Применение механохимически активированных заряженных наночастиц доксорубицина при полихимиотерапии больных злокачественными лимфомами
Сивкович С.А., Орел В.Э., Дзятковская Н.Н.
Цель работы — анализ клинического применения механохими чески активированных (МА) заряженных наночастиц доксорубицина (ДР) в качестве фактора, ограничивающего осложнения, при полихимио терапии (ПХТ) больных злокачественными лимфомами. Исследование проведено с участием 17 больных неходжкинскими лимфомами (НХЛ), 23 — лимфогранулемотозом (ЛГМ) и на 60 неинбредных крысах с лим фосаркомой Плисса. Механохимическую активацию заряженных нано частиц антибиотика проводили с интенсивностью подвода механичес кой энергии 20 Вт/г. Противоопухолевое действие МА ДР на животных с лимфосаркомой Плисса более эффективно, чем действие официналь ного ДР (в 1,5 раза). Во время проведения ПХТ больным с ЛГМ и НХЛ и в продолжении ближайших дней после сеансов химиотерапии при ис пользовании МА ДР количество побочных эффектов в среднем на 41% меньше, а также на 35% повышалась частота полной ремиссии. Исполь зование в схемах ПХТ МА ДР повысило пятилетнюю выживаемость па циентов с НХЛ на 9%, а ЛГМ — на 24%.
ВВЕДЕНИЕ
Несмотря на современные успехи в полихимио терапии (ПХТ) при злокачественных опухолях, проблемой является возникающая при клиничес ком использовании доксорубицина (ДР) доста точно высокая токсичность препарата. Особое внимание к этому обусловлено тем, что сущест вует риск инициирования вторичной малигниза ции и кардиотоксичности в результате примене ния ДР. Вторичную малигнизацию, в частности, связывают с хромосомными аберрациями. Ос новной механизм кардиотоксичности обусловлен свободнорадикальным перекисным окислени ем липидов, вызывающим разрушение мембран митохондрий. ДР уменьшает синтез мРНК аль факардиального актина в сердце, что свидетель ствуют о нарушении экспрессии генов. Поэтому можно констатировать многофакторность мо лекулярного механизма эффекта токсичности действия ДР. Факторами риска развития антра циклиновой кардиотоксичности являются: воз раст старше 65 лет, наличие в анамнезе заболе вания сердца, гипертонии, предшествующая лу чевая терапия [1].
Также до сих пор не решен вопрос о первич ной и вторичной резистентности злокачествен
ных опухолей к антрациклинам, вызванной, в частности, мембранным транспортом из опу холевых клеток антибиотика ргликопротеином с молекулярной массой 170 кД (продукт гена мно жественной лекарственной устойчивости MDR 7й хромосомы). Кроме того, лекарственную ре зистентность опухолей связывают с мембранным транспортом посредством белка с молекуляр ной массой 190 кД, синтезируемого геном мно жественной лекарственной устойчивости MRP 16й хромосомы. В настоящее время считают, что резистентность к антрациклинам обуслов лена многофакторным молекулярным механиз мом [2].
В течение последних лет ученые разработали наномедицинские механохимические технологии для приготовления препаратов и вакцин в виде нанопорошков из самоорганизующихся заряжен ных микро и наночастиц. Результаты доклини ческих испытаний механохимически активиро ванных (МА) лекарств и вакцин продемонстри ровали их более эффективные терапевтические эффекты и снижение побочных эффектов лече ния [3].
Цель данной работы — экспериментальное обоснование и анализ клинического примене
ния механохимически активированных заряжен ных наночастиц ДР в качестве фактора, ограни чивающего осложнения при ПХТ больных зло качественными лимфомами.
ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Экспериментальные исследования. Исследова ние проведено на 60 неинбредных крысахсам ках с лимфосаркомой Плисса. Вес животных — 90–100 г, разводка вивария Института онколо гии АМН Украины. Трансплантацию опухолевых клеток осуществляли введением 0,5 мл 30% су спензии.
Животных поделили на 3 группы: 1я груп па — контроль (без воздействия); 2я группа — введение официнального (ОФ) ДР; 3я — введе ние МА ДР. Препарат вводили внутрибрюшинно в дозе 1 мг/кг на 4, 6е и 8е сутки после пере вивки опухоли.
Клинические исследования. Проанализированы непосредственные результаты лечения 23 боль ных лимфогранулематозом (ЛГМ) и 17 пациентов с неходжкинскими лимфомами (НХЛ) с морфо логически подтвержденными диагнозами. Харак теристика больных представлена в табл. 1. ПХТ пациентам с ЛГМ проводили по схеме АСОРР, а НХЛ — по схеме АСОР. Проводили 5–6 курсов ПХТ с использованием ДР. Больные были раз делены на 2 группы. В 1й группе использова ли МА ДР из расчета 20 мг/м2, во 2й контроль ной группе лечение проводили ОФ ДР из расче та 40 мг/м2 поверхности тела пациента.
