1.17: Хіміотерапія

Принципи клінічної хіміотерапії раку та лікарської резистентності

Смертність від раку: 2000 = 553,091; Est.2003 = 556,500 Хіміотерапія
раку - ефективність за хворобою

Лікувальний

• Гострий лімфолейкоз, хвороба Ходжкіна, дифузна гістіоцитарна лімфома, Лімфома Беркітта
• Рак яєчок, хоріокарцинома
• Пухлина Вільмса, * Саркома Юінга, * Ембріональна рабдоміосаркома*

Ймовірно, лікувальний

• Гострий мієлолейкоз
• Дрібноклітинний рак легенів, рак молочної залози, * остеогенна саркома*

Основні терапевтичні переваги (короткий лікування)

• Рак голови та шиї, рак шийки матки, метастатичний рак молочної залози, рак яєчників
• Саркома м'яких тканин
• Вузлові лімфоми, хронічні лейкози
• інсуліноми

Обмежена ефективність

• Рак легенів
• Рак ШКТ
• Рак простати
• Меланома

* Ад'ювантна хіміотерапія: Препарати, що вводяться після видалення всіх виявлених захворювань.

Гострий лімфолейкоз: Індукція хіміотерапії

Кінетика першого порядку

Дана доза/одиниця часу хіміотерапії вб'є постійний відсоток клітин, а не постійне число. Це означає, що та ж доза, яка зменшує навантаження на пухлину з 10 ⁶ до 10 ³ клітин, знадобиться для зменшення навантаження з 10 ³ до 100 клітин.

Припускаючи початкове навантаження пухлини 106 клітин, лікування, яке є ефективним на 99,9%, все одно залишить 103 клітини недоторканими. Таким чином, лікування може усунути клінічні симптоми, але пухлина може рецидивувати. Лікування повинно бути спрямоване на 10-1 клітин або менше, щоб забезпечити високий відсоток лікування.

«Гіпотеза вбити журнал»

• Пунктирна лінія = без обробки.
• Верхня суцільна лінія = помірне, нечасте дозування хіміотерапії, яка продовжує виживання, але призводить до рецидивуючих симптомів і можливої смерті.
• Середня лінія = агресивне лікування. Вбивство клітин перевищує відростання і лікування досить тривале, щоб стерилізувати пухлину (пацієнт виліковується).
• Нижня лінія = первинна пухлина видаляється хірургічним шляхом або дебюктується, а ад'ювантна хіміотерапія використовується для знищення залишилася окультної пухлини.

Токсичність господаря

Терапевтичний вплив на пухлину (суцільна лінія) та токсичність (ламана лінія) пов'язані з дозою препарату. Обидві криві круті, і витіснення enter кривої токсичності вправо відображає терапевтичний індекс (середня токсична доза/середня ефективна доза), який зазвичай низький для протипухлинних засобів.

Вибірковість

Нормальне вбивство клітин кісткового мозку та відновлення (суцільна лінія) порівнюються з знищенням та відновленням пухлинних клітин (ламана лінія). Кожен курс хіміотерапії викликає аналогічне руйнування нормальних клітин кісткового мозку і пухлини, швидкість відновлення нормального кісткового мозку, однак, більше, ніж у пухлинних клітин. Кількість нормальних попередників кісткового мозку з часом зменшується при продовженні терапії.

комбінована хіміотерапія

Поєднання препаратів з різними механізмами дії і різною токсичністю, що обмежує дозу, може виробляти більший терапевтичний ефект при максимально переносимих дозах всіх препаратів. Протипухлинні препарати можуть бути поміщені в один з трьох класів на основі зв'язку впливу з мітотичним циклом клітини:

1. Клітинний цикл активний, фазоспецифічний
2. Клітинний цикл активний, фазовий неспецифічний
3. Безклітинний цикл активний

Клітинний цикл активний, специфічний для S фази

АНТИМЕТАБОЛІТИ

Механізми

• включення нуклеотидного аналога в ДНК або РНК, що призводить до аномальних нуклеїнових кислот
• інгібування деяких ферментів, що беруть участь в біосинтезі нуклеотидів

Приклади:

• піримідини

Урацил: 5-фторурацил (5-фтор-2'-дезоксиурідин)

Тимін: 3'-азидо-3'-дезокситимідин

Цитозин: Цитозин арабінозид; 5-азацитидин

• Пурини

Аденін: 6-меркаптопурин

Гуанін: 6-тіогуанін

ANTIFOLS (МЕТОТРЕКСАТ)
Механізм: конкурентне інгібування дигідрофолатредуктази, необхідної для генерації метилових донорів, необхідних для синтезу тимідину.

