Фотолиз мероцианина-540: биологическая активность фотопродуктов
Данные механизмы противоопухолевого действия ФДТ могут инициироваться в результате протекания фотохимических реакций ФС двух типов (тип I и II). В реакциях типа I происходит перенос электрона (или Н) между молекулами ФС в триплетном возбужденном состоянии и биосубстратом, в результате образуются радикалы ФС и/или субстрата. Свободные радикалы затем взаимодействуют с молекулярным кислородом, что… Читать ещё >
Содержание
- СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
- Глава 1. Обзор литературы
- 1. 1. Спектральные свойства мероцианина
- 1. 1. 1. Влияние полярности растворителя
- 1. 1. 2. Влияние рН растворителя
- 1. 1. 3. Влияние катионов
- 1. 1. 4. Влияние микроокружения
- 12. Типы фотохимических реакций фотосенсибилизаторов
- 1. 3. Фотохимические реакции мероцианина
- 1. 3. 1. Биологическая активность фотопродуктов мероцианина'
- 1. 4. Современные представления о механизмах развития реакций 31 замедленного типа (ГЗТ и КЧ)
- 1. 3. Фотохимические реакции мероцианина
- 1. 1. Спектральные свойства мероцианина
- 3. 1. Спектральные и фотохимические свойства МЦ
- 3. 1. 1. Зависимость спектров поглощения и возбуждения 50 флуоресценции МЦ540 от растворителя
- 3. 1. 2. Фотолиз МЦ540 в водных и этанольных растворах
- 3. 2. Действие МЦ540 и его фотопродуктов на эритроциты и 66 метгемоглобин
- 3. 2. 1. Гемолиз, индуцированный необлученным и фотоокисленным 66 МЦ
- 3. 2. 2. Превращения метгемоглобина, индуцированные 71 предоблученным МЦ
- 3. 3. Влияние продуктов фотоокисления МЦ540 на реакции 74 гиперчувствительности замедленного типа у мышей
- 3. 3. 1. Модуляция фотопродуктами МЦ540 реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) к эритроцитам барана
- 3. 3. 2. Супрессорное действие продуктов фотодеградации МЦ540 на 78 реакцию контактной чувствительности (КЧ) к 2,4-динитрофторбензолу (ДНФБ) и оксазолону у мышей
- 3. 3. 3. Выяснение иммунных механизмов супрессии реакции КЧ, обусловленной продуктами фотодеградации МЦ
- 3. 4. Супрессорное действие фотоокисленного псоралена (ФОП) на рёакцию контактной чувствительности (КЧ) у мышей
- 3. 4. 1. Изучение дозовых зависимостей ФОП на реакцию КЧ
- 3. 4. 2. Выявление специфичности супрессорного действия ФОП на
Фотолиз мероцианина-540: биологическая активность фотопродуктов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Мероцианин-540 (МЦ540) — фотосенсибилизатор — соединение, повышающее чувствительность биообъектов к свету. Это соединение успешно применяется в фотодинамической терапии (ФДТ) [Dougherty T.J., 2002; Mopper С., 2000].
ФДТ — один из современных методов лечения ряда онкологических и неонкологических заболеваний, основанный на воздействии света на ткани, содержащие фотосенсибилизатор (ФС) [Dougherty T.J., 2002; Wilson B.C., 2002; Collaud S., 2004; Beischer A.D. et al. 2002; Kirdaite G. et al., 2002; Ibbotson S.H. 2002]. Метод заключается в следующем: при однократном введении в организм человека ФС, его молекулы избирательно накапливаются в высокопролиферирующих тканях (например, опухолях) и повышают чувствительность этих тканей к световому излучению определенной длины полны (в области поглощения ФС). После введения ФС на ткани пациента, содержащие ФС, воздействуют светом, инициирующим фотобиологические процессы, которые приводят к разрушению опухоли, ее рассасыванию и замещению соединительной тканью [Wilson B.C., 2002].
Предполагается, что фотодеградация опухолевых тканей при ФДТ может происходить по двум механизмам [Dougherty T.J., 2002; Wilson B.C., 2002]:
— прямое повреждение опухолевых клеток, приводящее к индукции апоптоза или некроза;
— непрямое повреждение опухолевых клеток в результате разрушения сосудов опухоли (что приводит к ее некрозу), или активации иммунных механизмов.
Данные механизмы противоопухолевого действия ФДТ могут инициироваться в результате протекания фотохимических реакций ФС двух типов (тип I и II). В реакциях типа I происходит перенос электрона (или Н) между молекулами ФС в триплетном возбужденном состоянии и биосубстратом, в результате образуются радикалы ФС и/или субстрата. Свободные радикалы затем взаимодействуют с молекулярным кислородом, что приводит к необратимым повреждениям биосубстрата [Ochsner М., 1997; Foote C.S., 1991]. В реакциях типа.
И происходит перенос энергии с триплетного ФС на молекулярный кислород с образованием электронно-возбужденного синглетного кислорода ('СЬ), который повреждает биологический субстрат [Ochsner М. 1997; Moan J. and Berg К., 1991].
