23 Terapia Fotodinâmica em Veterinária

Introdução

A terapia fotodinâmica (TFD) é uma modalidade terapêutica que envolve um fármaco, luz e oxigênio molecular. Este fármaco, chamado de fotossensibilizador (FS), só é ativado por luz, em determinada faixa de comprimento de onda. Essa ativação causa instabilidade ao FS que reage diretamente com oxigênio molecular ou, menos comumente, com outras biomoléculas presentes no meio, levando à formação de espécies reativas de oxigênio (ERO), como oxigênio singleto, íons peróxido, superóxido e radicais hidroxila, capazes de destruir todo o tecido onde a reação esteja ocorrendo.

Entre as vantagens da TFD, estão a seletividade – pois apenas onde a luz é aplicada o fármaco é ativado –, a possibilidade de se tratar múltiplas lesões simultaneamente, bem como fazer o mesmo tratamento repetidas vezes. Além disso, em aplicações tópicas (incluindo intratumoral) os efeitos colaterais são mínimos se comparados aos da maioria das modalidades terapêuticas para tratamento de tumores.

Já no início do século passado, Oscar Raab observou os efeitos citotóxicos do corante acridine em culturas do protozoário paramécio quando na presença de luz. Em 1903, o prêmio Nobel foi concedido ao Dr. Niels Finsen por seu trabalho com eosina e luz para o tratamento de lupus vulgaris. Em 1907, o termo ação fotodinâmica foi descrito pela primeira vez pelo pesquisador alemão Herman von Tappeiner, utilizando eosina no tratamento de tumores superficiais de pele. Esse mesmo autor descreveu posteriormente a diminuição do efeito fotodinâmico na ausência de oxigênio e a otimização da terapia em sua presença.

Os primeiros registros para tratamento de câncer utilizando TFD em humanos e em cachorros e gatos datam de 1970 e 1980, respectivamente. Desde então, milhares de seres humanos já foram tratados com TFD. No entanto, apesar dos bons resultados já descritos na literatura científica, principalmente para tumores sólidos superficiais, ainda é limitado o número de animais domésticos que receberam esse tipo de tratamento.

Apenas em 1993, foi aprovado nos EUA o primeiro fármaco para TFD, o Photofrin™, para o tratamento de tumores na bexiga e no esôfago. Nos anos seguintes, outros fotossensibilizadores foram aprovados nos diferentes mercados mundiais. No Brasil, estão aprovados para uso como fotossensibilizador o Levulan Kerastick™ e o Metvix™. Ambos têm como princípio ativo o fotossensibilizador cloridrato de aminolevulinato de metila e estão aprovados apenas para o tratamento de lesões dermatológicas.

 

Fotossensibilizadores

Dezenas de substâncias naturais e sintéticas já foram estudadas como potenciais fármacos FS na TFD. Classicamente, a literatura tem agrupado os fotossensibilizadores em três grandes gerações de fármacos. A primeira geração, desenvolvida nas décadas de 1970 e 1980, é representada pelos fármacos Photofrin™ e o ácido 5-aminolevulínico (ALA). A segunda geração, representada principalmente pelos derivados de clorinas e ftalocianinas, foi desenvolvida nos anos 1990, tendo como principal vantagem sua excitação em comprimentos de onda mais longos, o que permite o tratamento de lesões mais profundas. A terceira geração de fármacos FS se refere à associação das moléculas fotossensíveis com outras moléculas, como anticorpos, ou carreadores, como nanoestruturas, que direcionam e concentram os fármacos FS especificamente nos tecidos tumorais. É importante ressaltar que essas gerações indicam o período cronológico de desenvolvimento, não refletindo exatamente a efetividade de cada fármaco.

Além da capacidade de geração de espécies reativas de oxigênio quando ativadas pela luz, outras características são apresentadas como fundamentais para caracterizar e qualificar esses medicamentos como fotossensibilizadores para a utilização na TFD:

 

• Ser preferencialmente absorvida pelas células tumorais • Apresentar baixa toxicidade às células e tecidos não tumorais, com rápida metabolização, principalmente pela pele • Ter solubilidade em fluidos biológicos • Apresentar pico de excitação das moléculas na faixa de baixa absorção de luz pelos tecidos biológicos.

