Laser irradiation of blood as a method of prevention of oral mucositis

Full Text

Мукозит - объединяющий термин для эритематозных и эрозивно-язвенных поражений слизистой рта, глотки, пищевода и в целом желудочно-кишечного тракта в результате проведения противоопухолевого лечения [1]. Мукозиты пищеварительного тракта представляют собой участки повреждения слизистой на протяжении от полости рта до анального отверстия [2]. Оральный мукозит (ОМ) значительно снижает качество жизни детей, а в тяжелых случаях требует введения наркотических анальгетиков и парентерального питания [3]. При этом специалисты из США утверждают, что затраты на пациентов, получавших противоопухолевую терапию, у которых развился ОМ, удваиваются по сравнению с теми пациентами, у которых данное осложнение отсутствовало [4]. К причинам такого удорожания в первую очередь следует отнести прерванное лечение, ведущее к удлинению сроков пребывания больных в стационаре, проведение таким больным энтерального питания, назначение им медикаментозной терапии, порой весьма дорогостоящей. Эти перерывы в лечении и сокращение дозировок химиопрепаратов приводят к сокращению выживаемости этих больных [5]. У детей данная патология возникает чаще. Если у взрослых на фоне стандартной химиотерапии частота возникновения мукозитов колеблется от 10 до 50%, то у детей она варьирует от 50 до 80% [6-8]. Чаще всего ОМ у детей связан с применением высоких доз метотрексата (ВД МТХ). Также установлено, что частота тяжелых случаев ОМ повышается при сочетании ВД МТХ с другими цитостатическими лекарственными средствами. Все это делает актуальной разработку новых методов лечения ОМ. В последние десятилетия в мире продолжен активный поиск средств и способов лечения мукозита, однако стандартные протоколы помощи все еще не разработаны [9]. Использование программы по уходу за полостью рта показало, что частота ОМ в экспериментальной группе составила 4% (4/95), что значительно ниже, чем в контрольной группе (21%, 18/82) [10, 11]. Эти исследования привели ученых к тому, что именно вторичная инфекция стала считаться определяющим фактором в развитии мукозита. Соответственно, ОМ рассматривался как исключительно инфекционный процесс, что предполагало соответствующую лечебную тактику. В настоящее же время доказано, что инфекция является второстепенным фактором в развитии мукозита, а борьба с ней - не основа в лечебной тактике. Ученые обнаружили, что еще до развития каких-либо клинических проявлений мукозитов первые морфологические изменения выявляются в базальном слое слизистых оболочек полости рта [12]. Дети, у которых наблюдается высокая пролиферативная активность базальных клеток, в 3 раза чаще подвержены заболеванию мукозитом, чем пожилые люди [13]. Исследования показали, что апоптоз фибробластов, эндотелиальных клеток развивается гораздо раньше гибели эпителиоцитов [14]. Эти исследования выявили, что эндотелиоциты продуцируют молекулы факторов роста кератиноцитов (ФРК). ФРК является триггером роста и дифференцировки эпителиоцитов [15]. Прямая диффузия ФРК из эндотелиоцитов определяет нормальное развитие эпителиального покрова, соответственно, гибель подслизистых эндотелиоцитов прекращает поступление физиологических сигналов развития эпителия и приводит к его истончению и образованию язв, на которых расселяются колонии патогенных микроорганизмов или грибков. Эти данные подтолкнули исследователей к новому подходу лечения и профилактики ОМ. Группа Международной ассоциации поддерживающей терапии рака (MASCC) и Европейское общество трансплантации крови и костного мозга (EBMT) составили Протокол об основах оральной терапии. В него включали и рекомендации по использованию палифермина для профилактики ОМ. Препарат палифермин (торговое наименование