Advantages of intraperitoneal chemotherapy in treatment of ovarian cancer peritoneal carcinomatosis

Cover Page
  • Authors: Vyshinskaya E.A.1, Bespalov V.G.1, Vasilyeva I.N.1, Semenov A.L.1, Stukov A.N.1, Belyaeva O.A.1, Kireeva G.S.1, Maidin M.A.1, Gershfeld E.D.2, Belyaev A.M.1
  • Affiliations:
    1. N.N. Petrov Research Institute of Oncology of the Russian Ministry of Health
    2. Research-Practical Center of Specialized Kinds of Medical Care (oncologic)
  • Issue: Vol 63, No 5 (2014)
  • Pages: 38-45
  • Section: Articles
  • URL: https://journals.eco-vector.com/jowd/article/view/2694
  • DOI: https://doi.org/10.17816/JOWD63538-45

Abstract


The purpose of research is a comparison of the combined antitumor effects of cytotoxic drugs used in the treatment of ovarian cancer, when administered intraperitoneally, with the effects of these drugs in mono-treatment. The study was conducted in 132 Wistar female rats inoculated intraperitoneally with ascitic tumor of the ovary. At 48 hours after inoculation of the ovarian tumor rats were administered once intraperitoneally with drugs at maximum tolerated doses, dioxadet 1.5 mg/kg of body weight, cisplatin 4 mg/kg, cyclophosphamide 100 mg/kg, paclitaxel 5 mg/kg, gemcitabine 50 mg/kg, or a combination of these drugs in half doses. Antitumor effects of the treatment were estimated by increase in survival time comparing median survival time of rats in different groups. Combinations dioxadet with cisplatin”, dioxadet with cyclophosphamide, and dioxadet with paclitaxel” have additive antitumor effects in comparison with the effects of these drugs administered separately. Combination dioxadet with gemcitabine did not increase the antitumor activity of the drugs.