 

Uma preocupação importante em TFD é a fotossensibilização cutânea prolongada, que pode fazer com que o paciente tenha que ficar isolado no escuro por grande período. Um exemplo disso é o Photofrin™, um FS de primeira geração que pode causar fotossensibilidade cutânea por até 8 semanas pós-administração. Além disso, deve-se considerar que, para ser utilizado como fármaco FS, os medicamentos de escolha devem ter a capacidade de gerar ERO após a exposição à luz, e esta luz deve ser preferencialmente absorvida pelo FS e pouco absorvida pelos tecidos biológicos. Essa “janela” de absorção luminosa se refere à faixa do espectro eletromagnético em que a absorção de fótons pelas moléculas presentes nos tecidos biológicos é diminuída e a absorção pelos fármacos FS deve ser preferencialmente máxima.

Por exemplo, na faixa do espectro de absorção entre 600 e 1.300 nm existe uma baixa absorção de luz pelos tecidos biológicos. Este intervalo de comprimentos de onda compreende a luz na região do vermelho visível e do infravermelho próximo. Portanto, é desejável que os FS utilizados na TFD tenham máxima absorção justamente no intervalo dentro dessa.

Vale também ressaltar que, dentro da janela biológica (entre 600 e 1.300 nm), quanto maior o comprimento de onda, mais profundamente a luz penetrará no tecido, o que pode ser importante em tratamento de lesões um pouco mais profundas. Ressalta-se que este é um limitador da TFD, que normalmente só funciona para tumores com profundidades máximas de 1,5 a 2 cm. Então, fotossensibilizadores ativados por comprimento de onda de 670 nm, como os de segunda geração, podem ser melhores do que um ativado por luz no comprimento de onda de 550 nm, por exemplo.

Existem vários FS sendo estudados que em geral atendem a essas condições. No entanto, a maioria dos fotossensibilizadores que apresentam excitação em comprimentos de ondas dentro da janela anteriormente citada é composta por hidrofóbicos e, portanto, tem baixa solubilidade nos tecidos biológicos. Para contrabalançar essa característica, hoje em dia já se usa colocar esses fotosensibilizadores em carreadores (principalmente nanoestruturados), que, além de permitir que o fármaco mantenha suas propriedades, muitas vezes facilita sua penetração no tecido e é mais facilmente capturado pelos tumores.

Fotossensibilizadores são aplicados tanto IV quanto topicamente. Na aplicação IV, cuidados devem ser tomados para evitar fotossensibilidade sistêmica quando o paciente for exposto à luz. Esse cuidado deve ser maior quando se trabalhar com os chamados fotossensibilizadores de primeira geração, já que podem demorar muitas horas, ou até mesmo semanas, para serem completamente metabolizados pelas células normais. Além disso, alguns deles podem causar hepatotoxicidade em gatos, como é o caso do ALA. O uso tópico limita o tratamento em função da necessidade de difusão a regiões mais profundas do tumor. Nesses casos, o uso dos fotossensibilizadores em carreadores nanoestruturados, como nanoemulsões, pode facilitar essa difusão e o tratamento.

 

Fontes de luz

Para as aplicações clínicas, os dois sistemas de luz mais utilizados são as fontes de luz LED (light emitted diode) e a luz laser (light amplification by stimulated emission of radiation).

O laser é uma luz monocromática, ou seja, todos os fótons são emitidos em um mesmo comprimento de onda, por exemplo, 670 nm. Além disso, é uma luz colimada, o que significa que os fótons são emitidos em sentidos paralelos, e em teoria esse sentido inicial é mantido sem que haja dispersão do feixe de luz. Já a luz emitida pela fonte de luz LED não é monocromática como na luz laser, porém é contida em uma estreita faixa do espectro luminoso (digamos entre 650 e 690 nm).

Existem vários prós e contras em cada um dos sistemas citados, porém o mais importante é que seja utilizado um sistema que emita luz no comprimento de onda adequado para aquele determinado fotossensibilizador. Outra característica importante da fonte de luz é apresentar saída de energia em baixa potência (< 100 mW/cm2), para que a própria luz não seja nociva ao tecido biológico. Muitos acreditam que até o momento o baixo índice de adesão da TFD em Veterinária se deve ao conceito de que os sistemas luminosos devem utilizar laser, e que estes sistemas são muito caros. Atualmente, já existem vários sistemas à base de LED e mesmo os lasers já apresentam preços bastante competitivos.

