Содержание к диссертации
Стр.
БВЭДШИЕ . . . . 7
Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ЭЛЖТРОШВДЕПТОРЕЫЕ СЕН
СИБИЛИЗАТОРЫ (ЭАС) КАК СРЕДСТВО ПРЕОДОЛЕ
НИЯ РАДЙ0РЕЗЖТЖШ0СТИ ГИПШСИШЖИХ КЛВ-
ТОК ОПУХОЛЕЙ 14
1.1. Гипоксичеокие клетки - фактор, определяющий
радиорезистентность опухолей 14
Сравнительная радиочувствительность нормо-ксических и гипоксичееких клеток 14
Доказательства наличия гипоксичееких клеток в опухолях животных и человека и их роль в радиорезистентности злокачественных новообразований 15
Гетерогенность популяции гипоксичеоких клеток опухоли по кислородному статусу .... 16
1.1.4. Эффективность действия излучения радиомоди-
фикаторов в зависимости от степени и дли
тельности гипоксии 17
1.2. Избирательная радиосенсибилизация гипокси
ческих клеток химичеокими соединениями . . 19
Радиосенсибилизирующая эффективность и элек-тронакцепторные свойства соединений .... 20
Нитроимидазолы - наиболее перспективные ЭАС 20
1.3. Действие ЭАС на клетки млекопитающих in
vitro 21
I.3.I. Радиосенсибилизация метронидазолом гипокси-
- З ~
ческих клеток млекопитающих 21
Механизм радиосенснбилизирующего действия ЭАС . 22
Цитотоксичеокое действие ЭАС на гипоксические клетки 24
Механизм цитотоксического действия ЭАС .... 24
Влияние метронвдазола на скорость потребления 25
клетками кислорода
Z.4. Применение метронвдазола при экспериментальной
лучевой терапии опухолей мышей 26
1.4.1. Токсичность препарата 26
1.4.2» Динамика распределения в нормальных и опухо
левых тканях 26
1.4.3. Фармакологические аспекты действия метронида-
зола на мышей . 27х
Радиосенсибилизация метронидазолом опухолей мышей 28
Действие ЭАС при облучении нормальных тканей мышей 31
1.5. Применение метронидазола при лучевой терапии
опухолей человека 32
Токсическое действие метронидазола на организм человека 32
Фармакокинетика в нормальных тканях и опухолях человека 34
Эффективность препарата при лучевой терапии опухолей человека 34
Резюме 35
Глава 2. МАТЕРШШ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 37
2.1. Животные 37
Опухоли 37
Радиационное воздействие ***
Измерение тканевого напряжения кислорода . . 39
Агенты, модифицирующие действие ионизирующего излучения 40
Оценка эффективности действия излучения и ра-диомодифицирующих факторов на опухоли и нормальные ткани 42
Глава 3. ИЗУЧЕНИЕ БОШОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛЯРОГРАФИ
ЧЕСКОГО МЕТОДА ДІЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИКИ НА
КОПЛЕНИЯ МЕТР0НЙДА30ЛА В НОРМАЛЬНЫХ И ОПУХО
ЛЕВЫХ ТКАНЯХ МЫШЕЙ IN VIVO 48
Интерпретация данных о влиянии метронидазола на тканевое рО^» определяемое методом поляро-графш 48
Измерение р02 в подкожной клетчатке мышей
при введении метронидазола ......... 49
3.3. Изучение динамики накопления метронидазола в
перевивных опухолях мышей 52
Резюме 58
Глава 4. РАДЙОСЕНСИБЖШЗИРУЮЩАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕТРО
НИДАЗОЛА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ТКАНЕВОЙ
ОКСИГЕНАЦИИ 59
Зависимость сенсибилизирующего эффекта метронидазола от степени гипоксии 59
Зависимость сенсибилизирующего эффекта метронидазола от длительности гипоксии до облучения 68
Резюме 83
Глава 5. ДЕЙСТВИЕ МЕТРОНЩЗОМ Ек ОПУХОЛИ И НОРМЪЛЬ-
НЫЕ ТК/ШИ ПРИ ЖСШРИМЕНТАЛШОЙ ЛУЧЕВОЙ ТЕ
РАПИИ 84
5.1. Эффективность метронидазола при облучении
опухолей 84
Зависимость сенсибилизации опухолей от дозы метронидазола ............... 84
Зависимость сенсибилизации опухолей от длительности интервала между введением метров нидазола и облучением 87
