Quelltext der Seite Photodynamische Therapie

[[Datei:Photodynamic therapy.jpg|mini|Einsatz der photodynamischen Therapie]]
Unter der '''foto-''' bzw. '''photodynamischen Therapie''' (kurz '''PDT''') versteht man ein Verfahren zur Behandlung von [[Tumor]]en und anderen Gewebeveränderungen wie beispielsweise [[Angiogenese|Gefäßneubildungen]] mit [[Licht]] in Kombination mit einer lichtaktivierbaren Substanz, einem so genannten [[Photosensibilität (Dermatologie)|Photosensibilisator]], und im Gewebe vorhandenem [[Sauerstoff]]. Dazu wird dem [[Patient]]en 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 gesteigertes Zellwachstum, erhöhte Stoffwechselaktivität oder vermehrte Durchblutung) mehr oder weniger [[Selektivität (Pharmakologie)|selektiv]] im Tumor oder der Gewebeveränderung anreichert.<ref name="Ackermann2001" /> Nach einer gewissen Wartezeit wird der Tumor oder die Gewebeveränderung mit Licht geeigneter [[Wellenlänge]] bestrahlt. Dabei werden durch [[photophysik]]alische Prozesse [[Toxin|toxische]] Substanzen, vor allem [[reaktive Sauerstoffspezies]], erzeugt, die den Tumor oder die Gewebeveränderung schädigen.

== Anwendungsgebiete ==
Die photodynamische Therapie wird insbesondere dann angewendet, wenn Mikrostrukturen des zu behandelnden Gewebes geschont werden müssen, wie dies im [[Magen-Darm-Trakt]], [[Gehirn]] oder [[Auge]] der Fall ist.

=== Augenheilkunde ===
Die photodynamische Therapie wird in der [[Augenheilkunde]] mittlerweile als Standardverfahren eingesetzt. Sie war lange das einzig zugelassene Behandlungsverfahren für bestimmte Formen von Gefäßneubildungen unter der Netzhaut (chorioidalen [[Neovaskularisation]]en), wie sie z.&nbsp;B. bei der feuchten Form der altersabhängigen [[Makuladegeneration]] (AMD) entstehen können. In Deutschland ist das Benzoporphyrinderivat [[Verteporfin]] zur Behandlung der AMD zugelassen, das mit einem speziellen niederenergetischen Laser mit einer Wellenlänge von 680 nm aktiviert werden kann. Der besondere Vorteil der PDT in diesem Einsatzgebiet ist die direkte Erreichbarkeit des Behandlungsortes (der [[Netzhaut]]) mit dem PDT-Laser durch die Patientenpupille. Auch kann durch die bei der Behandlung gleichzeitig mögliche Spiegelung des [[Augenhintergrund]]es die Lage und Größe des Bestrahlungsfeldes direkt kontrolliert werden. Mit der PDT können die neugebildeten Gefäße verschlossen und somit ein weiterer Sehverlust vermieden werden. Gleichzeitig werden die [[Fotorezeptor]]en der Netzhaut und das darunter liegende Pigmentepithel durch die relativ geringe Laserleistung geschont. Mittlerweile stehen für die oben genannten augenärztlichen Indikationen auch Medikamente zur Verfügung, die direkt in das Auge ([[intravitreal]]) injiziert werden, beispielsweise [[Bevacizumab|Avastin]], [[Lucentis]], [[Pegaptanib]] oder Triamcinolon und nicht mittels Beleuchtung aktiviert werden müssen. Zum Teil werden diese Medikamente auch in Kombination mit der PDT angewendet.
Bei Augentumoren wie dem kindlichen [[Retinoblastom]] wurden bereits in den 1980er Jahren erste Versuche zur PDT mit den damals neuen Porphyrinen unternommen, die allerdings wegen der hohen einzusetzenden Dosen zu Gewebsschäden im Auge führten. Die PDT mit neueren Photosensibilisatoren wie [[Verteporfin]] steckt hier noch in den Anfängen.

=== Onkologie ===
Gegenüber einer [[Chirurgie|chirurgischen]] Behandlung bietet die photodynamische Therapie den Vorteil eines nicht bzw. minimal-invasiven Verfahrens. Insbesondere entfällt die aus Sicherheitsgründen erforderliche weiträumige Entfernung von gesundem Gewebe in der Tumorumgebung. Eine [[Strahlentherapie|Bestrahlung]] erfordert etwa zehn bis 100 Minuten. Typische [[Bestrahlungsstärke]]n liegen bei 100 [[Watt (Einheit)|mW]]/cm². Die Erwärmung des Gewebes beträgt daher nur wenige [[Grad Celsius]]. Eine [[Narkose]] ist nur im Fall schwer zugänglicher innerer [[Organ (Biologie)|Organe]] nötig. Die PDT von Tumoren erfolgt im Normalfall in einer einmaligen Bestrahlungssitzung, jedoch besteht durchaus die Möglichkeit der Wiederholung. Da die Bestrahlung mit normalem Licht geschieht, ist die Belastung der Patienten im Vergleich zu den „klassischen“ Therapieverfahren relativ gering. Eine photodynamische Behandlung versperrt nicht den Weg für andere Therapieansätze; diese können gegebenenfalls noch durchgeführt werden, sollte keine vollständige Heilung erreicht worden sein.