Таблица 1
Показатель | Группа больных, n (%) | |
1-я | 2-я (контроль) | |
Пол: | ||
мужской | 9 (45) | 10 (50) |
женский | 11 (55) | 10 (50) |
Средний возраст | 38 ± 2 | 40 ± 2 |
Стадия: | ||
II | 8 (40) | 7 (35) |
III | 5 (25) | 8 (40) |
IV | 7 (35) | 5 (25) |
Интоксикация | ||
нет | 4 (20) | 6 (30) |
есть | 16 (80) | 14 (70) |
Лимфогранулематоз | 11 (55) | 12 (60) |
Морфологический вариант: | ||
смешанно-клеточный | 5 (25) | 4 (20) |
лимфоидное истощение | 2 (10) | 3 (15) |
лимфоидное преобладание | 1 (5) | 2 (10) |
не установлен | 3 (15) | 3 (15) |
НХЛ | 9 (45) | 8 (40) |
Т-клеточный вариант лимфом | 5 (25) | 5 (25) |
В-клеточный вариант лимфом | 4 (20) | 3 (15) |
Характеристика больных злокачественными лимфомами
оценивали согласно рекомендациям ВОЗ и Меж дународного противоракового союза.
Механохимическая активация. Механохими ческую активацию антибиотика осуществляли в микровибромельнице Лотос2 (Лотос, Украи на) с линейным электродвигателем и металли ческой рабочей камерой, в которую помещали лиофилизированный порошок ДР. Условия ме ханической обработки: частота 35 Гц, амплитуда 9 мм, продолжительность 5 мин, интенсивность подвода механической энергии 20 Вт/г исключа ли термолиз ДР.
При механохимической активации (сдвиг, удар, диспергирование) препарата в нем возни кают пластические деформации, вызывающие изгибание, разветвление, расщепление, слияние дефектов кристаллической решетки — дислока ции. При этом в веществе появляются свободные места в узлах кристалла — вакансии. Это являет ся предпосылкой генерации в антибиотике хими чески высокоактивных положительно заряжен ных наночастиц — ионов и свободных радикалов. Последующее растворение МА препарата в вод ной среде инициирует ионную поляризацию ДР, повышающую противоопухолевую активность антибиотика [4]. Препарат вводили пациентам и животным по общепринятой методике.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Экспериментальные исследования. Результа ты сравнительного изучения влияния ОФ ДР и МА ДР на рост лимфосаркомы Плисса приве дены в табл. 2. Как видно из таблицы, каждый препарат вызывал торможение роста опухоли на протяжении 14 сут после перевивки. При этом введение ОФ ДР вызывало уменьшение объема опухоли в 2,2 раза; МА ДР — в 3,3 раза по сравне нию с контролем.
Таблица 2 Влияние ДР на объем лимфосаркомы Плисса
Серия опытов | Объем опухоли (см3) в разные сроки (сут) после пе- ревивки | ||||
8 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
Контроль (без ДР ) | 1,72 ± 0,30 | 4,19 ± 1,70 | 9,35 ± 1,77 | 13,48 ± 3,74 | 22,12 ± 1,89 |
Введение ОФ ДР | 0,89 ± 0,44 | 3,81 ± 0,55 | 5,19 ± 1,07* | 8,71 ± 1,31 | 9,81 ± 1,55* |
Введение МА ДР | 1,20 ± 0,33 | 3,73 ± 1,62 | 4,26 ± 1,88* | 4,43 ± 3,89*, ** | 6,61 ± 1,76* |
Оценку эффективности лечения проводили на основании регистрации объективных непосред ственных клинических результатов лечения и по международным критериям, специально разработанным для злокачественных лимфом, с градациями «полная ремиссия», «частичная ре миссия» и «отсутствие эффекта» (менее 75% ре грессии очагов, отсутствие регрессии, прогрес сирование поражений). Побочные эффекты ПХТ
*Разница статистически достоверна по сравнению с контролем; **разница статистически достоверна по сравнению с животными, которым вводили ОФ ДР.
Обращает на себя внимание тот факт, что про тивоопухолевое действие МА ДР эффективнее, чем действие ОФ ДР в 1,5 раза.
Клинические исследования. В процессе и после ПХТ с использованием МА ДР не зафиксирова но особенностей реакции кожи в месте введения препарата. Сравнительный анализ побочных эф фектов МА ДР и ОФ ДР во время ПХТ пациен тов представлен в табл. 3.