Актуальность По классификации FIGO, к раннему раку яичников (РЯ) относят IА-С, IIА стадии, а к распространенному - IIB-IV стадии [9]. Стадия распространения злокачественной опухоли является главным прогностическим фактором. Пятилетняя выживаемость больных РЯ IA и IB стадий высоко- и умеренно дифференцированных форм (G1 и G2) превышает 90 %. В то же время пятилетняя выживаемость больных РЯ ранних стадий, но с прогностически неблагоприятными факторами, как, например, низкая дифференцировка (G3) опухоли, снижается до 40 %. Стандартом лечения распространенного РЯ (IIB-IV стадии) является циторедуктивная хирургия в комбинации с химиотерапией [8]. 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 препаратов или интраперитонеальная химиотерапия (ИХТ). Аргументом для назначения локальной ИХТ, менее токсичной, чем системной химиотерапии, является характерная особенность РЯ метастазировать по поверхности брюшины в пределах брюшной полости [8]. 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 [13]. При введении в брюшную полость противоопухолевый препарат проникает в опухолевую ткань на глубину приблизительно 1 мм, поэтому преимущества данного метода были отмечены только при небольших (1-2 мм) опухолевых очагах в брюшной полости [14]. В связи с этим применение ИХТ оправдано для больных с остаточными опухолями менее 1 см после циторедуктивной операции (т. е. пациенткам с оптимальной циторедукцией) [2]. Основные принципы ИХТ [12] следующие: 1. Противоопухолевый препарат должен медленно выводиться из брюшной полости, но при этом иметь высокий системный клиренс, а также он должен проявлять активность в отношении конкретной опухоли. 2. Противоопухолевый препарат должен быстро и полностью подвергаться метаболизму с образованием нетоксичных метаболитов при первом прохождении через печень. 3. Размер интраперитонеальных опухолей должен быть небольшой: предпочтительно менее 0,5 см в диаметре. 4. Для контакта препарата со всей брюшной полостью необходим большой объем раствора. 5. Проведение ИХТ должно проводиться через катетер, который находится в свободном положении в брюшной полости. Ранее нами в эксперименте у самок крыс с перевитым в/б РЯ было установлено, что ИХТ многими цитостатиками, применяемыми в клинике для лечения РЯ, такими как диоксадэт, цисплатин, мелфалан, циклофосфан значительно более эффективна, чем в/в введение данных препаратов, и лишь некоторые цитостатики, такие как паклитаксел оказывают сравнимое противоопухолевое действие при в/б и в/в введении [1]. Перспективной представляется разработка новых схем комбинированной ИХТ (полихимиотерапии), в которых можно добиться преимуществ как контактного противоопухолевого действия в/б введения, так и усиления противоопухолевой активности в результате комбинации препаратов. Цель исследования Сравнение противоопухолевой активности комбинированного действия цитостатиков, применяемых в лечении РЯ, на модели перевиваемой опухоли яичника (ОЯ) у самок крыс с введением данных цитостатиков в монорежиме. Материалы и методы Исследование проведено на 132 крысах самках Вистар разводки питомника «Рапполово» РАМН (Ленинградская область), содержавшихся в стандартных условиях вивария. Работа проведена в соответствии с этическими принципами, установленными Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей (принятой в Страсбурге 18.03.1986 г. и подтвержденной в Страсбурге 15.06.2006 г.), и одобрена Локальным этическим комитетом ФГБУ «НИИ онкологии им. Н. Н. Петрова» Минздрава России. Использован штамм ОЯ, созданный перевивкой ОЯ от крысы, подвергшейся трансплацентарному воздействию канцерогена; исходный гистологический тип опухоли - метастазирующая папиллярная аденокарцинома, в настоящее время - асцитная опухоль [5]. Штамм ОЯ был получен из РОНЦ им. Н. Н. Блохина РАМН. Использованы следующие противоопухолевые препараты: диоксадэт (Кемконсалт, Санкт-Петербург, Россия); цисплатин (Тева Фармацевтические Предприятия Лтд, Израиль); циклофосфан (Верофарм, Россия); паклитаксел (Биокад, Россия); гемцитабин (Лилли Франс С. А. С., Франция). В соответствии с методическими указаниями по оценке эффективности комбинации препаратов, в группах с монотерапией вводили цитостатики в ранее установленных максимально переносимых дозах, в группах с комбинациями - половинные дозы от максимально переносимых доз данных цитостатиков [10]. Проведено два независимых эксперимента, каждый со своей контрольной группой. В обоих экспериментах после предварительного пассажа ОЯ 4 крысам на 7-й или 8-й день после в/б перевивки ОЯ от одной крысы брали асцит и перевивали животным экспериментальных групп в/б по 0,5 мл асцитной жидкости, разведенной физиологическим раствором, и содержащей 1 × 107 клеток. День перевивки был принят за 0-й. Через 48 часов после перевивки ОЯ крысам вводили однократно в/б 2 мл физиологического раствора в контрольных группах или препараты и комбинации препаратов в физиологическом растворе. Первый эксперимент. Крысы были рандомизированы на 6 групп по 10 или 12 в группе: I. Контроль в/б физиологический раствор (n = 10); II. Диоксадэт в/б 1,5 мг/кг (n = 10); III. Цисплатин в/б 4 мг/кг (n = 10); IV. Циклофосфан в/б 100 мг/кг (n = 10); V. Диоксадэт + паклитаксел в/б соответственно по 0,75 и 2 мг/кг (n = 12); VI. Диоксадэт + циклофосфан в/б соответственно по 0,75 и 50 мг/кг (n = 12) массы тела. Второй эксперимент. Крысы были рандомизированы на 6 групп по 10 в группе: I. Контроль в/б физиологический раствор; II. Диоксадэт в/б 1,5 мг/кг; III. Паклитаксел в/б 5 мг/кг; IV. Гемцитабин в/б 50 мг/кг; V. Диоксадэт + паклитаксел в/б соответственно по 0,75 и 2,5 мг/кг; VI. Диоксадэт + гемцитабин в/б соответственно по 0,75 и 25 мг/кг массы тела. 