Efects of PDT with 5-aminolevulinic acid and chitosan on Walker carcinosarcoma

Abstract

Porphyrins and new chitosan hydrogels based composites with porphyrins are used as active cytotoxic antitumor agents in photodynamic therapy (PDT). Aim: The present study evaluates the effects of photodynamic therapy (PDT) with 5-aminolevulinic acid (5-ALA) and 5-ALA associated with chitosan (CS) using Walker carcinosarcoma in rats as experimental model. Methods: The animals were irradiated with red light (l = 685 nm, D = 50 J/cm2, 15 min) 3 h after i.p. administration of 5-ALA (250 mg/kg b.w.) or a mixture of 5-ALA (250 mg/kg b.w.) and CS (1.5 mg/kg b.w.). The animals were sacrificed at 1, 3, 6, 24 h and 14 days after the treatment. The effects of PDT were investigated by morphological studies, monitoring the 5-ALA induced protoporphyrin IX (Pp IX) level in tumor tissue and serum, MMP 2 and 9 (gelatinases) activity in tumor and malondialdehyde level (MDA), marker of the lipoperoxidation process, in tumor and serum. Results: Zymography revealed an increased activity of MMP 2 in tumors from animals treated with 5-ALA PDT. PDT with 5-ALA induced a higher lipid peroxidation in tumor tissue compared with 5-ALA-CS. CS associated to 5 ALA PDT enhanced the accumulation of PS in tumors inducing earlier necrotic changes. In the same time CS reduced MMP 2 activity. Conclusion: Our results suggest that MMPs activation and oxygen reactive species are involved in PDT effects.

Порфирины и новые соединения, основу которых составляют гидрогели хитозана с порфиринами, используются как активные цитотоксические противоопухолевые препараты при фотодинамической терапии (PDT). Цель: оценить действие PDT с 5-аминолевуленовой кислотой (5-ALA) и 5-ALA, ассоциированной с хитозаном (CS), на клетки карциносаркомы Уокера. Методы: крыс облучали красным светом (λ = 685 нм, D = 50 Дж/см2 , 15 мин) 3 ч после внутрибрюшинного введения 5-ALA (250 мг/кг) или смеси 5-ALA (250 мг/кг) и CS (1,5 мг/кг). Подопытных животных забивали через 1 ч, 3 ч, 6 ч, 24 ч и 14 дней после воздействия PDT. Эффект PDT определяли с помощью морфологических исследований, регистрируя уровень протопорфирина IX (Pp IX), вызываемого 5-ALA, в опухолевой ткани и сыворотке крови, активность MMP 2 и 9 (желатиназы) в опухоли и уровень малонового диальдегида (MDA), маркера процесса перекисного окисления липидов, в опухоли и сыворотке крови. Результаты: зимографические исследования показали повышенную активность MMP 2 в опухолях животных, которых подвергали 5-ALA PDT. PDT с 5-ALA вызывала повышенный уровень перекисного окисления липидов в опухолевой ткани по сравнению с 5-ALA-CS. CS с 5 ALA PDT усиливал накопление фотосенсибилизирующего вещества (PS) в опухолях, вызывая более ранние некротические изменения. В то же время CS снижал активность MMP 2. Выводы: полученные результаты позволяют предположить, что для проявления эффектов PDT необходимы активация MMP и образование активных форм кислорода.