tibljТуберкулез и болезни легкихTuberculosis and Lung Diseases2075-12302542-1506Медицинские знания и технологии10.58838/2075-1230-2023-101-1S-51-56tiblj-1756Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESЭффективность фотодинамической терапии в модели экспериментального туберкулеза у мышейEfficacy of photodynamic therapy in an experimental mice tuberculosis modelhttps://orcid.org/0000-0002-3481-3793БелогородцевС. Н.BelogorodtsevS. N.

Белогородцев Сергей Николаевич, К.м.н., ведущий научный сотрудник  лабораторно-экспериментального отдела 

630040, Новосибирск, ул. Охотская, д. 81а 

Sergey N. Belogorodtsev, Candidate of Medical Sciences, Leading Researcher of Laboratory Experimental Department  

81a, Okhotskaya St., Novosibirsk, 630040

s.belogorodtsev@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4897-8676ЛыковА. П.LykovA. P.

Лыков Александр Петрович,  К.м.н., старший научный сотрудник  лабораторно-экспериментального отдела 

630040, Новосибирск, ул. Охотская, д. 81а 

Aleksander P. Lykov, Candidate of Medical Sciences, Senior Researcher of Laboratory Experimental Department 

81a, Okhotskaya St., Novosibirsk, 630040

aplykov2@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4319-3717НиконовС. Д.NikonovS. D.

Никонов Сергей Данилович Доктор медицинских наук,  профессор кафедры внутренних болезней  

630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 18А, к. 3 

Sergey D. Nikonov, Doctor of Medical Sciences, Professor of the Department of Internal Medicine

630090, Novosibirsk, st. Pirogova, 18A, building 3 

sibnovomed@mail.ruБредихинД. А.BredikhinD. A.

Бредихин Демид Александрович, Ассистент кафедры внутренних болезней

630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 18А, к. 3 

Demid A. Bredikhin, Assistant at the Department of Internal Medicine

630090, Novosibirsk, st. Pirogova, 18A, building 3 

demid87@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3036-9795ШварцЯ. Ш.SchwartzYa. Sh.

Шварц Яков Шмульевич, Д.м.н., заместитель директора по научной работе  

630040, Новосибирск, ул. Охотская, д. 81а 

Yakov Sh. Schwartz, Doctor of Medical Sciences, Deputy Director for Research  

81a, Okhotskaya St., Novosibirsk, 630040

yshschwartz@mail.ruФГБУ «Новосибирский научно-исследовательский институт туберкулеза» МЗ РФРоссияNovosibirsk Tuberculosis Research Institute, Russian Ministry of HealthRussian FederationФГБУ «Новосибирский научно-исследовательский институт туберкулеза» МЗ РФ; ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный медицинский университет» МЗ РФРоссияNovosibirsk Tuberculosis Research Institute, Russian Ministry of Health; Novosibirsk State Medical University V. Zelman Institute of Medicine and PsychologyRussian FederationФГБОУ ВО «Новосибирский государственный медицинский университет» МЗ РФРоссияNovosibirsk State Medical University V. Zelman Institute of Medicine and PsychologyRussian Federation2023271020231011S5156Copyright © Белогородцев С.Н., Лыков А.П., Никонов С.Д., Бредихин Д.А., Шварц Я.Ш., 20232023Белогородцев С.Н., Лыков А.П., Никонов С.Д., Бредихин Д.А., Шварц Я.Ш.Belogorodtsev S.N., Lykov A.P., Nikonov S.D., Bredikhin D.A., Schwartz Y.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.tibl-journal.com/jour/article/view/1756Цель исследования

Цель исследования: изучить эффективность антимикробной фотодинамической терапии (АФДТ) с использованием в качестве фотосенсибилизатора фталоцинана гидроксиалюминия (Фотосенс) в экспериментальной модели туберкулезной инфекции у мышей.

