Фотодинамическая терапия в клинике терапевтической стоматологии

Кафедра терапевтической стоматологии СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова. Орехова Людмила Юрьевна - зав. кафедрой, профессор, д.м.н., Пушкарев Олег Александрович - врач-стоматолог, Лукавенко Алина Алексеевна - ассистент кафедры.

В современной медицине и, в частности, стоматологии уровень развития технологической составляющей лечебного процесса за последние двадцать лет был весьма высоким, несмотря на множество объективных препятствий.

Среди новых методик лечения стоматологических заболеваний фотодинамическая терапия занимает вполне заслуженное место. Фотодинамическая терапия основана на использовании различных фотобиологических эффектов, вызываемых сочетанным применением света, кислорода и фотосенсибилизатора (Владимиров В.И. и др., 1989).

Данная технология нашла широкое применение в медицине последних лет с целью деструкции поверхностно располагающихся опухолевых процессов. Однако особую значимость имеет и перспектива уничтожения клеток патогенных микроорганизмов в очаге поражения при помощи фотодинамической терапии.

Таким образом, методика оказывается востребованной во многих областях медицины и в том числе, стоматологии. Механизм фотодинамической терапии на сегодняшний день достаточно хорошо изучен. Введение экзогенных хромофоров (фотосенсибилизаторов) с последующей их активацией световым излучением запускает сложные биохимические процессы.

Мишенью для их воздействия могут служить различные соединения: липиды, нуклеиновые кислоты, ферменты. В результате фотохимических реакций происходит окисление и деструкция мембранных структур, ядерного аппарата, и, как следствие, гибель клеток.

Так как для каждого вещества характерно наличие нескольких пиков поглощения светового излучения (диапазон может составлять всего несколько нанометров), то для активации фотодинамической реакции рациональнее использовать лазерное излучение соответствующей длины волны и необходимой мощности, основополагающим свойством которого является когерентность.

При попадании излучения со специфической длиной волны на молекулы фотосенсибилизатора происходят процессы передачи энергии, а именно поглощение фотонов энергии с последующим переходом электронов в новую состояние – синглетное возбужденное состояние. Далее электроны могут попасть обратно на основной энергетический уровень и освободить полученную энергию, в этом случае мы будем наблюдать флуоресценцию, или возможен переход на следующий уровень – триплетное состояние.

Путь процесса определяется молекулярной структурой вещества, а также окружающей средой, однако, оба процесса идут вместе, смещается лишь баланс в ту или иную сторону. Будучи в триплете возбужденного состояния (которое является более стабильным) молекула может запустить реакцию с окружающей клетку-мишень водой, вызывая таким образом образование гидроксильных и пероксидных ионов, которые становятся причиной последующих реакций.

В основном они будут происходить с клеточной мембраной, оказывая влияние на липидный слой (перекисное окисление липидов). Это так называемые реакции первого типа. Реакции же, которые протекают с участием молекулярного кислорода и его переходом в триплетную форму, называют реакциями второго типа.

Большинство фотосенсибилизаторов способны индуцировать процессы как первого, так и второго типа, хотя обычно преобладает какой-либо один тип. Все основания нуклеиновых кислот легко подвергаются сенсибилизированному окислению. Однако в зависимости от типа фотосенсибилизатора разрушению, как правило, подвергается гуанозин или урацил, в меньшей степени тимин. Это обстоятельство объясняет способность фотодинамической терапии воздействовать на систему воспроизведения клеток - мишеней через ДНК и делает возможным использование методики при борьбе с вирусными инфекциями.

Применение различных групп фотосенсибилизаторов позволяет локализованно и избирательно воздействовать на определенные клетки и их структуры. Место повреждения зависит от преимущественного накопления препарата в тех или иных клетках и чувствительности эндогенных клеточных молекул к излучению с опре- деленной длиной волны, что в свою очередь определяется химической структурой.

В клинике терапевтической стоматологии применение фотодинамической терапии обусловлено, в первую очередь, необходимостью воздействия на различные микроорганизмы, являющиеся причиной или способствующие развитию различных воспалительных заболеваний. Также повысить эффективность лечения позволяет оказываемое физиотерапевтическое воздействие лазерного излучения, реализуемое посредством мягкого локализованного повышения температуры.