Kepivance, компания «Биовитрум») является негликированным белком, полученным из генетически модифицированного штамма Escherichia coli, который содержит усеченную версию нуклеотидной последовательности ФРК [16]. Одной из задач, стоящих перед экспертами этой группы, была оценка эффективности ФРК при лечении и профилактике ОМ у детей. Но высокая стоимость препарата и многочисленные побочные эффекты не дали возможности его применения в детских клиниках [17]. Между тем давно известно, что под действием лазерного излучения (ЛИ) активизируется пролиферация эндотелиоцитов и перицитов. Экспериментальные и клинические исследования свидетельствуют, что низкоинтенсивная лазерная терапия (НИЛТ), проводимая низкими дозами, приводит к лучшим результатам сравнительно с той же терапией, проводимой высокими дозами. Эндотелиальные клетки, участники многочисленных сосудистых биологических реакций (вазоконстрикция, вазодилатация, ангиогенез), характеризовались процессами повышенной пролиферативной активности и миграции в ответ на ЛИ, включая повышенную экспрессию ФРК и фактора роста цитокинов [14, 15, 19]. НИЛТ может при низких дозах предотвращать апоптоз клеток, усиливать пролиферацию фибробластов [18], кератиноцитов [19], эндотелиальных клеток [20] и лимфоцитов [21, 22]. Исследователи часто наблюдают двухфазную реакцию дозы, когда низкие дозы ЛИ оказывают гораздо более эффективное влияние на стимулирование и восстановление тканей, чем более высокие. Цель - исследовать эффективность профилактики ОМ путем стимуляции фагоцитарной активности лейкоцитов (ФАЛ) и активизации выработки эндогенного ФРК методом лазерного облучения крови (ЛОК). Материалы и методы В нашем исследовании мы применяли методику ЛОК. Методика воздействия на кровь ЛИ была разработана в Новосибирском научно-исследовательском институте патологии кровообращения под руководством академика Е.Н. Мешалкина в 1980 г. Данная процедура проводится внутривенно или путем установления излучателя над крупными сосудами и стала называться чрескожным ЛОК (ЧЛОК). Многочисленные исследования показали, что эффективность внутривенного и надвенного лазерного воздействия на кровь практически одинакова [23]. Механизм лечебного действия лазерной гемотерапии (ЛГТ) является общим при различной патологии. Результаты, подтвержденные сотнями исследований, доказывают истинность предположения о том, что ЛОК относится к иммуномодулирующим методикам. Исследователями [24-31] определены вторичные эффекты ЛГТ, приводящие к нижеприведенным выраженным терапевтическим эффектам: • уменьшение или исчезновение ишемии в тканях органов: увеличивается сердечный выброс, уменьшается общее периферическое сопротивление, расширяются коронарные сосуды, повышается толерантность к физическим нагрузкам; • нормализация энергетического метаболизма клеток, подвергшихся гипоксии или ишемии, накопление в клетках циклических аденозинмонофосфатов, сохранение клеточного гомеостаза; • противовоспалительное действие за счет торможения высвобождения гистамина и других медиаторов воспаления из тучных клеток, угнетения синтеза простагландинов, нормализация проницаемости капилляров, уменьшение отечного и болевого синдромов; • положительное влияние на процессы перекисного окисления липидов в сыворотке крови; • нормализация липидного обмена. Рассмотрим более детально, как и каким образом влияет ЛГТ на организм больных. Экспериментальные и клинические исследования доказали, что низкоинтенсивное (низкоэнергетическое) лазерное излучение - НИЛИ нормализует микроциркуляцию: активизирует работу миоцитов и эндотелиоцитов, стимулирует функциональную активность сосудов за счет их дилатации и раскрытия резервных капилляров. Улучшение микроциркуляции ведет к ускорению выведения шлаков из организма (детоксикация), усиливается доставка кислорода к тканям и органам (антиишемическое действие). При этом увеличивается сердечный выброс, расширяются коронарные сосуды, повышается толерантность к нагрузкам. Выделение гепарина тучными клетками ведет к разжижению крови, что улучшает кровоснабжение тканей и органов, особенно в микрососудистом русле. Учитывая эти свойства ЛОК (стимуляция фагоцитарной активности и активизация эндотелиоцитов), мы решили применить данную методику для профилактики ОМ. До этого в начале 2017 г. мы провели исследование, направленное на сравнение эффективности медикаментозной деконтаминации с целью профилактики ОМ и ЛТ. В 1-й группе (n=13), где проводилась медикаментозная деконтаминация, ОМ развился у 5 (35%) больных. Во 2-й группе (n=14), ЛТ проводилась чрескожно по 2 мин на область щек и подбородочную область за 3-4 дня до начала химиотерапии. Сеансы проводились 2 раза в день. ОМ развился только у 2 из 14 детей, что составило 14%. ОМ 1-й степени развился у ребенка с герминогенной опухолью яичника, ОМ 2-й степени - у ребенка с саркомой Юинга. Мы считаем, что даже 14% - это большая цифра, поэтому впервые, исходя из того факта, что повышение ФАЛ при ЛОК может препятствовать бурному развитию патогенной микрофлоры, даже при развитии лейкопении [3], мы решили проводить ЛОК у пациентов перед сеансами химиотерапии. Исследование ФАЛ является важнейшим фактором определения неспецифической резистентности организма. В нашем исследовании для определения состояния ФАЛ мы применяли методику с тест-объектом микрочастиц латекса. В нашем исследовании мы применяли частицы диаметром 1,7 мкм [2]. Методика определения ФАЛ выглядит следующим образом. Гепаринизированная (50 ЕД/мл) кровь в количестве 0,5 мл инкубируется в конических пробирках при температуре 37°С с 0,05 мл промытой суспензии латекса. Через 5 мин и через 1 ч готовятся мазки, которые окрашивают по Романовскому-Гимзе. Затем подсчитывался фагоцитарный индекс (ФИ) - процент фагоцитирующих клеток из 100 клеток фагоцитов и фагоцитарное число (ФЧ) - среднее количество частиц, захваченных одной клеткой. К недостаткам метода можно отнести невозможность определения завершенности фагоцитоза, так как частицы латекса не перевариваются. В настоящее исследование вошли 44 пациента. Одиннадцать детей с остеогенной саркомой были в возрасте от 7 до 17 лет (средний возраст 13 лет). Четверо детей- с саркомой Юинга в возрасте от 5 до 15 лет (средний возраст 9 лет). Больные с опухолями центральной нервной системы (ЦНС) были представлены 22 детьми в возрасте от 1,5 до 10 лет (средний возраст 4 года). Четверо детей с рабдомиосаркомой в возрасте от 4 до 8 лет. По одному ребенку были с нефробластомой (6 лет) и хондросаркомой (11 лет). Двадцати девяти пациентам уже проводилась высокодозная полихимиотерапия (В-ПХТ), которая осложнялась развитием ОМ. Пятнадцати пациентам В-ПХТ до этого поступления еще не проводилась. Всем пациентам проводили ЧЛОК за 1-3 дня до начала химиотерапии. Облучение проводили отечественными импульсными лазерными аппаратами I класса РИКТА-ЭСМИЛ 1А. Воздействие ЛИ на кровь осуществляли путем наложения излучателя на кожу над крупными сосудами: зоны сонных артерий и вен, кубитальных, подключичных или подколенных (рис. 1, 2). Аппликация стационарная, время воздействия чрескожно на крупные сосуда от 10 до 15 мин двумя излучателями. Доза ЛИ за 1 мин составляла 0,006 Дж/см2. Суммарная доза (СД) за сеанс составляет 0,18 Дж при площади светового пятна в 4 см2, СД за сеанс составляет 0,045 Дж/см2. Общее время воздействия сеанса составляет от 10 до 20-30 мин в зависимости от возраста ребенка. Количество сеансов зависит от показателей ФИ и ФЧ до ЛОК и может составлять от 1 до 3 сеансов. Клинический пример 1 Девочка М., 