Подробно о нитрозометилмочевине - нитрозометилмочевина
| Оглавление |
|---|
| Нитрозометилмочевина |
| Подробно о Нитрозометилмочевине |
Нитрозометилмочевина — Nitrozomethylurea.
Синонимы: Метилнитрозомочевина, НММ.
Нитрозоалкилмочевины, к классу которых принадлежит нитрозометилмочевина, являются прозводными мочевины. Они содержат заместители при одном или двух атомах азота и нитрозогруппу при одном из них. Интерес к этим соединениям за последние годы вызван тем, что они способны проникать через гематоэнцефалический барьер, активны в отношении ряда солидных опухолей, не обладают перекрестной резистентностью с классическими алкилирующими веществами, а также имеют различия в молекулярных механизмах действия.
Нитрозометилмочевина (НММ) относится к монозамещенным нитрозоалкилмочевинам, по химической структуре это N-нитрозо-М-метилмочевина.
Отличительная особенность НММ, как и других соединений этой группы, заключается в том, что наряду с ал копирующим действием они обладают и карбамоилирующими свойствами.
НММ — тугоплавкое кристаллическое соединение кремовато-белого цвета, термически нестабильное — при плавлении разлагается. Центральной группировкой НММ является остаток нитрозированной мочевины, который, несмотря на определенную полярность и способность образовывать водородные связи, недостаточно гидрофилен для обеспечения растворимости в воде. Поэтому НММ плохо растворяется в воде (до 2%), мало растворима в спирте, растворима в ацетоне, диметилсульфоксиде и диметилформамиде. Это реакционноспособное, но нестабильное соединение. Нестойки и водные растворы НММ — в них препарат сохраняется без разложения лишь в течение 20—30 мин.
Фармакологические свойства и противоопухолевое действие. Токсичность НММ зависит от способа введения. При внутривенном и внутрибрюшинном введении препарат более токсичен, чем при подкожном и пероральном.
Кумулятивное действие особенно, отчетливо выражено при внутрибрюшинном и внутривенном введении препарата (индекс кумуляции равен 100%) и в меньшей степени — при подкожном и пероральном, когда его токсическое действие почти полностью обратимо (индекс кумуляции составляет 25%).
Побочное действие НММ заключается главным образом в угнетении гемопоэза, степень которого также зависит от дозы и способа введения животным. Характерна отсроченная костномозговая токсичность, что объясняют длительностью циркуляции в крови продуктов распада препарата. После перорального десятикратного применения НММ в сублетальной дозе у животных развивается интоксикация при явлениях грубокой лейко-, тромбоците- и ретикулоцитопении, при этом в костном мозге наблюдается аплазия всех ростков кроветворения. Атрофические изменения выявляются и в селезенке, вилочковой железе, семенниках. На фоне угнетения кроветворения развивается дистрофия, масса тела уменьшается на 15—20%. При введении в меньших дозах препарат переносится лучше, угнетение кроветворения, в том числе лимфоидной ткани, носит обратимый характер.
Препарат обладает местнораздражающим действием и при попадании под кожу 0,3—0,7% раствора может вызывать воспаление, а иногда и некроз ткани.
НММ обладает широким спектром противоопухолевой активности в отношении злокачественных опухолей различного происхождения и морфологической структуры (перевивных, спонтанных и индуцированных канцерогенами и вирусами). Чувствительными к препарату оказались первое генерации спонтанных опухолей молочных желез мышей высокораковых линий — А и СзН.
НММ обладает выраженным антилейкемическим действием — продолжительность жизни животных с лейкемиями после курса химиотерапии увеличивается на 50—100%.
Отличительной особенностью НММ является ее значительная эффективность при опухолях мозга. Это обнаружено на моделях индуцированных ДМБА и вирусами нейроглиальных опухолей и на интрацеребрально перевитой крысам мультиформной глиобластоме. Продолжительность жизни животных увеличивается на 40% ч активность препарата обнаружена также при интрацеребральной перевивке лейкемий L-1210, саркомы-180, рака Эрлиха и карциномы Герена. Продолжительность жизни животных при введении НММ увеличивается на 50, 32, 46 и 45% Соответственно. Такая специфичность и тропность НММ к внутримозговым опухолям объясняется ее физико-химическими и фармакологическими свойствами. НММ хорошо растворима в липидах, что обеспечивает быстрый транспорт ее через клеточные мембраны и, что особенно важно, через гематоэнцефалический барьер.
