Подробно о сарколизине - сарколизин

Сарколизин — Sarcolysinum.
Синонимы: С.В.3007, Мерфалан, Merphalan, NSC-14 210, Phenylalanin Lost, Phenylalanine nitrogen mustard, Phenylamine mustard, Phenylamino nitrogen mustard, PAM, Racemelphalane, Racemelphalanum, Sarcochlorine, Sarcoclorin, Sarcolysin.
Впервые сарколизин синтезировали независимо друг от друга советский и английские исследователи. Препарат относится к алкилирующим соединениям фуппы хлорэтиламинов, которая реакционноспособна и ответственна за реакцию алкилирования. В основу структуры сарколизина положен принцип сочетания цитотоксической алкилирующей группы и биологически активной группировки, играющей важную роль метаболита в обмене в опухолевой ткани. Особенностью строения сарколизина является то, что в качестве «носителя» хлорэтиламинных групп использована незаменимая аминокислота фенилаланин. А аминокислоты крайне необходимы для построения белка, с интенсивным синтезом которого, как известно, связан рост опухолей. Важным свойством является способность аминокислот проникать через мембраны опухолевых клеток в 4—5 раз легче, чем через мембраны нормальных клеток, что может создать условия для избирательного накопления в опухали.
Эти обоснования и послужили предпосылкой для синтеза алкилирующих соединений на основе фенилаланина: в СССР — сарколизина (D, L- форма), а за рубежом — мелфалана (L-форма).
По химическому строению сарколизин является гидрохлоридом DL-q- амино-р-п-ди-(2-хлорэтил) аминофенилпропионовой кислоты. Это белый или слегка желтоватый кристаллический порошок, растворим в воде, метаноле, кислотах, основаниях, трудно растворим в этаноле, не растворим в эфире и хлороформе.
Фармакологические свойства и противоопухолевое действие. Одним из существенных преимуществ сарколизина является его относительно низкая токсичность — на порядок ниже, чем у эмбихина. После применения летальных доз препарата наиболее выражены изменения кроветворения, которые проявляются уменьшением содержания лимфоцитов, гранулоцитов и тромбоцитов крови, а также угнетением всех ростков кроветворения в костном мозге. Угнетение лимфопоэза держится дольше, чем костного мозга.  Иногда развиваются поражения пищеварительного канала — гиперемия слизистой оболочки, диарея, геморрагии. В органах и тканях с активной клеточной пролиферацией наблюдаются явления деструкции и атрофии. В печени, почках и сердце — белковая зернистая дистрофия.
Сарколизин проявил в эксперименте высокую антибластическую активность на широком спектре перевивных злокачественных опухолей, вплоть до полного рассасывания некоторых из них, и избирательное действие на опухолевую ткань. К сарколизину высокочувствительны опухоли у грызунов, некоторые саркомы, опухоли эпителиального и лимфоидного происхождения.
Высокочувствительна к сарколизину культура клеток рака яичника (CaOv) человека. В культуре тканей препарат вызывает также полную остановку роста ряда сарком человека, тогда как культуры нормальных тканей не подвергались необратимым повреждениям.
Среди других хлорэтиламинов сарколизин выделяется не только значительной противоопухолевой активностью, но и более высокой избирательностью специфического действия. Она проявляется не только в том, что при правильно подобранных дозах и режиме не наблюдается гибели животных или отсутствуют видимые токсические проявления препарата, но, главное, в том, что при полной гибели опухолевой ткани в жизненно важных внутренних органах не наблюдается необратимых морфологических изменений, за исключением умеренной атрофии кроветворных органов, которые вскоре после окончания лечения восстанавливаются.
Рассасывание опухолей или незначительное их уменьшение обычно сопровождается функционально-структурными морфологическими изменениями как паренхимы, так и стромы опухолевых клеток, нарушениями обмена веществ в них, изменениями активности некоторых ферментов.
Одной из характерных морфологических особенностей сарколизина является стимуляция пролиферативных процессов в соединенительной ткани, окружающей опухоль, а также регенерация нервных волокон. Основным нежелательным побочным действием препарата является его влияние на кроветворную систему.
