Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 11
1.1. Современный взгляд на проблему токсических поражений сердца и печени при химиотерапии злокачественных опухолей .11
1.2. Перспективы использования антиоксидантов как средств снижения кардиотоксичности и гепатотокичности противоопухолевой химиотерапии 24
ГЛАВА 2. Материалы и методы
2.1. Характеристика лабораторных методов исследования .38
2.2. Статистическая обработка результатов 45
ГЛАВА 3. Влияние комбинированного применения производных 3-гидроксипиридина и пиримидина – мексидола и ксимедона на электрокардиографические параметры сердца и показатели артериального давления у крыс с карциномой уокера-256 при терапии доксорубицином и паклитакселом 46
ГЛАВА 4. Влияние комбинированного использования производных 3-гидроксипиридина и пиримидина – мексидола и ксимедона на изменения прооксидантно-антиоксидантного статуса у крыс с карциномой уокера-256 при терапии доксорубицином и паклитакселом
4.1. Изменения в процессах перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в сыворотке крови у крыс с карциномой Уокера-256 при терапии доксорубицином и паклитакселом в сочетании с мексидолом и ксимедоном 57
4.2. Изменения в процессах перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в тканях сердца крыс с карциномой Уокера-256 при терапии доксорубицином и паклитакселом в сочетании с мексидолом и ксимедоном 66
4.3. Изменения в процессах перекисного окисления липидов и
антиоксидантной защиты в тканях печени крыс с карциномой Уокера-256
при терапии доксорубицином и паклитакселом в сочетании с мексидолом и ксимедоном 74
ГЛАВА 5. Влияние комбинированного применения мексидола и ксимедона на морфофункциональные изменения сердца и печени у крыс с карциномой уокера-256 при терапии доксорубицином и паклитакселом .84
5.1. Морфологические изменения в сердце крыс с карциномой Уокера-256 при терапии доксорубицином и паклитакселом в сочетании с мексидолом и ксимедоном 84
5.2. Морфологические изменения в печени крыс с карциномой Уокера-256 при терапии доксорубицином и паклитакселом в сочетании с мексидолом и ксимедоном 93
5.3. Показатели функционального состояния печени и активность МВ изоформы креатинфосфокиназы в сыворотке крови крыс с карциномой Уокера-256 при сочетанном введении доксорубицина и паклитаксела с мексидолом и ксимедоном .102
Заключение 108
Выводы 127
Практические рекомендации 129
Список использованных источников 130
- Перспективы использования антиоксидантов как средств снижения кардиотоксичности и гепатотокичности противоопухолевой химиотерапии
- Статистическая обработка результатов
- Изменения в процессах перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в тканях сердца крыс с карциномой Уокера-256 при терапии доксорубицином и паклитакселом в сочетании с мексидолом и ксимедоном
- Морфологические изменения в печени крыс с карциномой Уокера-256 при терапии доксорубицином и паклитакселом в сочетании с мексидолом и ксимедоном
Перспективы использования антиоксидантов как средств снижения кардиотоксичности и гепатотокичности противоопухолевой химиотерапии
Кардиоксан – препарат из группы хелатов, который, попадая в миокард, подвергается гидролизу. Продукты последнего замещают ион железа в комплексе с антрациклиновыми препаратами и уменьшают образование свободных радикалов кислорода, повреждающих кардиомиоциты (Гершанович М. Л., 2004; Поляков В.Г. и др., 2004). Эффективность кардиоксана (дексразоксана) в качестве протектора кардиотоксического действия антрациклинов (преимущественно доксорубицина и эпирубицина) многократно подтверждена в клинических условиях у взрослых и детей. Защитный эффект сохраняется и в случае лечения особенно рискованной в отношении кардиотоксичности комбинацией доксорубицина с паклитакселом (Гершанович М.Л., 2004). Кардиоксан применяют в дозе, в 10–20 раз превышающей дозу антрациклина (до 1000 мг/м2), за 20-30 мин до введения последнего (Вершинина С.Ф. и др., 2010). По данным зарубежных исследователей, доза доксорубицина, равная 50 мг, требует введения 500 мг кардиоксана (1:10). В отечественной практике 20 мг кардиоксана вводят на каждый 1 мг доксорубицина (Сафонова С.А. и др., 2006).