7 лет. Диагноз: остеосаркома правой бедренной кости. T2N0M0. Стадия IIB. Состояние после комбинированного лечения. Клиническая группа II. Лечится в НПЦ, где по жизненным показаниям проводилось противоопухолевое лечение. ПХТ по протоколу ОС-2006 была начата 06.12.17. Второй курс был проведен с 15.01 по 22.01.18. При проведении первых 2 курсов ПХТ у ребенка, даже на фоне проводимой медикаментозной деконтаминации, развивался ОМ 1-й степени. При проведении 3-го курса химиотерапии, включающего ВД МТХ, было решено провести ЛГТ и проанализировать динамику фагоцитарной активности после трех 20-минутных сеансов ЛГТ. 3-й курс проведен с 02.02.2018 по 23.02.2018 по протоколу ОС-2006: • метотрексат 12 г/м2 1, 8-й дни внутривенно капельно за 4 ч, разовая доза (РД)=8 г, СД=8 г; • цисплатин 50 мг/м2 15, 16-й дни внутривенно капельно за 24 ч, РД=35 мг, СД=70 мг; • доксорубицин 45 мг/м2 17, 18-й дни внутривенно капельно за 24 ч, РД=31,5 мг, СД=63 мг. Динамика ФАЛ у ребенка М. отражена в табл. 1. Лечение девочка перенесла удовлетворительно. ОМ у ребенка не развился. Отмечается, что даже спустя 5 дней после окончания ПХТ у ребенка сохраняется высокая фагоцитарная активность. По сравнению с фагоцитарной активностью до ЛГТ она увеличилась более чем в 3 раза. Высокая фагоцитарная активность отмечалась и спустя 4 нед после ЛГТ. Клинический пример 2 Ребенок С., 7 лет, поступил в отделение детской онкологии НПЦ для проведения программной ПХТ по протоколу SIOP LGG2010. Анамнез заболевания: болеет с лета 2016 г., головные боли, снижение остроты зрения. При магнитно-резонансной томографии ЦНС - многоочаговая опухоль хиазмально-селлярной области с распространением на ножки мозга, миндалины и базальные ядра с 2 сторон, зрительные нервы. Смещение срединных структур на 9 мм влево. Частичное удаление опухоли (биопсия) - диагноз: фибриллярная астроцитома (глиома низкой степени злокачественности). Клинический диагноз: С71.8. Глиома низкой степени злокачественности хиазмально-селлярной области, интракраниальных отделов зрительных нервов, подкорковых структур, височной области и островковой области слева. Состояние после частичной резекции опухоли. Продолженный рост опухоли. Перед химиотерапией рано утром была взята кровь на определение фагоцитарной активности. Учитывая, что показатели активности были низкими, в этот же день была проведена стимуляция фагоцитарной активности, и в этот же день была начата ПХТ. На 5-й минуте инкубации фагоцитоза отмечено не было. Через 1 ч инкубации отмечена крайне низкая фагоцитарная активность. В данном случае мы ограничились одним сеансом ЛОК, но провели его за 15 мин сразу двумя излучателями. Суммарное время воздействия на кровь 30 мин. Сразу после сеанса ЛОК была взята кровь на исследование. Как видно из данного примера, стимуляция фагоцитоза резко увеличивается сразу после ЛОК (табл. 2). Каких-либо осложнений, включая ОМ, у ребенка после химиотерапии не отмечено. На данном примере мы решили подсчитать, во сколько раз увеличилась фагоцитарная активность. Для этого мы умножили ФИ на ФЧ анализа крови до лазерной стимуляции. У нас получился показатель, равный 68. Аналогичный расчет мы провели со 2 и 3-м анализами. Результаты такого показателя равны, 638 во 2-м случае и 1370 в 3-м анализе. Если разделить показатели 2 и 3-го исследования на исходный показатель, т.