При однократном введении МПД сарколизина уже со 2-го дня происходит кратковременное снижение содержания лейкоцитов за счет как гранулоцитов, так и лимфоцитов. Максимальная депрессия отмечается на 5-й день. С 6-го дня содержание лейкоцитов постепенно повышается и к 8-му дню достигает фоновых показателей, главным образом за счет нейтрофильных гранулоцитов, тогда как абсолютное содержание лимфоцитов восстанавливается лишь через 3 нед. и более.
Выраженные и стойкие изменения выявлены при введении сублетальной дозы препарата. К сарколизину чувствительны все ростки кроветворения — миелоидный, лимфоидный, мегакариоцитарный и эритроидный. Максимальное снижение числа миелокариоцитов наблюдается на 3—4-й день, особенно повреждаются молодые формы, число которых на 2-й день составляет лишь 15%. К 4—5-му даю в костном мозге обнаруживаются лишь ретикулярные клетки, их голые ядра, плазматические и лимфоидные элементы и единичные измененные большие зрелые гранулоциты.
Глубокие изменения претерпевает лимфоидный росток — депрессия достигает 89%. В этот период отмечается также снижение массы вилочковой железы и селезенки, восстановление которых происходит лишь к 3-й неделе. К этому же сроку происходит восстановление числа мегакариоцитов. Несколько раньше (через 2 нед.) нормализуется-эритропоэз.
Значительные деструктивно-апластические изменения выявляются во всех нормально пролиферирующих тканях организма — селезенке, вилочковой железе, лимфоузлах, костном мозге, тонкой кишке. Причем в большинстве этих органов повышается сорбция нейтрального красного, свидетельствующая о нарушении их функции. В то же время сорбционная способность тканей печени, легких, почек, семенников не изменяется.
Изменения, вызываемые сарколизином в адекватных дозах в клетках нормально пролиферирующих тканей, обычно менее значительны, чем в чувствительных опухолях, но более выражены, чем в резистентных опухолях. У животных после введения высоких доз препарата заметно нарушается выделительная функция почек — снижается диурез и задерживается выделение мочи, отмечается белковая дистрофия, несколько снижается антитоксическая и поглотительно-выделительная функции печени, но в течение 2 нед. она нормализуется.
Нарушения выявляются и со стороны защитных реакций организма, его иммунологических механизмов: снижается функциональная активность и поглотительная способность клеточных элементов соединительной ткани, уменьшается содержание лимфоцитов и переходных форм полибластов, обнаруживаются морфологические изменения макрофагов, снижаются их переваривающие свойства. Сарколизин угнетает индуктивную фазу первичного иммунного ответа. Однако эти изменения обратимы.
Выраженных изменений со стороны органов пищеварения препарат в МПД не вызывает, но тормозит рост семенников, селезенки, лимфоузлов, предстательной железы и печени у молодых растущих животных.
Терапевтические дозы препарата у здоровых животных не вызывают значительных изменений ЭКГ и артериального давления, не оказывают адренолитического и холинолитического действия, не изменяют массу тела и диурез. Несущественны и кратковременные сдвиги детоксикационной функции печени. Они восстанавливаются в течение недели. Лишь в результате длительного применения препарата могут возникать нарушения ЭКГ, частоты пульса и артериального давления, свидетельствующие о наличии дистрофических нарушений.
Весьма чувствительны к сарколизину органы эндокринной системы. Даже после введения препарата в курсовой терапевтической дозе 1 мг/кг у животных наблюдаются морфологические изменения в гипофизе, нейрогипофизе, коре надпочечников, в семенниках, предстательной железе, яичниках, матке. Сарколизин несколько повышает фолликулостимулирующую функцию гипофиза, усиливает секрецию кортикостерона, но не влияет на синтез 11-ОКС. После однократного введения препарата в МПД (12 мг/кг) уменьшается масса вилочковой железы с инволюцией лимфоидной ткани и отчетливым увеличением ее сорбционной способности.
Менее значительны изменения щитовидной железы: в течение недели повышается ее функция, после чего снижается.
У здоровых животных сарколизин после двукратного введения в дозах 8 и 5 мг/кг вызывает значительное угнетение активности холинэстеразы в миокарде, эпителии слизистой оболочки толстой кишки и в клетках печени. Кратковременное снижение активности фермента отмечается в тканях головного мозга, тонкой кишки и клубочковом аппарате почек. В других органах и тканях активность ферментов существенно не изменяется.