Эффект терапии зависит не только от дозы препарата, но и от схемы и режима его применения. Препарат в равной мере активен при различных путях парентерального введения, т.е. способ введения существенно не влияет на эффективность. Отмечена высокая избирательность действия НММ. Химиотерапевтический индекс составляет 3—16. Активность НММ более выражена при ранних сроках введения, однако она сохраняется и на поздних стадиях развития опухолевого процесса
Хотя препарат наряду с карбамоилирующими свойствами проявляет и алкилирующее действие, у него отсутствует перекрестная устойчивость к соединениям алкилирующего типа и противоопухолевым веществам других классов, что позволяет применять НММ с другими препаратами.
Механизм действия. Одним из основных путей реализации противоопухолевой активности НММ является ее воздействие на синтез, структуру и функции нуклеиновых кислот. Существует точка зрения, что активным действующим началом НММ является не сама молекула, а продукты ее превращения. При физиологических условиях НММ легко расщепляется с образованием метилкарбониевых ионов, которые вступают в реакции алкилирования, реагируют с нуклеофильными центрами ДНК, РНК и белков. В процессе расщепления препарата образуются также изоцианаты, карбамоилирующие белки, липиды. Именно сочетание алкилирующих и карбамоилирующих свойств НММ определяет высокий противоопухолевый эффект. В терапевтических дозах НММ повреждает аппарат трансляции и транскрипции в опухолевых клетках. Ингибирование синтеза ДНК связано с карбамоилированием ДНК-полимеразы и других ферментов репарации ДНК, а также с повреждением ДНК-матрицы.
При изучении кинетики связывания НММ, меченной С по метильной группе, с биомакромолекулами и субклеточными структурами радиоактивность выявлена во фракциях ДНК печени животных с опухолями и в ткани гепатомы. Через 4 ч после введения препарата цитоплазматические рРНК и тРНК печени метилируются в 2 раза интенсивнее, чем соответствующие РНК гепатомы. Радиоактивность же ядерной фракции РНК печени и гепатомы приблизительно одинакова, хотя выявлены существенные различия в метилировании отдельных фракций ядерной РНК. Кроме того, обнаружены характерные различия в метилировании не только РНК, но также ДНК, белков и липидов нормальных и опухолевых клеток. В условиях выраженной противоопухолевой активности НММ приводит к глубокому торможению синтеза макромолекул в опухолевых клетках при. незначительном ингибировании синтеза ДНК и отсутствии существенных изменений в синтезе РНК и белка в органах животных.
Обладая выраженными мутагенными свойствами, НММ в клетках животных и человека вызывает значительное количество хромосомных аберраций. Под влиянием НММ как в клетках костного мозга, так и в клетках опухоли заметно увеличивается количество аберрантных метафаз. Однако появление таких метафаз в нормальных и опухолевых клетках и их исчезновение не совпадают во времени. В костном мозге первый пик появления аберрантных метафаз отмечается через 2—4 ч после внутривенного введения, а в клетках опухоли — только через 12 ч. Второй, более значительный подъем числа клеток с перестройками хромосом в костном мозге наблюдается через 24—28 ч, а в опухоли — через 54 ч.
Различия выявлены и в скорости уменьшения числа хромосомных аберраций: в костном мозге на 3-й день их уровень снижается до контрольных показателей (5%), тогда как в опухоли количество поврежденных метафаз достигает 20—30%. Подтверждением тому служат и качественные различия хромосом. При воздействии НММ в хромосомах клеток костного мозга отсутствуют транслокации и возникают в основном истинные разрывы, а также единичные пробелы или гепы. В хромосомах же опухолевых клеток отмечается преимущественное образование транслокаций (80— 90%), что свидетельствует о более глубоком повреждении, так как транслокации хромосом являются наиболее стойкими повреждениями, нарушающими процесс анафазного деления клеток, особенно если в транслокации вовлечено несколько хромосом. А изменения в генетическом аппарате вызывают нарушения в митотическом цикле и кинетике клеточной пролиферации, определяющие в конечном счете чувствительность опухоли к препарату и исход лечения. Таким образом, в опухолевых клетках хромосомные аберрации появляются позднее, а сохраняются более длительно, чем в костном мозге. Уменьшение же числа поврежденных метафаз в костном мозге происходит раньше, чем в клетках опухоли.