Токсичність (загальна)

• перешкоджати реплікації всіх швидко проліферуючих клітин
• кістковий мозок — мієлосупресія
• Слизова оболонка ШКТ — діарея, стоматит

Токсичність (специфічна)

• 6-меркаптопурин — холестатична жовтяниця
• метотрексат

ниркова — високі дози можуть блокувати канальці і викликати гостру
ниркову недостатність печінкову - зазвичай спостерігається при хронічному щоденному введенні низьких доз (тобто лікування псоріазу)
ЦНС - енцефалопатія у пацієнтів, які отримували попереднє опромінення

Клітинний цикл активний, специфічний для фази G2/M

БЛЕОМІЦИН

Механізми

• індукує однониткові та двониткові розриви ДНК
• селективність для фази G2, але клітини в G1 також можуть бути вбиті

Токсичність

• підгострий або хронічний пневмоніт
• маленька мієлосупресія

РОСЛИННІ АЛКАЛОЇДИ: ВІНКРИСТИН (VCR), ВІНБЛАСТИН (VBL), ТАКСОЛ, ЕПІДОФІЛЛОТОКСИНИ (VP-16, VM-26), КАМПТОТЕЦИНИ

Механізми

• Тубулін в'яжучі
  VCR, VBL інгібують полімеризацію тубуліну;
  таксол блокує деполімеризацію; стабілізує мікротрубочки
• ВП-16, ВМ-26 цільова топоізомераза II; неінтеркаляційна
• Камптотецини (топотекан, іринотекан) інгібують топоізомеразу I

Токсичність

• нейротоксичність
• парестезії
• запор
• зниження глибоких сухожильних рефлексів
• мієлосупресія
• SIADH (ВІДЕОМАГНІТОФОН, VBL)

Клітинний цикл активний, фазовий неспецифічний

АЛКІЛУЮЧІ АГЕНТИ

Механізми

• алкілування основи, що призводить до зшивання ДНК
• розриви однієї нитки
• подвійні розриви пасма і неправильне читання пасма

Приклади:

• Азот Гірчиця
• Циклофосфамід
• нітрокислих
• CIS-Платина
• Бусульфан

Токсичність (загальна)

• мієлосупресія
• стоматит
• нудота/блювота
• алопеція
• порушення овуляції і сперматогенезу
• мутагенез і канцерогенез

Токсичність (специфічна)

• Циклосфосфамід: геморагічний цистит, фіброз сечового міхура, кардіотоксичність (оборотна), SIADH
• Бусульфан: інтерстиціальний легеневий фіброз
• Нітрокислі: кумулятивна мієлосупресія
• Платина: гострий тубулярний некроз, ототоксичність

АНТРАЦИКЛІНИ

Механізми

• інтеркалат між нитками ДНК подвійної спіралі
• утворення лікарських вільних радикалів
• інгібування топоізомерази II

Приклади:

• даунорубіцин
• доксорубіцин (Адріаміцин)

Токсичність

• мієлосупресія
• стоматит
• кардіотоксичність (незворотна, пов'язана з дозою)

Безклітинний цикл активний

КОРТИКОСТЕРОЇДИ

Механізми

• неясні — індукують апоптоз лімфобластів і ефективні при лімфоїдних злоякісних новоутвореннях
• робота за допомогою ядерних рецепторів

Приклади

• преднізон
• дексаметазон

Токсичність

• Типовий стероїд токсичність —відносно скромні в цьому контексті

L-АСПАРАГИНАЗА (КИШКОВА ПАЛИЧКА, ЕРВІНІЯ)

Механізми

• l-аспарагиназа перетворює аспарагін в аспартат і NH3. Нормальні клітини можуть змінити цей процес з утворенням аспарагіну.
• Препарат має активність при гострому лімфолейкозі. Лімфобластам не вистачає аспарагінсинтетази і гинуть без попередньо сформованого аспарагіну в плазмі.