Der Nachteil der photodynamischen Therapie ist im Wesentlichen die geringe Eindringtiefe von lokal aufgetragenem Photosensibilisator (oder seines Stoffwechselvorläufers) von nur einigen Millimetern sowie die begrenzte Eindringtiefe von Licht, so dass in der Regel nur nicht zu fortgeschrittene oder flächig wachsende Tumoren erfolgreich therapiert werden. Daher bieten sich vor allem z.&nbsp;B. Hauttumoren, wie [[Aktinische Keratose|aktinische Keratosen]], das superfizielle (oberflächliche) [[Basaliom]], aber auch [[Warze]]n als Einsatzgebiet für die photodynamische Therapie an. Durch den Einsatz von [[Laser]]n in Kombination mit [[Lichtleiter|Lichtleitfasern]] lassen sich auch Tumoren an [[endoskop]]isch zugänglichen körperinneren Oberflächen behandeln. Außerdem können durch das Einstechen solcher Fasern in das Gewebe auch größere Tumoren therapiert werden. Dieses Vorgehen ist jedoch selten.

Die photodynamische Behandlung von inneren Tumoren ist bislang wenig verbreitet und wird meist nur [[Palliation|palliativ]] eingesetzt wie beispielsweise in der [[Speiseröhre]], bei [[Gallengang]]s- und Gallenblasen[[karzinom]] oder bei [[Gehirntumor]]en.

Wird der Photosensibilisator nicht nur lokal angewandt, sondern systemisch, ist als [[Nebenwirkung]] mit einer vorübergehenden erheblichen Lichtempfindlichkeit zu rechnen, die in Einzelfällen über mehrere Wochen anhalten kann. Die Gefahr der damit verbundenen Reduzierung der Lebensqualität kann bei palliativer Anwendung mit geringer Lebenserwartung als Argument gegen eine Therapie gewertet werden.

Obwohl dieses Verfahren bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts in [[München]] unter anderem von [[Hermann von Tappeiner]] untersucht wurde, erlangte es erst in den 1980er Jahren durch eine Verbesserung der Photosensibilisatoren und den Einsatz von Lasern eine gewisse Verbreitung. Typische Einsatzgebiete sind Tumoren in der [[Harnblase]], im äußeren Kopfbereich, in [[Mundhöhle]], [[Kehlkopf]], Speiseröhre, in der [[Lunge]], im [[Gallengang]] sowie im [[Genital]]bereich.

=== Dermatologie ===
In der Dermatologie hat die photodynamische Therapie weite Verbreitung gefunden zur Behandlung verschiedener Hautkrebsformen und ihrer Vorstufen.<ref name="Braathen2007" /><ref name="Stockfleth2006" /><ref name="Stritt2008" /><ref name="vonFelbert2010" /><ref name="Szeimies2009" /><ref name="Fai2009" /><ref name="Morton2006" /><ref name="Tarstedt2005" /><ref name="Piacquadio2004" /><ref name="Pariser2003" /><ref name="Freeman2003" /><ref name="Clark2003" /><ref name="Dirschka2013" /><ref name="Szeimies2010" /> Sie ist die Behandlung der ersten Wahl gegen leichte und mittelschwere [[aktinische Keratose]].<ref name="Braathen2007" /> Als Arzneimittel zugelassen wurden zwei Stoffwechselvorläufer des Photosensibilisators Protoporphyrin IX zur Therapie von [[Aktinische Keratose|aktinischen Keratosen]], [[5-Aminolävulinsäure]] (5-ALA) und ihr [[Methylester]] [[Methyl-5-amino-4-oxopentanoat]] (MAOP).<ref name="Szeimies2009" /><ref name="Fai2009" /><ref name="Morton2006" /><ref name="Tarstedt2005" /><ref name="Pariser2003" /><ref name="Freeman2003" /><ref name="Dirschka2013" /><ref name="Szeimies2010" /> MAOP wurde auch zur Behandlung bestimmter Formen der [[Basaliom]]e und des [[Morbus Bowen]] zugelassen, für die die deutlich neueren Medikamente mit 5-ALA bisher noch nicht zugelassen sind. 5-Aminolävulinsäure ist in einer die Hautpenetration optimierenden Nanoemulsion<ref name="Maisch2010" /> und in kristalliner Form als Arzneimittelpflaster, MAOP als Creme erhältlich. Nach externer Zugabe von 5-ALA reicherte sich Protoporphyrin IX innerhalb einer für die photodynamische Therapie relevanten Einwirkzeit viermal stärker in isolierten Hauttumorzellen gegenüber gesunden Zellen an. Dabei war die Anreicherung aus 5-ALA in Tumorzellen fast doppelt so hoch wie diejenige aus der verwandten Vorläufersubstanz MAOP, in gesunden Zellen aber für beide Wirkstoffe gleich niedrig.<ref name="Schulten2012" />