В условиях стоматологии зачастую необходимо провести практически полное устранение микроорганизмов на четко локализованном участке. Корневой канал, кариозная полость нуждаются в обеспечении их абсолютной стерильности перед пломбированием, и фотодинамическая терапия позволяет этого добиться.

Залогом успеха консервативного лечения остро го и хронического периодонтита также является бактерицидное и стимулирующее воздействие, оказанное на периодонт. Однако в данной работе мы не будем рассматривать эндодонтические аспекты применения фотодинамической терапии.

Стоит отметить особую роль фотодинамической терапии в пародонтологии. У пациентов с воспалительными заболеваниями пародонта невозможно добиться полного устранения воздействия микробного фактора на ткани пародонта, однако для качественного лечения необходимо значительное его снижение, что вполне достижимо посредством существующих препаратов и систем фотодинамической терапии, способной также стимулировать репаративные процессы в тканях за счет физиотерапевтических свойств.

Эффективность фотодинамической терапии в отношении микрофлоры ротовой полости зависит от типа и концентрации красителя (фотосенсибилизатора), параметров используемого лазерного излучения, локализации обрабатываемой области и формы организации микроорганизмов.

Весьма важным фактором является также длина волны с точки зрения проницаемости в живом организме. Как известно, красный спектр излучения обладает наибольшей проницаемостью. Помимо длины волны важна также мощность лазерного излучения, она не должна оказывать повреждающего воздействия на клетки сама по себе в первую очередь, но при этом она должна быть достаточной, чтобы вызвать активацию фотосенсибилизатора и добиться тем самым деструкции промаркированных клеток.

К счастью, фотодинамику делает возможным как раз такое достижение баланса: мощность излучения в десятки, сотни раз меньше той, что находит применение в лазерной хирургии, способна запустить фото-реакцию.

В литературе приводятся данные (Moritz A. Et al., 2005) об эффективности систем фотодинамической терапии в отношении различных грамм-положительных и грамм-отрицательных микроорганзмов. Собственные исследования в условиях клиники терапевтической стоматологии, также в лабораторных условиях, подтверждают подобные выводы.

Проведенные ранее исследования позволили выявить, что бактерицидная активность наиболее характерна для группы красителей: толуидиновый синий, метиленовый синий, акридиновый 6. Эффективность применения фотодинамической терапии на основе толуидинового синего показана на примере уничтожения S. mutans в коллагеновом матриксе и пораженном кариесом дентине (Williams J A, Pearson G J, Colles M J, Wilson M, 2004).

Клиническая апробация методики в лечении кариеса проводилась Pearson G J, Bonsor S J (2005г.) и показала высокую степень уничтожения патогенных микроорганизмов в препарированной полости, а также положительные отдаленные результаты по данным рентгенографии в виде формирования заместительного дентина через год после лечения.

Микробиологическая эффективность ФДТ позволяет использовать щадящее препарирование кариозной полости ввиду стерилизации дентинных трубочек и слоев деминерализованного дентина без опасности возникновения рецедива при условии герметичности реставрации (Bonsor S J, Pearson G J, 2006).

В нашей работе для лечения различных стоматологических заболеваний фотодинамическая терапия проводилась посредством системы «Lazurit» (Великобритания) с фотосенсибилизатором на основе толуидинового синего и системы на основе препарата «Фотодитазин» (Россия) с соответствующими лазерными излучателями.

По данным микробиологических исследований были получены данные, аналогичные уже имеющимся (см. табл. 1).

Особый интерес представляет препарат «Фотодитазин», получаемый из водорослей Spirulina, который относится к производным хлорина Е6. Это разработка отечественной компании «Вета-Гранд», уже получившая признание как высокоэффективный фотосенсибилизатор для онкологии.

