Альманах клинической медицины. 2016; 44: 165-171
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ТКАНИ МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОЙ ФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ IN VIVO
https://doi.org/10.18786/2072-0505-2016-44-2-165-171Аннотация
Актуальность. Лазерная флуоресцентная спектроскопия (ЛФС) широко используется в различных медицинских направлениях, наиболее известное из которых – онкология. В основном ЛФС применяют для in vivo диагностики опухолей. Последние исследования показали, что ЛФС можно использовать для диагностики локального воспаления, инициированного термическим или механическим воздействием. Представляет интерес, возможно ли оценить методом ЛФС поражение мягких биологических тканей, вызванное лучевым воздействием. Цель – исследование динамики флуоресценции экзогенного фотосенсибилизатора в области лучевого поражения методом ЛФС in vivo. Материал и методы. В исследовании участвовали мыши линии SHK (n=12), правая задняя конечность которых подвергалась облучению на гамма-терапевтическом аппарате РОКУС-АМ (источник 60Co, доза 15 Гр). Перед облучением всем животным внутрибрюшинно был введен фотосенсибилизатор Фотосенс из расчета 2,5 мг/кг. Измерения флуоресценции проводили на комплексе многофункциональной лазер- ной диагностики «ЛАКК-М» в течение 21 суток, длина волны возбуждения флуоресценции – 635 нм. Параллельно на 7- и 21-е сутки проводили гистологическое исследование области лучевого поражения и исследование лейкоцитарной формулы крови экспериментальных животных. Результаты. Метод ЛФС выявил увеличение накопления фотосенсибилизатора в области поражения по сравнению с интактной симметричной областью, что приводило к повышению интенсивности сигнала флуоресценции в облученной конечности. Динамика сигнала флуоресценции пораженной области имеет два характерных максимума – на 3-и и 14-е сутки, что, возможно, отражает динамику развития локального лучевого поражения. Заключение. Применение метода ЛФС с использованием экзогенного фотосенсибилизатора имеет потенциал для персонализированной оценки лучевых реакций в радиологии.
Список литературы
1. Филоненко ЕВ. История развития флуоресцентной диагностики и фотодинамической терапии и их возможности в онкологии. Российский химический журнал. 2013;57(2):5–9.
2. Иванова СВ, Кирпиченок ЛН. Использование флуоресцентных методов в медицине. Медицинские новости. 2008;(12):56–61.
3. Рогаткин ДА. Физические основы лазерной клинической флюоресцентной спектроскопии in vivo. Медицинcкая физика. 2014;(4):78–96.
4. Lipson RL, Baldes EJ, Olsen AM. Further evaluation of the use of hematoporphyrin derivative as a new aid for the endoscopic detection of malignant disease. Dis Chest. 1964;46:676–9.
5. Calin MA, Parasca SV, Savastru R, Calin MR, Dontu S. Optical techniques for the noninvasive diagnosis of skin cancer. J Cancer Res Clin Oncol. 2013;139(7):1083–104. doi: 10.1007/s00432-013-1423-3.
6. Murayama Y, Ichikawa D, Koizumi N, Komatsu S, Shiozaki A, Kuriu Y, Ikoma H, Kubota T, Nakanishi M, Harada Y, Fujiwara H, Okamoto K, Ochiai T, Kokuba Y, Takamatsu T, Otsuji E. Staging fluorescence laparoscopy for gastric cancer by using 5-aminolevulinic acid. Anticancer Res. 2012;32(12):5421–7.
7. Andersson-Engels S, Berg R, Svanberg K, Svanberg S. Multi-colour fluorescence imaging in connection with photodynamic therapy of delta-amino levulinic acid (ALA) sensitised skin malignancies. Bioimaging. 1995;3(3):134–43. doi: 10.1002/1361-6374(199509)3:33.0.CO;2-1.
8. Петрицкая ЕН, Куликов ДА, Рогаткин ДА, Гусева ИА, Куликова ПА. Использование флуоресцентной спектроскопии для диагностики гипоксии и воспалительных процессов в тканях. Оптический журнал. 2015;82(12):41–6.
9. Nuyts S, Lambrecht M, Duprez F, Daisne JF, Van Gestel D, Van den Weyngaert D, Platteaux N, Geussens Y, Voordeckers M, Madani I, De Neve W. Reduction of the dose to the elective neck in head and neck squamous cell carcinoma, a randomized clinical trial using intensity modulated radiotherapy (IMRT). Dosimetrical analysis and effect on acute toxicity. Radiother Oncol. 2013;109(2):323–9. doi: 10.1016/j.radonc.2013.06.044.
10. Тамаркина ЕИ, Миронова ЕБ, Жаркова ОВ, Коробкин СА, Тамаркин ВО, Вихлянов ИВ, Карасева ВВ. Химиолучевое лечение местнораспространенного рака органов полости рта и ротоглотки. Вестник РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН. 2006;17(3):49–53.