Однако и для кардиоксана на настоящий момент не определены схемы назначения и четкие показания (Фандеев О.А. и др., 2011). Кроме этого, использование кардиоксана может быть связано с серьезной миелосупрессией (Takemura G., Fujiwara H., 2007). Американское общество клинической онкологии не считает обоснованным регулярное применения дексразоксана при терапии антрациклинами, кроме случаев, когда отмечается приближение их кумулятивной дозы к 300 мг/м2 или ее превышение (Yanti Octavia et al., 2012).
Появившиеся в литературе сообщения о возможном повышении риска развития миелодиспластического синдрома (острого миелобластного лейкоза) у пациентов с лимфомой Ходжкина, получивших терапию циклами ABVE (адриамицин, блеомицин, винбластин, этопозид) или ABVEPC (адриамицин, блеомицин, винбластин, этопозид, преднизолон, циклофософан) c использованием дексразоксана (Tebbi C.K. et al., 2007), ставят вопрос о целесообразности дальнейшего применения этого препарата при лечении лимфомы Ходжкина (Феоктистов Р.И. и др., 2012).
Высокая стоимость кардиоксана является значительным фактором, ограничивающим его применение. Коррекция антрациклин-индуцированной дилатационной кардиомиопатии проводится в соответствии с основными принципами лечения сердечной недостаточности, вызванной другими причинами. Используются ингибиторы и-АПФ, -блокаторы, калийсберегающие диуретики, сердечные гликозиды. Медикаментозная терапия не обеспечивает излечения или постоянного контроля сердечной дисфункции. Более того, несмотря на проводимое лечение, дилатационная кардиомиопатия может прогрессировать, в том числе спустя 5 и более лет. Единственным способом излечения сердечной недостаточности в настоящее время является трансплантация сердца (Семенова А.И., 2009).
Известно, использование полихимиотерапии обеспечивает не только цитостатический эффект в отношении опухолевых клеток, но и вызывает резкую интенсификацию процессов свободно-радикального окисления липидов, дестабилизацию биологических мембран клеток различной морфофункциональной организации. Свободные радикалы в сочетании с инактивацией ферментов антиоксидантной защиты вызывают токсическое повреждение «здоровых» клеток, что часто оказывается лимитирующим фактором в продолжении лечения (Chen Y. et al., 2007; Pan H. et al., 2008). Последнее определяет целесообразность использования между циклами неоадъювантной и адъювантной полихимио- и лучевой терапии препаратов со свойствами антиоксидантов, антигипоксантов, мембранопротекторов, обеспечивающих антирадикальную защиту немалигнизированных клеток различных органов и тканей (Свистунов А.А. и др., 2010). В связи с этим привлекают внимание по своим фармакодинамическим свойствам антиоксиданты и антигипоксанты из группы 3 гидроксипиридинов, оказывающие мембранопротекторное действие.
Отечественный препарат мексидол, синтезированный в ИБХФ РАН, изученный и разработанный в ГУ НИИ Фармакологии РАМН и ВНЦ БАВ, ингибирует свободнорадикальные процессы ПОЛ, повышает активность антиоксидантных ферментов, позитивно влияет на физико-химические свойства мембран, снижает вязкость липидного слоя и увеличивает текучесть мембраны. Показано, что препарат изменяет активность фосфодиэстеразы, ацетилхолинэстеразы, улучшает энергетический обмен в клетке, стабилизирует мембраны эритроцитов и улучшает микроциркуляцию (Хафизьянова Р.Х., Мухутдинов Д.А., 2005). Мексидол оказывает нейропротекторное действие, уменьшает выраженность дефицита функций ЦНС при старении, обладает антиамнестическим действием на различных моделях амнезий, анксиолитическим, противосудорожным и антистрессорным действием (Воронина Т.А., Середенин С.Б., 2007). Мексидол препятствует развитию сфингомиэлинового цикла, вызывая ингибирование сфингомиелиназы и снижение содержания церамида – индуктора апоптоза в коре и гиппокампе крыс (Алесенко А.В. и др., 2005).
В экспериментальных исследованиях также установлено, что мексидол оказывает отчетливое обезболивающее действие, обусловленное его способностью прямо влиять, в частности, на корковые нейроны, участвующие в восприятии и переработке ноцицептивной информации, с вовлечением в это ГАМК-бензодиазепин-рецепторного комплекса и способностью ингибировать свободнорадикальные стадии синтеза простагландинов, катализируемых циклооксигеназой (Воронина Т.А. и др., 2006; Молодавкин Г.М. и др., 2007).
Статистическая обработка результатов
Ксимедон повышает антиоксидантную активность супероксид-дисмутазы и каталазы, что может быть объяснено ролью ксимедона как активатора ферментов и эндогенного антиоксиданта, образующегося в процессе его биотрансформации (Бесчастнов В.В. и др., 2011).
Ксимедон активирует аденилатциклазу, приводящее к быстрому накоплению ц-АМФ в клетке, обуславливая стимуляцию обменных процессов, в первую очередь синтеза белка, обладает антимутагенной активностью, антимикробным эффектом, стимулирует эритро- и лейкопоэз. При этом препарат имеет низкую токсичность (LD50 для экспериментальных животных — от 6500 до 20000 мг/кг в зависимости от способа введения, стандартная лечебная дозировка составляет— 100 мг/кг; для человека суточная доза обычно составляет 30 мг/кг) (Измайлов С.Г., Паршиков В.В., 2002). По другим данным, доза ксимедона гидрохлорида, вызывающая гибель 50 % подопытных животных при внутрибрюшинном введении (ЛД50), равняется 1583,3+186,3 мг/кг (Лутфуллин М.Х. и др., 2008). Ксимедон также обладает апоптозрегулирующим действием (Малышев К.В., 2000), противоишемической активностью (Кадыров Р.К., 2012), антистрессорным, антихеликобактерным действием (Доброквашин С.В. и др., 2013), нейроцитопротекторной активностью (Инчина В.И. и др., 2010), гепатопротекторным свойством при токсическом гепатите, вызванном тетрахлорметаном (Выштакалюк А.Б. и др., 2013).
Ксимедон обладает выраженным гепатопротекторным и детоксикационным действием у больных желтухой механического генеза: применение препарата у лиц пожилого и старческого возраста в дозе 2 г/сут способствует быстрому снижению эндотоксикоза, показателей цитолиза, уровня билирубина. При ультраструктурном изучении биоптата печени больных, не получавших ксимедон, значительная часть митохондрий разрушена, на их месте вторичные лизосомы, мембраны, цепочки рибосом не видны. На фоне ксимедона митохондрии сохранены, мембраны четко видны, окружены цепочками рибосом, синтез белка активный (Паршиков В.В. и др., 2009).
Кроме того, препарат, нормализуя соотношение между содержанием фибриногена и показателями фибринолиза, улучшает общее и регионарное периферическое кровообращение, микроциркуляцию (Погорельцев В.И. и др., 2006; Кудыкин М.Н. и др., 2010). Показано, что при применении ксимедона в комплексном лечении больных хронической ревматической болезнью сердца показывало положительное влияние на течение заболевания, раннем проявлениием которого являлось наличие улучшения клинической динамики и лабораторных показателей, чем при традиционной терапии (Газизов Р.М., 2010).