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. Результаты экспериментов подвергали статистической обработке с помощью программ GraphPad Prism 6, SPSS Statistics 17.0. Статистический анализ показателей выживаемости проводили с использованием критерия Лиллиефорса, показателей МПЖ в группах - с помощью непараметрического критерия U (Манна-Уитни). Различия считали статистически значимыми при p < 0,05. Результаты исследований Выживаемость животных в первом исследовании представлена на рисунках 1, 2. В соответствии с рисунком 1, диоксадэт и цисплатин увеличивали продолжительность жизни животных, различия статистически достоверны по отношению к контролю, но недостоверны между препаратами. Выживаемость крыс, получавших схему «Диоксадэт + цисплатин», более значимо увеличивалась по сравнению с контрольной группой и превышала выживаемость крыс, получавших препараты раздельно, причем различия между группой «Диоксадэт + цисплатин» и группами «Контроль», «Диоксадэт», «Цисплатин» статистически достоверны. В соответствии с рисунком 2, циклофосфан увеличивал продолжительность жизни животных, однако различия статистически не достоверны как по отношению к контролю, так и между группами «Диоксадэт» и «Циклофосфан». Выживаемость крыс, получавших схему «Диоксадэт + циклофосфан», существенно увеличивалась по сравнению с контрольной группой и крысами, получавшими препараты раздельно, причем различия между группой «Диоксадэт + циклофосфан» и группами «Контроль», «Диоксадэт» и «Циклофосфан» статистически достоверны. Влияние диоксадэта, цисплатина, циклофосфана и их комбинаций на показатели продолжительности жизни крыс представлено в таблице 1. Как видно из таблицы 1, в сравнении с контролем диоксадэт и цисплатин статистически достоверно увеличивали МПЖ крыс, тогда как циклофосфан проявил лишь недостоверную тенденцию к увеличению МПЖ. Наибольшее УПЖ, статистически достоверно отличавшаяся от контрольной группы, была в группе крыс, получавших комбинацию «диоксадэт + цисплатин» и «диоксадэт + циклофосфан», причем эффективность обеих комбинаций была достоверно выше, чем эффекты препаратов, вводимых в монорежиме, в том числе по сравнению с наиболее эффективным препаратом. Причем важно подчеркнуть, что аддитивный противоопухолевый эффект в комбинациях проявился при введении доз диоксадэта, цисплатина и циклофосфана на 50 % меньше, чем при их введении по отдельности. Следовательно, комбинации «диоксадэт + цисплатин» и «диоксадэт + циклофосфан» оказывают аддитивное противоопухолевое действие на диссеминированную ОЯ у крыс. Выживаемость животных во втором исследовании представлена на рисунках 3, 4. В соответствии с рисунком 3, по кривым выживаемости, по сравнению с контрольной группой крыс, получавших в/б физиологический раствор, диоксадэт, паклитаксел и их комбинация при в/б введении статистически достоверно увеличивали выживаемость крыс. Наилучшая выживаемость была при лечении комбинацией «диоксадэт + паклитаксел», меньшей - при лечении диоксадэтом, наименьшей - при лечении паклитакселом. В соответствии с рисунком 4, по кривым выживаемости, по сравнению с контрольной группой крыс, получавших в/б физиологический раствор, гемцитабин и комбинацию «диоксадэт + гемцитабин» при в/б введении не влияли на выживаемость крыс. Влияние диоксадэта, паклитаксела, гемцитабина и их комбинаций на показатели продолжительности жизни крыс после перевивки ОЯ представлено в таблице 2. Как видно из таблицы 2, диоксадэт, паклитаксел и комбинация «диоксадэт + паклитаксел» при в/б введении, по сравнению с контрольной группой, статистически достоверно увеличивали МПЖ крыс, причем эффективность комбинации была достоверно выше, чем эффекты препаратов, вводимых в монорежиме, в том числе по сравнению с наиболее эффективным препаратом. Следовательно, комбинация диоксадэта с паклитакселом оказывает аддитивный противоопухолевый эффект на диссеминированнную ОЯ у крыс. Причем важно также подчеркнуть, что аддитивный противоопухолевый эффект проявился при введении доз диоксадэта и паклитаксела в комбинациях на 50 % меньше, чем при их введении по отдельности. Гемцитабин и комбинация «диоксадэт + гемцитабин» не увеличивали МПЖ животных, а наоборот, уменьшали ее. Обсуждение Терапевтический эффект комбинации диоксадэта и цисплатина, диоксадэта и циклофосфана, а также диоксадэта и паклитаксела оказался достоверно выше эффекта наиболее активного препарата, что говорит об