Токсичність

• Гіперчутливість (кропив'янка, анафілаксія)
• Панкреатит
• Гепатотоксичність

Класифікація за важливою токсичністю

1. Нирковий - гострий трубчастий некроз
   • Платиновий
   • стрептозотоцин
   • метотрексат
2. Печінкова
   • 6-Меркаптопурин (холестатична жовтяниця)
   • L-аспарагиназа (порушення функції печінки проби)
   • Антрациклін (залежність від жовчовиділення)
3. Сечовий міхур (геморагічний цистит)
   • Циклофосфамід
4. Нейротоксичність (парестезії)
   • рослинні алкалоїди
5. Легенева (інтерстиціальний фіброз)
   • Блеоміцин
   • Бусульфан
   • Нітросоури (високі дози)
6. Серцевий
   • Антрациклін (хронічна кардіоміопатія)
   • Циклофосфамід (гострі аритмії)
7. канцерогенез
   • алкілуючі агенти
   • прокарбазин
8. СЬЯД
   • Вінкристин
   • Циклофосфамід

Вимоги до комбінованої хіміотерапії

1. Кілька різних препаратів, кожен самостійно активний проти даного захворювання
2. Кожен препарат повинен мати
   • Інший механізм дії
   • Інша токсичність, що обмежує дозу
3. В результаті:
   • Кожен препарат дається в повній дозі
   • Швидкість вбивства клітин збільшується
   • Знижується ймовірність появи лікарсько-резистентного клону

Приклади:

Комбінована хіміотерапія — ВСЕ

Комбінована хіміотерапія: інші лікувальні схеми

MOPP — Хвороба Ходжкіна

M-BACOP — Дифузна лімфома

ВБП — Тестіс

Адріаміцин ^® = доксорубіцин Онковін ^® = вінкристин

Опір господаря пухлини

1. Зміни в пухлині
   1. Розташування пухлинних клітин
      • Фармакологічний святилище
      • Кровопостачання анатомічної області
      • Позасудинна відстань для дифузії ліків
      • Метаболізм ліків позаклітинними ферментами і нормальними клітинами, які оточують пухлину
   2. Вплив розміру пухлини
      • Кінетика першого порядку
      • проникнення препарату
      • Градієнти кисню, поживних речовин
   3. Характеристики росту

      Середній час подвоєння обсягу для певних пухлин людини

      

      Існує зворотна кореляція між часом подвоєння обсягу та реакцією на хіміотерапію (повільніше зростання = гірша реакція). Кожен стовпчик на графіку нижче представляє середній час подвоєння різної метастатичної пухлини людини:

      

      Гомперція зростання

      Зв'язок між розміром пухлини (A), фракцією росту (B) та швидкістю росту (C)

      

      Хоча частка росту максимальна на момент початку росту, швидкість росту максимальна, коли пухлина становить близько 37% від її граничного розміру.

2. Зміни в хості
   1. Змінено всмоктування, розподіл або виведення препарату так, що менше досягає пухлини.
   2. Підвищений синтез ферментів з незлоякісних клітин, які інактивують препарат.
   3. Підвищена чутливість нормальних тканин до впливу лікарського засобу.

Стійкий опір

1. Природна лікарська резистентність — відсутність чутливості пухлинної клітини до препаратів перед терапією.
2. Набута лікарська резистентність — генотипові та фенотипічні зміни під час терапії, які роблять пухлинну клітину нечутливою до летального впливу препарату.
   1. Гіпотеза Голді-Колдмана: ймовірність вибору однієї клітини з резистентністю до конкретного препарату пов'язана як з чисельністю популяції, так і частотою мутацій. Вплив наркотиків забезпечує тиск для відбору резистентної клітинної популяції.
   2. Частота лікарсько-резистентних мутантів збільшується протипухлинними засобами, які також є мутагенами. Heidelberger et al. продемонстрували, що лікування хімічними мутагенами та одноетапний відбір призводить до появи пухлинних клітин, стійких до фторпіримідинів. Одноетапний вибір після впливу мутагену може мати відношення до клінічного використання таких комбінацій, як ЦМФ.
3. Механізми придбаної лікарської резистентності
   • Зниження експресії генного продукту

     

   • Підвищена експресія генного продукту

     