При эндогенной интоксикации в эксперименте препараты с мембранопротекторной активностью – ксимедон, мексидол и цитофлавин – способны корригировать электрофизиологические нарушения в деятельности сердца (Григорьева Т.И., 2008). Включение ксимедона в комплексную терапию больных ангиной способствует пролиферации и дифференцировке костномозговых предшественников Т-лимфоцитов, влияя на синтез нуклеиновых кислот, стимулирует митохондриальное дыхание, способствует активации системы микросомального окисления и нормализации соотношений различных фенотипов окисления в группе реконвалесцентов ангины. Это сопровождается улучшением клинического течения заболевания (Кравченко И.Э. и др., 2004; Кравченко И.Э. и др., 2008). Применение ксимедона в комплексе с традиционной терапией значительно повышает эффективность лечения больных токсикодермией. Препарат оказывает иммуномодулирующий, репаративный эффект, способствует нормализации показателей иммунного статуса. Иммуномодулирующий эффект ксимедона проявляется нормализацией клеточного звена иммунитета: абсолютного числа лимфоцитов, Т-лимфоцитов, Т-хелперов и устранением дисбаланса иммунорегуляторных клеток (Юсупова Л.А., Хафизьянова Р.Х., 2005). Таким образом, производное пиримидина ксимедон, как и производные 3-гидроксипиридина, обладает широким спектром терапевтического действия, в том числе антиоксидантным и мембранопротекторным, что является основанием для изучения кардиопротекторного и гепатопротекторного эффекта комбинаций этих производных при химиотерапии злокачественных опухолей. Следствием снижения кардиотоксичности, а также гепатотоксичности является повышение качества жизни, возможность переносить гораздо больше циклов химиотерапии с более высокими кумулятивными дозами антрациклиновых антибиотиков. Благодаря этому пациенты могут получать оптимальную дозу данных препаратов, а, следовательно, иметь более высокий шанс достичь регресса опухолевого процесса (Поляков В.Г. и др., 2004).
Изменения в процессах перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в тканях сердца крыс с карциномой Уокера-256 при терапии доксорубицином и паклитакселом в сочетании с мексидолом и ксимедоном
При противоопухолевой химиотерапии возможно сочетание кардио- и гепатотоксичности. При этом нарушения функции печени без коррекции могут способствовать повышению риска развития токсических осложнений. В связи с этим и в тканях печени изучалось содержание продуктов ПОЛ и состояние ферментного и неферментного звеньев антиоксидантной системы.
К 14-м суткам эксперимента в группе контроля выявлялось достоверное увеличение в ткани печени ДК на 23%, ТК – на 32%, МДА – на 48,7%, ОШ – на 60% в сравнении с интактными крысами (табл. 4.3.1).
У животных 2-ой группы (с монотерапией Д) отмечались аналогичные изменения, кроме МДА, содержание которого превышало данный показатель у интактных крыс в 3,3 раза, а в контроле – в 2,2 раза (р 0,01). У крыс 3-ей группы (при комбинированном применении Д и П) выявлялся достоверный рост уровня ДК в 1,4 раза, ТК – в 2,56 раза, МДА – в 2,9 раза, ОШ – в 1,8 раза в сравнении с интактными животными (табл. 4.3.1). При этом концентрация ТК превышала на 56% соответствующий показатель в 3-ей группе (р 0,05).
На фоне введения препаратов-корректоров содержание продуктов ПОЛ уменьшалось только в 4-ой (с ксимедоном) и 7-ой (комбинацией ксимедона с мексидолом) группах: в 4-ой группе снижалась лишь концентрация МДА на 39,7%, в 7-ой – ТК на 50%, МДА – на 33,7%, ОШ – на 22,2% в сравнении с 3-ей группой (р 0,05, табл. 4.3.1).
К 22-м суткам эксперимента уровень продуктов ПОЛ у животных 2-ой и 3-ей групп не измененялся по отношению к 14-м суткам. В 4-ой группе было достоверное уменьшение содержания ОШ на 11%, в 7-ой – ТК на 45,6% и ОШ на 22,2% по сравнению с 3-ей группой. Препараты мексидол и кардиоксан не корригировали содержания продуктов ПОЛ в печени.
При изучении активности антиоксидантных ферментов установлено, что активность каталазы в контрольной группе статистически значимо уменьшалась к 14-м суткам эксперимента на 21,3%, а к 22-м суткам – повышалась на 9% по сравнению с интактной группой. Активность СОД снижалась к 22-м суткам на 47,5% (р 0,05, табл. 4.3.2).
У животных 2-ой группы активность каталазы снижалась к 14-м и 22-м суткам эксперимента на 33,8% и 31,7% соответственно в сравнении с интактными крысами. Т а б л и ц а 4.3.2
Влияние мексидола и ксимедона на активность супероксиддисмутазы и каталазы в экстракте печени крыс с карциномой Уокера-256 на фоне терапии доксорубицином и паклитакселом, (M±m)
В 3-ей группе к 14-м суткам эксперимента возникала выраженная депрессия ферментного звена антиоксидантной системы: активность СОД и каталазы снижалась на 55,7% и 40% соответственно (р 0,01) по сравнению с интактными животными. Показатели активности данных ферментов были достоверно ниже и в сравнении с контрольной группой. На 22-е сутки эксперимента отмечалось лишь достоверное падение активности каталазы – на 27,9% по отношению к интактным крысам.