Особый интерес представляет то, что после химиотерапии сарколизином животных с опухолями многие отклонения в организме, вызванные опухолевым процессом, ослабляются или даже исчезают. При хорошем антиспастическом эффекте лечения уменьшается диспротеинемия, нормализуется содержание альбуминов и аг-глобулинов, иногда повышается содержание общего белка,, ослабляются дистрофические изменения в печени, улучшаются ее функции, постепенно восстанавливается или снижается сорбционная способность некоторых тканей, активизируются десорбционные процессы. У животных с рассосавшимися опухолями, повышается онколитическая способность сыворотки и активность клеточных элементов соединительной ткани, нормализуется уровень адреналина и активность холинэстеразы а большинстве органов и тканей, снижается концентрация натрия в крови, а также содержание воды и электролитов в опухоли.
Механизм действия. Существует несколько подходов к объяснению механизма биологического, в том числе и противоопухолевого действий сарколизина. Признается, что основное: действие препарата направлено на первичное повреждение макромолекул ДНК и нарушение процессов ее редупликации.
Другая точка зрения не исключает прямого действия сарколизина на нуклеиновые кислоты, но признает это действие как опосредованное через ферментный обмен и процессы гликолиза. И действительно, сарколизин у здоровых животных в терапевтических дозах вызывает значительные сдвиги содержания нуклеиновых кислот, особенно ДНК, не только в органах с активно пролиферирующими тканями, но и в головном мозге, мышцах. Наиболее отчетливо изменения проявляются на 3—7-й день после введения препарата. В те же сроки отмечается нарушение цитофизиологической активности тканей. Это свидетельствует о том, что одной из важных сторон метаболизма сарколизина является его реакция с белками и нуклеиновыми кислотами.
Своеобразие механизма действия сарколизина проявляется в том, что препарат и продукты его биотрансформации включаются в метаболизм опухолевых клеток как структурные аналоги нормальных метаболитов фенилаланина. Метаболизм препарата в основном сосредоточен в области обмена нуклеиновых кислот. Под влиянием сарколизина скорость биосинтеза ДНК в нормальных тканях, как и содержание ДНК и РНК в саркоме-45, в начальный период не изменяется, хотя выявлены определенные качественные различия. В частности, снижается степень полимерности ДНК, а позднее отмечается снижение скорости биосинтеза РНК, т.е. на фоне сохранения средней интенсивности биосинтеза нуклеиновых кислот происходит образование дефектных форм ДНК и РНК, что в свою очередь приводит к нарушению их функций, прежде всего биосинтеза активных белков. Трудноуловимые вначале потери белков в ядрах и митохондриях опухолевой ткани не только не компенсируются, а, напротив, возрастают до значительных.
Позднее при рассасывании опухали происходит снижение интенсивности биосинтеза нуклеиновых кислот и уменьшение их содержания. В чувствительных опухолях эти изменения более значительны, чем в устойчивых. Нарушается специфическая связь ДНК — белок в хроматине ядра клетки, снижается дыхание. Отмечается значительное угнетение включения меченых предшественников как в нуклеиновые кислоты, так и белки.
При введении препарата в МПД через 1 сут синтез ДНК во всех тканях угнетается на 70—85%, на 3-й день он постепенно восстанавливается в органах, хотя не достигает исходного уровня. При этом изменяются и физикохимические свойства ДНК. Однако содержание РНК в тканях органов изменяется кратковременно и не столь выражено, за исключением слизистой оболочки желудка и тонкой кишки.
-Под влиянием сарколизина возникают стойкие нарушения ферментного обмена, в частности активности фосфомоноэстераз большинства органов, даже в тех случаях, когда содержание нуклеиновых кислот изменяется незначительно. Активность кислой фосфатазы в большинстве жизненно важных органов угнетается, тогда как активность щелочной фосфатазы несколько повышается. Роль фосфатаз в организме не ограничивается их участием в энергетических процессах, им приписываются свойства трансфераз, т.е. ферментов, участвующих в клеточном делении и дифференцировке. Эти сдвиги к нуклеиновом и ферментном обмене приводят к изменениям структуры клеток.