Um importante conceito a ser considerado em TFD é a dosimetria. Ela refere-se à quantificação da fluência e da potência de luz. Fluência é a dose de luz aplicada, e é expressa em joules por centímetro quadrado (J/cm2). A densidade de potência refere-se à taxa de entrega e é expressa em watts por centímetro quadrado (W/cm2). Já o tempo de tratamento (em segundos) é calculado pela fórmula T = J/cm2 ÷ W/cm2. A quantidade de luz necessária é calculada pela fórmula: P = A × W/cm2, em que P é a potência em watts e A é a área da superfície a ser tratada. Fluência e densidade de potência influenciam enormemente o resultado da TFD. Alta potência pode resultar em aumento da temperatura, além de rapidamente exaurir o fotossensibilizador. Melhores resultados são obtidos com potências mais baixas, no entanto o tempo de tratamento pode ser muito longo, o que inviabiliza na prática o uso da TFD.

 

Mecanismos biológicos

Os radicais livres gerados após a fotoativação dos fármacos FS são os elementos centrais para a atividade antitumoral da TFD. Os eventos que se sucedem após a produção dessa cascata de espécies reativas culminam com a morte dos tecidos tumorais por diferentes mecanismos. Tradicionalmente, os mecanismos biológicos que promovem a morte dos tecidos tumorais

foram agrupados em três grandes eventos (Figura 23.1), sendo eles:

 

• Efeitos citotóxicos diretos às células-alvo • Morte tecidual decorrente da hipoxia gerada pela destruição de vasos tumorais

• Ativação do sistema imunitário contra os tecidos tumorais, formando uma vigilância imunológica contra as células neoplásicas tratadas.

 

Na realidade, todos esses eventos ocorrem de forma combinada para a atividade antitumoral da TFD, porém a modulação de alguns parâmetros do protocolo da aplicação da terapia pode favorecer a ocorrência de um desses três eventos.

Os eventos citotóxicos diretos estão relacionados com a ação das ERO diretamente sobre as células tumorais. Normalmente, eles estão relacionados com a fotoativação dos fármacos FS no interior dos compartimentos celulares, gerando uma grande desorganização intracelular que culmina na morte dessas células-alvo. A via de morte celular seguida à produção de ERO depende de alguns fatores, entre os principais estão as localizações intracelulares dos FS, que determinam quais organelas ou estruturas serão primeiro afetadas, e a intensidade de irradiação de luz. Esses fatores são determinantes para a ocorrência de apoptose e/ou necrose.

 

Figura 23.1 Esquema ilustrando os principais mecanismos de ação da TFD. A a C. Após a aplicação do fotossensibilizador, este poderá ser encontrado principalmente dentro das células e dos vasos. D. A aplicação da TFD poderá causar morte celular por necrose, apoptose ou ambos (efeitos citotóxicos diretos); danos aos vasos sanguíneos e linfáticos; e ativação do sistema de defesa.

A via de morte por necrose normalmente é descrita como um evento celular e tecidual passivo que ocorre em seguida a uma intensa produção de espécies reativas de oxigênio. Em geral, nessa via de morte, os mecanismos antioxidantes das células são incapazes de inativar as ERO produzidas, culminando com um extenso ataque oxidativo às estruturas celulares e uma inativação completa das vias bioquímicas. A necrose normalmente ocorre quando os FS normalmente se acumulam nas membranas celulares e nos lisossomos e a intensidade de irradiação de luz é alta, o que promove uma rápida e intensa produção de espécies reativas de oxigênio.

Por sua vez, a apoptose, ou morte celular programada, normalmente é relacionada com processos celulares ativos de desmonte celular após o ataque oxidativo promovido pela TFD. Normalmente essa via de morte celular está relacionada com um estresse oxidativo mais brando, pois sua ocorrência depende de algumas vias bioquímicas intactas. A ativação da via de morte celular por apoptose pode ser desencadeada por danos oxidativos irreversíveis ao DNA, que interrompem o ciclo celular e aumentam a expressão de sinais pró-apoptóticos que induzem a liberação do citocromo C pela mitocôndria, culminando com a ativação do processo de morte celular programada. Alternativamente, danos diretos às membranas mitocondriais decorrentes do acúmulo de FS nesses sítios podem promover a liberação do citocromo C para o citosol e consequente ativação do processo apoptótico por uma via alternativa.

O segundo evento descrito para a atividade antitumoral da TFD é a morte tecidual decorrente da hipoxia gerada pela destruição de vasos que irrigam o tumor. Esse mecanismo foi descrito por vários autores e normalmente ocorre quando se usam protocolos nos quais a irradiação com luz ocorre pouco tempo após a aplicação do fármaco FS. Nesses casos, normalmente há danos maiores às estruturas vasculares dos tumores do que às próprias células tumorais. Por sua vez, intervalos de tempo maiores entre administração dos fármacos e a irradiação com luz normalmente estão relacionados com os danos citotóxicos diretos às células-alvo.

A distribuição dos fármacos FS ocorre pelas vias vasculares, passando pelo interstício do tecido tumoral, sendo finalmente absorvidas pelas células tumorais. Esse trajeto é facilitado pela maior permeabilidade vascular normalmente observada nos tecidos neoplásicos. O momento de ativação dos FS ao longo desse trajeto determinará o mecanismo biológico principal da atividade antitumoral. A fotoativação dos FS no interior do leito vascular promove danos e morte às células endoteliais, gerando trombos vasculares que reduzem significativamente o aporte sanguíneo às regiões tratadas com a TFD. Nesse tipo de protocolo, a destruição dos tecidos tumorais ocorre primordialmente por hipoxia decorrente da falta de aporte sanguíneo aos tecidos tumorais.

O terceiro efeito antitumoral relacionado com a TFD é a ativação do sistema imunológico contra as células tumorais remanescentes após a execução da terapia. A quimiotaxia de células inflamatórias ocorre após a morte tecidual, onde há grande liberação de conteúdo citoplasmático. Alguns estudos recentes demonstram que a morte celular induzida pela TFD leva à expressão de algumas proteínas relacionadas com o estresse celular, como as HSP (heat shock proteins), que atuam como imunoadjuvantes, potencializando a resposta imunológica e gerando um forte ataque das células de defesa do organismo às células tumorais remanescentes após a TFD. Estudo com camundongos mostrou que, quando tumor ectópico de língua foi tratado com TFD baseado no FS alumínio-cloro-fitalocianina, as metástases presentes nos lifonodos sentinelas ou desapareceram completamente, ou diminuíram drasticamente, sendo que a TFD não incidiu sobre esses linfonodos, o que levantou a hipótese de uma forte resposta imunitária, elicitada pela TFD.

Utilização da terapia fotodinâmica na Oncologia Veterinária

Os primeiros passos da avaliação do efeito da aplicação oncológica da TFD na Medicina Veterinária foram realizados na década de 1980 para o carcinoma de células escamosas, localizados e não metastáticos em gatos, utilizando-se porfirinas, um FS derivado da hematoporfirina. Os principais efeitos colaterais observados foram fotossensibilização tardia e eritema local.

TFD é mais adequado para tumores localizados e que não sofrem metástases facilmente. Por exemplo, vários autores reportam resultados bastante promissores para carcinoma de células escamosas (CCE), que é um dos mais estudados quando se utiliza TFD como tratamento.

TFD em 18 gatos com carcinoma de células escamosas, utilizando o FS tetrasulfonato fitalocianina de alumínio, mostrou êxito do tratamento em mais de 80% dos pacientes, e os efeitos colaterais restringiram-se à formação de edema e eritema local. Os mesmos achados foram descritos em outro estudo, após utilização da TFD com o mesmo fotossensibilizador, em 45 gatos que apresentavam carcinoma de células escamosas.

Estudo para tratamento de CCE em 55 gatos utilizando ácido 5-aminolevulínico (ALA) como FS obteve resposta parcial em 11%, e em 47 animais a resposta foi completa (85%), após um único tratamento. Destes, 51% tiveram recorrência em um tempo médio de 157 dias. A TFD foi repetida em 22 gatos e, após um seguimento médio de 1.146 dias, 45% permaneceram vivos e livres da doença.

Quando se utilizou TFD tendo o photochlor (Pheophorbide-a-hexylether-HPPH) como FS, obteve-se uma taxa de controle de pelo menos 1 ano em 61 gatos tratados. Além disso, em tumores menores que 1,5 cm a taxa de remissão completa foi de 100%. Nesse caso, uma única aplicação de PDT utilizando-se HPPH como FS foi equivalente ao tratamento com radioterapia.

Para tratamento de CCE oral em cachorros, de 11 animais tratados com TFD tendo HPPH como FS, oito foram considerados curados, e os resultados a longo prazo foram semelhantes aos obtidos com a remoção cirúrgica radical tradicional para a exérese do tumor, como hemimandibulectomia ou hemimaxilectomia, demonstrando resultados estéticos melhores.

