Terapia fotodinâmica com azul de metileno: como o tratamento é estudado

A terapia fotodinâmica com azul de metileno parece ter dois passos. Aplicar o corante azul, incidir luz vermelha. Esse modelo mental está errado e é a origem de grande parte da confusão em torno deste tratamento. O procedimento estudado tem três partes que têm de coincidir no mesmo local e ao mesmo tempo: fotossensibilizador na sua forma que absorve luz, fotões de um comprimento de onda adequado numa dose medida e oxigénio molecular para receber a energia transferida. Retire-se qualquer uma destas partes e o efeito alegado deixa de ter mecanismo.

Este artigo explica como os investigadores descrevem esse sistema de três partes, que parâmetros controlam e por que motivo um comprimento de onda e um valor de energia publicados não podem ser convertidos num procedimento doméstico. Os resultados relativos ao cancro pertencem a uma revisão da investigação sobre azul de metileno e cancro, e as aplicações dentárias são reunidas na investigação fotodinâmica oral e dentária. Nenhum desses temas é repetido aqui.

O corante é um fotossensibilizador, não uma coloração

O azul de metileno absorve fortemente a luz vermelha, com o pico do monómero perto de 664 to 666 nm e uma absortividade molar muito elevada. Essa banda de absorção é a razão pela qual os estudos de terapia fotodinâmica com azul de metileno utilizam fontes vermelhas, normalmente no intervalo de about 630 to 680 nm. Uma lâmpada fora dessa banda pode parecer brilhante e, ainda assim, fornecer quase nenhuma excitação utilizável. As regras relativas ao comprimento de onda que sustentam essa escolha são explicadas em como o azul de metileno absorve luz vermelha.

A absorção é apenas o primeiro passo. O corante excitado passa para um estado tripleto de maior duração e, a partir daí, ficam disponíveis duas vias fotoquímicas. Na química de Tipo I, o corante excitado troca eletrões ou átomos de hidrogénio com substratos próximos e produz radicais, incluindo posteriormente química relacionada com o superóxido. Na química de Tipo II, o corante no estado tripleto transfere energia diretamente para o oxigénio no estado fundamental e produz oxigénio singlete. Em condições oxigenadas, o azul de metileno atua predominantemente como sensibilizador de oxigénio singlete, com um rendimento quântico reportado perto de 0.5 em água, enquanto as contribuições do Tipo I aumentam ou diminuem consoante o ambiente local. A revisão de 1993 sobre a fotoquímica do azul de metileno com substratos biológicos descreve ambas as vias e mostra por que motivo o equilíbrio entre elas não pode ser deduzido a partir do rótulo do corante.

A mesma revisão identifica o principal alvo entre os ácidos nucleicos. A guanina tem o potencial de oxidação mais baixo entre as bases do DNA, pelo que o oxigénio singlete a oxida preferencialmente, formando produtos como 8-oxo-deoxyguanosine. A intercalação no DNA não é necessária para que esses danos ocorram. No entanto, a revisão também alerta contra a ideia de que o DNA conta toda a história. O azul de metileno oxida proteínas, lípidos e membranas, e o alvo letal em qualquer experiência depende do local onde o corante se concentra. A concentração na solução envolvente é, por isso, um indicador fraco da dose no alvo. Os leitores que comparem esta química impulsionada pela luz com as funções redox do corante no escuro devem manter os dois fenómenos separados, conforme descrito em como o azul de metileno atua nas células.

Um composto de referência, não um fármaco otimizado

A segunda fonte de referência é a revisão de 2005 sobre o desenvolvimento de fotossensibilizadores de fenotiazínio, que trata o azul de metileno como uma estrutura de referência com limitações conhecidas, e não como um fotossensibilizador acabado. Pequenas alterações estruturais modificam a lipofilicidade, a captação celular, a localização intracelular, a produção de oxigénio singlete, a toxicidade no escuro e a resistência à redução. A metilação do cromóforo, por exemplo, aumenta a lipofilicidade e a geração de oxigénio singlete e abranda a redução para a forma leuco inativa, e os análogos metilados apresentaram maior fototoxicidade a cerca de 7.2 J per square cm no trabalho subjacente. Uma maior lipofilicidade continua a não ser automaticamente melhor, porque uma hidrofobicidade excessiva prejudica a solubilidade, promove a agregação e pode distorcer a geometria necessária para a fotoquímica.

O ponto relativo à forma leuco merece destaque porque é invisível. O azul de metileno oxidado é azul e absorve luz vermelha. O leuco-azul de metileno reduzido é quase incolor e absorve mal na mesma banda, pelo que o corante que tenha sido reduzido no interior das células ou em tecido pouco oxigenado é temporariamente retirado do conjunto fotoativo até ser reoxidado. O estado redox do tecido altera, portanto, a concentração efetiva do fotossensibilizador mesmo quando a concentração aplicada permanece fixa. O historial das formulações, incluindo as primeiras utilizações clínicas e laboratoriais desta família de corantes, é abordado em a história do azul de metileno na medicina.

