Введение: доксорубицин как фенольный антиоксидант
Фенолы, попадающие в наш организм с пищей, проявляют свои ингибирующие свойства в радикальных биохимических процессах. Данная способность фенолов чрезвычайно важна. Известно, многие формы онкологических заболеваний инициируются активными свободными радикалами. Образуя устойчивые, а потому малореакционноспособные радикалы, многоатомные фенолы обрывают цепи в радикальных реакциях и тем самым тормозят развитие радикальных реакций, в т.ч. тех, которые сопровождают рост злокачественных опухолей. Доксорубицин относится к группе антрациклиновых антибиотиков, обладает широким спектром фармакологического действия и является эффективным средством против рака [1] (см. рисунок).
В методах противоопухолевой терапии применяются подходы, основанные на индуцировании гибели клеток путем повышения внутриклеточной концентрации активных форм кислорода (АФК) – высокореакционных продуктов метаболизма кислорода [2]. Механизм повышения продукции АФК доксорубицином – генерация АФК митохондриальными оксидоредуктазами [2–6].
Механизм развития кардиотоксичности доксорубицина и предикторные биомаркеры
Данный препарат относится к классу ингибиторов топоизомеразы или к препаратам, интеркалирующим цепь ДНК (производное бульонных грибов S. peucetius). Топоизомераза-II (Topo-II) связывается с ДНК и вызывает разрыв двойной спирали, что обусловливает раскручивание нитей нуклеиновой кислоты. Образуя ковалентную связь с комплексом ДНК–Topo-II, доксорубицин мешает восстановлению разорванной нити.
Антрациклиновая кардиотоксичность обусловлена образованием АФК – реактивных оксигенных образований, вследствие обмена электронами между хиноновой частью антрациклина и молекулами кислорода, а также другими донаторами электронов, имеющимися в клетках [7]. В системе окислительно-восстановительной активации доксорубицина могут принимать участие некоторые флавопротеиновые редуктазы, NO-синтетаза, цитохром Р-450 редуктаза, НАДФИ-дегидрогеназы [8]. Для двух последних ферментов необходимо присутствие ионов Fe2+, образовавшиеся комплексы подвергаются окислительно-восстановительным реакциям, в результате которых образуются кислородные радикалы [7, 8].
Таким образом, противопухолевый эффект сопряжен с неблагоприятными эффектами на сердечно-сосудистую систему и развитием ишемии миокарда, эндомиокардиального фиброза, антрациклиновой кардиомиопатии, сердечной недостаточности и различных видов аритмий [9]. Экспериментальные данные показали, что к основным электрокардиографическим изменениям на моделях животных при введении доксорубицина относятся удлинение интервала QT [9–13], расширение комплекса QRS (что свидетельствует о нарушениях внутрижелудочковой проводимости) [9, 10, 13], отрицательное хронотропное действие, приводящее в конечном итоге к аритмиям [9, 14, 15].
Кардиотоксичность, обусловленная антрациклинами, подразделяется на острую (кратковременное снижение сократительной способности миокарда непосредственно после введения препарата, частота <1%), раннюю хроническую (диагностированную в течение первого года после лечения, частота – 1,6–2,1%), позднюю хроническую, проявляющуюся в виде дилатационной кардиомиопатии в период от 1-го года после окончания лечения и до 10–30 лет после первого введения препарата.
Методы диагностики СН
Помимо функциональных методов диагностики (ЭКГ, ЭХО-КГ, радиоизотопная вентрикулография [MUGA scan]), уступающих по чувствительности в диагностике сердечной недостаточности (СН) [16, 17], существуют еще и лабораторные (кардиоспецифические белки).