В последние годы обсуждается другой, отличный от типов I и 11, фотохимический механизм, существенный для ФДТ. Этот механизм заключается в том, что повреждение (модификацию) биосубстрата вызывают относительно стабильные фотопродукты ФС, а не '02 или свободные радикалы. Фотопродукты ФС образуются в результате автофотоокисления самих молекул ФС по следующей схеме:
ФС—+ 02->фопюпродуктыФС, где ФС и 3ФС* - молекулы фотосенсибилизатора в основном и возбужденном триплетном состояниях, соответственно.
Данные литературы о механизме реакций автофотоокисления МЦ540 в растворах противоречивы и требуют дополнительных исследований.
В литературе предполагается, что противоопухолевая активность ФДТ с использованием МЦ540 может быть следствием действия его фотопродуктов. Так, например, обнаружено, что продукты фотоокисления МЦ540, полученные путем облучения данного ФС, способны ингибировать пролиферацию, вызывать апоптоз и некроз различных типов опухолевых клеток в культурах in vitro. Показано также, что введение фотопродуктов МЦ540 мышам с привитыми опухолями, приводит к замедлению роста и деградации опухолей [Gulliya K.S. et al., 1990; Pervaiz S. et al., 1998; Pervaiz S., 2001]. Присутствуют данные о способности фотопродуктов инактивировать in vitro различные типы вирусов [Tran С.С. et al., 1992]. До сих пор остается неясным, могут ли перечисленные биологические эффекты фотопродуктов МЦ540 быть следствием повреждения мембран клеток. В этой связи изучение мембранотоксических свойств фотопродуктов МЦ540 является актуальным.
С другой стороны известно, что одним из механизмов противоопухолевой активности ФДТ, например с такими красителями, как порфирины и хлорины, может быть влияние ФДТ на иммунную систему [Dougherty T.J., 2002; Wilson B.C., 2002]. Известно так же, что проведение ФДТ с упомянутыми красителями часто сопровождается угнетением Т-клеточного иммунитета [Simkin G.O. et al.
1997; Simkin G.O. et al., 2000, Musser D.A. and Oseroff A.R., 2001 J. В литературе отсутствуют данные о том, могут ли фотопродукты МЦ540 влиять на Т-клеточный иммунный ответ in vivo. В этой связи изучение эффектов фотопродуктов на иммунную систему также является актуальным.
Цель настоящей работы:
Изучить фотофизические и фотохимические свойства МЦ540 и оценить биологическую активность его фотопродуктов.
Задачи исследования:
1. Изучить методами спекгрофотомерии и спектрофлуориметрии влияние растворителя на агрегацию и фотолиз МЦ540.
2. Исследовать мембранотоксические свойства фотопродуктов МЦ540 (пМЦ540) на модели гемолиза.
3. Изучить действие пМЦ540 на Т-клегочный иммунный ответ in vivo в моделях реакций гиперчувствительности замедленного типа и контактной чувствительности у мышей и сравнить с эффектами фотоокисленного псоралена.
выводы.
1. Обнаружено, что скорость фотолиза МЦ540 в растворах увеличивалась в условиях, благоприятствующих агрегации этого красителя. Так в водпо-этанольных смесях скорость фотолиза возрастала с уменьшением содержания этанола. А в водных растворах она увеличивалась в присутствии солей, экранирующих отрицательно заряженную группу SO3″ и таким образом способствующих агрегации. Эти данные указывают па ведущую роль в автофотоокислении МЦ540 реакций типа I.
2. Установлено, что МЦ540 обладает гемолитическим эффектом. Так скорость темнового гемолиза в присутствии 10 мкг/мл МЦ540 возрастала примерно в три раза по сравнению со спонтанным. Выявлено, что МЦ540 в темноте вызывал превращение меггемоглобина (Meti Ib) в другие формы. Фотопродукты МЦ540 обладали меньшей гемолитической активностью и способностью модифицирован, метгемоглобин, чем необлученный МЦ540.
3. Обнаружено, что предоблученный МЦ540 (пМЦ540) способен влиять па Т-клеточный иммунный ответ in vivo в моделях реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) и реакции контактной чувствительности (КЧ) у мышей. При этом пМЦ540 вызывал: а) модуляцию ГЗТ к эритроцитам барана (ЭБ), а именно, при малых дозах облучения вызывалась активация ГЗТ, а при больших дозах — ее супрессияб) зависимую от дозы предоблучения супрессию реакции КЧ к различным гаптенам [2,4-динитрофторбензолу (ДНФБ) и оксазолону].
4. Показано, что супрессия КЧ, вызванная фотоокисленным МЦ540, адоптивно переносится другим животным. В основе иммунного механизма супрессорного действия пМЦ540 лежит угнетение функций клеток-эффекторов и активация клеток с неспецифическим суирессориым действием на КЧ.
5. Обнаружено, что фотоокисленный псорален (ФОП) при его пероральном введении мышам вызывает зависимую от дозы предоблучения супрессию реакции КЧ к ДНФБ. В отличие от пМЦ540 в основе иммунного механизма супрессорного действия ФОП на КЧ лежит активация клеток, специфически угнетающих КЧ.