A tabela do estudo: o que varia e o que isso significa

A tabela abaixo é o recurso comparativo original deste artigo. Cada linha corresponde a uma variável de tratamento que os estudos têm de comunicar. Leia transversalmente para perceber por que motivo a alteração de uma definição modifica o significado de todas as outras.

Os intervalos acima são intervalos observados em estudos, não um protocolo recomendado. Essa distinção é precisamente o objetivo da tabela. A amplitude das doses de luz comunicadas constitui, por si só, evidência de que não existe uma dose de luz com azul de metileno transferível entre contextos. Contexto laboratorial relacionado com trabalhos sobre biofilmes ativados por luz encontra-se em azul de metileno contra biofilmes, enquanto uma introdução mais ampla à pele e à terapia com luz é apresentada nos princípios básicos de fotossensibilidade cutânea e dose de luz.

Por que motivo valores de energia idênticos podem produzir resultados biológicos diferentes

Quatro confusões surgem repetidamente quando os parâmetros publicados são citados sem o respetivo contexto.

Primeiro, fluência não é dose. Duas exposições com o mesmo comprimento de onda e os mesmos J per square cm diferem se uma for administrada rapidamente e a outra lentamente, porque o esgotamento do oxigénio, a reparação durante a exposição e o fotobranqueamento do corante dependem da taxa e do tempo. Comunicar energia sem irradiância e tempo de exposição deixa a experiência insuficientemente descrita.

Segundo, a ótica dos tecidos altera a definição da lâmpada. A absorção, a dispersão, a geometria da superfície e a retrodispersão significam que a fluência no interior do tecido pode diferir materialmente do valor medido na abertura da lâmpada, em algumas circunstâncias por fatores próximos de dois, de acordo com a literatura de dosimetria clínica. Um valor copiado de um artigo descreve a geometria desse artigo, não todas as geometrias.

Terceiro, a localização determina o alvo. Um corante catiónico distribui-se por membranas, mitocôndrias, lisossomas, envoltórios bacterianos ou matriz extracelular em função da formulação, carga, lipofilicidade, intervalo e tecido. A revisão de fotoquímica de 1993 documenta danos em ácidos nucleicos, proteínas, lípidos, membranas, organelos, vírus, bactérias, células de mamíferos e sistemas tumorais, o que explica precisamente por que motivo a mesma combinação de corante e luz pode causar morte por vias diferentes em configurações diferentes.

Quarto, o oxigénio é consumível. Taxas de fluência elevadas podem ultrapassar a reposição por difusão e perfusão e criar hipoxia transitória a meio da exposição. Quando isso acontece, acrescentar mais luz produz pouco ou nenhum efeito adicional de Tipo II. O fracionamento e uma irradiância mais baixa são estudados, em parte, como respostas a esta limitação, o que também explica por que motivo as margens de segurança e a oxigenação dos tecidos pertencem às normas de segurança clínica e supervisão, e não a um manual de lâmpada.

Um procedimento conduzido por um clínico, não uma receita para casa

O tratamento estudado é administrado em contextos onde diagnóstico, dosimetria e supervisão coexistem. É necessário confirmar o que é a lesão e até que profundidade se estende, escolher uma formulação e um intervalo fármaco-luz adequados ao alvo, calibrar a fonte sobre uma área definida com uma geometria definida e monitorizar a pele, os olhos, a dor e a resposta local dos tecidos. A revisão subjacente sobre o desenvolvimento de fenotiazínios enquadra todo o campo como uma otimização da relação estrutura-atividade em condições controladas, e não como corante mais luz vermelha genérica.

A imitação em casa falha simultaneamente em todas as variáveis controladas. As lâmpadas de consumo raramente indicam a irradiância espectral calibrada à distância de tratamento. A concentração de corante aplicada não diz nada sobre a fração de monómeros nem sobre a localização intracelular. A oxigenação dos tecidos é desconhecida e altera-se durante a exposição. Nenhum dos intervalos citados autoriza um protocolo doméstico, e este artigo não fornece deliberadamente qualquer receita utilizável. Os leitores que estejam a avaliar a qualidade geral das evidências devem consultar como ler um estudo sobre azul de metileno antes de tirar conclusões a partir de qualquer artigo isolado, e os leitores interessados em abordagens baseadas apenas em luz, sem fotossensibilizador, devem começar por terapia com luz vermelha sem fotossensibilizador.

O que este artigo não estabelece

Este artigo não estabelece que a terapia fotodinâmica com azul de metileno cure qualquer problema cutâneo, elimine qualquer infeção ou trate qualquer tumor. As revisões mecanísticas citadas aqui mediram a fotoquímica e compararam estruturas de corantes; não prescreveram qualquer concentração clínica nem fluência. Os intervalos de parâmetros citados acima provêm de relatórios heterogéneos em humanos e de modelos animais com diferentes alvos, profundidades, formulações e desfechos, e não podem ser combinados numa média para produzir orientações. As evidências específicas relativas a tumores, incluindo as limitações dos primeiros relatos clínicos sobre carcinoma basocelular, sarcoma de Kaposi e melanoma, são avaliadas separadamente na coleção de investigação sobre cancro. As questões de pureza e origem do material de grau laboratorial são independentes do tratamento e são abordadas em como escolher um produto de azul de metileno.