   • Експресія зміненого генного продукту

     

4. Опір набутого метотрексату

   Придбане опір MTX було віднесено до різноманітних механізмів. Наприклад, у МТХ-резистентних сублініях плоскоклітинного раку людини (SCC15), встановлених у культурі шляхом прогресивної ескалації дози, виявлено наступне:

   1. змінений транспорт
   2. Дефектне поліглутамілювання
      • Похідні поліглутамату (MTX-PGS) з 2 до 5 γ-зв'язаними глутаміловими фрагментами (MTX-Glu2 до MTX-Glu5) вибірково утримуються клітинами.
      • МТХ-ПГ мають більш високу спорідненість до DHFR, викликають тривале пригнічення синтезу ДНК і підвищують цитотоксичність.
   3. Збільшення виробництва DHFR (ампліфікація генів)
      • Аномальні гомогенні області фарбування (HSR): ділянки, ідентифіковані в стійких до MTX клітинам, які представляють ампліфіковані гени DHFR на хромосомі 2 (миша) та 5 (людина). ГСР пов'язані зі стабільним опором.
      • Подвійні хвилинні хромосоми (ДМ): малі хромосоми різного розміру без центромерів, зазвичай зустрічаються парами. Ці хромосоми не сегрегатуються і тому втрачаються в процесі поділу клітин. Ампліфікація генів на подвійній хвилинній хромосомі, таким чином, нестабільна за відсутності селекційних агентів.
   4. Змінений DHFR
      • ДГФР у деяких резистентних клітинок мають низьку спорідненість до MTX.
      • Змінений ген DHFR має мутацію в кодоні для амінокислоти 22. Ця мутація (аргінін для лейцину) зменшує як зв'язування MTX, так і функцію ферменту.
5. Мультилікарська або плеотропна резистентність
   1. Пухлинні клітини, що піддаються впливу одного препарату, розвивають перехресну стійкість до структурно не споріднених сполук з різними механізмами дії. До уражених препаратів відносять широкого спектра дії: антрациклін, алкалоїди барвінку, актиноміцин, подофіллотоксини.
   2. Стійкі клітини мають порушену здатність накопичувати і утримувати ліки. Відтік ліків, ймовірно, більш ефективний.
   3. Надмірно виражений глікопротеїн плазматичної мембрани, позначений P- або глікопротеїном проникності, з МВт 170 000 дальтонів, послідовно зустрічається в мультимедикаментозних резистентних клітинних лініях людини і тварин, а також в трансплантованих пухлині.
      • Лікарська резистентність пов'язана з кількістю P-глікопротеїну
      • Клітини, які відновлюють чутливість до ліків, більше не виражають зміни мембрани.
      • Перенесення ДНК з лікарсько-резистентних клітин надає мультимедикаментозну стійкість і експресію глікопротеїну плазматичної мембрани.
      • Перенесення мультимедикаментозної резистентності з кДНК, що кодує р-глікопротеїн, демонструє, що надмірна експресія цього єдиного гена достатня для надання фенотипу резистентності.
   4. Ген P-глікопротеїну або MDR1 є членом невеликого сімейства генів. Не всі члени цього сімейства присвоюють мультимедикаментозний резистентний фенотип, таким чином припускаючи, що можуть існувати функціонально різні класи ізоформ P-глікопротеїну.
   5. Подвійні хвилинні хромосоми (DM) та гомогенні області фарбування (HSR) знаходяться в лініях, стійких до декількох лікарських засобів. Ступінь ампліфікованих фрагментів ДНК корелює зі ступенем лікарської резистентності. HSRs представляють ампліфіковані гени P-глікопротеїну і є оборотними.
   6. P-глікопротеїн складається з 1280 амінокислот з 12 гідрофобними сегментами, які діють як трансмембранні домени. Існує два аналогічних домену з цитоплазматичними ділянками, які пов'язують АТФ. Обидва домени, здається, необхідні для функції. P-глікопротеїн в основному експресується на плазматичних мембранах, тоді як менші кількості були виявлені в мембранах ER та Гольджі.
   7. Вінбластин фотоафінні аналоги зв'язуються з P-глікопротеїном, а зв'язування конкурентно антагонізується немаркованим вінбластином і антрацикліном. Комплекс білка вінбластину осаджується моноклональним антитілом до Р- глікопротеїну. Більш того, вінбластин транспортується АТФ-залежним процесом через мембрани, які містять Р-глікопротеїн. Ці висновки встановили, що P-глікопротеїн є молекулою транспортера.