аддитивном противоопухолевом действии данных препаратов, применяемых в схемах [10]. Диоксадэт, содержащий группы этиленимина, алкилирует нуклеиновые основания ДНК, нарушая их структуру и функции; кроме того, его мишенями могут быть аминокислоты, пептиды, белки, липиды и другие биологически важные соединения; взаимодействуя с функциональными группами этих соединений (амино-, сульфо-, окси-, карбоксигруппы и др.) [7, 4]. Цитотоксическое действие производных платины обусловлено образованием координационных связей (аддуктов) с пуриновыми основаниями ДНК и РНК, образованием сшивок внутри и между цепями ДНК и блокированием действия ДНК- и РНК-полимераз [15]. В случае, если общее количество аддуктов превышает репаративные возможности клетки, запускаются механизмы апоптоза [11]. Циклофосфан образует активные метаболиты, которые перекрестно связываются с нуклеофильными (электроотрицательными) участками ДНК и других макромолекул [7]. Синергизм схемы «диоксадэт + цисплатин» можно объяснить тем, что оба препарата разными путями повреждают как генетический аппарат опухолевых клеток (за счет ковалентного связывания с ДНК и нарушения репликации и транскрипции), так и белок-синтетический механизм (при алкилировании РНК и белков, входящих в рибосомы), а также белки, ответственные за ключевые метаболические реакции, энергетический обмен и репарацию ДНК. Можно предположить, что диоксадэт выводит из строя уже синтезированные белки, а цисплатин препятствует их синтезу de novo. В итоге опухолевые клетки останавливаются в фазе G1, прекращают деление и, не имея возможности устранить полученные дефекты, запускают механизмы апоптотической гибели. Синергизм схемы «диоксадэт + циклофосфан» можно также объяснить влиянием препаратов на разные мишени в ДНК и других макромолекулах. Противоопухолевый препарат паклитаксел, представляющий собой циклический дитерпен растительного происхождения, и алкилирующий препарат диоксадэт обладают разными механизмами действия. Паклитаксел стимулирует полимеризацию тубулинов в опухолевых клетках, в результате иссякает сырье для создания внутриклеточного скелета, и микротрубочки стабилизируются; нарушается процесс динамической реорганизации сети микротрубочек, который важен для клеточных функций на этапе митоза и интерфазы клеточного цикла [6, 7]. Действуя на разные механизмы деления опухолевых клеток, диоксадэт и паклитаксел проявили в нашем исследовании аддитивный противоопухолевый эффект на рост ОЯ у крыс. Гемцитабин образует активные метаболиты - моно-, ди- и трифосфатные нуклеотиды, которые ингибируют рибонуклеотидредуктазу и включаются в ДНК, в результате прекращается синтез и репарация ДНК; гемцитабин обладает фазовой специфичностью, останавливая жизнедеятельность клеток в S-фазе и блокируя деление опухолевых клеток в G1/S-фазе [16]. Диоксадэт не обладает фазоспецифичностью [7] и, следовательно, блокирует деление опухолевых клеток и в других фазах клеточного цикла, в которых гемцитабин не активен. Воздействие на разные фазы клеточного цикла приводит к синергизму противоопухолевых эффектов гемцитабина и диоксадэта. Существенным моментом в синергизме противоопухолевого действия является также то, что гемцитабин ингибирует репарацию повреждений ДНК, вызываемых диоксадэтом. Ранее нами в экспериментах на мышах с перевиваемой асцитной опухолью Эрлиха было установлено, что комбинация диоксадэта с гемцитабином, вводимых в/б, приводит к синергизму противоопухолевой активности и не сопровождается заметным повышением токсичности [3]. Однако на модели перевиваемой ОЯ у крыс не получено усиления противоопухолевой активности комбинации диоксадэта с гемцитабином в связи с выраженными побочным эффектом гемцитабина - геморрагией в брюшной полости. Для гемцитабина характерно угнетение образования тромбоцитов, быстрое развитие тромбоцитопении и уменьшение свертываемости крови [6, 7]. Вероятно, у крыс с перевитой ОЯ при в/б введении гемцитабина данный побочный эффект является критическим, что приводит к быстрой гибели животных и не дает проявиться противоопухолевой активности гемцитабина. Выживаемость крыс с перевитой ОЯ при лечении схемой «диоксадэт + гемцитабин» оказалась выше, чем при монотерапии гемцитабином, однако она не отличалась существенно от выживаемости крыс из контрольной группы. Выводы 1. Интраперитонеальная химиотерапия комбинациями противоопухолевых препаратов более эффективна в лечении канцероматоза брюшины при раке яичников, чем монотерапия. 2. На модели перевиваемой асцитной опухоли яичников у крыс внутрибрюшинное введение комбинаций «диоксадэт + цисплатин», «диоксадэт + циклофосфан» и «диоксадэт + паклитаксел» оказывает аддитивное противоопухолевое действие по сравнению с эффектами препаратов, вводимых по отдельности. При внутрибрюшинном введении комбинации «диоксадэт + гемцитабин» не получено усиления противоопухолевой активности препаратов. 3. Новые комбинации «диоксадэт + цисплатин», «диоксадэт + циклофосфан» и «диоксадэт + паклитаксел» являются перспективными для клинических испытаний у больных диссеминированным РЯ.