Список литературы
- Красновский А.А., мл. (2001) Синглетный кислород и механизм фотодинамического действия порфиринов в кн. Успехи химии порфиринов. Т. 3, гл. 11, с. 191−216, СПб.
- Alcindor Т., Gorgun G., Miller K.B., Roberts T.F., Sprague K., Schenkein D.P., F.M. Foss (2001). Immunomodulatory effects of extracorporeal photochemotherapy in patients with extensive chronic graft-versus-host disease. Blood. 98, No.5, p. 1622−1625.
- Banchereau J., Briere F., Caux C. Davoust J., Lebecque S., Liu Y.J. Pulendran В., Palucka K. (2000) Immunobiology of dendritic cells. Annu. Rev. Immunol. V. 18, p. 767−811.
- Beischer A.D., Bhathal P., de Steiger R., Penn D., Stylli S. (2002) Synovial ablation in a rabbit rheumatoid arthritis model using photodynamic therapy.
- A NZ J Surg. V. 72, No. 7, p. 517−22.
- Bernik D. Tymczyszyn E. DaraioM.E. Negri R.M. (1999) Fluorescent dimmers of merocyanine-540 (MC540) in the gel phase of phosphatidylcholine liposomes. J Photochem Pholobiol V.70, No. 1, p.40−48.
- Bilski P., McDevitt T., Chignell C.F. (1999). Mcrocyanine 540 solubilized as an ion pair with cationic surfactant in nonpolar solvents: spectral and photochemical properties. J Photochem Photobiol. V.69, No6, p.671−676.
- Black C.A. (1999) Delayed type hypersensitivity: current theories with an historic perspective. Dermatol. Online J. 5, No. l, p. 7.
- Bonnett R., McGarvey D.J., Harriman A., Land E.J., Truscott TG, Winfield U.J. (1988). Photophysical properties of meso-tetraphenylporphyrin and some meso-tetra (hydroxyphenyl)porphyrins. J. Photochem Photobiol. V.48, No3, p.271−276.
- Bouloc A., Cavani A., Katz S.I. (1998) Contact hypersensitivity in MHC class II-deficient mice depends on CD8 T lymphocytes primed by immunostimulating Langerhans cells. J. Invest. Dermato I. V.III. No. l, p. 44−49.
- Byeon S.W., Pelley R.P., Ullrich S.E., Waller T.A., Bucana C.D., Strickland F.M. (1998) Aloe barbadensis extracts reduce the production of interleukin-10 after exposure to ultraviolet radiation. J. Invest. Dermatol. V. l 10, No.5, p. 811−817.
- Cella M., Sallusto 1, Lanzavecchia A. (1997) Origin, maturation and antigen presenting function of dendritic cells. Curr. Opin. Immunol. V.9, No. l, p. 1016.
- Chanh T., Allan J., Pervaiz S., Matthews J., Gulliya K. (1992). Preacktivated MC540 inactivates H1V-1 and SIV-1: potential therapeutic and blood banking applications. J. of A.l.D.S. No.5 p. 188−195.
- Clarke R.J., Schrimpf P., Schoneich M. (1992), Spectroscopic investigations of the potential-sensitive membrane probe RH421. Biochim Biophys Acta. V. l 112, No. l, p.142−52.
- Collaud S., Juzeniene A., Moan J. Lange N. (2004). On the selectivity of 5-aminolevulinic acid-induced protoporphyrin IX formation. Curr Med Chem Anti-Canc Agents. V. 4, No. 3, p. 301−16. Review.
- Dall’Acqua F., Vadaldi D. and S. Caffieri (1996) Principles of psoralen photocensitization. In: The Fundamental Bases of Phototherapy (Edited by H. Honigsmann, G. Jori and A.R. Young), OEMF spa, Milano, p. 1−16.
- Dall’Acqua F., Martelli P. (1991) Photosensitizing action of furocoumarins on membrane components and consequent intracellular events. J.
- Photochem. Photobiol. B. V.8, No.3, p. 235−254.
- Davila J., Guliya K., Harriman A. (1989) Inactivation of tumors and viruses via efficient photoisomerisation. J. Chem. Soc Chem Commun. No. 17, p. 1215−6.
- Davila J., Harriman A., Gulliya K.S. (1991). Photochemistry of merocyanine 540: the mechanism of chemotherapeutic activity with cyanine dyes. J. Photochem Photobiol V.53,Nol, p. l-ll.
- Dearman R.J., Kimber I. (2000). Role of CD4(+) T helper 2-type cells in cutaneous inflammatory responses induced by lluorescein isothiocyanate. Immunology V. 101, No. 4, p. 442−45 1.
- Demidova T.N., Hamblin M.R. (2004). Macrophage-targeted photodynamic therapy. IntJ. Immunopathol Pharmacol. V. 17, No. 2, p. 117−26. Review.
- Dougherty T.J. (2002). An update on photodynamic therapy applications. J. Clin Laser Med Surg. V. 20, No. 1, p. 3−7.
- Edelson R.L. (1991). Photopheresis: present and future aspects. J. Photochem. Photobiol. B.V. 10, No. 1−2, p. 165−174.