Advantages of intraperitoneal chemotherapy in treatment of ovarian cancer peritoneal carcinomatosis

Cover Page

Abstract


The purpose of the study is to compare antitumor activity of different drugs at their Intraperitoneal (i. p.) and intravenous (i.v.) administration in rats with ovarian cancer peritoneal carcinomatosis. The study was carried out in 124 Wistar female rats with ovarian cancer which was inoculated i. p. After ovarian cancer inoculation rats were randomized in 12 groups, 10 rats in each group. There were six groups where saline (2 ml, i.p. control group) or the drugs (dioxadet 1.5 mg/kg, cisplatin 4mg/kg, mitomycin C 1.5 mg/kg, melphalan 2 mg/kg, paclitaxel 5 mg/kg) were administered i. p. In other six groups saline (2 ml, i. v. control group) and the named above drugs at the same doses were administered i. v. Antitumor effects of the treatment were estimated by increase in survival time (IST) comparing median survival time of rats in different groups. IST for i.p. administration of dioxadet, cisplatin, melphalan, mitomycin C and paclitaxel were 79 % (p < 0.001), 88 % (p < 0.001), 114 % (p < 0.001), 35 % (p < 0.002) and 45 % (p < 0.001) correspondingly compared to i.p. control group while for i.v. administration of these drugs IST were 5 % (p = 0.796), 14 % (p = 0.315), 19 % (p = 0.631), 152 % (p < 0.001) and 81 % (p = 0.023) correspondingly compared to i. v. control group. Thus, i. p. chemotherapy with alkylating agents dioxadet, cisplatin and melphalan is much more effective then their i. v. administration, while antitumor effects of i. p. and i. v. administration of paclitaxel were similar and only mitomycin C is more active at i. v. administration.