Em estudos utilizando TFD para tratamento de neoplasias prostáticas em cachorros, os resultados são bastante variados, mas em geral pelo menos melhoraram a qualidade de vida. Em alguns estudos, aumentaram a sobrevida dos pacientes em vários meses.

Estudo em cães com neoplasia prostáticas utilizando a TFD com o FS etiopurpurina de estanho (SnEt2) e fonte de luz via transuretral e transperineal obteve uma redução do volume de mais de 60% das neoplasias. Outro estudo pré-clínico utilizando fotossensibilizador de segunda geração WST09 paládio bacteriopheophorbide (Tookad) foi utilizado em próstatas de cães como modelo animal para tratamento com TFD em neoplasias prostáticas. A terapia foi realizada em transcirúrgico com exposição e irradiação da próstata, colón e bexiga. Os resultados obtidos evidenciaram ausência de alterações uretrais ou danos na bexiga ou reto. Foi evidenciada necrose das neoplasias, demostrando efetividade do tratamento.

Outros tipos de tumores tratados com TFD incluem mastocitoma, fibrosarcoma, hamangiopericitoma e melanoma.

TFD também tem sido utilizada na prevenção de câncer para tratamento de lesões pré-malignas, como queratose actínica.

 

Preparo do paciente | Tratamento e pós-tratamento Em todos os trabalhos analisados, é observado que a TFD aplicada em animais é realizada sob anestesia geral possivelmente em decorrência do desconforto causado durante a aplicação do fotossensibilizador quando realizada de maneira intratumoral e durante a aplicação do laser ou LED, evitando a movimentação do animal e o autotraumatismo.

Em alguns protocolos, a anestesia é induzida por aplicação intravenosa de buprenorfina (10,0 g/kg IV ou IM), midazolam (0,2 mg/kg IV). No protocolo utilizado pelos autores, os animais são pré-medicados com opioides, utiliza-se a morfina (0,3 a 0,5 mg/kg IM) ou o cloridrato de tramadol (2,5 mg/kg IV ou IM). Em ambos os casos, 10 min depois, os animais recebem uma dose indutora do anestésico geral não barbitúrico, o propofol (5 mg/kg) IV, ou em pacientes cardiopatas, etomidato (1 mg/kg), também IV. A manutenção é realizada com isofluorano em circuito valvular semifechado ou aberto (baraca – em casos onde o animal tenha menos que 10 kg). Saturação de oxigênio no sangue, batimento cardíaco e outros sinais devem ser monitorados continuamente. O paciente também deve receber hidratação intravenosa durante todo o procedimento. Após a TFD, anti-inflamatório e analgésicos devem ser administrados por tempo a critério do médico-veterinário.

A via e o tempo de aplicação dependerão do fármaco usado, tipo de tumor e tipo de luz (se LED ou laser). Já a região tratada desenvolverá uma crosta, que deve permanecer por várias semanas antes de cair. Ocorrerá reepitelização da pele, e o pelo demorará alguns meses para voltar ao normal.

 

Bibliografia

BEXFIELD N. H.; STELL A. J.; GEAR R. N. et al. Photodynamictherapy of superficial nasal

planum squamous cell carcino-mas in cats: 55 cases. J. Vet. Int. Med., v. 22, n. 6, p. 1385-1389,

2008.

BICALHO, L. S.; LONGO, J. P. F.; SIMIONI, A. R. et al. Photodynamic therapy leads to complete

remission of tongue tumors and inhibits metastases to regional lymph nodes. J. Biom. Nanot., v. 9,

p. 811-818, 2013.

BUCHHOLZ, J.; WALT, H. Veterinary photodynamic therapy: a review. Photodiag. Photodyn.

Therapy, v. 10, p. 342-347, 2013.

LUCROY M. D. Photodynamic therapy for companion animals with cancer. Vet. Clin. Small Anim.,

v. 32, p. 693-702, 2002.

STELL A. J.; DOENSON, K. Photodynamic therapy of feline superficial squamous cell carcinoma

using topical 5-aminolaevulinic acid. J. Small Anim. Pract., v. 42, p. 164-169, 2001. XIAO, Z. ; DICKEY, D.; OWEN, R. J. et al. Interstitial photodynamic therapy of the canine prostate

using intra-arterial administration of photosensitizer and computerized pulsed light delivery. J.

Urol., v. 178, p. 308-313, 2007.

 

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