Terapia laserowa zwiększa skuteczność leczenia infekcji wywołanych przez grzyby oporne na standardowe leki

Naukowcy z Centrum Badań nad Optyką i Fotoniką (CePOF) opracowali metodę zwiększającą podatność grzyba Candida albicans na leczenie farmakologiczne dzięki terapii aktywowanej światłem. Wyniki badań wskazują na obiecującą alternatywę w walce z narastającym globalnym problemem oporności drobnoustrojów, który pojawia się, gdy bakterie, wirusy, grzyby i inne pasożyty nabywają mutacji genetycznych czyniących je odpornymi na stosowane leki.

W badaniu, opublikowanym w czasopiśmie Photochemistry and Photobiology, oceniano skuteczność fotodynamicznej inaktywacji (PDI) w połączeniu z lekiem przeciwgrzybiczym amfoterycyną B (AmB) w kontrolowaniu wzrostu grzyba – zarówno w formie drożdżakowej (pojedyncze komórki), jak i strzępkowej (kolonie nitkowate).

Połączenie obu terapii zmniejszało wzrost C. albicans o 75% w formie drożdżakowej i o 87,5% w formie strzępkowej. Co więcej, dwie sesje PDI dodatkowo zwiększały skuteczność leczenia, szczególnie wobec form strzępkowych, które okazały się bardziej wrażliwe na terapię.

– Jest to technika polegająca na wykorzystaniu cząsteczki (w tym przypadku kurkuminy) i jej aktywacji światłem niebieskim. W obecności tlenu aktywacja powoduje wytwarzanie wolnych rodników, które wywołują stres oksydacyjny, zabijając lub osłabiając patogen – wyjaśnia prof. Vanderlei Bagnato, koordynator CePOF, działającego przy Instytucie Fizyki Uniwersytetu w São Carlos (IFSC-USP) w Brazylii. – W przypadku C. albicans, zwłaszcza w formie strzępkowej tworzącej biofilm niemal nieprzepuszczalny dla leków, terapia fotodynamiczna potrafiła „rozbić” kolonie, wzmacniając efekt przeciwgrzybiczy.

W badaniu zastosowano fotodynamiczną inaktywację z użyciem kurkuminy w stężeniu 2,5 μM, aktywowanej światłem LED o długości fali 450 nm, w połączeniu z różnymi stężeniami amfoterycyny B.

Rosnące zagrożenie

Candida albicans naturalnie występuje w organizmie człowieka i zazwyczaj jest nieszkodliwa, jednak może wywoływać infekcje skóry, np. pleśniawki lub kandydozę pochwy. W cięższych przypadkach powoduje kandydozę układową – inwazyjną infekcję krwi. To groźne schorzenie jest coraz częściej diagnozowane na oddziałach intensywnej terapii z powodu rosnącej liczby pacjentów z obniżoną odpornością oraz narastającej oporności drobnoustrojów.

– Oporność grzybów rośnie i C. albicans nie jest tu wyjątkiem. To bardzo powszechny patogen, a są już przypadki pacjentów zmarłych w wyniku opornych infekcji układowych. Dlatego istotne jest opracowywanie metod pozwalających skuteczniej zwalczać grzyba bez skutków ubocznych i bez konieczności stosowania dużych dawek leków – mówi Gabriela Gomes Guimarães, badaczka z CePOF i pierwsza autorka pracy.

Guimarães wyjaśnia, że wybór C. albicans do testów PDI wynikał z obecności dwóch form morfologicznych – drożdżaków i strzępek, które tworzą biofilmy. – Skoro metoda okazała się tak skuteczna wobec C. albicans, mamy podstawy, aby przeprowadzić kolejne testy na innych gatunkach, takich jak C. auris – grzybie budzącym obawy, odpornym na leczenie i potencjalnie śmiertelnym – dodaje.

Zastosowania w bezpieczeństwie żywności

Oprócz badań nad innymi gatunkami grzybów groźnych dla zdrowia człowieka, naukowcy planują testy w obszarze bezpieczeństwa żywności. – Wyniki uzyskane dla C. albicans pozwalają nam prowadzić badania nad wykorzystaniem terapii fotodynamicznej do dekontaminacji żywności. Grzyby są też problemem w skażeniu zbóż, dlatego kolejnym krokiem będzie testowanie tej metody w silosach magazynowych – zapowiada prof. Bagnato.

CePOF prowadzi liczne projekty badań nad zastosowaniem laserów w leczeniu bakterii, wirusów i innych chorób, w tym nowotworów i fibromialgii. – Zasada działania jest zawsze ta sama: aktywacja cząsteczki laserem w celu jej utlenienia. Różnią się jedynie zastosowania, ilość światła, temperatura barwowa, dawka leku oraz stopień eliminacji patogenu – podsumowuje Bagnato.

Jennifer Soares, członkini zespołu CePOF i stypendystka FAPESP, podkreśla, że badacze wybierają cząsteczki bezpieczne dla człowieka i środowiska. – Kurkumina to związek obecny w curry, już dopuszczony do stosowania u ludzi. Ważne jest jednak również to, jak podać światło. Nasze badania pokazują, że światło niebieskie, ze względu na długość fali, najlepiej nadaje się do leczenia infekcji powierzchownych, np. w gardle. Dlatego opracowujemy urządzenia zdolne do oświetlania migdałków. Z kolei światło czerwone lub podczerwone lepiej sprawdza się w leczeniu infekcji głębokich, takich jak zapalenie płuc, wymagając urządzeń przystosowanych do oświetlania obszaru klatki piersiowej – wyjaśnia.

CePOF prowadzi także badania nad leczeniem raka szyjki macicy poprzez podawanie leków i cząsteczek fotouczulających określonymi drogami, np. przez kanał dopochwowy.

Źródło: Photochemistry and Photobiology, Overcoming resistance of Candida albicans using photodynamic inactivation
DOI: http://dx.doi.org/10.1111/php.14108