Материалы и методы

Материалы и методы. Мыши линии Balb/c инфицировались штаммом M. tuberculosis с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ) Beij ing BO/W148. АФДТ с использованием фталоцианина гидроксиалюминия и светового воздействия красным лазером начинали на 45 сутки. Всего было проведено 4 сеанса АФДТ на проекции обоих легких, печени и селезенки. Терапевтический эффект АФДТ оценивали на 60-е сутки по выраженности микобактериальной нагрузки и специфической гранулематозной инфильтрации в легких, печени и селезенке. Абсорбцию световой энергии лазерного излучения грудной и брюшной стенкой, а также тканями легких, печени и селезенки определяли методом фотометрии с использованием флуовизора.

Результаты

Результаты. Ткани экспериментального животного задерживают значительное количество световой энергии, однако остаточная величина светопропускания достаточна для оказания выраженного терапевтического эффекта, проявлявшегося в значительном снижении микобактериальной нагрузки и специфического воспалительного процесса во всех исследованных внутренних органах.

Заключение

Заключение. Использование АФДТ может быть эффективным способом лечения некоторых форм туберкулезной инфекции, в том числе вызванных M. tuberculosis с МЛУ.

The objective

The objective: to study the efficacy of antimicrobial photodynamic therapy (APDT) using hydroxyaluminum phthalocyanine (Photosens) as a photosensitizer in the experimental model of tuberculosis infection in mice.

Subjects and Methods

Subjects and Methods. Balb/cmice were infected with the multiple drug resistant (MDR) strain of M. tuberculosis Beijing BO/W148. APDT with hydroxyaluminum phthalocyanine and red laser light exposure were started on Day 45. A total of 4 sessions of APDT on the projection of both lungs, liver and spleen were performed. On Day 60, the therapeutic eff ect of APDT

was assessed by evaluation of severity of mycobacterial load and specific granulomatous infiltration in the lungs, liver and spleen. The absorption of light energy of laser radiation by the chest and abdominal walls, as well as tissues of lungs, liver and spleen was determined by photometry using afluovisor.

Results

Results. The tissues of the experimental animal retain a significant amount of light energy, however, the residual value of light transmission is sufficient to provide a pronounced therapeutic effect which manifests itself as a significant decrease of mycobacterial load and specific inflammatory process in all the studied internal organs.

Conclusion

Conclusion. APDT may be an effective tool to treat some forms of tuberculous infection including those caused by M. tuberculosis with MDR.