Kleinere Studien und Einzelfallberichte deuten eine Wirksamkeit der photodynamischen Therapie bei zirkumskripter [[Sklerodermie]], [[Akne]], [[Psoriasis]] vulgaris, verschiedenen [[Hyperkeratose]]n, virusbedingten vulgären [[Warze]]n und anderen chronischen Hautkrankheiten an. In einzelnen Fällen und kleinen [[Fallserie]]n konnte die photodynamische Therapie „&#x5B;…&#x5D; auch bei verschiedenen Formen der [[Rosazea]] &#x5B;…&#x5D; nach zwei- bis viermaliger Anwendung gute Ergebnisse erbringen. Die [[Therapeutische Wirksamkeit|Wirksamkeit]] geht vermutlich unter anderem auf eine Stimulierung des [[Immunsystem]]s sowie einen antimikrobiellen Effekt zurück.“<ref>S1-[[Medizinische Leitlinie|Leitlinie]] [https://www.awmf.org/leitlinien/detail/ll/013-065.html ''Rosazea''] der [[Deutsche Dermatologische Gesellschaft|Deutschen Dermatologischen Gesellschaft]] (DDG). [[Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften]] e.&nbsp;V. (AWMF e.&nbsp;V.), Stand 1.&nbsp;März 2013, S.&nbsp;18; {{Webarchiv |url=https://www.awmf.org/uploads/tx_szleitlinien/013-065l_S1_Rosazea_2014-04.pdf |text=awmf.org |format=PDF; 128&nbsp;kB |wayback=20160317211816 |archiv-bot=2019-05-07 09:52:27 InternetArchiveBot}}<br /> Die Leitlinie verweist bezüglich der Einzelfälle und der kleinen Fallserien auf: H.&nbsp;Nybaek, G.&nbsp;B.&nbsp;Jemec: ''Photodynamic therapy in the treatment of rosacea''. In: ''Dermatology'', 2005, 211, S. 135–138.<br /> L.&nbsp;E.&nbsp;Bryld, G.&nbsp;B.&nbsp;Jemec: ''Photodynamic therapy in a series of rosacea patients''. In: ''J Eur Acad Dermatol Venerol'', 2007, 21, S. 1199–1202.<br /> Bezüglich der Vermutung zur Wirksamkeit: T.&nbsp;Maisch, R.&nbsp;M.&nbsp;Szeimies, G.&nbsp;Jori, C.&nbsp;Abels: ''Antibacterial photodynamic therapy in dermatology''. In: ''Photochem Photobiol Sci'', 2004, 3, S. 907–917.</ref> Zu beachten ist, dass dies keine Standardtherapie der Rosazea darstellt, sondern zurzeit nur rein experimentellen Charakter hat.

Da die photodynamische Therapie unter Verwendung von künstlichen Lichtquellen sehr schmerzhaft sein kann, wird vermehrt die photodynamische Tageslichttherapie eingesetzt. 5-ALA bzw. MAOP werden auf die betroffenen Hautstellen aufgetragen. Danach setzt sich der Patient für etwa 2 Stunden dem Tageslicht aus. Diese Behandlung ist vergleichbar wirksam, jedoch deutlich weniger schmerzhaft.

=== Veterinärmedizin (Tierheilkunde) ===
Aufgrund der Oberflächenwirkung der PDT (bis zu 0,3 cm) wird diese Therapie erfolgreich angewendet z.&nbsp;B. bei [[Plattenepithelkarzinom]]en,<ref name="Buchholz2010" /> aber auch bei virusinduzierten Hauterkrankungen sowie Erkrankungen der [[Talgdrüse]]n und der [[Haarfollikel]].

=== Zahnmedizin ===
{{Hauptartikel|Antibakterielle photodynamische Therapie}}

Eine Sonderform der PDT ist die [[antibakterielle photodynamische Therapie]], die vor allem in der Zahnmedizin angewendet und zur Zerstörung von Bakterien eingesetzt wird.

