp IX) na naturalnej drodze syntezy hemu. Preparat ten został zastosowany po raz pierwszy przez Malika i Lugaciego w 1978 roku (in vitro) [2], a do praktyki klinicznej wprowadzony w 1990 roku przez Kennedy’ego i Pottiera [3]. Efekt akumulacji Pp IX indukowanej egzogennie dostarczonym ALA oparty jest na ominięciu kontroli sprzężenia zwrotnego na drodze biosyntezy hemu (Rys. 1.). W wyniku tego kilka endogennych produktów pośrednich przemiany porfirynowej, wykazujących aktywność fotodynamiczną, gromadzi się w komórkach, prowadząc do ich uczulenia na światło [2, 4, 5, 6, 7]. Z innych przyczyn wybiórczego gromadzenia się porfiryn w komórkach nowotworowych należy wymienić zmniejszoną aktywność ferrochelatazy w mitochondriach [8–10] oraz podwyższenie aktywności deaminazy porfobilinogenu [10–12].

Dobre wyniki uzyskiwane przez licznych autorów przy zastosowaniu ALA w terapii pierwotnych nowotworów skóry skłoniły nas do podjęcia próby leczenia powierzchownych nabłoniaków podstawnokomórkowych skóry.



MATERIAŁ I METODA


Zmiany skórne

Grupę poddaną leczeniu stanowiło 15 chorych (5 kobiet i 10 mężczyzn) w wieku od 53 do 82 lat (średnio: 68,5) z pojedynczymi nabłoniakami podstawnokomórkowymi. Zmiany zlokalizowane były głównie na twarzy, klatce piersiowej i okolicy lędźwiowej. Ich wielkość wahała się od 0,7 cm do 4,0 cm średnicy. Wszystkie przypadki zostały zweryfikowane histopatologicznie za pomocą biopsji (badania wykonano w Pracowni Histologicznej Kliniki Dermatologicznej Akademii Medycznej w Warszawie; Kierownik Pracowni: dr n. med. Teresa Kraińska). Pacjentów szczegółowo poinformowano o charakterze badania i możliwych efektach ubocznych, uzyskując pisemną zgodę. Na przeprowadzenie badań uzyskano zgodę Komisji Etycznej przy Wojskowym Instytucie Medycyny Lotniczej.


Preparat

Kwas 5-aminolewulinowy otrzymano z firmy Merck (Niemcy) i sporządzono 20 proc. maść na bazie euceryny z dodatkiem 0,1 proc. dimetylosulfotlenku (DMSO), jako substancji poprawiającej penetrację w głąb tkanki. Tak przygotowany preparat przechowywano w lodówce w temperaturze +4^oC.



Aparatura

Do wzbudzania powstałych endogennych porfiryn i postępowania terapeutycznego zastosowano oświetlacz halogenowy (produkcja: LASAR ELEKTRONIKA, Polska), będący źródłem światła quasimonochromatycznego o maksymalnej mocy wyjściowej światła niebieskiego (dł. = 415 nm) – 80 mW i czerwonego (dł. = 630 nm) – 260 mW. Promieniowanie transmitowane było światłowodem cieczowym o średnicy 8 mm i długości 1500 mm.



Metodyka

Przygotowany preparat aplikowany był na zmiany skórne pod opatrunek okluzyjny na okres 3 godzin. Po okresie aplikacji nadmiar maści usuwano mechanicznie, a następnie zmiany skórne oświetlano światłem niebieskim. Miało to na celu uwidocznienie granic nowotworu (faza diagnostyczna). Następnie zmiany naświetlano światłem czerwonym (czas ekspozycji ok. 10’-20’), co stanowiło dawkę światła 50–100 J/cm². Chorych kontrolowano po tygodniu, miesiącu oraz po 3 miesiącach od daty naświetlania, kiedy to wykonywano kontrolną biopsję z weryfikacją histopatologiczną.