В исследовании Ky et al. [18] продемонстрирована предикторная значимость тропонина I и миелопероксидазы (MPO) в плане диагностики СН на фоне химиотерапии доксорубицином и герцептином больных HER-2-положительным раком молочной железы (РМЖ) в качестве адъювантной терапии. Данная комбинация кардиотоксична [18–22]. Частота СН, обусловленная трастузумабом, составляет 2–7%, частота возрастает с возрастом >50 лет, пограничном значении ФВЛЖ до лечения, при наличии сопутствующего сердечно-сосудистого заболевания и достигает 27%, если трастузумаб применяется в комбинации с паклитакселом, антрациклинами и циклофосфамидом. Режим включает доксорубицин 60 мг/м2 и циклофосфамид 600 мг/м2 каждые 3 недели, 4 курса; через 3 месяца паклитаксел 80 мг/м2, трастузумаб каждую неделю, 12 недель; продолжение терапией трастузумабом каждые 3 недели до завершения 1-го года [18]. Первичной конечной точкой по кардиотоксичности, согласно критериям Cardiac Review and Evaluation Committee по трастузумаб-ассоциированной кардиотоксичности, стало снижение фракции выброса левого желудочка (ФВЛЖ) на ≥5% (от исходного значения) и <55% с симптомами СН или асимптоматическое снижение ФВЛЖ на ≥10% (от исходного значения) и <55% симптомами СН [18]. Оценка проводилась каждые 3 месяца в течение 15 месяцев [23]. Между исходными значениями биомаркеров и риском кардиотоксичности не было отмечено статистически значимой ассоциации за исключением пограничных по статистической значимости значений MPO (p=0,052). Более высокий риск кардиотоксичности отмечен при интервальных значениях тропонина-I (HR: 1,38 per SD; 95% доверительный интервал [ДИ]: от 1,05 до 1,81; p=0,02) и MPO (HR: 1,34 per SD; 95% ДИ: от 1,00 до 1,80; p=0,048). На фоне химиотерапии отмечено повышение в плазме С-реактивного белка, фактора дифференцировки роста-15 (GDF-15), MPO, плацентарного фактора роста (PlGF) и растворимой fms-подобной тирозинкиназы-1 (soluble fms-like tyrosine kinase -1 – s-Flt-1). Показано также отсутствие статистически значимого увеличения риска развития СН и исходных изменений значений GDF-15, галектина-3, С-реактивного белка, PlGF и s-Flt-1. Хотя ранние изменения мозгового натрийуретического пептида (NT-proBNP) не ассоциируются с увеличением риска СН (кардиотоксичностью), поздние изменения предиктивны в отношении последующих случаев СН. С учетом механизма действия доксорубицина (оксидативный стресс) [24] биологически правдоподобна ассоциация увеличенной MPO после введения доксорубицина с последующей кардиальной дисфункцией [25]. Дальнейшая валидация полученных результатов необходима перед внедрением в клиническую практику [18, 26]. Временная дисфункция кардиомиоцитов, вызванная трастузумабом, вероятно, является вторичной относительно пути ингибирования передачи сигналов ErbB2, тем самым препятствуя нормальному росту и восстановлению.
Методы снижения токсичности доксорубицина
Разработаны липосомальные системы доставки с целью снижения токсичности доксорубицина. Пегилированная липосомальная форма доксорубицина длительно циркулирует в крови и обеспечивает более высокую концентрацию препарата в опухолевой ткани, чем в нормальных тканях [27]. Таким образом, период полувыведения доксорубицина из плазмы крови превышает 50 часов. Липосомальная форма доксорубицина имеет ограниченное применение. Данные препараты обладают менее выраженной кардиотоксичностью, вызывая ладонно-подошвенный синдром и в некоторых случаях другие виды кожной токсичности [28]. При этом высокие кумулятивные дозы липосомальных антрациклинов до сих пор ассоциируются с сердечным повреждением (Safra, 2003).
Молекулы, содержащие углерод и водород, не растворимы в воде, т.к. их электрически нейтральные ковалентные связи не притягиваются к молекулам воды. Возможность синтеза новых материалов открыла новое перспективное направление в области биотехнологии, в частности получение наночастиц карбоната кальция в водных растворах, комплексного экспериментального и теоретического исследований их свойств, включая биодоступность включенного препарата (доксорубицина), pH-зависимую эффективность и токсичность, время релиза препарата, анализ распределения кристаллов (ядер карбоната кальция) по размерам, эффект повышенной проницаемости и удержания (enhanced permeability and retention effect – EPR effect). В данном направлении определены следующие задачи: стабилизация мембраны при использовании поверхностно-активных веществ/сурфактантов; изучение хемоаттрактантных свойств наночастиц, имеющих на своей поверхности такие молекулы, как хондроитинсульфат, гепарин, интегрины, гиалуроновая кислота/CD44.
Рассмотренная система доставки препарата позволяет снижать его общетоксический эффект и пролонгировать терапевтический эффект [29].
Заключение
Действие всех антрациклинов может сопровождаться явлениями миелосупрессии, мукозитами и алопецией. Все представители класса антрациклинов, а также их липосомные формы обладают предсказуемыми фармакологическими свойствами, что и привело к такому широкому их использованию в клинической практике вплоть до настоящего времени.
Концентрацию антрациклиновых антибиотиков в крови и плазме определяют различными методами: спектрофлуорометрическим, методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), хроматомасс-спектрометрическим, тонко-слойно-хроматографическим, радиоиммунным, микробиологическим. Наиболее распространенные – ВЭЖХ и спектрофлуорометрический метод. ВЭЖХ обеспечивает высокую чувствительность и возможность разделения метаболитов, но он относительно сложный, трудоемкий и дорогой. Спектрофлуорометрический метод прост, что позволяет промерять относительно большое количество проб, но он имеет меньшую чувствительность по сравнению с ВЭЖХ, а также в случае с антрациклинами не позволяет различать собственно антибиотик и его главный метаболит (для доксорубицина – доксорубицинол). Концентрация доксорубицина, включенного в частицы, также определяется посредством этих методов. Исследование процесса высвобождения модельного лекарственного препарата доксорубицина – актуальная задача с целью моделирования оптимальных условий для достижения пролонгации эффекта препарата.