Full Text

Актуальность В развитых странах рак яичников (РЯ) занимает 3-е место по частоте встречаемости среди злокачественных опухолей женских половых органов, однако по показателям смертности в течение первого года с момента обнаружения заболевания и позднего выявления РЯ лидирует; в структуре смертности от злокачественных новообразований женских половых органов РЯ принадлежит 1-е место [3]. В России заболеваемость РЯ составляет 2,5 % в общей структуре заболеваемости злокачественными новообразованиями; в 2011 г. зарегистрировано 12 960 новых случаев РЯ и 7582 смертей от него; за период 2001-2011 гг. стандартизованный показатель заболеваемости на 100 тысяч женского населения вырос на 5,4 % [9]. Примерно в 15 % случаях РЯ удается диагностировать на ранней стадии, в этом случае последующее хирургическое лечение обеспечивает пятилетнюю выживаемость более 90 %, тогда как для пациенток с III-IV стадиями РЯ после комплексного лечения этот показатель не превышает 30-35 % [5]. В настоящее время стандартом лечения распространенного РЯ является циторедуктивная операция с последующей внутривенной химиотерапией на основе препаратов платины и таксанов [8, 12]. Однако недостаточно удовлетворительные результаты стандартного лечения требуют поиска новых подходов к лекарственному лечению больных с далеко зашедшими стадиями РЯ. При стандартных схемах химиотерапии диссеминированного РЯ лекарственные препараты вводятся системно: внутривенно (в/в), реже - перорально. В качестве альтернативы в/в химиотерапии при РЯ сегодня рассматривается возможность внутрибрюшинного (в/б) введения химиопрепаратов или интраперитонеальная химиотерапия (ИПХ). Для РЯ характерно метастазирование в большинстве случаев только по брюшной полости [8], поэтому ИПХ при этой локализации рака может быть более эффективной лечебной тактикой, так как при таком пути введения можно добиться повышения концентрации лекарственного вещества в брюшной полости, большего проникновения его в опухолевую ткань и снижения системного токсического действия. При в/б введении концентрация препаратов в брюшной полости может во много раз превышать таковую при системном введении, в частности для препаратов платины - в 25, а при введении таксанов - в 1000 раз [10]. Разрабатываются два варианта ИПХ при РЯ: введение через катетер [4] и химиоперфузионное лечение путем подведения и пропускания раствора цитостатика через брюшную полость с помощью специальных насосов [1]. В некоторых клинических исследованиях у больных РЯ с канцероматозом брюшины выявлены более высокая эффективность и менее выраженная токсичность ИПХ по сравнению с в/в введением препаратов, однако результаты являются противоречивыми [13]. ИПХ пока не входит в стандарты лечения больных диссеминированным РЯ и рассматривается клиницистами как экспериментальный вариант химиотерапии также из-за катетер-ассоциированных осложнений (бактериальные и грибковые инфекции, бактериемия, гематома, эмболия легких), осложнений в виде спаечного процесса, абдоминальных болей, а также как более сложную и требующую больше времени процедуру, чем в/в введение препаратов [2]. Необходимы дальнейшие экспериментальные и клинические исследования, результаты которых позволят ИХТ занять свое место в лечении диссеминированного РЯ. Преимущества ИХТ могут быть доказаны в эксперименте прямым сравнением противоопухолевой активности цитостатиков при их в/б и в/в введении в одинаковых дозах. Цель исследования Сравнение противоопухолевой активности пяти цитостатиков, применяемых в лечении РЯ, при их в/б и в/в введении на модели перевиваемой опухоли яичника (ОЯ) у самок крыс. Материалы и методы Исследование проведено на 124 самках крыс Вистар разводки питомника «Рапполово» РАМН (Ленинградская область) с начальной массой тела 200-260 г, содержавшихся в стандартных условиях вивария. Содержание и все манипуляции с животными проводились в соответствии с требованиями действующих стандартов по содержанию и использованию лабораторных животных. Для экспериментальной модели диссеминированного РЯ использован штамм асцитной ОЯ, созданный