Антимикробная фотодинамическая терапия

Антимикробная фотодинамическая терапия — новый перспективный метод лечения инфекций кожи и слизистых, основанный на избирательной окислительной деструкции патогенных микроорганизмов при комбинированном воздействии красителя (фотосенсибилизатора) и оптического излучения соответствующего спектрального состава.

При исследовании молекулярных основ фотодинамической инактивации клеток большое внимание уделяется комплексному определению параметров их жизнедеятельности: интенсивности дыхания, целостности плазматической мембраны и генетического аппарата. Это помогает установить механизмы действия фотосенсибилизаторов, их субклеточную локализацию и основные мишени окислительной деструкции. Разработан новый метод скрининга фотосенсибилизаторов с антибактериальной активностью по тесту фотоиндуцированного подавления биолюминесценции генно-инженерных штаммов бактерий.

В последние годы отмечается все ускоряющийся процесс развития лекарственной устойчивости патогенных микроорганизмов. В этой связи антимикробной фотодинамической терапии уделяется большое внимание, и этот метод рассматривается как альтернативный способ борьбы со штаммами возбудителей заболеваний, устойчивыми к действию традиционных лекарственных препаратов.

Разработаны новые и модифицированы известные методики качественной и количественной оценки внутриклеточной локализации и внутриклеточного движения макромолекул. В их число входят: методы конфокальной лазерной сканирующей микроскопии, метод восстановления флуоресценции после фотоотбеливания, позволяющий определять константы скорости и коэффициенты диффузии перемещающихся молекул в клетке, долю подвижных и неподвижных изучаемых молекул и др., методы радиационной инактивации, различные варианты видео-интенсифицированной микроскопии, включая методы деконволюции, поверхностный плазмонный резонанс и атомно-силовая микроскопия.

Разработка новых методов исследования часто приводит к появлению новых направлений в медицинской практике. Так произошло и в случае метода зондового микрофлуорометрического анализа клеток или метод флуоресцентных зондов. Активное его применение в последние десятилетия показало широкие, подчас недоступные для других методов, возможности такого подхода. Это, в первую очередь, связано с возможностью проведения с помощью набора флуорохромов комплексного количественного анализа структуры и различных сторон метаболизма живой клетки.

Целый ряд флуоресцирующих соединений (как внутриклеточной природы, так и вводимых в клетку извне) обладает способностью отвечать изменением параметров собственной флуоресценции на изменение физико-химических свойств окружения. Благодаря этому создается возможность следить за такими параметрами клетки, как электрический потенциал на мембране, концентрация протонов и кальция, вязкость липидного бислоя, подвижность компонентов плазматической мембраны и ее проницаемость, клеточная жизнеспособность, синтетическая активность клетки, состояние ее митохондриального и лизосомального аппарата, содержание некоторых внутриклеточных соединений. Число специально синтезируемых флуорохромов постоянно растет, что позволяет изучать все новые стороны клеточного метаболизма.

С помощью зондового микрофлуориметрического анализа клеток и молекулярной фотобиологии микроорганизмов исследуют механизмы модифицирующего и повреждающего действия на клетки биологически активных факторов различной природы (электромагнитного излучения рентгеновского и ультрафиолетового и видимого диапазонов, изменения силы тяжести, гипоксии и реоксигенации, активных форм кислорода, биологически активных веществ, регуляторных пептидов, ряда фармакологических препаратов, включая фотосенсибилизаторы). На базе проводимых исследований ведется работа по созданию клеточных тест-систем и животных моделей для оценки эффективности биологического действия факторов физической и химической природы и изучению механизмов их действия.

В последние годы флуорохромы все более активно применяются при изучении одиночных клеток. Такой подход, в значительной степени благодаря успешному развитию микрофлуориметрической техники (конфокальная микроскопия и др.), оказывается значительно более информативным, чем флуориметрия клеточных суспензий, и позволяет проводить более тонкий анализ механизмов функционирования клетки, в частности, даже на уровне отдельных внутриклеточных органелл. Следует особо подчеркнуть, что метод дает уникальную возможность для изучения гетерогенности клеток в популяции по исследуемому параметру. С этой целью используются специально разработанные приборы — проточные флуориметры. Важным достоинством микрофлуориметрического метода является также и то, что для проведения исследований требуются минимальные количества биологического материала. Это особенно важно в условиях, когда по тем или иным причинам количества его ограничены, как, например, в случае использования клинического материала в научно-исследовательской работе и при постановке флуоресцентных диагностических тестов, которые получают все более широкое применение в медицине.

Одним из направлений исследований, проводимых с использованием зондового микрофлуориметрического анализа животных клеток, является анализ механизмов модифицирующего и повреждающего действия на клетки (главным образом — иммунокомпетентные) биологически активных факторов различной природы. С использованием разработанного микрофлуориметрического метода определения внутриклеточного рН изучается влияние различных факторов физической и химической природы (и их сочетаний) на функционально- метаболическую активность клеток, состояние их плазматических мембран, систему внутриклеточной рН-регуляции, генерацию ими активных форм кислорода и др. Применение ингибиторов и активаторов различных регуляторных систем клетки позволило углубить представления о процессах, происходящих при этом на клеточном уровне и выявить связь наблюдаемых изменений с состоянием системы внутриклеточной рН-регуляции.

Особое внимание в последние годы уделяется изучению механизмов повреждающего действия на клетки Н2 О2 - индуцированного окислительного стресса и защиты от него с помощью факторов различной природы (лекарственные препараты семакс и мексидант, внутри- и внеклеточный рН и др.).