== Biochemische Grundlagen ==
Als Photosensibilisatoren werden überwiegend [[Porphyrin]]e eingesetzt, die sich bei Bestrahlung mit rotem Licht bei einer Wellenlänge von 630 nm bis 635 nm<ref name="Fuchs2004" /> aktivieren lassen. Oft wird auch [[5-Aminolävulinsäure]]<ref name="vonFelbert2010" /><ref name="Dirschka2013" /><ref name="Szeimies2010" /> oder deren Methylester Methyl-5-amino-4-oxopentanoat (MAOP) eingesetzt, Stoffwechselvorläufer des [[Protoporphyrin IX]], die vermehrt, das heißt relativ selektiv, in [[Tumorzelle]]n oder anderen Gewebeveränderungen zu dem Porphyrin umgesetzt werden. Neuere Sensibilisatoren lassen sich bei noch größeren Wellenlängen anregen mit dem Vorteil einer etwas größeren Eindringtiefe des Lichtes in das Gewebe.

Photosensibilisatoren [[Fluoreszenz|fluoreszieren]] in der Regel und werden daher auch in der Fluoreszenzdiagnostik von Tumoren oder anderen Gewebeveränderungen eingesetzt. Die photodynamische Therapie (PDT) ist daher eng verwandt mit der photodynamischen Diagnostik (PDD, [[Fluoreszenzdiagnostik]] (FD)). Unter Umständen kann in der gleichen Sitzung mit dem gleichen Photosensibilisator zunächst eine photodynamische Diagnostik und unmittelbar anschließend eine photodynamische Therapie durchgeführt werden.

Der eigentliche photophysikalische Prozess der [[Photoinaktivierung]] 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 (Quantenmechanik)|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 –&nbsp;durch Wirkung auf die [[Mitochondrien]]membran&nbsp;– eine [[Apoptose]] auslösen.

== Verwendete Lichtquellen ==
Das Spektrum der Lichtquelle muss auf den verwendeten Photosensibilisator abgestimmt sein und eine oder mehrere Anregungsbanden (Absorptionsbanden) des Photosensibilisators enthalten.<ref name="Stritt2008" />

Für photodynamische Therapie werden verwendet:
* Breitbandstrahler (zum Beispiel [[Halogenstrahler]])
* Geräte mit [[Leuchtdiode]]n (LEDs)
* [[Laser]] (monochromatisches kohärentes Licht; insbesondere im Bereich der Augenheilkunde)
* Tageslicht (auch Tageslicht kann als Lichtquelle eingesetzt werden – dies betrifft die Anwendungen in der Dermatologie)

Bei den Breitbandstrahlern kann das sichtbare Licht gefiltert werden. Durch Wahl entsprechender Farbfilter können für einen bestimmten Photosensibilisator, zum Beispiel [[Protoporphyrin|Protoporphyrin IX]] (endogen aus applizierter [[5-Aminolävulinsäure]] (Delta-Aminolävulinsäure, ALA) gebildet), gezielt eine oder mehrere Anregungsbanden ausgewählt werden.<ref name="Fuchs2004" /> (Beispiel mit dem Absorptionsspektrum von Protoporphyrin IX sowie dem Spektrum eines Breitbandstrahlers mit den Konsequenzen unterschiedlicher Filterung im sichtbaren Bereich auf die Anregung des Protoporphyrins IX in.<ref name="Fuchs2004" />)

== Verwandte Themen ==
Bei der genetisch bedingten Häm-Bildungsstörung [[Erythropoetische Protoporphyrie]], bei der Eisen nur unzureichend verwertet wird, reichert sich der Häm-Vorläuferstoff [[Protoporphyrin|Protoporphyrin IX]] im Gewebe und in der Haut an. Betroffene leiden unter einer stark erhöhten, schmerzhaften Unverträglichkeit gegenüber sichtbarem (Sonnen-)Licht, vergleichbar den Begleiterscheinungen einer PDT.

== Weblinks ==
* [http://www.strahlentherapie-fuer-tiere.de/index.php?option=com_content&view=article&id=118&Itemid=136&lang=de/ Anwendungsbeispiele aus der Tierheilkunde 1.] strahlentherapie-fuer-tiere.de

== Einzelnachweise ==
<!-- Bitte beachten: die Einzelnachweise sind hier im Quelltext alphabetisch nach Erstautor und Jahr sortiert. -->
Hinweis zur Reihenfolge der Einzelnachweise im Text: Werden an einer Textstelle mehrere Einzelnachweise angegeben, so stehen die für diese Textstelle wichtigsten beziehungsweise hinsichtlich Publikationsdatum neuesten Einzelnachweise zu Beginn der angegebenen Einzelnachweise.

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</references>

{{Gesundheitshinweis}}

[[Kategorie:Therapeutisches Verfahren in Hämatologie und Onkologie]]
[[Kategorie:Therapeutisches Verfahren in der Augenheilkunde]]
[[Kategorie:Medizintechnik]]
[[Kategorie:Laseranwendung]]