туберкулезмножественная лекарственная устойчивостьантибактериальная фотодинамическая терапияфталоцианин гидроксиалюминиямикобактериальная нагрузкагранулематозtuberculosismultiple drug resistanceantibacterial photodynamic therapyhydroxyaluminum phthalocyaninemycobacterial loadgranulomatosisReferencesБредихин Д. А., Никонов С. Д., Чередниченко А. Г., Корбут А. И., Петренко Т. И. Фотодинамическая инактивация Mycobacterium tuberculosis метиленовым синим in vitro // Туберкулёз и болезни лёгких. – 2019. – Т. 97, № 7. – С. 28–33.Bredikhin D.A., Nikonov S.D., Cherednichenko A.G., Korbut A.I., Petrenko T.I. In vitro photodynamic inactivation of Mycobacterium tuberculosis by methylene blue. Tuberculosis and Lung Diseases, 2019, vol. 97, no. 7, pp. 28–33. (In Russ.)Бредихин Д. А., Никонов С. Д., Чередниченко А. Г., Петренко Т. И. Фотодинамическая инактивация Mycobacterium tuberculosis радахлорином in vitro // Туберкулёз и болезни лёгких. – 2018. – Т. 96, № 3. – С. 5–10.Bredikhin D.A., Nikonov S.D., Cherednichenko A.G., Petrenko T.I. In vitro photodynamic inactivation of Mycobacterium tuberculosis by radachlorin. Tuberculosis and Lung Diseases, 2018, vol. 96, no. 3, pp. 5–10. (In Russ.)Васильева И. А., Белиловский Е. М., Борисов С. Е., Стерликов С. А. Туберкулез с множественной лекарственной устойчивостью возбудителя в странах мира и в Российской Федерации // Туберкулёз и болезни лёгких. – 2017. – Т. 95, № 11. – С. 5–17.Vasilyeva I.A., Belilovsky E.M., Borisov S.E., Sterlikov S.A. Multiple drug resistant tuberculosis in the world and Russian Federation. Tuberculosis and Lung Diseases, 2017, vol. 95, no. 11, pp. 5–17. (In Russ.)Министерство здравоохранения Российской Федерации. Туберкулез у взрослых: Клинические рекомендации. 2020. URL: https://cr.minzdrav.gov.ru/schema/16_1/ [Дата обращения 30 августа 2023]The Russian Ministry of Health. Tuberkulez u vzroslykh. Klinicheskie rekomendatsii. [Tuberculosis in adults: Guidelines]. 2020. Available: https://cr.minzdrav.gov.ru/schema/16_1/ Accessed August 30, 2023Никонов С. Д., Бредихин Д. А., Белогородцев С. Н., Шварц Я. Ш. Фотодинамическая инактивация микобактерий туберкулеза с использованием фталоцианина алюминия // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2023. – №3. – С. 350–354.Nikonov S.D., Bredikhin D.A., Belogorodtsev S.N., Shvarts Ya.Sh. Photodynamic inactivation of Mycobacterium tuberculosis by aluminum phthalocyanine. Byulleten Eksperimentalnoy Biologii i Meditsiny, 2023, no. 3, pp. 350-354. (In Russ.)Никонов С. Д., Смоленцев М. Н., Краснов Д. В., Бредихин Д. А., Белогородцев С. Н. Фотодинамическая терапия при туберкулезной эмпиеме плевры // Туберкулёз и болезни лёгких. – 2021. – Т. 99, № 5. – С. 51–56.Nikonov S.D., Smolentsev M.N., Krasnov D.V., Bredikhin D.A., Belogorodtsev S.N. Photodynamic therapy in tuberculous pleural empyema. Tuberculosis and Lung Diseases, 2021, vol. 99, no. 5, pp. 51–56. (In Russ.)Семенов Д. Ю., Васильев Ю. Л., Дыдыкин С. С., Странадко Е. Ф., Шубин В. К., Богомазов Ю. К., Морохотов В. А., Щербюк А. Н., Морозов С. В., Захаров Ю. И. // Антимикробная и антимикотическая фотодинамическая терапия (обзор литературы) // BiomedicalPhotonics. – 2021. – Т. 10, № 1. – С. 25–31.Semenov D.Yu., Vasiliev Yu.L., Dydykin S.S., Stranadko E.F., Shubin V.K., Bogomazov Yu.K., Morokhotov V.A., Scherbyuk A.N., Morozov S.V., Zakharov Yu.I. Antimicrobial and antimycotic photodynamic therapy (review). BiomedicalPhotonics, 2021, vol. 10, no. 1, pp. 25-31. (In Russ.)Castano A. P., Demidova T. N., Hamblin M. R. Mechanisms in photodynamic therapy: part one – photosensitizers, photochemistry and cellular localization // Photodiagnosis Photodyn. Ther. – 2004. – № 1. – P. 