WYNIKI


Spośród 15 osób objętych badaniem dwoje utracono spod kontroli (1 nie zgłosiła się na badania kontrolne, 1 skierowano do krioterapii ze względu na niewyrażenie zgody na dalszy udział w proponowanym leczeniu). Wszyscy chorzy kontrolowani po tygodniu podawali, że przez kilka godzin po naświetlaniu odczuwali pieczenie oraz nieznaczny ból w okolicy zmiany, co jednak nie wymagało przyjmowania środków przeciwbólowych. W obrębie naświetlanych zmian utrzymywał się obrzęk i zaczerwienienie przez 2–3 dni po terapii. Objawy te ustępowały samoistnie. W siódmej dobie od naświetlania badaniem klinicznym stwierdzano następujące objawy: martwiczy strup (10/13), łuszczenie powierzchni zmiany (2/13), utrzymujące się krwawienie z owrzodzenia (1/13). W badaniu po miesiącu obserwowano: zmniejszenie powierzchni guza (4/13), bliznę zanikową (6/13), brak zmian klinicznych w obrębie guza (3/13). Wyniki badania histopatologicznego wycinków przedstawiono w tabeli 1. Biopsje pobierano z obwodu zmiany, z miejsc, w których makroskopowo stwierdzano największe zmiany. Badania wykonano w Zakładzie Patomorfologii Klinicznej Centralnego Szpitala Klinicznego Wojskowej Akademii Medycznej w Warszawie; Kierownik: dr hab. n. med. Wojciech Kozłowski.



OMÓWIENIE


Idealną formą terapii w rozsianych nowotworach skóry jest takie postępowanie, które w połączeniu z wysoką efektywnością jest łatwe do przeprowadzenia, nieinwazyjne, bez efektów ubocznych i nie pozostawiające blizn. Metoda fotodynamiczna wydaje się być obiecującą, lecz jeszcze ciągle eksperymentalną próbą leczenia powierzchniowych guzów nowotworowych skóry.

Przedmiotem dyskusji jest rodzaj stosowanego źródła światła do terapii fotodynamicznej. W większości badań nad ALA-PDT używane jest światło laserowe o długości 630 nm [13]. Zastosowany przez nas oświetlacz halogenowy charakteryzował się niespójną wiązką światła o długości 605–645 nm. Przewagą tego typu oświetlacza nad laserem jest możliwość napromieniowywania większej powierzchni, co może być istotne przy zmianach rozleglejszych. Światło laserowe o określonej długości 630 nm posiada maksymalną zdolność penetracji tkankowej ok. 10 mm [14]. Natomiast szerszy zakres fal oświetlaczy nie-laserowych pozwala na uczynnienie innych produktów aktywnych fotodynamicznie, jak np. fotoporfiryny „A” i „B”, spełniających dodatkową rolę terapeutyczną [15]. Ponadto obserwuje się zmniejszenie doznań bólowych podczas naświetlania [16].

Skuteczność ALA-PDT wydaje się zależeć również od kilku innych czynników. Jest ona większa w zmianach powierzchniowych i o mniejszym stopniu pigmentacji [3, 17, 18] i zależy od typu histologicznego guza [19].

Rozbieżności wyników podawanych przez różnych autorów, mogą być rezultatem różnic zastosowanej metodyki badań (podawanie ALA z następowym naświetlaniem co drugi dzień [17], raz w tygodniu [3], czy też powtarzanie cyklu po 3 tygodniach od pierwszej ekspozycji [19]). W naszych badaniach zastosowano ALA-PDT jednokrotnie, a po weryfikacji histopatologicznej, wszystkim chorym ze zmianami resztkowymi zaproponowaliśmy powtórną terapię.

Według doniesień literaturowych czas aplikacji ALA pod opatrunkiem okluzyjnym jest bardzo zróżnicowany i wynosi od 1 do 8 godzin [3, 5, 17–20]. Przyjęty przez nas okres 3 godzin wyznaczony został na podstawie określenia maksymalnej widzialnej fluorescencji mierzonej w jednostce czasu dla tego typu zmian skórnych (Rys. 2.).



WNIOSKI


Krótkotrwały okres obserwacji oraz mała liczba przypadków nie pozwalają na wyciągnięcie jednoznacznych wniosków. Wydaje się jednak, że miejscowe zastosowanie ALA w metodzie fotodynamicznej jest przydatne do określania granic nowotworu skóry oraz, że lepsze wyniki uzyskuje się w terapii zmian leżących powierzchniowo.


PIŚMIENNICTWO

1. Auber H., Banger G.: Untersuchungen über die Rolle der Porphyrine bei geschwulstkran. Meschen und Tieren, Z. Krebsforsch 1942; 53: 65.

2. Malik Z., Lugaci H.: Destruction of erythroleukaemic cells by photoactivation of endogenous porphyrins. Br. J. Cancer 1987; 56: 589–595.

3. Kennedy J. C.: Photodynamic therapy with endogenous protoporphyrin IX: basic principles and present clinical experience. J. Photochem. Photobiol. B: Biology 1990; 6: 143–148.

