Photodynamische Therapie
Einsatz der photodynamischen Therapie
Unter der foto- bzw. photodynamischen Therapie (PDT) versteht man ein Verfahren zur Behandlung von Tumoren und anderen Gewebeveränderungen wie beispielsweise Gefäßneubildungen mit Licht in Kombination mit einer lichtaktivierbaren Substanz, einem so genannten Photosensibilisator, und im Gewebe vorhandenem Sauerstoff.
Dazu wird dem Patienten ein solcher, primär nicht toxischer Sensibilisator oder einer seiner Stoffwechselvorläufer entweder systemisch (sich im ganzen Körper verteilend) oder lokal verabreicht, der sich aufgrund bestimmter Eigenschaften des Tumors oder der Gewebeveränderung (wie zum Beispiel gesteigerte Proliferation und Stoffwechselaktivität, vermehrte Durchblutung und anderer Eigenschaften) mehr oder weniger selektiv im Tumor oder der Gewebeveränderung anreichert.[1]
Nach einer gewissen Wartezeit wird der Tumor oder die Gewebeveränderung mit Licht geeigneter Wellenlänge bestrahlt. Dabei werden durch photophysikalische Prozesse toxische Substanzen, vor allem reaktive Sauerstoffspezies, erzeugt, die den Tumor oder die Gewebeveränderung schädigen.
Dazu wird dem Patienten ein solcher, primär nicht toxischer Sensibilisator oder einer seiner Stoffwechselvorläufer entweder systemisch (sich im ganzen Körper verteilend) oder lokal verabreicht, der sich aufgrund bestimmter Eigenschaften des Tumors oder der Gewebeveränderung (wie zum Beispiel gesteigerte Proliferation und Stoffwechselaktivität, vermehrte Durchblutung und anderer Eigenschaften) mehr oder weniger selektiv im Tumor oder der Gewebeveränderung anreichert.[1]
Nach einer gewissen Wartezeit wird der Tumor oder die Gewebeveränderung mit Licht geeigneter Wellenlänge bestrahlt. Dabei werden durch photophysikalische Prozesse toxische Substanzen, vor allem reaktive Sauerstoffspezies, erzeugt, die den Tumor oder die Gewebeveränderung schädigen.
Biochemische Grundlagen
Der eigentliche photophysikalische Prozess verläuft in mehreren Schritten und erfordert die Anwesenheit von Sauerstoff, der in den meisten Zellen in ausreichender Menge vorhanden ist. Ein Molekül des Photosensibilisators absorbiert ein Photon des Lichtes und wird in den ersten angeregten Singulett-Zustand angehoben.
Je größer die Lebensdauer dieses Singulett-Zustandes ist, umso größer ist auch die Wahrscheinlichkeit für den eher seltenen Übergang in einen ebenfalls angeregten Triplett-Zustand durch Interkombination. Da optische Übergänge dieses Triplett-Zustandes in den Grundzustand sehr unwahrscheinlich sind, hat er eine ungewöhnlich große Lebensdauer.
Das ermöglicht den Kontakt mit besonders vielen Molekülen der Umgebung. Trifft er dabei ein Molekül, dessen Grundzustand ein Triplett-Zustand ist, so ist Energieaustausch möglich, wobei beide Moleküle in einen Singulett-Zustand übergehen. Eins der wenigen Moleküle mit einem Triplett-Grundzustand ist molekularer Sauerstoff.
Da die Energie des angeregten Sensibilisatormoleküls größer ist als die für einen Übergang des Sauerstoffs in einen angeregten Singulett-Zustand erforderliche, kann dieser Energieaustausch stattfinden. Der dabei entstehende Singulett-Sauerstoff hat wiederum eine besonders große Lebensdauer hinsichtlich eines optischen Übergangs in den Grundzustand.
Aufgrund seiner chemischen Reaktionsfreudigkeit kann er jedoch Zellbestandteile in der Umgebung durch Oxidation schädigen. Dadurch kann er eine Nekrose oder – durch Wirkung auf die Mitochondrienmembran – eine Apoptose auslösen.
Je größer die Lebensdauer dieses Singulett-Zustandes ist, umso größer ist auch die Wahrscheinlichkeit für den eher seltenen Übergang in einen ebenfalls angeregten Triplett-Zustand durch Interkombination. Da optische Übergänge dieses Triplett-Zustandes in den Grundzustand sehr unwahrscheinlich sind, hat er eine ungewöhnlich große Lebensdauer.
Das ermöglicht den Kontakt mit besonders vielen Molekülen der Umgebung. Trifft er dabei ein Molekül, dessen Grundzustand ein Triplett-Zustand ist, so ist Energieaustausch möglich, wobei beide Moleküle in einen Singulett-Zustand übergehen. Eins der wenigen Moleküle mit einem Triplett-Grundzustand ist molekularer Sauerstoff.
Da die Energie des angeregten Sensibilisatormoleküls größer ist als die für einen Übergang des Sauerstoffs in einen angeregten Singulett-Zustand erforderliche, kann dieser Energieaustausch stattfinden. Der dabei entstehende Singulett-Sauerstoff hat wiederum eine besonders große Lebensdauer hinsichtlich eines optischen Übergangs in den Grundzustand.
Aufgrund seiner chemischen Reaktionsfreudigkeit kann er jedoch Zellbestandteile in der Umgebung durch Oxidation schädigen. Dadurch kann er eine Nekrose oder – durch Wirkung auf die Mitochondrienmembran – eine Apoptose auslösen.