Характерным и довольно ранним признаком повреждения опухолевой ткани является нарушение митотического деления клеток, вплоть до полного исчезновения митозов. Хорошо известно, что клетки, потерявшие способность: к делению, продолжают еще некоторое время интенсивно синтезировать нуклеиновые кислоты и белки (появляются гигантские многоядерные клетки), т.е. остановка клеточного деления не является результатом нарушения процесса биосинтеза. Данные электронном микроскопических и биохимических исследований свидетельствуют, что причина этого заключается в повреждениях тех звеньев метаболизма, которые связаны с выработкой и трансформацией энергии.
Оказалось, что сарколизин в терапевтических дозах не нарушает синтеза адениловой кислоты de novo, но вызывает изменения процессов ее фосфорилирования до АДФ и АТФ. Не исключено, что препарат, взаимодействуя с промежуточными продуктами фосфорилирования, делает невозможным трансформацию энергии окислительных процессов в форму макроэргической связи АТФ. А поскольку АТФ образуется в клетке главным образом за счет реакций сопряженного фосфорилирования и служит основным источником энергии для всех эндоэргических процессов, высказывается предположение, что эти реакции являются местом первичной атаки препарата. Нарушение энергетики клетки неизбежно должно вести к замедлению всех процессов, протекающих с использованием энергии АТФ, — биосинтеза нуклеиновых кислот, белков и ферментов, активного транспорта веществ и различных форм движения цитоплазмы. Эти биохимические сдвиги находят отражение в ультраструктуре клетки. Действительно, наиболее ранние ультрамикроскопические изменения в клетках опухоли обнаруживаются в митохондриальном аппарате — набухание и деформация митохондрий, расплавление крист, разрыв внутренней мембраны, которые выявляются раньше, чем видимые изменения ядерных структур. Затем присоединяются нарушения в эндоплазматической сети (фрагментация ее, уменьшение мембранных структур и особенно гранул рибонуклеопротеида), а позднее — в ядрах (утолщение внутренней мембраны, фрагментация, разрыв оболочки с выходом ядерного содержимого в цитоплазму). В дальнейшем регрессия опухоли сопровождается увеличением в цитоплазме содержания липидов и лизосом. О нарушении функций митохондрий свидетельствует также повышение активности окислительных ферментов.
Наиболее чувствительной фазой митотического цикла при действии сарколизина является переход G2—М и конец постсинтетической фазы. При более высоких дозах нарушается переход S—G2 и угнетается синтез ДНК. Изменения перехода Gi—S возникают лишь под влиянием летальных доз.
Фармакокинетика и метаболизм. По длительности нахождения в крови сарколизин несколько отличается от хлорэтиламинов алифатического ряда. При внутривенном введении кроликам он циркулирует в крови около двух часов, но незначительная концентрация в кровеносном русле определяется даже через 4 ч. В крови препарат гидролизуется и связывается с белками крови, в частности с альбуминами.
Обнаружено, что сарколизин соединяется непрочными эфирными связями с компонентами крови и гомогенатами опухолей довольно быстро. В условиях in vitro нативная плазма крови сразу же связывает от 50 до 150 у препарата на 1 мл плазмы крови, что составляет 15—25% от общего его количества. Реакция с безбелковыми элементами сыворотки крови, хотя и в небольших количествах (3,3%), также осуществляется уже в первые минуты инкубации.
При внутривенном введении резкое снижение концентрации сарколизина в сыворотке крови животных отмечается уже в первые секунды. Через 30 с определяется половина введенной дозы, а через 5 мин—15—20% непрореагировавшего препарата. К 20—30-й минуте содержание сарколизина в крови не превышает 3—4% Небольшая его часть продолжает циркулировать в крови в течение 2—4 ч. Динамика снижения содержания препарата подтверждена с помощью 14С-сарколизина, меченного По Р-углероду аланина. Об этом свидетельствует также быстрое связывание сарколизина и его метаболитов с гомогенатами чувствительных опухолей, а также распределение препарата в организме.
Уже через 15 мин после однократного введения сарколизина, меченного по углероду, животным с саркомой-45 радиоактивность достигает максимума в крови, печени, кишках и селезенке, несколько позднее (через 30 мин) — в почках и только через 1ч — в опухоли, когда содержание метки в остальных органах начинает постепенно снижаться. В это время удельная радиоактивность опухолевой ткани заметно превышает активность большинства органов. Радиоактивная метка определяется в костном мозге, желудке, матке, яичниках, эндокринных железах- низкое содержание метки — в головном мозге. Лишь через 24—48 ч концентрация меченых метаболитов в опухоли и органах становится почти одинаковой, за исключением ткани почек, где высокий уровень радиоактивности (в 2—4 раза выше) сохраняется в течение четырех суток.