4. Bech O., Peng Q., Berg K. i wsp.: Photosensitisation of tumour cells in vitro and in vivo using endogenous porphyrins induced with exogenous 5-aminolevulinic acid. w: Spinelli P., Dal Fante M., Marchesini R. (red.): Photodynamic Therapy and Biomedical Lasers. Amsterdam: Elsevier Science Publishers B. V.; 1992, s. 521–525.

5. Bedwell J., MacRobert A. J., Phillips D. i wsp.: Fluorescence distribution and photodynamic effect of ALA – induced PP in the DMH rat colonic tumour model. Br. J. Cancer 1992; 65: 818–824.

6. Malik Z., Agam G., Djaldetti M.: Effect of hemin and protoporphyrin IX on the protein – synthesizing activity of human granulocytes, lymphocytes and platelets. Acta Haematol. 1979; 61: 138–143.

7. Peng Q., Moan J., Warloe T. i wsp.: Distribution and photosensitizing efficiency of porphyrins induced by application of exogenous 5-aminolevulinic acid in mice bearing mammary carcinoma. Int. J. Cancer 1992; 52: 433–443.

8. Dailey H. A., Smith A.: Differential interaction of porphyrins used in photoradiation therapy with ferrochelatase. Biochem. J. 1984; 223: 441–445.

9. Riesenberg R., Fuchs C., Kriegmair M.: Photodynamic effects of 5-aminolevulinic acid – induced porphyrin on human bladder carcinoma cells in vitro. Eur. J. Cancer 1996; 32: 328–334.

10. Schoenfeld N., Epstein O., Lahav M. i wsp.: The heme biosynthetic pathway in lymphocytes of patients with malignant lymphoproliferative disorders. Cancer Lett. 1988; 43: 43–48.

11. Kondo M., Hirota N., Takaoka T. i wsp.: Heme-biosynthetic enzyme activities and porphyrin accumulation in normal liver and hepatoma cell line of rats. Cell. Biol. Toxicol. 1993; 9: 95–105.

12. Leibovici L., Schoenfeld N., Yehoshua H. A. i wsp.: Activity of porphobilinogen deaminase in peripheral blood mononuclear cells of patients with metastatic cancer. Cancer 1988; 62: 2297–2300.

13. Roberts J. H., Cairnduff F.: Photodynamic therapy of primary cancer: a review. Br. J. Plast. Surg. 1995; 46: 160–370.

14. Dougherty T. J.: Photodynamic therapy: new approaches. Semin. Surg. Oncol. 1989; 5: 6–16.

15. Charlesworth P., Truscott T. G.: The use of 5-aminolevulinic acid (ALA) in photodynamic therapy (PDT). J. Photochem. Photobiol. B: Biology 1993; 18: 99–100.

16. Stender I. M., Bech-Thomsen N., Poulsen T. i wsp.: Photodynamic therapy with topical 5-aminolevulinic acid delayes UV photocarcinogenesis in hairless mice. Photochem. Photobiol. 1997; 66 (4): 493–496.

17. Calzavara-Pinton P. G.: Repetitive photodynamic therapy with topical 5-aminolevulinic acid as an appropriate approach to the routine treatment of superficial non-melanoma skin tumours. J. Photochem. Photobiol. B: Biology 1995; 29 (1): 53–57.

18. Wolf P., Rieger E., Kerl H.: Topical photodynamic therapy with endogenous porphyrins after application of 5-aminolevulinic acid: an alternative treatment modality for solar keratoses, superficial squamous cell carcinomas, and basal cell carcinomas. J. Am. Acad. Dermatol. 1993; 28: 17. Charlesworth P., Truscott T. G.: The use of 5-aminolevulinic acid (ALA) in photodynamic therapy (PDT). J. Photochem. Photobiol. B:Biology 1993; 18: 99–100.

19. Svanberg K., Andersson T., Killander D. i wsp.: Photodynamic therapy of non-melanoma malignant tumours of the skin using topical 5-aminolevulinic acid sensitization and laser irradiation. Br. J. Dermatol. 1994; 130 (6): 743–751.

20. Hua Z., Gibson S. L., Foster T. M. i wsp.: Effectiveness of 5-aminolevulinic acid – induced protoporphyrin as a photosensitizer for photodynamic therapy in vivo. Cancer Res. 1995; 55 (8): 1723–1731.


ADRES DO KORESPONDENCJI

lek. med. Mirosław Steć

ul. Bora-Komorowskiego 54/18

03-982 Warszawa