279–293.Castano, A.P.; Demidova, T.N.; Hamblin, M.R. Mechanisms in photodynamic therapy: part one – photosensitizers, photochemistry and cellular localization. Photodiagnosis Photodyn. Ther., 2004, no. 1, pp. 279–293.Falk-Mahapatra R., Gollnick S. O. Photodynamic Therapy and Immunity: An Update, Photochem. Photobiol., – 2020. – Vol. 96. – № 3 – P. 550–559.Falk-Mahapatra R., Gollnick S.O. Photodynamic Therapy and Immunity: An Update, Photochem. Photobiol, 2020, vol. 96, no. 3, pp. 550–559.Global tuberculosis report 2021, Geneva: World Health Organization 2021. Available at: https://www.who.int/publications/i/item/9789240037021 [Accessed Aug 30, 2023].Global tuberculosis report 2021, Geneva, World Health Organization 2021. Available at: https://www.who.int/publications/i/item/9789240037021 Accessed Aug 30, 2023.Guterres K.B., Rossi G.G., Menezes L.B., Anraku de Campos M.M., Iglesias B.A. Preliminary evaluation of the positively and negatively charge effects of tetra-substituted porphyrins on photoinactivation of rapidly growing mycobacteri. Tuberculosis (Edinb.), 2019, vol. 117, pp. 45–51.Guterres K.B., Rossi G.G., Menezes L.B., Anraku de Campos M.M., Iglesias B.A. Preliminary evaluation of the positively and negatively charge effects of tetra-substituted porphyrins on photoinactivation of rapidly growing mycobacteri. Tuberculosis (Edinb.), 2019, vol. 117, pp. 45–51.Jeong B., Kim J.K., Bae T., Park I. Effect of photodynamic therapy enhanced by methylene blue on drug-resistant Mycobacterium smegmatis. J. Bacteriol. Virol., 2020, vol. 50, no. 4, pp. 235–24.Jeong B., Kim J.K., Bae T., Park I. Effect of photodynamic therapy enhanced by methylene blue on drug-resistant Mycobacterium smegmatis. J. Bacteriol. Virol., 2020, vol. 50, no. 4, pp. 235–24.Lukyanets E.A. Phthalocyanines as photosensitizers in the photodynamic therapy of cancer. Journal of Porphyrins and Phthalocyanines, 1999, vol. 3, no. 6, pp. 424–432.Lukyanets E.A. Phthalocyanines as photosensitizers in the photodynamic therapy of cancer. Journal of Porphyrins and Phthalocyanines, 1999, vol. 3, no. 6, pp. 424–432.Rossi G.G., Guterres K.B., Hahn da Silveira C., Schneider Moreira K., Lima Burgo T.A., Almeida Iglesias B., Anraku de Campos M.M. Peripheral tetra-cationic Pt(II) porphyrins photo-inactivating rapidly growing mycobacteria: First application in mycobacteriology. Microbial Pathogenesis, 2020, vol. 148, pp. 104455.Rossi G.G., Guterres K.B., Hahn da Silveira C., Schneider Moreira K., Lima Burgo T.A., Almeida Iglesias B., Anraku de Campos M.M. Peripheral tetra-cationic Pt(II) porphyrins photo-inactivating rapidly growing mycobacteria: First application in mycobacteriology. Microbial Pathogenesis, 2020, vol. 148, pp. 104455.Shim I., Choi M., Min Y., Seok K.H., Kim J.K., Jeong J.Y., Oak C.H., Park I. Effect of methylene blue-mediated photodynamic therapy on wild-type and ciprofloxacin-resistant Mycobacterium smegmatis. J. Bacteriol. Virol., 2016, vol. 46, pp. 27–35.Shim I., Choi M., Min Y., Seok K.H., Kim J.K., Jeong J.Y., Oak C.H., Park I. Effect of methylene blue-mediated photodynamic therapy on wild-type and ciprofloxacin-resistant Mycobacterium smegmatis. J. Bacteriol. Virol., 2016, vol. 46, pp. 27–35.Shleeva M., Savitsky A., Kaprelyants A. Photoinactivation of mycobacteria to combat infection diseases: current state and perspectives. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2021, vol. 105, no. 10, pp. 4099–4109.Shleeva M., Savitsky A., Kaprelyants A. Photoinactivation of mycobacteria to combat infection diseases: current state and perspectives. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2021, vol. 105, no. 10, pp. 4099–4109.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.