11. Чиссов ВИ, Давыдов МИ, ред. Онкология: национальное руководство. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2008. 1072 с.
12. Flanders KC, Sullivan CD, Fujii M, Sowers A, Anzano MA, Arabshahi A, Major C, Deng C, Russo A, Mitchell JB, Roberts AB. Mice lacking Smad3 are protected against cutaneous injury induced by ionizing radiation. Am J Pathol. 2002;160(3):1057–68. doi: 10.1016/S0002- 9440(10)64926-7.
13. Weissberg JB, Fischer JJ. Effect of purine nucleosides and nucleotides on the in vivo radiation response of normal tissue in the rat. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1981;7(3):365–9. doi: 10.1016/0360-3016(81)90110-3.
14. Gottlöber P, Krähn G, Peter RU. Cutaneous radiation syndrome: clinical features, diagnosis and therapy. Hautarzt. 2000;51(8):567–74.
15. Пиголкин ЮИ, Квачева ЮЕ. Современные возможности судебно-медицинской экспертизы местной радиационной травмы. Судебно-медицинская экспертиза. 2012;(3):52–5.
16. Горенков РВ, Казаков АА, Назаренко ММ, Рогаткин ДА, Свирин ВН, Черкасов АС, Черненко ВП. Способ определения состояния биологической ткани и диагностическая система для его реализации. Патент РФ на изобретение № 2234242 от 19.03.2002.
17. Rogatkin D, Shumskiy V, Tereshenko S, Polyakov P. Laser-based non-invasive spectrophotometry – an overview of possible medical applications. Photonics & Lasers in Medicine. 2013;2(3):225–240. doi: 10.1515/ plm-2013-0010.
18. Пальцев МА, Аничков НМ, Литвицкий ПФ. Патология человека. Учебник для медицинских вузов. В 3-х т. М.: Медицина; 2009. 1448 c.
19. Ezeh PC, Lauer FT, MacKenzie D, McClain S, Liu KJ, Hudson LG, Gandolfi AJ, Burchiel SW. Arsenite selectively inhibits mouse bone marrow lymphoid progenitor cell development in vivo and in vitro and suppresses humoral immunity in vivo. PLoS One. 2014;9(4):e93920. doi: 10.1371/journal.pone.0093920.
20. Rogatkin DA, Polyakov PYu, Bychenkov OA, Stepanenko EN. Non-invasive fluorescent diagnostics in radiotherapy of mucosal oral tumors. Proc. SPIE; 4707. Saratov Fall Meeting 2001: Optical Technologies in Biophysics and Medicine III, 236 (July 16, 2002). p. 236–43. doi: 10.1117/12.475595.
21. Rogatkin DA, Bychenkov OA, Lapaeva LG. The accuracy, reliability, and interpretation of the results of in vivo laser fluorescence diagnosis in the spectral range of the fluorescence of endogenous porphyrins. J Opt Technol. 2009;76(11):708–13. doi: 10.1364/ JOT.76.000708.
Almanac of Clinical Medicine. 2016; 44: 165-171
AN IN VIVO STUDY OF THE EFFECTS OF IONIZING RADIATION ON TISSUES BY LASER FLUORESCENCE SPECTROSCOPY
https://doi.org/10.18786/2072-0505-2016-44-2-165-171Abstract
References
1. Filonenko EV. Istoriya razvitiya fluorestsentnoi diagnostiki i fotodinamicheskoi terapii i ikh vozmozhnosti v onkologii. Rossiiskii khimicheskii zhurnal. 2013;57(2):5–9.
2. Ivanova SV, Kirpichenok LN. Ispol'zovanie fluorestsentnykh metodov v meditsine. Meditsinskie novosti. 2008;(12):56–61.
3. Rogatkin DA. Fizicheskie osnovy lazernoi klinicheskoi flyuorestsentnoi spektroskopii in vivo. Meditsinckaya fizika. 2014;(4):78–96.
4. Lipson RL, Baldes EJ, Olsen AM. Further evaluation of the use of hematoporphyrin derivative as a new aid for the endoscopic detection of malignant disease. Dis Chest. 1964;46:676–9.
5. Calin MA, Parasca SV, Savastru R, Calin MR, Dontu S. Optical techniques for the noninvasive diagnosis of skin cancer. J Cancer Res Clin Oncol. 2013;139(7):1083–104. doi: 10.1007/s00432-013-1423-3.
6. Murayama Y, Ichikawa D, Koizumi N, Komatsu S, Shiozaki A, Kuriu Y, Ikoma H, Kubota T, Nakanishi M, Harada Y, Fujiwara H, Okamoto K, Ochiai T, Kokuba Y, Takamatsu T, Otsuji E. Staging fluorescence laparoscopy for gastric cancer by using 5-aminolevulinic acid. Anticancer Res. 2012;32(12):5421–7.
