| License: Publishing license for publications including print on demand (1MB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-221760
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.22176
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Referee: | PD Dr. Tim Maisch and Prof. Dr. Dr. Peter Proff |
| Date of exam: | 4 October 2011 |
| Institutions: | Medicine > Lehrstuhl für Dermatologie und Venerologie |
| Interdisciplinary Subject Network: | Not selected |
| Keywords: | PN, PNS, Perinaphtenon |
| Dewey Decimal Classification: | 600 Technology > 610 Medical sciences Medicine |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 22176 |
Abstract (German)
Das Verfahren der PDT hat sich in den letzten Jahrzehnten zu einer denkbaren Alternative für palliative aber auch kurative Behandlungsansätze innerhalb der Tumortherapie entwickelt. Die Bedeutung neuer Photosensibilisatoren gilt es unter dem Aspekt ihrer chemischen, physikalischen und pharmakologischen Eigenschaften jedoch noch unter Beweis zu stellen, bevor diagnostische oder therapeutische ...
Abstract (German)
Das Verfahren der PDT hat sich in den letzten Jahrzehnten zu einer denkbaren Alternative für palliative aber auch kurative Behandlungsansätze innerhalb der Tumortherapie entwickelt. Die Bedeutung neuer Photosensibilisatoren gilt es unter dem Aspekt ihrer chemischen, physikalischen und pharmakologischen Eigenschaften jedoch noch unter Beweis zu stellen, bevor diagnostische oder therapeutische Ansätze für jeweilige diskutiert werden können.
So wurde in der vorliegenden Arbeit sowohl die Toxizität von Perinaphtenon in wasserlöslicher und wasserunlöslicher Form auf NHDF-Zellen untersucht, als auch Versuche zur Lokalisation und zellulären Aufnahme von PN und PNS durchgeführt. Des Weiteren wurde der vorherrschende photooxidative Mechanismus (Typ-II) indirekt durch Verwendung von NaN3 bestimmt.
Mit Hilfe eines spektroskopischen Nachweisverfahrens konnte gezeigt werden, dass PN und PNS von NHDF-Zellen in Abhängigkeit von der Inkubationszeit aufgenommen werden. Fluoreszenzmikroskopisch konnten beide Farbstoffe diffus im Zytoplasma verteilt nachgewiesen werden.
Unterschiedliche Konzentrationen (PN 0-400 µmol/l und PNS 0-1600 µmol/l), verschiedene Inkubationszeiten (5 min, 15 min, 30 min, 60 min) und unterschiedliche Lichtintensitäten
(13,77 J/cm2, 27,54 J/cm2) wurden verwendet, um die Phototoxizität gegenüber NHDF-Zellen mit dem MTT-Test zu bestimmen. Bei den Versuchen konnte gezeigt werden, dass die Phototoxizität von PN und PNS abhängig von der Inkubationszeit, applizierten Lichtintensität und Konzentration der Farbstoffe ist. Bei niedriger Inkubationsdauer von 5 min und einer Bestrahlungszeit von 15 min (13,77 J/ cm2) liegt die Konzentration von PN bei der 50% der Zellen sterben noch bei 200µmol/l , bei 15 minütiger Inkubation bei 150µmol/l, und bei 30 minütiger Inkubation bei 70 µmol. Wählt man eine höhere Bestrahlungsdauer von 30 min (27,54 J/ cm2) bei 15 minütiger Inkubation, so sinkt die Überlebensrate der NHDF-Zellen bereits bei 75 µmol/l auf weniger als 50%.
Für den wasserlöslichen Farbstoff PNS ergibt sich selbiger Sachverhalt: Je höher konzentriert der Farbstoff und je höher die Inkubations-, sowie Bestrahlungsintensität war, umso geringer war die Überlebensrate der NHDF-Zellen. Bei 30 minütiger Inkubation und 15 minütiger Bestrahlung (13,77 J/ cm2) liegt der EC50-Wert bei 800 µmol/l. Eine Erhöhung der Inkubationsdauer auf 60 min führt zu einer Überlebensrate der NHDF-Zellen unter 50 % bei einer Konzentration von 200µmol/l. Insgesamt konnte gezeigt werden, daß PN eine höhere Lichttoxizität aufweist als PNS, während PNS in hohen Konzentrationen bei langer Inkubationsdauer dunkeltoxisch reagiert.
Zukunftsorientiert wären somit Versuche mit den Photosensibilisatoren PN und PNS im Hinblick auf die Ausschaltung pathogener Keime, wie beispielsweise dem Bakterium Staphylokokkus aureus interessant. Voraussetzung für den klinischen Einsatz wäre die Ermittlung eines „therapeutischen Fensters“. Nach genau definierten Bedingungen für die antibakterielle Therapie (Inkubationskonzentration, Inkubationsdauer, Bestrahlungsdauer…) sollten prokaryonte pathogene Keime abgetötet werden, während eukaryonte Hautzellen jedoch überleben. Wie in den Phototoxizitätzsversuchen gezeigt werden konnte, müssen die Bedingungen deshalb sowohl im Bereich kurzer Inkubationszeiten als auch im Bereich geringer Bestrahlungsintensitäten liegen. Da antibiotikaresistente Keime wie die meticillinresistenten Staphylococcus aureus-Stämme heutzutage ein klinisches Problem darstellen, da sie Kreuzresistenzen gegen alle ß-Lactam-Antibiotika aufweisen [Kloos und Lambe,1991], könnte die PDT mit diesen Photosensibilisatoren eventuell Erfolge in der Abtötung dieser Prokaryonten darstellen.
Translation of the abstract (English)
In recent decades, photodynamic therapy (PDT) has evolved to be an alternative for palliative and curative treatment approaches of keratoses, superficial squamous cell carcinomas, and basal cell carcinomas tumors. However, the importance of new photosensitizer are still to prove in terms of its chemical, physical and pharmacological properties before diagnostic or therapeutic approaches can be ...
Translation of the abstract (English)
In recent decades, photodynamic therapy (PDT) has evolved to be an alternative for palliative and curative treatment approaches of keratoses, superficial squamous cell carcinomas, and basal cell carcinomas tumors. However, the importance of new photosensitizer are still to prove in terms of its chemical, physical and pharmacological properties before diagnostic or therapeutic approaches can be discussed for each of them. In this study, the toxicity of two new photosensitizers was examined on NHDF cells, a water soluble (PNS) and a water insoluble (PN) dye respectively. Experiments were performed regarding the localization and the cellular uptake of both photosensitizers, PN and PNS. Furthermore, the predominant photo-oxidative mechanism (type II) was indirectly determined by the use of NaN3 as a so called typ II quencher molecule.
It could be shown that PN and PNS are taken up from NHDF cells depending on the incubation period using a spectrophotometer. Fluorescence microscopic images showed that both dyes could be detected within the cytoplasm, diffusely distributed.
Different concentrations (PN 0-400 µmol/l and PNS 0-1600 µmol/l), different incubation times (5 min, 15 min, 30 min, 60 min) and different light intensities (13,77 J/cm2, 27,54 J/cm2) were examined in order to determine the phototoxity against NHDF cells using the MTT assay. The results showed that the phototoxicity of PN and PNS depends on the incubation period, the applied light intensity and the concentration of the used dyes. A incubation time of 5 min, 15 min or 30 min of PN in combination with an irradiation time of 15 min (13,77 J/ cm2) induced a killing efficacy of 50% of NHDF at a concentration of 200µmol/l, 150µmol/l or 70µmol/l respectively. Choosing a higher light exposure time of 30 min (27,54 J/ cm2) at an incubation time of 15 min, the survival rate of NHDF cells already decreases to less than 50% at 75 µmol / l.
In case of the water-soluble dye PNS, the facts are the same: the higher the concentration of the dye and the higher the incubation and irradiation intensity was, the lower was the survival rate of NHDF cells. At 30 minutes of incubation and 15 minutes of irradiation (13.77 J / cm2) the EC50 value was 800 µmol/l of PNS. Increasing the incubation time to 60 min the survival rate of NHDF leads to less than 50% at a concentration of 200μmol / l. Altogether, it was demonstrated that PN indicates a light toxic effect to a greater extent than PNS, while PNS showed a dark toxic effect at higher concentrations at longer incubation intervals.
Thus, experiments with PN and PNS as the respective photosensitizers for the elimination of pathogenic microorganisms such as Staphylococcus aureus, would be of interest in future. Therefore a requirement for the clinical use would be the determination of a "therapeutic window". After precisely defined conditions for the antibacterial treatment (incubation concentration, incubation period, exposure time ...), prokaryotic pathogens should be killed at conditions where eukaryotic skin cells will still survive. As shown in the photo-toxicity tests, the conditions must in the range of short incubation times as well as in the range of low radiation intensities. Nowadays antibiotic-resistant bacteria such as methicillin-resistant Staphylococcus aureus present a major clinical problem, as they possess cross-resistance to all beta-lactam antibiotics [Kloos and Lambe, 1991]. Therefore these photosensitizers investigated in this study are probably promising candidates to act as new photodynamic active molecules for PDT to kill pathogenic microorganism in the future without killing eukaryotic cells.
Metadata last modified: 26 Nov 2020 05:53
Owner only: item control page
Download Statistics