3. Сведения об антрациклиновых антибиотиках

Антрациклиновые антибиотики (рис. 1) содержат тетра-гидро-тетрацен-хиноновый хромофор, состоящий из алициклического кольца и трех шестичленных компланарных ароматических колец. Хромофор связан с одним или несколькими остатками сахаров. Известны десятки различных антрациклиновых антибиотиков, некоторые из них обладают выраженным противоопухолевым действием в эксперименте, однако широкое практическое применение в химиотерапии онкологических заболеваний нашли только некоторые из них: рубомицин (дауномицин, рубидомицин, даунорубицин), доксорубицин (адриабластин, адриамицин), карминомицин и идарубицин [Гаузе 1987, Vidal 2000]. Также в клинической практике используются полусинтетические аналоги антрациклинов – антрациноиды, например, митоксантрон [Vidal 2000].

Рубомицин получают из культур Streptomyces coeruleorubidus subsp. rubomycini, Streptomyces peucetius, Streptomyces coeruleorubidus. Доксорубицин выделяется из мутантного штамма Streptomyces peucetius subsp. caesius или получается химическим путем из рубомицина и представляет собой 14-гидроксирубомицин.

Рубомицин и доксорубицин подавляют рост грамположительных бактерий, некоторых грибов и простейших, но малоактивны в отношении грамотрицательных бактерий (устойчивость грамотрицательных бактерий к антрациклиновым антибиотикам определяется плохой проницаемостью их клеточной оболочки). Рубомицин и доксорубицин обладают сильным противоопухолевым действием [Гаузе 1987, Savchenko.1997, Buchner 1992, 1992, 1999, Wiernik 1992, Vidal 2000]. Несмотря на близость структуры всех антрациклиновых антибиотиков, имеются значительные различия в их химико-терапевтических свойствах и в метаболизме [Vidal 2000, Гаузе 1987, LeBot 1988, Robert 1993, 1987 Ph..pa, 1993 Ph ]. Рубомицин - один из наиболее активных препаратов для лечения различных вариантов острого лейкоза [ Vidal 2000, Buchner 1992, 1992, Wiernik 1992, Savchenko.1997]. Доксорубицин менее эффективен при лечении острых лейкозов [Гаузе 1987]. Рубомицин активен также при лечении лимфо- и ретикулосарком, хорионэпителиомы матки [Vidal 2000, Гаузе 1987]. Доксорубицин высокоактивен в терапии рака молочной железы, лимфогранулематозов, сарком мягких тканей и остеосарком. Положительные результаты были получены также при лечении рака легкого, щитовидной железы и мочевого пузыря, опухоли Вильмса [Vidal 2000, Гаузе 1987].

Механизмы действия антрациклиновых антибиотиков на биохимическом и молекулярных уровнях в целом сходны [Гаузе 1987]. Антрациклиновые антибиотики рубомицин и доксорубицин в эукариотических и прокариотических клетках избирательно подавляют синтез нуклеиновых кислот, причем в животных клетках это в течение длительного времени не сопровождается подавлением синтеза белка. По-видимому, первичным эффектом антрациклинов, приводящим к гибели клеток, является торможение синтеза нуклеиновых кислот. Это торможение объясняется подавлением матричной активности ДНК в процессах транскрипции и репликации: образование комплексов антрациклинов с ДНК приводит к ингибированию РНК-полимеразных и ДНК-полимеразных реакций. Образование комплексов с ДНК связано с интеркаляцией плоских хромофоров антрациклинов между парами оснований ДНК или РНК. Кажущиеся константы связывания рубомицина, доксорубицина и других антрациклинов сходны и имеют величину порядка 10⁶ М^–1 [Гаузе 1987, Брикинштейн 1985].

Имеются, однако, предположения о том, что цитотоксическое действие антрациклинов связано не только с интеркаляцией в ДНК, а и с другими механизмами, в частности с образованием свободных радикалов, повреждающих ДНК (вызывающих однотяжевые и двутяжевые разрывы) [Nakazawa 1985, Bachur 1979]. Третий возможный механизм цитотоксичности антрациклиновых антибиотиков связан с прямым воздействием на плазматическую мембрану [Гаузе 1987, Arancia 1995].

Токсичность (и в первую очередь - кардиотоксичность) антрациклинов - один из главных факторов, ограничивающих их применение в клинике. Поскольку частота проявления кардиотоксического действия зависит от дозы и резко повышается при высоких кумулятивных дозах, противоопухолевую активность антрациклиновых антибиотиков нельзя использовать полностью. У человека кардиотоксичность значительно повышается при кумулятивной дозе свыше 550-650 мг/м2, которая обычно принимается в расчет в качестве максимально допустимого уровня антрациклинов [Savchenko 1997 Singal 1998].