При введении ксимедона депрессия антиоксидантных ферментов уменьшалась на 14-е сутки опыта – активность СОД и каталазы превышала аналогичные показатели в 3-ей группе на 151,8% и 19,6% соответственно (р 0,01). На 22-е сутки показатели активности ферментов не отличались от 14-х суток опыта и данных 3-ей группы. При введении мексидола возникали такие же изменения, как и в 4-ой группе (на 14-е и 22-е сутки опыта).
При введении кардиоксана активность каталазы не различалась с таковой в 3-ей группе, а СОД – повышалась в 2,8 раза к 14-м суткам эксперимента и снижалась на 17,1% к 22-м суткам по отношению к 14-м (р 0,05).
При совместном применении мексидола и ксимедона активность каталазы к 14-м суткам достоверно увеличивалась не только в сравнении с 3-ей группой (на 40,2%), а и 4-ой, активность СОД – на 202% и 36% по сравнению с 3-ей и 5-ой группами соответственно. К 22-м суткам активность каталазы превышала это показатель во 2-ой группе на 13,5%, а СОД – на 36,5% по сравнению с 3-ей группой (р 0,01).
Морфологические изменения в печени крыс с карциномой Уокера-256 при терапии доксорубицином и паклитакселом в сочетании с мексидолом и ксимедоном
Использование интенсифицированных программ химиотерапии позволило существенно увеличить эффективность лечения пациентов с онкологическими заболеваниями, увеличить длительность и улучшить качество их жизни. Однако применение таких программ химиотерапии привело к увеличению числа кардиальных осложнений ввиду высокой потенциальной кардиотоксичности используемых препаратов, особенно у больных с сопутствующей патологией сердечно-сосудистой системы (Емелина Е.И., 2007).
Из антибластомных средств антрациклиновые препараты используются при лечении злокачественных опухолей различной локализации, в том числе рака молочной железы (в сочетании с таксанами) (Радюкова И.М., 2012) и гемобластозов (Правдивцева Е.В. и др., 2011) и обладают наиболее выраженной кардиотоксичностью (Вершинина С.Ф. и др., 2010). В основе повреждающего действия на миокард лежит прямое повреждение миоцитов (Королева И.А., 2010; Орел Н.Ф., 2004; Семенова А.И., 2009). Антрациклины связываются с сократительными белками, что вызывает лизис миофибрилл. Связывание метаболитов антрациклинов с кардиолипином и другими мембранными молекулами приводит к повреждению клеточных мембран. В результате этого происходит повреждение митохондрий, приводящее к нарушению энергетических обменов в клетке (Королева И.А., 2010; Орел Н.Ф., 2004; Albini A., 2010), нарушению транспорта ионов и увеличению внутриклеточной концентрации кальция (Семенова А.И., 2009). Антрациклины вызывают также избирательное подавление экспрессии ряда генов в кардиомиоцитах, в результате чего нарушается синтез внутриклеточных белков. В итоге вышеуказанные процессы приводят к основным компонентам сложного прямого токсического действия антрациклинов – к гибели эндотелиальных клеток и апоптозу кардиомиоцитов (Королева И.А., 2010; Орел Н.Ф., 2004; Семенова А.И.,
Сложный механизм антрациклин-индуцированной кардиотоксичности состоит не только из прямого, но и из непрямого повреждающего действия. Этот механизм повреждения обусловлен образованием свободных радикалов, вызывающих перекисное окисление мембран кардиомиоцитов (Матяш М.Г. и др., 2008; Кашуро В.А., 2009; Даниленко А.А., Шахтарина С.В., 2011; Yanti Octavia et al., 2012; Azhar Rashikh et al., 2012).