Количественная оценка сенсибилизирующего действия метронидазола на опухоли мышей .... 90
5.2. Действие метронидазола при облучении нормаль
ных тканей мышей 102
Действие метронидазола на кроветворные стволовые клетки
Действие метронидазола на кожу мышей в условиях нормальной аэрации 103
Резюме ПО
Глава б. СОВМЕСТНОЕ ПРЙМЕШИЕ МЕТРОНВДАЗШГА. И ДРУГИХ
ХИМИЧЕСКИХ АГЕНТОВ ДЛЯ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО УСИЛЕ
НИЯ ПРОТИВООПУХОЛЕВОГО ДЕЙСТВИЯ ИЗЛУЧШИЯ . . Н2
6.1. Индуцированная кратковременная гипергликемия
(КГ) как средство усиления действия метрони
дазола на гипоксические клетки опухоли . . . 112
Токсичность при совместном применении метронидазола и КГ . . IIS
Изучение цитотоксического действия метронидазола на опухоли при его сочетании с КГ . . пз
Эффективность совместного применения метронидазола и КГ при облучении опухолей 116
Совместное действие метронидазола и КГ при облучении кожи мышей 120
Резюме 129
6.2. Совместное применение метронидазола и радиопро-
тектора-гаммафоса 130
Токсичность метронидазола и гаммафоса при совместном применении 331
Совместное применение метронидазола и гаммафоса при облучении кожи мышей ***4
Эффективность совместного применения метронидазола и гаммафоса при облучении опухолей .... 136
Резюме 143
ВЫВОДЫ 145
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 147
Список использованных сокращений ... 166
Примечания ^67
Введение к работе
Актуальность работы. Лучевая терапия, наряду с хирургией и химиотерапией, является одним из основных методов лечения злокачественных новообразований. При этом, однако, отмечено существование радиорезистентных опухолей, отдаленные результаты лечения которых малоудовлетворительны. Эффективность лучевой терапии в большом числе случаев лимитируется фракцией радиорезистентных гипоксических клеток в опухоли. Благодаря хорошему кровоонаожению, нормальные ткани обладают примерно в три раза более высокой радиочувствительностью, чем опухолевые клетки, расположенные вблизи зон некроза, являющегося, по мнению Thomiinson и Gray (1955), следствием недостаточного поступления кислорода. Чрезвычайно важно, что радиорезистентные гипоксические клетки выживают при дозах излучения, вызывающих полную инактивацию оксигенированных клеток опухоли, что приводит к ее рецидивированию. Все это свидетельствует об актуальности проблемы преодоления радиорезистентности гипоксических клеток опухолей при лучевой терапии.
Одним из методов решения этой проблемы является избирательное усиление действия ионизирующего излучения на гипоксические клетки с помощью электронакцепторных соединений (Э/Ш). По механизму действия ЭАС очень близки к кислороду (окисление радикалов макромолекул, индуцированных облучением, путем захвата электронов, что препятствует репарации) t но в отличие от него, способны проникать в недоступные для кислорода гипоксические ЗОНЫ опухолей ( Ohapman et.al., 1974).
Перспективным соединением этого класса является 5-нитро-имидазол - метронидазол. В связи с повышением эффективности
- 8 -экспериментальной лучевой терапии, а также с улучшением клинических результатов при его использовании, представлялось актуальным дальнейшее экспериментальное изучение метронидазола, тем более что ЭАС обладают сходным механизмом действия, и на основании результатов, полученных даже с одним препаратом, южно сделать некоторые общие выводы относительно использования ЭАС для преодоления радиорезистентности гипоксических клеток опухолей.