Влияние НММ на фазы клеточного цикла проявляется прежде всего в замедлении прохождения клетками фазы S. Выявлены существенные различия в действии НММ на инициацию синтеза ДНК и на синтез ДНК в клетках, уже вошедших в фазу S. Оказалось, что инициация синтеза ДНК — довольно устойчивый процесс, который лишь временно замедляется под влиянием препарата, тогда как во всех клетках, находящихся в фазе S, происходит значительное угнетение синтеза ДНК. Скорость и степень снижения синтеза ДНК коррелируют с чувствительностью опухолей к НММ. Так, в клетках опухолей молочных желез животных происходит быстрое и глубокое снижение и очень медленное восстановление синтеза ДНК. Эти опухоли высокочувствительны к препарату. Тогда как в клетках лейкемии L-1210, умеренно чувствительной к препарату, синтез ДНК ингибируется медленно и незначительно, а восстановление его начинается раньше и приводит к накоплению клеток в поздней интерфазе.
НММ значительно замедляет прохождение опухолевыми клетками фазы G2. Особенно высокочувствительны к препарату клетки в стационарной фазе роста. Цитотоксическую активность препарат проявляет преимущественно в отношении клеток, находящихся в «покое» (фаза Go), что может быть одним из факторов, определяющих его активность к относительно медленно растущим солидным опухолям с. низким пролиферативный пулом, которые обычно устойчивы к химиотерапии, а по своим цитокинетическим характеристикам близки к новообразованиям человека.
НММ относится к фазо- и циклонеспецифичным соединениям, токсичным как для клеток, находящихся в «покое» — фазе Go, так и для пролиферативных клеток (G1—S и G2). Препарат проявляет синергизм при комбинированном применении с цитостатиками различной природы — анкетирующими соединениями, антиметаболитами, антибиотиками, а это может свидетельствовать о том, что продукты превращения препарата — метилизоцианаты — не только сами повреждают жизненно важные звенья метаболизма опухолевой клетки, но и препятствуют восстановлению повреждений, вызванных в макромолекулах другими препаратами.
Фармакокинетика и метаболизм. Характерным свойством нитрозоалкилмочевины, в том числе и НММ, является их быстрое выведение из крови и накопление в различных органах (чаще в виде метаболитов). Быстрый распад в организме обусловлен высокой реакционной способностью препарата и продуктов его биотрансформации. Через 4 мин после внутрибрюшинного введения меченой НММ в крови здоровых крыс определяется только 50% введенного препарата, а через 15 мин обнаруживаются лишь следы. У мышей через 5 мин после введения меченой НММ 85% радиоактивной метки обнаруживается в плазме крови и 3,6% в печени с периодом полувыведения 25 мин и 12 мин соответственно.
Сразу после всасывания из крови радиоактивные продукты биотрансформации >4С-НММ распределяются по органам. Через 15 мин после внутривенного введения наибольшее количество препарата определяется в печени и головном мозге, несколько меньше — в мышцах и эндокринной зоне поджелудочной железы. Низкий уровень радиоактивности обнаруживается в жировой ткани, почках и костном мозге. Быстрое и значительное накопление метаболитов С-НММ отмечается в спинномозговой жидкости: через 2 ч после введения концентрация их составляет 95% по отношению к концентрации в плазме крови. В нормальных клетках печени радиоактивность быстро снижается — через 19 ч определяется 54%, а в ткани гепатомы радиоактивность постепенно нарастает и через 48 ч составляет 117% по отношению к уровню радиоактивности, определяемой через 1 ч после введения меченой НММ. В селезенке радиоактивность снижается быстро.
При введении НММ отмечена высокая степень метилирования белков и липидов, что может свидетельствовать о способности препарата повреждать клеточные и цитоплазматические мембраны.
Наиболее существенным в фармакокинетике НММ является то, что радиоактивность, обнаруживаемая после введения С-НММ в ДНК, РНК, белках и липидах печени, а также селезенки, быстро уменьшается, тогда как во всех фракциях клеток гепатомы, за исключением липидов, радиоактивность нарастает.