перевивкой ОЯ от крысы, подвергшейся трансплацентарному воздействию канцерогена [6]. Исходный гистологический тип опухоли - метастазирующая папиллярная аденокарцинома, в настоящее время - асцитная опухоль. Использованы следующие цитостатики: диоксадэт производства компании «Кемконсалт» (Санкт-Петербург, Россия); цисплатин (Тева Фармацевтические Предприятия Лтд, Израиль); митомицин С (ЛЭНС- Фарм, Россия); мелфалан (ГлаксоСмитКляйн Мэньюфэкчуринг С. п. А., Италия); паклитаксел (Биокад, Россия). После предварительного пассажа ОЯ 4 крысам на 7-й день после в/б перевивки ОЯ от одной крысы был взят асцит и перевит 120 крысам в/б по 0,5 мл асцитной жидкости, разведенной физиологическим раствором, и содержащей 1 × 107 клеток. День перевивки был принят за 0. Крысы после перевивки ОЯ были рандомизированы на 12 групп по 10 крыс в группе, которым через 48 часов после перевивки ОЯ вводили однократно в/б или в/в физиологический раствор (в контрольных группах) или противоопухолевые препараты: I. Контроль в/б, физиологический раствор в/б по 2 мл на крысу; II. Диоксадэт в/б, 1,5 мг/кг массы тела в физиологическом растворе; III. Цисплатин в/б, 4 мг/кг в виде исходного раствора; IV. Митомицин С в/б, 1,5 мг/кг в физиологическом растворе; V. Мелфалан в/б, 2 мг/кг в прилагаемом растворителе; VI. Паклитаксел в/б, 5 мг/кг в физиологическом растворе; VII. Контроль в/в, физиологический раствор в/в по 2 мл на крысу; VIII. Диоксадэт в/в, 1,5 мг/кг в физиологическом растворе; IX. Цисплатин в/в, 4 мг/кг в виде исходного раствора; X. Митомицин С в/в, 1,5 мг/кг в физиологическом растворе; XI. Мелфалан в/в, 2 мг/кг в прилагаемом растворителе; XII. Паклитаксел в/в, 5 мг/кг в физиологическом растворе. Все цитостатики вводили в ранее установленных максимально переносимых дозах. В группах VII-XII физиологический раствор и препараты крысам вводили под эфирным наркозом в хвостовую вену. Противоопухолевые эффекты препаратов оценивали по продолжительности жизни крыс: медиане продолжительности жизни (МПЖ) и увеличению продолжительности жизни (УПЖ) в сравнении с контролем. УПЖ для МПЖ в % рассчитывали по формуле: МПЖО- МПЖК УПЖ = ------------ × 100, МПЖК, где МПЖО и МПЖК - соответственно МПЖ крыс опытной и контрольной группы. Статистический анализ проводили с использованием программ GraphPad Prism 6 и SPSS Statistics 17.0 с оценкой распределения выборки по критерию Лиллиефорса. Сравнение кривых выживаемости проводили по логарифмическому ранговому критерию по тесту Мантела-Кокса (Long-rank test). Сравнение МПЖ проводили с помощью непараметрического критерия U (Манна-Уитни). Результаты исследования ОЯ прививалась у 100 % крыс, быстро прогрессировала, вызывая у всех крыс асцит и приводя к гибели животного. На вскрытии у крыс наблюдали асцит, канцероматоз висцеральной и париетальной брюшины, большого и малого сальника, брыжейки кишечника, метастатическое поражение лимфатических узлов брюшной полости. При цитологическом исследовании мазков асцитической жидкости опухолевые клетки в асците представляются крупными, округлыми с крупным оптически плотным ядром и резко базофильной цитоплазмой, местами клетки в асцитической жидкости образуют комплексы, что характерно для аденокарцином (рис. 1). При гистологическом исследовании канцероматозных узлов брюшины, а также пораженных лимфатических узлов диагностированы метастазы ОЯ (рис. 2). Выживаемость крыс, получавших диоксадэт, цисплатин и мелфалан в/б или в/в, в сравнении с контрольной группой представлена на рисунке 3, а митомицин С и паклитаксел - на рисунке 4. По сравнению с I группой, все испытанные цитостатики при в/б введении статистически значимо увеличивали выживаемость крыс; тогда как по сравнению с VII группой, при в/в введении в тех же дозах диоксадэт, цисплатин и мелфалан не влияли достоверно на выживаемость крыс, и только митомицин С и паклитаксел статистически значимо увеличивали выживаемость крыс. Влияние препаратов при их в/б или в/в введении на МПЖ крыс представлено в таблице 1. Все изученные препараты при в/б введении (группы II-VI) статистически значимо увеличивали МПЖ по сравнению с I группой (контроль в/б). При в/в введении диоксадэт (VIII группа), цисплатин (IX группа) и мелфалан (XI группа) существенно не влияли на МПЖ по сравнению с VII группой (контроль в/в), причем в сравнении с их в/б введением (II, III и V группы) МПЖ для всех трех препаратов была статистически значимо меньше. Митомицин С при в/в введении (X группа) статистически значимо увеличивал МПЖ как по сравнению с VII группой (контроль в/в), так и по сравнению с IV группой (митомицин С в/б). Паклитаксел при в/в введении (XII группа) статистически значимо увеличивал МПЖ по сравнению с VII группой (контроль в/в), однако достоверной разницы между в/б (VI группа) и в/в (XII группа) введением паклитаксела не было. Обсуждение У животных с канцероматозом брюшины ИХТ диоксадэтом, цисплатином и мелфаланом является значительно более эффективной, чем их системное введение. При в/б введении все три препарата значимо увеличивали, а при в/в введении в тех же дозах вообще не влияли на выживаемость крыс после перевивки ОЯ. ИХТ паклитакселом и его в/в введение оказали примерно одинаковые противоопухолевые эффекты у крыс с перевитой ОЯ. Только митомицин С при в/в введении оказал более выраженные противоопухолевые эффекты, чем ИХТ данным цитостатиком. Главным объяснением более высокой эффективности ИХТ является то, что при в/б введении препаратов создается значительно более высокая их концентрация непосредственно в брюшной полсти, чем после в/в введения [10]. Однако, как показывают наши результаты, это касается не всех препаратов. Для использования в ИХТ важное значение имеют механизмы действия, молекулярная масса препаратов, их растворимость в воде и способность задерживаться в брюшной полости после в/б введения. Интересно отметить, что основные механизмы действия диоксадэта, цисплатина и мелфалана связаны с алкилированием ДНК. Диоксадэт как алкилирующий агент подавляет митотическое деление опухолевых клеток за счет образования поперечных связей между цепями ДНК, а также блокирует функцию РНК и белков-ферментов в фазе G [7]. Цисплатин взаимодействует с ДНК, образуя внутри- и межспиральные сшивки, что блокирует ее синтез и последующую репликацию [7]. Механизмы действия мелфалана также связаны с алкилированием ДНК [7]. Основные механизмы действия митомицина С и паклитаксела не связаны с алкилированием ДНК. Метаболиты митомицина С нарушают структуру и функцию ДНК, непосредственно связываясь с ней, а паклитаксел стимулирует образование и стабилизацию микротрубочек, что вызывает остановку митоза [7]. По-видимому, для ИХТ более подходят алкилирующие цитостатики. Диоксадэт, цисплатин и мелфалан имеют небольшую молекулярную массу [7], что способствует их быстрому проникновению в опухолевую ткань [11] и, вероятно, имеет значение в более высокой эффективности при в/б введении. Выводы 1. ИХТ противоопухолевыми препаратами в целом более эффективна в лечении канцероматоза брюшины при РЯ, чем системное введение препаратов. 2. Сравнительная противоопухолевая активность при в/б и в/в введении для разных препаратов различается. На модели перевиваемой асцитной ОЯ у крыс в/б введение диоксадэта, цисплатина и мелфалана значительно более эффективно, чем их в/в введение; противоопухолевая активность паклитаксела при его в/б и в/в введении примерно одинаковая, и только митомицин С более эффективно тормозит рост опухоли при в/в введении. 3. ИХТ диоксадэтом, цисплатином и мелфаланом рекомендуется для клинических испытаний и внедрения в клиническую практику для лечения канцероматоза брюшной полости у больных с далеко зашедшими стадиями РЯ. Благодарности Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Министерства образования и науки Российской Федерации «Разработка инновационной технологии лечения диссеминированного рака яичника», Соглашение 8305, и стипендии Президента РФ молодым ученым и аспирантам, осуществляющим перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики, на 2012-2014 годы «Разработка инновационного противоопухолевого лекарственного препарата для химиоперфузионного лечения канцероматоза брюшины».