В настоящее время имеются представления о том, что популяция гипоксических клеток в опухоли в значительной мере гетерогенна. Во-первых, клетки находятся в условиях гипоксии разной степени, варьирующей от слабо выраженной кислородной недостаточности до аноксии ( Tarmock , 1972; Ярмоненко, 1975; Ling et al., 1980). Во-вторых, гипоксическое состоянив опухолевых клеток может быть не только хроническим, но и кратковременным, :9стрнм, возникающим в результате обратимых нарушений в
доставке кислорода (Brown et al., І9ЯВ; Sutherland И Franko I960). В связи с этим представляет интерес определение зависимости эффективности ЭАС от степени кислородной недостаточности ж ее длительности. Кроме того, поскольку наличие гипоксических клеток может иметь место и в некоторых нормальных тканях человека (Arcangeii et al., 1980), целесообразным является поиск либо возможностей их избирательной защиты, либо усиления избирательности противоопухолевого действия излучения при применении ЭАС.
Цель работы: изучение I) зависимости радиосенсибилизирую-щего эффекта метронидазола от условий оксигенации клеток и 2) возможностей оптимизации сенсибилизирующего эффекта метронидазола на гипоксические клетки опухоли.
Задачи работы:
Исследование, в связи с гетерогенностью популяции гипок-сических клеток опухоли по кислородному статусу, зависимости ра-диосенсибилизирующей эффективности метронидазола от степени и длительности гипоксии.
Поиск факторов различной природы, способных усилить эффект метронидазола на гипоксические клетки опухолей.
Изучение возможности применения метронидазола совместно с другими химическими агентами для избирательной защиты нор-мальннх тканей.
Научная новизна:
В модальных экспериментах при тотальном облучении мышей обнаружена зависимость радиосенсибилизирующего эффекта метронидазола от степени и длительности кислородной недостаточности. При этом впервые выявлено снижение эффекта радиосенсибилизации в условиях длительной гипоксии по сравнению с острой кислородной недостаточностью.
Впервые показана возможность избирательного усиления ра-диоюдифицирующего эффекта метронидазола на гипоксические клетки перевивных опухолей мышей при применении его до ищщщиро-ванной кратковременной гипергликемии после облучения.
Впервые установлена принципиальная возможность совместного применения радиосенсибилизатора метронидазола и отечественного радиопротектора гаммафоса, позволяющая избирательно защитить нормальные ткани без снижения сенсибилизирующего действия метронидазола на перевивные опухоли.
Практическая значимость работы.
I. Обнаружение зависимости эффективности ЭА.С от степени и длительности гипоксии свидетельствует, что эффект сенсибиди-
-ІО-
зации in vivo может определяться не только общим числом ги-поксических клеток в опухоли, но и количественным соотношением клеток, различающихся по кислородному статусу, В связи с этим эффективность такого рода соединений in vivo может быть существенно ниже, чем при тех же концентрациях препаратов в условиях аноксии in vitro.
2. Учитывая проводимое в настоящее время клиническое изучение метронидазола (Голдобенко и соавт., 1983 ), гаммафоса ( Тапа-ка и Sugahara , 1980; Yuhas ,1983) и гипергликемии (Александров и соавт., 1980; Кулемин и соавт., 1982; Ярмоненко и соавт., 1982), может оказаться перспективной показанная в диссертации возможность совместного применения данных агентов, что позволяет добиваться либо усиления противоопухолевого действия излучения (метронидазол плюс гипергликемия), либо избирательно защищать от действия радиации нормальные ткани (метронидазол плюс гаммафос).
-3. Методы оценки ЭАС in vitro имеют серьезные недостатки, так как отбираемые при этом наиболее эффективные препараты часто из-за токсикологических или фармакологических свойств не могут быть применены in vivo . Предложенный в настоящей работе экспериментальный подход для оценки зависимости радиосенсибили-зирующей эффективности метронидазола от условий оксигенации in vivo представляет интерес с точки зрения возможности использования модели тотального облучения животных в гипоксии разной степени и длительности для отбора эффективных ЭАС, приемлемых для применения in vivo.