Таблица 3 Основные побочные эффекты при использовании в ПХТ МА ДР
Побочные эффекты | Группа больных, n (%) | |
1-я | 2-я (контроль) | |
Лейкоцитопения IV степени | 0 (0) | 6 (30) |
Тромбоцитопения III степени | 1 (5) | 14 (70) |
Сердечно-сосудистые нарушения | 12 (60) | 18 (90) |
Диарея | 1 (5) | 10 (50) |
Рвота | 0 (0) | 14 (70) |
Отсутствие токсических эффектов | 6 (30) | 2 (10) |
При проведении курсов ПХТ с использова нием МА ДР в 1й группе у 14 (70%) больных отмечали симптомы общей токсичности I сте пени по шкале ВОЗ, у 6 (30%) больных прояв лений токсичности не установлено. При исполь зовании ОФ ДР во 2й группе отмечали II сте пень токсичности у 3 (15%) пациентов, I — у 15 (75%) больных, проявления токсичности отсутс твовали лишь у 2 (10%). Учитывая, что наиболее значимыми побочными эффектами ДР в пери од ПХТ являются сердечнососудистые нару шения, миелодепрессия и диспепсия, провели сравнительный анализ этих побочных эффек тов у больных 1й и 2й групп. Нарушения со стороны сердечнососудистой системы зафик сированы у 18 (90%) пациентов 2й группы и 12 (60%) — 1й. На основании показателей пери ферической крови у 6 (30%) больных 2й группы отмечали лейкопению IV степени, в 1й группе не зафиксировано ни одного случая. Тромбоци топению III степени отмечали у 1 (5%) пациента при использовании в ПХТ МА ДР и у 14 (70%) — при ПХТ с ОФ ДР. Во 2й группе во время про ведения ПХТ у 14 (70%) больных отмечали рво ту, периодически — тошноту, у 10 (50%) — диа рею. При использовании в ПХТ МА ДР диарея возникала у 1 (5%) пациента, тошнота и рво та не отмечены. В целом при проведении ПХТ больным с ЛГМ и НХЛ с использованием МА ДР количество отмечаемых побочных эффектов во время химиотерапиии и в ближайшие дни после нее в среднем на 48% меньше, чем при исполь зовании ОФ препарата.
Анализ эффективности лечения приведен в табл. 4. Как видно из данных, полную ремиссию отмечали у 11 (55%) больных, получивших лече ние МА ДР и у 4 (20%) пациентов при ПХТ с ОФ препаратом. Отсутствие эффекта вследствие про веденного лечения среди больных 2й группы от мечено в 9 (45%) случаях, в 1й группе — 7 (35%). В 1й группе частичную ремиссию определяли у 2 (10%) пациентов, во 2й — у 7 (35%).
Таблица 4 Результаты лечения больных с ЛГМ и НХЛ при использовании
в схеме ПХТ МА ДР
Группа больных | Полная ремис- сия, % | Частичная ремиссия, % | Отсутствие ответа, % |
1-я | 11 (55) | 2 (10) | 7 (35) |
2-я (контроль) | 4 (20) | 7 (35) | 9 (45) |
Пятилетняя выживаемость больных с НХЛ в 1й группе составляла — 27%, а во 2й группе — 16%; а для ЛГМ в 1й группе составила 49%, а во 2й — 25%.
Более высокая противоопухолевая эффек тивность и минимальная токсичность ПХТ с ис пользованием МА заряженных наночастиц ДР при ПХТ больных злокачественными лимфо мами на наш взгляд обусловлена избирательной особенностью положительно заряженных на ночастиц препарата электростатически связы ваться с отрицательно заряженными биомемб ранами злокачественных клеток. Это увеличива ет последующую более высокую проницаемость заряженных наночастиц ДР через поры, каналы биомембран злокачественных клеток и иниции рует их апоптоз на основе менее токсичных сво боднорадикальных механохимических механиз мов нарушения биоэнергетических процессов [5]. Не исключено, что именно механизм механохи мической коррекции биоэнергетических процес сов в организме больных злокачественными лим фомами способствовал повышению их пятилет ней выживаемости.
ВЫВОДЫ
Результаты экспериментальных исследо ваний лимфосаркомы Плисса свидетельству ют, что противоопухолевое действие МА заря женных наночастиц ДР более эффективно, чем действие ОФ ДР.
Использование МА заряженных наночастиц ДР в схемах ПХТ больных с ЛГМ и НХЛ ограни чивает осложнения при их лечении и повышает пятилетнюю выживаемость пациентов.
ЛИТЕРАТУРА
Elbl L, Vasova I, Navratil M, et al. Late cardiotoxicity in patients with malignant lymphoma treated with doxorubicin chemotherapy. J Vnitr Lek 2006; 52 (4): 328–38.
Ferreira MJ, Duarte N, Gyemant N, et al. Interaction between doxorubicin and the resistance modifier stilbene on multidrug resistant mouse lymphoma and human breast cancer cells. Anticancer Res 2006; 26 (5A): 3541–6.
Kondo SA. Design and development of novel polymeric prodrugs prepared by mechanochemical solidstate polymerization. Yakugaku Zasshi 2000; 120: 1337–46.
Orel VE, Kudryavets YuI, Bezdenezhnih NA, et al. Mechanochemically activated doxorubicin nanoparticles in combination with 40MHz frequency irradiation on A549 lung carcinoma cells. Drug Delivery 2005; 12 (3): 171–8.
Orel VЕ. Biological mechanochemiemission and bioenergetics. Bioelectrochemistry and Bioenergetics 1998; 46:
Без коментарів » Додати коментар