Нами было проведено исследование эффективности препарата в отношении кариесспецифичных микроорганизмов S. mutans и L. casei. Эффективность фотодинамической терапии выполнялась с применением препарата «Фотодитазин» в форме раствора для инфузий и лазерного воздействия аппаратом «Алком» в течение 180 секунд излучением с заданными параметрами (длина волны 660 нм, мощность 50 МВт ) на стандартных штаммах кариесогенных бактерий Streptococcus Mutans NCTC 10449 и Lactobacillus casei NCTC 10302.

Полученные нами данные жизнеспособности культур после обработки указанным способом (см. рис. 1)позволяет сделать следующие выводы: Отдельно использованный препарат «Фотодитазин» обладает выраженным противомикробным действием на культуры S. mutans и L. Casei; Воздействие лазерного излучения на культуры не оказывает значимого влияния на жизнеспособность S. Mutans и наблюдается даже некоторая стимуляция роста L. Casei, вызванная по-видимому физотерапевтическим температурным воздействием.

Сочетанное применение препарата «Фотодитазин» и лазерного излучения существенно уменьшает жизнеспособность бактерий S. Mutans и L. Casei. Таким образом, наблюдается синергизм, доказывающий эффект фотодинамического воздействия.

Полученные данные позволяют сделать вывод о положительных перспективах применения препарата «Фотодитазин» в отношении кариес-специфичной микрофлоры in vitro. Однако немаловажным фактором для составления практических рекомендаций по применению методики in vivo являются допустимые пределы мощности лазерного излучения.

Нами была проведена работа по выявлению предельно допустимой мощности лазерного излучения красного спектра на кариозные полости различной глубины с точки зрения безопасного повышения температуры в пульпе зуба. Эксперимент проводили на свежеэкстрагированных молярах и премолярах, удаленных по ортодонтическим показаниям. Предваритель но выполнялось препарирование кариозных полостей I и II класса по типу среднего и глубокого кариеса.

Также, основываясь на данных рентгенологического исследования, выполнялось точечное вскрытие полости зуба диаметром 0,3 мм со стороны щечной коронковой части зуба, достаточное для введения в полость термопары, служившей датчиком температуры для прецизионного термометра.

С целью моделирования условий полости рта эксперимент проводился в термостате с поддерживаемой температурой 37 градусов Цельсия. Каждый исследуемый образец вносился в термостат и после экспозиции, требуемой для выравнивания внутрипульпарной температуры и температуры термостата, проводилось облучение кариозной полости лазерным излучением 660 нм световодом с диаметром рабочей части 1 мм. Регистрация значений температуры проводилась с 15-секундным интервалом (рис. 2).

Как можно заметить, рост температуры имеет нелинейную зависимость и с течением времени стабилизируется на определенном значении. Безопасным с точки зрения физиологии пульпы было принято значение 40°C. Подобное локальноеповышение температуры сравнимо с физиотерапевтическим воздействием и способно благоприятно повлиять на кровоток и репаративные процессы в пульпе. Повышение внутрипульпарной температуры на 3°C происходило лишь при мощности лазерного излучения 50 мВт, независимо от глубины кариозной полости. В дальнейшем повышения температуры не наблюдалось, происходила стабилизация температурного режима.

Эти обстоятельства позволили нам сделать вывод о безопасности применения указанной мощности при воздействии лазерного излучения в случае фотодинамической антибактериальной терапии неосложненного кариеса. Как известно, мощность когерентного воздействия является лишь одним из компонентов, из которых складывается общая эффективность методики. Как правило, несколько десятков миливатт оказывается достаточно для полноценного протекания фотодинамической реакции.

Не менее важным фактором является время экспозиции лазерного излучения. Причем одинаковая доза лазерного излучения, которая может быть полученна при различных комбинациях мощность/время, не означает одинаковую эффективность терапии. Зачастую баланс в пользу большего времени экспозиции оказывается эффективнее. Однако в условиях клиники слишком длительная процедура нежелательна, а высокая мощность таит в себе опасность повреждения тканей организма. Таким образом, мы получаем параметры в рамках которых необходимо работать.