Ekaterina Alexandrovna 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 Grigorievich 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 Nikolaevna Vasilyeva

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

Email: iravasilyeva@hotmail.com
senior research fellow of laboratory of cancer chemoprevention and oncopharmacology

Alexander Leonidovich Semenov

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

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

Alexander Nikolaevich 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 Alexandrovna Belyaeva

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 Sergeevna Kireeva

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

Mikhail Alexandrovich Maidin

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

Email: mma.2008@mail.ru
laboratory research assistant of laboratory of cancer chemoprevention and oncopharmacology

Eduard Dmitrievich Gershfeld

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

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

Alexey Mikhaylovich Belyaev

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

  1. Вышинская Е. А., Беспалов В. Г., Васильева И. Н., Стуков А. Н., Беляева О. А., Киреева Г. С. Преимущества интраперитонеальной химиотерапии при раке яичников в эксперименте. Инновации в онкогинекологии: Тезисы 1-го Российского онкогинекологического форума с международным участием. Санкт-Петербург, 23-25 июня 2014 г. Вопр. онкол. 2014; 60 (3, прилож.): 10.
  2. Горбунова В. А., ред. Диагностика и лечение рака яичников: современные аспекты: Практическое руководство. М.: Медицинское информационное агентство; 2011.
  3. Латипова Д. Х., Гершанович М. Л., Стуков А. Н., Семиглазова Т. Ю., Филатова Л. В., Тарасенкова А. А., Вершинина С. Ф., Коньков С. А., Крылова И. М., Беспалов В. Г., Панченко А. В., Муразов Я. Г. Синергизм противоопухолевой активности гемцитабина и диоксадэта у мышей с асцитной опухолью Эрлиха. Вопросы онкологии. 2011; 57 (6): 767-770.
  4. Лошадкин Н. А., Курляндский Б. А., Дарьина Л. В. Токсикология алкилирующих соединений. В кн.: Курляндский Б. А., ред., Филов В. А., ред. Общая токсикология. М.: Медицина; 2002: 236-257.
  5. Погосянц Е. Е., Пригожина Е. Л., Еголина Н. А. Перевиваемая асцитная опухоль яичника крысы (штамм ОЯ). Вопросы онкологии. 1962; 8 (11): 29-36.
  6. Скил Р. Т., ред. Пер. с англ. Покровского В. С. Орлов С. В., ред. Противоопухолевая химиотерапия: Руководство. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2011.
  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. Урманчеева А. Ф. Лекарственная терапия рака яичника. Практическая онкология. 2009; N 2: 101-110.
  10. Хабриев Р. У., ред. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. М.: Медицина; 2005.
  11. Чебнер Б. Э., Линч Т. Д., Лонго Д. Л. Алкилирующие средства и производные платины. В кн.: Хайленко В. А., ред. Руководство по онкологии; пер. с англ. М.: МЕДпресс-информ; 2011: 69-75.
  12. Almadrones L. Evidence-based research for intraperitoneal chemotherapy in epithelial ovarian cancer. Clin. J. Oncol. Nurs. 2007; 11 (2): 211-216.
  13. Cristea M., Han E., Salmon L., Morgan R. J. Practical considerations in ovarian cancer chemotherapy. Ther. Adv. Med. Oncol. 2010; 2 (3): 175-187.
  14. Los G., Mutsaers P. H., van der Vijgh W. J., Baldew G. S., de Graaf P. W., McVie J. G. Direct diffusion of cisdiamminedichloroplatinum (II) in intraperitoneal rat tumors after intraperitoneal chemotherapy: а comparison with systemic chemotherapy. Cancer Res. 1989; 49 (12): 3380-3384.
  15. Todd R. C., Lippard S. J. Inhibition of transcription by platinum antitumor compounds. Metallomics. 2009; 1 (4): 280-291.
  16. Wong A., Soo R. A., Yong W., Innocenti F. Clinical pharmacology and pharmacogenetics of gemcitabine. Drug Metab. Rev. 2009; 41 (2): 77-88.

Views

Abstract - 313

PDF (Russian) - 337

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2014 Vyshinskaya E.A., Bespalov V.G., Vasilyeva I.N., Semenov A.L., Stukov A.N., Belyaeva O.A., Kireeva G.S., Maidin M.A., Gershfeld E.D., Belyaev A.M.

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