Evaluation of protoporphyrine (Ppix) induced by 5-aminolevulinic acid hexylester and hypericinfor the photodynamic treatment of bladder tumors
Evaluation expérimentale de la Protoporphyrine IX (PpIX) induite par l'hexylester d'acide 5-aminolévulinique (hALA), et de l'hypéricine pour le traitement photodynamique de tumeurs de vessie
Résumé
Biosynthesis and photodynamic eflicacy of protoporphyrin IX (PpIX) generated by 5-aminolevulinic acid hexylester (hALA) were studied in vitro using AY27 cells and in vivo on healthy or tumor-bearing rats. The orthotopic bladder tumors were induced with AY27 cells in Fischer rats. ln vitro, the total PpIX content at the end of 2 h incubation was at least 1.5-fold greater with hALAcompared to 5-aminolevulinic acid (ALA) despite the dlfference in concentratibn of several orders between the two compounds (1 or 5 mM ALA and 5 or 10 x 10- 3 mM hALA). ln vivo, the maximal tumor : healthy tissue ratio of 5:1, determined by laser induced fluorescence (LIF), was reached 3 and 4 h after instillation of 3 and 12 mM hALA respectively. The photodynamic therapy (PDT) at this time conduced to different grades of tumor tissue damage, including complete tumor eradication. ln healihy tissue, there was a high inflammatory reaction without neerosis in the muscle layers. The photodynamic effects were observed 24 h after irradiation at 635 nm. Globally the in vitro and in vivo effects were not modified by the hALA concentration increase from 5 x 10-3 to 10 X 10-3 mM and
from 3 to 12 mM respectively. Hypericin biodistribution and efflux in an orthotopic rat bladder tumor model were also investigated using fluorescence microscopy and LIF techniques. Hypericin (8 or 30/lM) was instilled for 1, 2 or 4 h into the bladder of healthy and tumor-bearing rats. The results showed higher hypericin fluorescence in the tumor than in the normal bladder, with the tumor to normal bladder ratio reaehing 12:1 afler 4 h of hypericin (30 uM) instillation. Moreover, hypericin was retained in the tumor for at least 1 h before a gradual lost from the tissue. Microscopically, the fluorescence of hypericin was restricted to the tumor
and to the normal urothelium without fluorescence in the submucosa and the muscle layers. Subsequently no hypericin was detected in plasma, indicating that under these conditions systemic side effects should not be expected.
La biosynthèse et l'efficacité photodynamique de la protoporphyrine IX (PpIX) induite par l'hexylester d'acide 5-aminolévulinique(hALA) sont étudiées in vitro (cellules AY27) puis in vivo sur des rats Fischer sains ou porteurs de tumeur(s) orthotopique(s) de vessie développée(s) avec la même lignée cellulaire.
In vitro, le taux de PpIX totale formée après 2 h d'incubation avec de l'hALA 5 x 10-3 ou 10 x 10-3 mM est 1,5 fois supérieur à celui observé avec l'acide 5-aminolévulinique (ALA) 1 ou 5 mM. ln vivo, la thérapie photodynamique (PDT) pratiquée 3 et 4 h après instillation respective d'hALA 3 et 12 mM, c'est-à-dire lorsque le ratio tumeur/tissu sain déterminé par spectrofluorescence in situ est maximal (égal à 5), montre qu'elle peut conduire à une éradication tumorale s'accompagnant d'une forte réaction inflammatoire de la vessie mais ne provoquant pas de nécrose du tissu musculaire. Les effets de la PDT sont évalués 24 h après irradiation à 635 nm. Globalement, quelles que soient les concentrations d'hALA appliquées, les effets de la PDT sont comparables que ce soit in vitro (5 x 10-3 & 10 X 10-3) ou in vivo (3 & 12 mM). Une étude de biodistribution et d'efflux de l'hypéricine est également effectuée. Les techniques utilisées sont la microscopie de fluorescence et la spectrofluorescence in situ. L'hypéricine (8 ou 30 uM) instillée 1, 2 ou 4 h à des rats sains ou porteurs de tumeurs orthotopiques de vessie montre une plus forte fluorescence dans la tumeur comparée à la vessie saine. Le ratio tumeur/tissu sain est de 12 après
instillation d'hypéricine 30 uM pendant 4 h. L'hypéricine est retenue pendant 1 h avant d'être progressivement éliminée du tissu. Microscopiquement, elle est présente dans la tumeur et dans l'urothélium sain et absente de la sous-muqueuse et du tissu musculaire vésical. L'hypéricine n'est pas détectée dans le plasma et ne devrait pas, dans ces conditions, conduire à des effets secondaires systémiques.