УДК 616-085
ПРИМЕНЕНИЕ ЭРИТРОЗИНА В АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ
Белова Е.С.,
научный руководитель д-р хим. наук Гришковец В.И.
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Крымский федеральный университет, Таврическая академия им. В.И. Вернадского
Метод фотодинамической терапии является перспективным методом для лечения бактериальных инфекций полостных органов. Инициаторами фотодинамический процессов служат преимущественно триплетные молекулы фотосенсибилизаторов, синглетный кислород, свободные радикалы и перекиси органический соединений. Анализ спектров поглощения и люминесценции молекулярного кислорода показывает, что существует несколько типов синглетного кислорода – О2 в синглетном 1Ʃg+-состоянии, О2 в синглетном 1∆g-состоянии и димеры (О2)2–(1∆g)2, (1∆g1Ʃg+) и (1Ʃg+)2. Высокая химическая активность присуща только мономерному молекулярному кислороду в 1∆g-состоянии. Реакционная способность молекул О2 в этом состоянии гораздо выше, чем у невозбужденных молекул кислорода. Синглетный кислород вступает в химические реакции с образованием циклических перекисей, которые нестабильны и быстро распадаются. Субстратами окислительных реакций являются разнообразные биологически важные соединения – аминокислоты и белки, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты, липиды и др. Таким образом, образование синглетного кислорода в биологической системе может приводить к различным деструктивным эффектам [1].
Кислород в синглетном состоянии 1Ʃg+ обладает энергией возбуждения 37,7 ккал/моль. Он может быть произведен сенсибилизаторами, имеющими энергию триплетного возбужденного уровня 37,7 ккал/ моль, тогда как О2(1∆g) может быть образован переносом энергии от всех сенсибилизаторов с энергией >22,6 ккал/моль. По данным Н.В. Шинкаренко эритрозин имеет энергию низшего триплетного состояния 43,1–45,8 ккал/моль [2]. Таким образом, он может быть использован как эффективный сенсибилизатор для генерации активного синглетного кислорода.
Эритрозин (тетраиодфлуоресцеин) является флуоресцирующим красителем, он окрашивает ткани в красный цвет и флуоресцирует разными цветами: от желтого до оранжево-красного (в зависимости от марки и концентрации). Максимум поглощения эритрозина составляет 525 нм. Так как триплетный уровень эритрозина расположен выше синглетного уровня кислорода, то для него реализуется механизм фотосенсибилизации, представленный на рисунке 1.
Рис. 1. Механизм фотосенсибилизации кислорода эритрозином [1].
Опыты с флуоресцентными красителями показали, что после полоскания их растворами интенсивно окрашивается только спинка языка, слизь во рту и зеве. Однако эта окраска быстро исчезает после последующего полоскания рта водой или проглатывания ее. Но полоскание рта водой не ослабляли флуоресцентную окраску спинки языка, и ее можно наблюдать даже спустя 12 часов [3]. Таким образом, можно заключить, что нормальная слизистая оболочка водными растворами эритрозина не окрашивается, за исключением спинки языка и слизи.
Опыты с полосканием поврежденной слизистой оболочки имеют другие результаты. Фибринозные налеты на местах вскрытия перитонзиллярного абсцесса, в нишах удаленных миндалин, все незначительные дефекты слизистой оболочки интенсивно адсорбируют флуоресцирующий краситель эритрозин. Последующее полоскание водой рта и глотки не вызывают ослабление флуоресцентной окраски, ее можно наблюдать на фибринозных налетах в течение 12 часов [3].
Ввиду того, что происходит окрашивание только поврежденных частей слизистой оболочки: ссадин, ран, язв, флуоресцирующий краситель эритрозин может быть использован для выявления дефектов слизистой оболочки (например, небольших, часто незаметных поверхностных туберкулезных язв), которые скрыты от невооруженного глаза. Сопоставив данную информацию с тем, что эритрозин является эффективным фотосенсибилизатором, можно предложить его широкое применение для фотодинамической терапии слизистых оболочек.
Успешное применение ФДТ для инактивации микроорганизмов в основном зависит от фотосенсибилизатора и источника света. Практикующие стоматологи в настоящее время используют эритрозин для окрашивания и визуализации зубного налета. Источники некогерентного синего света, такие как галогенная лампа и светодиод обычно используются в стоматологии для фотополимеризации зуба. Однако применяя тот же фотосенсибилизатор и те же источники света можно оказывать фототоксическое влияние на грамположительные бактерии, такие как Streptococcus mutans, которые играют главную роль в разрушении зубов.
На рисунке 2 представлены данные об эффективности уничтожения бактерий для разных концентраций эритрозина и разных источников света. Как видно из данного графика, имеется прямая зависимость между концентрацией эритрозина и эффективности фотовоздействия на бактерии. Что касается источников света, то при больших концентрациях эритрозина выбор источника возбуждения не имеет значения, однако на малых концентрациях большей эффективности можно добиться использованием светодиода. 
Рис. 2. График зависимости степени уничтожения Streptococcus mutans в зависимости от концентрации эритрозина [4].
Таким образом, эритрозин является эффективным фотосенсибилизирующим агентом для фотодинамической терапии слизистых оболочек. Была показана его эффективность относительно Streptococcus mutans. Однако механизм фототоксического действия сенсибилизаторов универсален и может быть использован для других видов грамположительных бактерий. Грамотрицательные бактерии также являются чувствительными к фотодинамическому воздействию эритрозина, но в меньшей степени из-за особенности строения их клеточных стенок.
Список использованной литературы
Красновский А.А. Синглетный молекулярный кислород и первичные механизмы фотодинамического действия оптического излучения. // Итоги науки и техники. Совр. пробл. лаз. физ. М.: ВИНИТИ, 1990. Т. 3. – 64-128 с.
Шинкаренко Н.В., Алесковский В.Б. Синглетный кислород, методы получения и обнаружения. // Успехи химии. М: Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук, 1981. Т. 50, № 3. – 406-428 с.
Гладков А. Люминесцентный анализ в медицине / А. Гладков. – Кишинев: Государственное издательство Молдавии, 1958. – 312 с.
The effect of photodynamic therapy on the viability of Streptococcus mutans isolated from oral cavity. / J. Jung, H. Park, J. Lee [et al.] // J Korean Acad Pediatr Dent. – 2012. – Vol.39, №3 – Р. 233-240.
|