Рубомицин и доксорубицин вводятся больным внутривенно. После введения антрациклиновых антибиотиков в крови наблюдаются высокие концентрации антибиотика, которые быстро, за времена порядка минут или десятков минут, распределяются в органы и ткани [Гаузе 1987, Холодов 1985]. Высокие пиковые концентрации препарата в крови могут оцениваться с разных позиций. С одной стороны, существует достоверная зависимость между плазменной концентрацией и степенью ответа опухоли [Robert 1982], а с другой стороны, одной из важнейших причин кардиотоксичности является именно высокая плазменная концентрация антрациклиновых антибиотиков[Singal 1998].

Наиболее широкое распространение получило представление о свободнорадикальном механизме кардиотоксического действия антрациклиновых антибиотиков ) [Nakazawa 1985, Bachur 1979, Гаузе 1987]. В соответствии с этой гипотезой образующиеся в присутствии антрациклинов свободные радикалы и перекись водорода стимулируют перекисное окисление липидов, что приводит к повреждению митохондрий и ингибированию синтеза жизненно важных ферментов. Не исключается также возможность повреждения свободными радикалами ДНК митохондрий и ядер клеток сердечной мышцы. Считают, что низкая активность каталазы и супероксиддисмутазы в сердце по сравнению с другими органами объясняет его избирательную чувствительность к свободным радикалам, генерируемым антрациклиновыми антибиотиками. Различия в токсичности разных антрациклинов, очевидно, определяются их способностью накапливаться в сердце и поступать в клетки различных типов. Действительно, N, N-диметилдоксорубицин , оказывающий более сильное кардиотоксическое действие, чем исходный антибиотик, накапливается в сердце в концентрациях, в 8 раз превышающих концентрации доксорубицина, а карминомицин, в отличие от рубомицина и доксорубицина, не вызывает изменений саркоплазматического ретикулума в клетках сердца, но зато вызывает атрофию миофибрилл. Поэтому, чтобы ослабить кардиотоксический эффект антрациклинов, не снижая их противоопухолевого действия, необходимо уменьшить их поступление в клетки сердца. Предпринимаются различные попытки снизить токсичность антрациклиновых антибиотиков. Так, повторяющийся прием малых доз или длительные введения доксорубицина могут уменьшить опасность воздействия на сердце, при этом противораковая активность препарата не ослабляется [Legha 1982 Cancer, Legha 1982 Ann I, Gralla 1979, Preisler 1984]. Исследуется возможность снижения кардиотоксического действия доксорубицина и рубомицина с помощью различных антиоксидантов и ингибиторов свободных радикалов, таких как альфа-токоферол (витамин Е), цистеамин, N-ацетилцистеин, глутатион, витамин К3, пробукол, ловастатин, тролокс, кардиоксан, 5,5-dimethyl-1-pyrroline-1-oxide (DMPO), bi-(3,5-dimethyl-5-hydroxymethyl-2-oxomorpholin-3-yl) (DHM3) [Averbuch 1985, Lenzhofer 1983, 1983, Green 1984, Iliskovic 1998, Gutierrez 1983].

Главные метаболиты антрациклиновых антибиотиков в организме человека – 13-дигидропроизводные антрациклинов (для рубомицина – рубомицинол, для доксорубицина – доксорубицинол), образующиеся под действием цитоплазматической альдокеторедуктазы [Гаузе 1987]. Помимо восстановления антрациклинов альдокеторедуктазой, в клетках может происходить расщепление гликозидной связи в образованием соответствующих агликонов и 7-дезоксиагликонов, которые являются минорными метаболитами [Гаузе 1987]. Многие авторы считают, что даунорубицинол и доксорубицинол обладают так же, как и даунорубицин и доксорубицин, значительной противоопухолевой активностью, хоть и в меньшей степени [Гаузе 1987, Robert 1993]. Следует отметить, что в некоторых работах говорится, что даунорубицинол и доксорубицинол – малоактивны [Гаузе 1987]. Агликоны и 7-дезоксиагликоны антрациклиновых антибиотиков обладают очень низкой биологической активностью и являются продуктами инактивации антрациклиновых антибиотиков [Гаузе 1987]. Элиминация антрациклинов на 40 - 50% осуществляется печенью и только на 4 – 5 % почками [Schrijvers 1999].

Концентрацию антрациклиновых антибиотиков в крови и плазме определяют различными методами: спектрофлуорометрическим [Ataullakhanov 1997, Куликова 1998, Lonnerholm 1999, Piazza 1980,1981, Zara 1999, Bogush 95, Barabas 92], методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) [Холодов 1985, Zucchetti 1999, Robert 1982, LeBot 1988, Martini 1984 ], хроматомасс-спектрометрическим, тонкослойно-хроматографическим, радиоиммунным [Холодов 1985], микробиологическим [Lonnerholm 1999]. 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 рубомицина – рубомицинол, для доксорубицина – доксорубицинол).