7. Andersson-Engels S, Berg R, Svanberg K, Svanberg S. Multi-colour fluorescence imaging in connection with photodynamic therapy of delta-amino levulinic acid (ALA) sensitised skin malignancies. Bioimaging. 1995;3(3):134–43. doi: 10.1002/1361-6374(199509)3:33.0.CO;2-1.
8. Petritskaya EN, Kulikov DA, Rogatkin DA, Guseva IA, Kulikova PA. Ispol'zovanie fluorestsentnoi spektroskopii dlya diagnostiki gipoksii i vospalitel'nykh protsessov v tkanyakh. Opticheskii zhurnal. 2015;82(12):41–6.
9. Nuyts S, Lambrecht M, Duprez F, Daisne JF, Van Gestel D, Van den Weyngaert D, Platteaux N, Geussens Y, Voordeckers M, Madani I, De Neve W. Reduction of the dose to the elective neck in head and neck squamous cell carcinoma, a randomized clinical trial using intensity modulated radiotherapy (IMRT). Dosimetrical analysis and effect on acute toxicity. Radiother Oncol. 2013;109(2):323–9. doi: 10.1016/j.radonc.2013.06.044.
10. Tamarkina EI, Mironova EB, Zharkova OV, Korobkin SA, Tamarkin VO, Vikhlyanov IV, Karaseva VV. Khimioluchevoe lechenie mestnorasprostranennogo raka organov polosti rta i rotoglotki. Vestnik RONTs im. N.N. Blokhina RAMN. 2006;17(3):49–53.
11. Chissov VI, Davydov MI, red. Onkologiya: natsional'noe rukovodstvo. M.: GEOTAR-Media; 2008. 1072 s.
12. Flanders KC, Sullivan CD, Fujii M, Sowers A, Anzano MA, Arabshahi A, Major C, Deng C, Russo A, Mitchell JB, Roberts AB. Mice lacking Smad3 are protected against cutaneous injury induced by ionizing radiation. Am J Pathol. 2002;160(3):1057–68. doi: 10.1016/S0002- 9440(10)64926-7.
13. Weissberg JB, Fischer JJ. Effect of purine nucleosides and nucleotides on the in vivo radiation response of normal tissue in the rat. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1981;7(3):365–9. doi: 10.1016/0360-3016(81)90110-3.
14. Gottlöber P, Krähn G, Peter RU. Cutaneous radiation syndrome: clinical features, diagnosis and therapy. Hautarzt. 2000;51(8):567–74.
15. Pigolkin YuI, Kvacheva YuE. Sovremennye vozmozhnosti sudebno-meditsinskoi ekspertizy mestnoi radiatsionnoi travmy. Sudebno-meditsinskaya ekspertiza. 2012;(3):52–5.
16. Gorenkov RV, Kazakov AA, Nazarenko MM, Rogatkin DA, Svirin VN, Cherkasov AS, Chernenko VP. Sposob opredeleniya sostoyaniya biologicheskoi tkani i diagnosticheskaya sistema dlya ego realizatsii. Patent RF na izobretenie № 2234242 ot 19.03.2002.
17. Rogatkin D, Shumskiy V, Tereshenko S, Polyakov P. Laser-based non-invasive spectrophotometry – an overview of possible medical applications. Photonics & Lasers in Medicine. 2013;2(3):225–240. doi: 10.1515/ plm-2013-0010.
18. Pal'tsev MA, Anichkov NM, Litvitskii PF. Patologiya cheloveka. Uchebnik dlya meditsinskikh vuzov. V 3-kh t. M.: Meditsina; 2009. 1448 c.
19. Ezeh PC, Lauer FT, MacKenzie D, McClain S, Liu KJ, Hudson LG, Gandolfi AJ, Burchiel SW. Arsenite selectively inhibits mouse bone marrow lymphoid progenitor cell development in vivo and in vitro and suppresses humoral immunity in vivo. PLoS One. 2014;9(4):e93920. doi: 10.1371/journal.pone.0093920.
20. Rogatkin DA, Polyakov PYu, Bychenkov OA, Stepanenko EN. Non-invasive fluorescent diagnostics in radiotherapy of mucosal oral tumors. Proc. SPIE; 4707. Saratov Fall Meeting 2001: Optical Technologies in Biophysics and Medicine III, 236 (July 16, 2002). p. 236–43. doi: 10.1117/12.475595.
21. Rogatkin DA, Bychenkov OA, Lapaeva LG. The accuracy, reliability, and interpretation of the results of in vivo laser fluorescence diagnosis in the spectral range of the fluorescence of endogenous porphyrins. J Opt Technol. 2009;76(11):708–13. doi: 10.1364/ JOT.76.000708.