е. на 68, то получается, что сразу после ЛГТ фагоцитарная активность увеличилась более чем в 9 раз, а через 3 дня увеличилась немногим более чем в 20 раз. Результаты Такая стимуляция фагоцитов методом ЛОК показала, что проведение этой методики до начала химиотерапии во всех случаях приводит к положительному результату. У всех детей (n=44, 92 курса В-ПХТ), которым проводилась стимуляция ФАЛ, ОМ не развился. Полученные результаты дали основание к подаче заявки на патент «Способ профилактики и лечения орального мукозита у детей» (№ 2018112705 RU от 10.04.2018 г.). Количество проводимых стимулирующих сеансов ЛОК, в первую очередь, зависит от исходного показателя ФАЛ. При высоких показателях количество стимулирующих сеансов может быть ограничено 1-2. И, наоборот, при низких исходных показателях фагоцитарной активности количество сеансов, проводимых 1 раз в день, может быть увеличено до 3. Суммарное время сеанса зависит от возраста. У детей до 2 лет он составлял 10 мин, до 10 лет - 20 мин, у детей старшего возраста - 30 мин. Нами впервые отмечена высокая фагоцитарная активность тромбоцитов. Впервые то, что тромбоцит может действовать как истинный фагоцит, определили американские ученые в 1976 г. [32]. Они же предположили, что фагоцитарный процесс аналогичен тому, что свойственно для полиморфноядерных лейкоцитов. Мы, в свою очередь, впервые обнаружили, что ЛОК резко стимулирует фагоцитарную активность тромбоцитов (рис. 3). Как уже упоминалось, цитотоксическое действие химиопрепаратов или ЛТ убивает не только опухолевые клетки, но и быстро делящиеся нормальные клетки, в нашем случае это эпителиальные клетки. Мукозиты пищеварительного тракта представляют собой участки повреждения слизистой на протяжении от полости рта до анального отверстия [33]. Гибель этих клеток ведет к истончению тканей, в частности щек. В нашем исследовании мы проводили измерение толщины щек до начала химиотерапии и ЛОК, а затем после проведенного курса В-ПХТ. Ультразвуковое измерение толщины тканей щек показало, что размеры до химиотерапии и после ее окончания оставались прежними. Это является косвенным подтверждением того факта, что ЛОК действительно активизирует миоциты и эндотелиоциты, предохраняя их от цитотоксического действия химиопрепаратов [29]. Подводя итоги настоящего исследования, следует отметить, что несмотря на простоту проведения методики ЛОК, ее высокую эффективность, при проведении ЛОК необходимо знать основные противопоказания. Это общие противопоказания для проведения ЛТ, а с учетом принципов действия данной методики особо следует обратить внимание на: острые кровотечения, эпилепсию, тиреотоксикоз, тромбоз глубоких вен, заболевания крови (гемофилия, болезнь Верльгофа и др.) и выраженную тромбоцитопению. Тромбоцитопения часто бывает у пациентов, получающих химиотерапию. Учитывая тот факт, что при ЛОК тучные клетки выделяют эндогенный гепарин, у таких пациентов возможны кровотечения. Чаще всего это носовые кровотечения. Заключение Внедрение методики ЛОК в онкологическую практику будет способствовать повышению качества лечения детей с онкологическими заболеваниями, повышению выживаемости и существенно снизит расходы. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interests. The authors declare that there is not conflict of interests.

About the authors

Leonid I Gusev

V.F. Voino-Yasenetski Scientific and Practical Center for Specialized Medical Care for Children

Email: lig46@mail.ru
D. Sci. (Med.) Moscow, Russia

Denis A Pritiko

V.F. Voino-Yasenetski Scientific and Practical Center for Specialized Medical Care for Children

Email: denys.05@mail.ru
Cand. Sci. (Med.) Moscow, Russia

Elena N Lukash

V.F. Voino-Yasenetski Scientific and Practical Center for Specialized Medical Care for Children

laboratory doctor Moscow, Russia

Nadezhda M Ivanova

V.F. Voino-Yasenetski Scientific and Practical Center for Specialized Medical Care for Children

Email: det.onco.ivanova@rambler.ru
D. Sci. (Med.), Full Prof. Moscow, Russia

Elena Y Sergeenko

Pirogov Russian National Research Medical University

Email: elenarsmu@mail.ru
D. Sci. (Med.), Full Prof. Moscow, Russia

References

Supplementary files