      P-глікопротеїн також гомологічний бактеріальним транспортним білкам, які беруть участь у АТФ-залежному транспорті конкретних молекул, зокрема гемолізину, через бактеріальну внутрішню клітинну мембрану.

   8. Високий рівень експресії гена MDR1 виявлено в печінці, товстій кишці, тонкому кишечнику, нирках, корі надниркових залоз та мозку надниркових залоз. Р-глікопротеїн локалізується високополярним чином на жовчоканалікулярної поверхні гепатоцитів, просвічної поверхні проксимальних канальців нирки, а також на просвічної слизової поверхні стовпчастих клітин кишечника. Рівень РНК MDR1 зазвичай високий у тих ракових захворюваннях, отриманих із нормальних тканин, які самі мають високу експресію MDR1.
   9. Внутрішня мультимедикаментозна резистентність, як видається, пов'язана з стійкою експресією гена, що бере участь у нормальній клітинній функції. Подібні біохімічні зміни відбуваються в клітині раку молочної залози людини, стійких до декількох лікарських препаратів, і в гіперпластичних вузликах печінки щурів, які розвивають стійкість до найрізноманітніших гепатотоксинів (модель Солта Фарбера). Тому механізми резистентності de novo до терапії пухлин, пов'язаних з підвищеною експозицією канцерогенів (рак товстої кишки, легенів), можуть бути аналогічними тим, що пов'язані з придбаною резистентністю до протипухлинних засобів.
   10. Встановлено, що такі препарати, як верапаміл, дилтіазем та хінідин, долають стійкість до кількох лікарських засобів у культурі клітин та в деяких експериментах на тварині. Наприклад, верапаміл був використаний для зворотного резистентності до адріаміцину в клітині раку яєчників людини. Верапаміл конкурує з вінбластином за зв'язування, припускаючи, що зв'язування лікарського засобу з Р-глікопротеїном є необхідним етапом у процесі лікарської стійкості.

       Інші агенти, які повертають P-глікопротеїн-опосередковану мультимедикаментозну резистентність включають стероїди та стероїдні антагоністи (прогестерон і тамоксифен) та резерпін. Найбільш потужними хемосенсибілізаторами є гідрофобні молекули з основним атомом азоту і двома площинними ароматичними кільцями (звані «фармакофором»).

   11. Верапаміл був використаний клінічно в спробі повернути мультимедикаментозну резистентність. Дослідження фази I-II не змогло продемонструвати потенціювання терапії доксорубіцином верапамілом у восьми лікарсько-резистентних хворих на рак яєчників. Однак більш недавнє дослідження показало терапевтичну користь для трьох з восьми пацієнтів з множинною мієломою та неходжкінською лімфомою шляхом додавання безперервної інфузії верапамілу до режиму VAD. У трьох пацієнтів, які реагують, були Р-глікопротеїнові позитивні пухлини. Дозообмежуючою токсичністю верапамілу була гіпотензія і серцеві аритмії. Мієлосупресія не була збільшена в цьому дослідженні. У зв'язку з цим дослідження in vitroпродемонстрували, що цитотоксичність доксорубіцину не підвищується верапамілом в нормальних клітині людського мозку. Проводяться інші клінічні дослідження з використанням аміодарону та хінідину як інгібіторів опосередкованої резистентності Р-глікопротеїну.
6. Набута стійкість до алкілуючих агентів

   Тривале вплив на клітини людини алкілуючих агентів призвело до максимальної стійкості в 10- 15 разів. Ця знахідка для алкілуючих агентів відрізняється від моделей резистентності, що спостерігаються з іншими хіміотерапевтичними агентами. Тому алкілуючі агенти більше нагадують рентгенівське опромінення, де значна стійкість не була продемонстрована при повторному лікуванні.

Довідка

• Луб о. RC, Kufe DW, Поллак RE, Вайхсельбаум Р.Р., Голландія JF, Фрей III Е.: Медицина раку, 5-е видання. БК Декер, Інк., 2000