Получив данные о безопасности 50 мВт когерентного излучения с длиной волны 660 нм на кариозную полость и определившись с клинически приемлемым временем экспозиции, можно говорить о применении методики in vivo как антисептического средства, способного заменить или дополнить традиционные антисептики при лечении неосложненного или осложненного кариеса и повысить эффективность лечения в ближайшие и, что немаловажно, отдаленные сроки наблюдения.

При воспалительных заболеваниях пародонта для обработки пародонтальных карманов, десневых борозд в нашей работе применялась система «Lazurit», разработанная британской фирмой Denfotex.

Лазерный аппарат представляет собой диодный лазер с длиной волны 633±2 нм и регулируемой мощностью воздействия до 100 мВт. Малые габариты и вес являются несомненными преимуществами прибора. «Lazurit» предназначен для работы с фотосенсибилизатором – толуидиновым синим.

Фотосенсибилизатор предлагается в форме водного раствора, для удобства клинического применения разработаны системы сменных одноразовых стекловолоконных насадок для обработки кариозной полости, а также фотодинамической терапии в корневых каналах.

Различные типы насадок отличаются направлением воздействия лазерного излучения, что позволяет добиться максимального эффекта ФДТ в выбранной области работы. В нашей работе у всех пациентов не отмечалось побочных явлений, неблагоприятных ощущений как во время процедуры фотодинамической терапии посредством системы «Lazurit», так и после нее.

Клинически наиболее заметные изменения наблюдались при терапии обострившегося процесса, что заключалось в снижении кровоточивости из пародонтального кармана и гиперемии десны во время процедуры. Уже по истечении суток прекращалось гноетечение из пардонтальных карманов, и из признаков остро- го воспаления у некоторых пациентов сохранялась лишь небольшая отечность десны.

КЛИНИЧЕСКИЙ ПРИМЕР

С., 49 лет. Диагноз: хронический генерализованный пародонтит средней степени в стадии обострения с формированием пардонтального абсцесса в области 15 зуба. При обследовании содержимого пародонтальных карманов у всех пациентов отмечалось снижение общего микробного числа как минимум на один порядок (количество КОЕ становилось в 10 раз меньше).

В отношении ряда грамм-положительных и грамм-отрицательных мироорганизмов отмечалась высокая бактерицидная активность (рис. 6-7). Исследования системы «Lazurit», проведенные уже в условиях лаборатории, показали очень высокую активность против представителя анаэробной микрофлоры Staphylococcus aur us ARCC 29213 и анаэробной микрофлоры Eschsrihia colli 25922.

Таким образом, хочется отметить высокую бактерицидную активность фотодинамической терапии, в частности применяемых нами системы «Lazurit» и препарата «Фотодитазин», в отношении различных микроорганизмов, являющихся причиной возникновения основных стоматологических заболеваний.

Поскольку повреждающее действие фотохимического процесса обусловлено свободнорадикальными реакциями, развитие микробной устойчивости к ФДТ практически исключено, что обеспечивает выраженный клинический эффект у пациентов с пародонтитом различной степени тяжести.

Дополнительно следует отметить хорошую переносимость процедуры и отсутствие осложнений при обязательном соблюдении показаний и противопоказаний. Собственные наблюдения позволяют нам рекомендовать данные варианты фотодинамической терапии к грамотному использованию на пародонтологическом стоматологическом приеме.

Подбор фотосенсибилизатора, способного оказывать воздействие на требуемые микроорганизмы и последующее выявление оптимальных параметров его использования способны дать прекрасные клинические результаты, сравнимые или даже превосходящие существующие антибактериальные средства.

Однако этот круг вопросов требует глубоких и всесторонних научных исследований. На сегодняшний день с появлением такого понятия как фотодинамическая антибактериальная терапия как никогда раньше наука приблизились к возможности создания «волшебной пули», с помощью которой врач-стоматолог может уничтожить именно инфекционный агент, не повреждая сапрофитную микрофлору и пользуясь такими преимуществами как локальность воздействия, четкое дозирование и отсутствие резистентности, характерное для традиционных антисептических препаратов.

Источник: "Инновационная стоматология 1/2010"

Академия Инновационной Стоматологии " АИСт" - http://academia-aist.ru/