Изучение фармакокинетики препарата в субклеточных фракциях показало, что через 1 ч радиоактивность меченой НММ в ядре и цитоплазме клеток гепатомы одинакова, а во фракции митохондрии — лизосомы содержится около 7% введенной радиоактивности. В клетках здоровой печени максимальное содержание радиоактивной метки обнаруживается в цитоплазме (47%) и во фракции митохондрии — лизосомы (36%), тогда как в ядре она составляет лишь 20% Наибольшее количество радиоактивной метки сосредоточивается в белках и липидах, меньше — в РНК и наименьшее — в ДНК. Эти данные свидетельствуют о том, что НММ существенно нарушает функцию митохондрий. Исследование фармакокинетики НММ, меченной по карбонильной группе (СО-НММ), показало, что препарат способен не только алкилировать, но и карбамоилировать макромолекулы белков, ферментов и липидов, поражая при этом мембранный препарат клеток. Интенсивное карбамоилирование белков выявлено во всех органах, особенно в ткани гепатомы. Избирательного накопления НММ в опухолевых клетках не отмечено, хотя препарат находится в них дольше, чем в нормальных клетках.
Таким образом, после введения мышам с гепатомой-22 НММ, меченной по метальной и карбонильной группам, происходит быстрое метилирование и карбамоилирование макромолекул опухолевых и нормальных клеток. Клетки печени и селезенки раньше, чем клетки гепатомы, освобождаются от поврежденных макромолекул РНК, белков и липидов и быстрее репарируют повреждения ДНК. Необратимость вызванных НММ повреждений связывают с образованием в организме изоцианатов, которые ингибируют процессы репарации в клетках и, по-видимому, определяют как терапевтический, так и токсический эффекты.
В нормальных опухолевых клетках НММ подвергается метаболическим превращениям. Вначале происходит образование оксиметилдиазония и изоцианата. Эта реакция катализируется ОН-ионами. Затем из оксиметилдиазония при ионизации образуется ион метилдиазония, который превращается в более устойчивую таутомерную форму — диазометан или распадается на метилкарбониевый ион и азот.
Показания к применению препарата. Высокая противоопухолевая активность НММ подтверждена в клинике. Препарат рекомендован при лимфогранулематозе и лимфосаркоме, недифференцированных формах рака легкого, а в комбинации с другими антибластическими веществами — при диссеминированной меланоме кожи. Имеются сведения об эффективности НММ при злокачественных опухолях головного мозга.
В результате лечения препаратом улучшается состояние больных, уменьшаются размеры опухоли, ремиссия иногда достигает двух лет. Препарат оказался эффективным у больных, резистентных к другим цитостатикам, а также в различных схемах полихимиотерапии.
При генерализованных формах лимфогранулематоза с помощью НММ можно достичь клинического объективного эффекта у 75% больных продолжительностью до 1 года.
Введение НММ при мелкоклеточном раке легкого нередко приводит к регрессии не только первичных опухолей, но и метастатических узлов, при этом ремиссии различной продолжительности отмечаются более чем у 50% больных. Лучшие результаты могут быть достигнуты при сочетании НММ с циклофосфаном и метотрексатом.
С успехом может быть использована НММ с винкристином и дактиномицином при диссеминированной меланоме — возможна даже полная ремиссия продолжительностью до 3—6 лет. Монотерапия НММ у этих больных не дает эффекта.
Способ применения и дозы. Препарат вводят строго внутривенно, поочередно в разные вены. Оптимальная суточная доза НММ составляет 6—8 мг/кг (300—400 мг). Препарат вводят больным 8—10 раз, интервалы между инъекциями 2—3 дня. Повторные курсы терапии проводят через 4—5 нед.
Побочное действие. Токсические явления могут возникать у больных непосредственно после инъекции НММ. Они проявляются тошнотой и рвотой (иногда довольно интенсивными и продолжительными), диареей. Нередко отмечается угнетение кроветворения в виде лейкопении, тромбоцитопении и эозинофилии. После многократного внутривенного введения могут возникать флебиты, пигментация кожи по ходу сосуда и даже облитерация вен. При попадании препарата под кожу -возможен некроз, а при попадании на кожу — контактный дерматит.
Противопоказания. Сильное истощение, резко выраженная интоксикация, лейкопения и тромбоцитопения, тяжелые заболевания печени и почек.
Форма выпуска и хранение. Нитрозометилмочевина выпускается в стерильных флаконах, содержащих по 0,3 и 0,4 г (300 и 400 кг) сухого вещества. Препарат следует хранить при температуре не выше 4 °С в защищенном от света месте по списку А.
Препарат разработан и производится в России.