4. Приведенные в диссертации результаты позволили уточнить интерпретацию данных, получаемых при измерении тканевого рОо полярографическим методом в присутствии метронидазола,
- II -
и сделать вывод о возможности использования данного метода для оценки динамики накопления препарата в нормальных и опухолевых тканях in vivo.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на: Всесоюзном координационном методическом совещании "Модифицирующее действие измененного парциального давления кислорода на радиочувствительность" (Фрунзе, 1976);Втором Всесоюзном симпозиуме "Физиологические и кинетические проблемы адаптации организма человека и животного к гипоксии, гипертермии, гиподинамии и неспецифические средства защиты" (Москва, 1978); рабочем совещании "Радиобиология клоногенных клеток" (Обнинск, 1979); Всесоюзном симпозиуме "Теоретические основы модификации радиочувствительности" (Алма-Ата, 1980); рабочих совещаниях по проблеме "Модификатор" (Москва, 1980; Обнинск, 1981); Пленуме правления Всесоюзного научного общества рентгенологов и радиологов (Ленинград, 1981).
Публикации. Основные результаты исследования изложены в 7 публикациях:
1. Винская Н.П., Календо Г.С, Александрова Е.Н. Зависимость ра-
диосенсибилизирующего действия электронакцепторных соедине
ний от длительности гипоксии. - В кн.: Физиологические и ки
нетические проблемы адаптации организма человека и животного
к гипоксии, гипертермии, гиподинамии и неспецифические средства защиты (Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума). М., 1978, с.151.
Vinskaya N.P., Vigodskaya A.L., Zharkov S.A., Yarmonenko S.P. Factors determining the effectiviness of hypoxic cell radio -sensitizers. - Studia hiophysica, 1981, v.86,p.49-50.
Винская Н.П., Выгодская A.JE., Ярмоненко СП. Зависимость pa-
диосенсибилизации метронидазолом от степени и длительности газовой гипоксии. - Мед. радиология, 1982,т.27, 3, с.30-35. 4^. Выгодская АЛ., Винская Н.П., Кримкер В.М. Количественная оценка эффективности радиомодификаторов при локальном облучении кожи. - Мед. радиология, 1982, т.27, № 3, с.52-55.
Голдобенко Г.В., Кныш В.И., Кондратьева А.П., Херхеулидзе З.Ш., Щебетенко Ю.Е., Винская Н.П. Использование метронида-зола при лучевой терапии местно распространенного рака прямой кишки. - В кн.: Восстановительные и компенсаторные процессы при лучевых поражениях (Тезисы докладов Всесоюзной конференции).Л., 1982, с.133-134.
Винская Н.П., Волошина Е.А., Выгодская А.Л. Интерпретация данных о влиянии метронидазола на тканевое рОо» получаемых методом полярографии, и усиление противоопухолевого дейотвия ионизирующих излучений при совместном применении метронидазола и гипергликемии. - в кн.: Радиомодификаторы в лучевой терапии опухолей (Тезисы докладов Всесоюзной конференции). Обнинск, 1982, с.8-10.
Винская Н.П., Выгодская A.I., Журбицкая В.А., Иве Б.З., Ярмо-ненко СП. Сравнительная оценка радиосенсибилизирующего действия метронидазола на новорожденных и взрослых мышей. - Радиобиология, 1983, т.23, № 3, с.323-327.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, 4 глав, содержащих собственные экспериментальные данные с обсуждением результатов^ резюме по каждой главе,выводов и указателя цитированной литературы.
Работа изложена на 167 страницах машинописи, иллюстриро-
- ІЗ -
на 34 рисунками и ІЗ таблицами, из которых одна составлена по данным литературы, а 12 - содержат оригинальные материалы.
Список литературы содержит 157 источников отечественных и зарубежных авторов.