Существенным фактором увеличения риска кардиальной токсичности антрациклинов является комбинированная терапия с таксанами (Гершанович М.Л., 2004; Семенова А.И., 2009). В последние годы на фоне интенсификации схем химиотерапии увеличивается количество случаев острой кардиотоксичности, которая приобретает более грозный характер и требует лечения в кардиореанимационных отделениях (Shuykova K.V. et al., 2010; Гендлин Г.Е. и др., 2011). На сегодняшний день единственным препаратом, зарегистрированным к применению в качестве кардиопротектора при лечении антрациклинами, является кардиоксан (дексразоксан), метаболит которого (ICRF-198) хелатирует свободное железо и его ионы из комплекса антрациклин – железо, предотвращая, таким образом, синтез свободных радикалов (Радюкова И.М. и др., 2012). В то же время препарат не рекомендуется к применению при адъювантной химиотерапии и в начале антрациклинсодержащей полихимиотерапии метастатического рака молочной железы (Hensley M.L. et al., 2009). При использовании лечебных мероприятий по снижению кардиотоксичности противоопухолевых препаратов во многих случаях остается риск антрациклиновой кардиомиопатии с плохим прогнозом и высоким риском смерти (27-61 %), несмотря на хороший первоначальный ответ на терапию. Наиболее неблагоприятный прогноз отмечается у больных, у которых проявления кардиотоксичности возникают в течение первых 4 недель после окончания химиотерапии (Емелина Е.И., 2007). В связи с этим продолжается поиск средств профилактики и лечения антрациклин-индуцированных поражений сердца.
Предпосылкой для усиления проявлений токсичности, в том числе и кардиальных осложнений цитостатической терапии, может явиться нарушение функций печени. Гепатотоксические эффекты являются одной из главных причин снижения доз химиопрепаратов и отсроченных циклов химиотерапии, что ухудшает результаты лечения (Абдурахманов Д.Т., Моисеев С.В., 2011).
При применении антрациклинов количество образуемых реактивных оксигенных субстанций превышает возможности антиоксидантной защиты кардиомиоцитов (Семенова А.И., 2009) и гепатоцитов. Поэтому изучение эффективности применения препаратов метаболического типа действия с антиоксидантным эффектом для коррекции кардиотоксичности и гепатотоксичности антибластомной химиотерапии является актуальным и патогенетически обоснованным. Экспериментальные исследования выполнены на ста крысах-самках Wistar весом 150-250г разводки питомника НЦБМТ ФМБА «Столбовая». Подопытные животные находились в виварии Мордовского государственного университета в стандартных условиях при естественном свете на стандартной диете со свободным доступом к пище и воде. Все манипуляции с экспериментальными животными осуществлялись в соответствии с правилами Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных научных целей (ETS N123, Страсбург, 18марта 1986г).
Использовали готовые лекарственные формы противоопухолевых средств доксорубицин и паклитаксел, субстанцию производного пиримидина – ксимедон, официнальные лекарственные формы производного 3-гидроксипиридина – мексидол и препарат сравнения кардиоксан. Исследования проводились на 14-е и 22-е сутки эксперимента. Материалами исследования явились ЭКГ, кровь, сердце и печень крыс.
Как показали исследования, во всех группах экспериментальных животных ЧСС, длительность интервала PQ, комплекса QRS достоверно не изменялись на протяжении всего периода исследования в сравнении с интактными крысами. У животных контрольной группы лишь к 22-м суткам возникали снижение величины зубца R на 21%, рост QTd и QTdc на 23,5% и 30% соответственно по сравнению с животными интактной группы. Данные изменения, вероятно, явились проявлением общих нарушений гомеостаза и развития эндогенной интоксикации, сопровождающих опухолевую прогрессию.
Полихимиотерапия Д и П усиливала кардиотоксические проявления уже к 14-м суткам эксперимента в виде усугубления явлений электрической нестабильности миокарда (QTd и QTdc увеличивались в 1,9 раза в сравнении с интактными крысами, при этом QTdc достоверно превышала соответствующий показатель в группе с введением одного доксорубицина на 31%), уменьшения систолического эффекта сердца (снижение вольтажа зубца R на 22,5%, а к 22-м суткам – и САД на 19% по сравнению с интактными крысами), возникновения нарушений процессов реполяризации и метаболических отклонений в миокарде по ишемическому типу в виде уменьшения величины зубца Т, подъема ST-сегмента у 50% животных. Эти изменения отмечались и к 22-м суткам эксперимента.