Препарат и продукты его биотрансформации выделяются почками. Удельная активность мочи начинает повышаться на 5-й минуте параллельно со снижением радиоактивности крови. Максимальных величин она достигает на 30-й минуте, после чего постепенно и равномерно уменьшается.
Выявлены половые и временные различия в распределении 14С- сарколизина. У самцов концентрация метки в печени, слизистой оболочке тонкой кишки через 1 ч в 2 раза выше, чем у самок. Выводится препарат у самцов медленнее. Неодинакова фармакодинамика в утреннее и вечернее время: утром включение радиоактивности выше, чем вечером, что, по-видимому, зависит от биоритмов и колебаний митотической активности тканей.
Избирательного включения иС-сарколизина в белки опухолевых клеток не выявлено, хотя максимальная активность в опухоли держится дольше, чем в интактных органах. Представляет интерес и то, что в ткани чувствительного штамма саркомы-45 обнаруживается меньшее содержание радиоактивной метки, чем в устойчивом ее подштамме.
Показания к применению препарата. Хорошие результаты получены при терапии сарколизином семиномы яичка (особенно при наличии метастазов), лимфо- и ретикулосарком, гемангиоэндотелиом, миеломной болезни, раке яичников, костных ретикулосарком и опухоли Юинга. Лечебный эффект может быть получен при лимфоэпителиальной опухоли Шминке, в отдельных случаях — при холангиоцеллюлярном раке печени, метастазах злокачественной меланомы (регионарное введение препарата).
Способ применения и дозы. Сарколизин может применяться внутривенно, внутриартериально, внутриполостно (внутрибрюшинно или внутриплеврально), а также перорально в таблетках. Суточная доза сарколизина для взрослого человека массой 60—70 кг составляет в среднем 0,03—0,04 г, (30— 40 мг), т.е. 0,5—0,7 мг/кг. Больным, масса которых 50 кг и меньше, а также детям дозу снижают, исходя из расчета 0,3—0,4 мг/кг. В клинике используют несколько режимов введения препарата:
1. Прерывистый режим. Сарколизин вводят по 30—40 мг 1 раз в неделю- на курс лечения 4—7 введений. Первые 2 раза назначают обычно по 0,02 г (20 мг), а затем по 30 мг препарата.
Дробно-протяженный режим. Сарколизин вводят ежедневно или через день в небольших дозах (по 10—15 мг). Иногда назначают препарат в высоких разовых дозах — по 80—100 мг 1 раз в 2-—3 нед. На курс лечения взрослому больному назначают 150 мг сарколизина, но не более 250—300 мг.
При наличии в серозных полостях экссудата сарколизин вводят внутриполостно после анестезии 0,5% раствором новокаина и эвакуации экссудата. Внутрибрюшинно вводят по 40—100 мг, а внутриплеврально по 20—30 мг препарата. Для регионарной перфузии опухолей конечностей вводят по 25— 40 мг на 1 см3 объема тканей перфузируемой области. Растворы для инъекций готовят непосредственно перед введением.
Побочное действие. Основным токсическим проявлением препарата является угнетение костномозгового кроветворения, которое затрагивает все ростки — тромбоцитопоэз, эритропоэз и лейкопоэз, причем наиболее чувствительным является миелопоэз. У больных могут развиваться лейкопения, тромбоцитопения и анемия, которые чаще бывают отсроченными.
При передозировке сарколизина возможны повышение температуры тела, тошнота, рвота, анорексия, появление петехий на коже. При перекальном применении иногда отмечается раздражение слизистой оболочки полости рта.
Противопоказания. Терминальные стадии болезни, кахексия, выраженная анемия, лейкопения, тяжелые поражения печени, почек, нарушения сердечно-сосудистой системы.
Форма выпуска и хранение. Сарколизин для внутривенных инъекций выпускается в виде порошка во флаконах емкостью 20 мл, содержащих по 20 мг препарата, а для перорального применения — в виде таблеток по 0,01 г (10 мг), в упаковке 25 таблеток. Хранят препарат в холодильнике.
Препарат производится в России и США.