About the authors

Yekaterina Aleksandrovna Vyshinskaya

N. N. Petrov Research Institute of Oncology of the Russian Ministry of Health

Email: vea-86@mail.ru
graduate of laboratory of cancer chemoprevention and oncopharmacology

Vladimir Grigoryevich Bespalov

N. N. Petrov Research Institute of Oncology of the Russian Ministry of Health

Email: bespalov_niio@mail.ru
chief of laboratory of cancer chemoprevention and oncopharmacology

Irina Nikolayevna Vasilyeva

N. N. Petrov Research Institute of Oncology of the Russian Ministry of Health

Email: iravasilyeva@hotmail.com
graduate of laboratory of cancer chemoprevention and oncopharmacology

Aleksandr Leonidovich Semenov

N. N. Petrov Research Institute of Oncology of the Russian Ministry of Health

Email: genesem7@gmail.com
junior research fellow of cancer chemoprevention and oncopharmacology

Aleksandr Nikolayevich Stukov

N. N. Petrov Research Institute of Oncology of the Russian Ministry of Health

Email: stukov2008@yandex.ru
senior research fellow of therapeutic department

Olesya Aleksandrovna Belyayeva

N. N. Petrov Research Institute of Oncology of the Russian Ministry of Health

Email: belolesya@yandex.ru
research fellow of laboratory of cancer chemoprevention and oncopharmacology

Galina Sergeyevna Kireyeva

N. N. Petrov Research Institute of Oncology of the Russian Ministry of Health

Email: galinakireyeva@mail.ru
research fellow of laboratory of cancer chemoprevention and oncopharmacology

Eduard Dmitriyevich Gershfeld

Research-Practical Center of Specialized Kinds of Medical Care (oncologic)

Email: ed.gershfeld@gmail.com
physician oncologist of gynecologic oncologic department.

Aleksey Mikhaylovich Belyayev

N. N. Petrov Research Institute of Oncology of the Russian Ministry of Health

Email: bam281060@yandex.ru
director of N. N. Petrov Research Institute of Oncology of the Russian Ministry of Health

References

  1. Беляев А. М., Багненко С. Ф., Рухляда Н. В. Внутрибрюшинная химиотерапия злокачественных опухолей брюшной полости. СПб.: ЭЛБИ-СПб; 2007.
  2. Беляева О. А., Беспалов В. Г., Сенчик К. Ю., Коньков С. А., Стуков А. Н., Муразов Я. Г., Александров В. А. Химиоперфузионное лечение злокачественных опухолей. Медлайн экспресс. 2011; N 2-3: 58-65.
  3. Высоцкий М. М. Новое в морфогенезе и эпидемиологии рака яичников. Опухоли женской репродуктивной системы. 2012; N 2: 39-43.
  4. Горбунова В. А., ред. Диагностика и лечение рака яичников: современные аспекты: Практическое руководство. М.: Медицинское информационное агентство; 2011.
  5. Каирбаева М. Ж. Анализ результатов комбинированного лечения больных распространенным раком яичников. Сибирский онкологический журнал. 2009; N 4: 71-74.
  6. Погосянц Е. Е., Пригожина Е. Л., Еголина Н. А. Перевиваемая асцитная опухоль яичника крысы (штамм ОЯ). Вопросы онкологии. 1962; 8 (11): 29-36.
  7. Стуков А. Н., Гершанович М. Л., Бланк М. А., Бланк О. А., Махнова Е. В. Противоопухолевые лекарственные средства. СПб.: NIKA; 2011.
  8. Урманчеева А. Ф., Кутушева Г. Ф., Ульрих Е. А. Опухоли яичника (клиника, диагностика и лечение). СПб.: Изд-во Н-Л; 2012.
  9. Чиссов В. И., Старинский В. В., Петров Г. В., ред. Злокачественные новообразования в России в 2011 году (заболеваемость и смертность). М.: ФГБУ «МНИОИ им. П. А. Герцена» Минздрава России; 2013.
  10. Cristea M., Han E., Salmon L., Morgan R. J. Practical considerations in ovarian cancer chemotherapy. Ther. Adv. Med. Oncol. 2010; 2 (3): 175-187.
  11. Hasovits C., Clarke S. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of intraperitoneal cancer chemotherapeutics. Clin. Pharmacokinet. 2012; 51 (4): 203-224.
  12. Kemp Z., Ledermann J. Update on first-line treatment of advanced ovarian carcinoma. Int. J. Womens Health. 2013; 5: 45-51.
  13. Teo M. C. Update on the management and the role of intraperitoneal chemotherapy for ovarian cancer. Curr Opin Obstet Gynecol. 2014; 26 (1): 3-8.

Statistics

Views

Abstract - 343

PDF (Russian) - 250

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2014 Vyshinskaya Y.A., Bespalov V.G., Vasilyeva I.N., Semenov A.L., Stukov A.N., Belyayeva O.A., Kireyeva G.S., Gershfeld E.D., Belyayev A.M.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies