Средство, обладающее радиосенсибилизирующим действием на гипоксические клетки опухоли при лучевой терапии злокачественных новообразований

 

Изобретение относится к медицине, в частности к фармакологии и онкологии. Цель - создание нетоксического радиосенсибилизирующего средства для лечения опухолей. Для этого предложено применение β эфир янтарной кислоты, обладающий повышенным радиосенсибилизирующим действием, низкой токсичностью, хорошей растворимостью, что дает возможность использовать препарат для парентерального, в том числе внутривенного введения. 1 ил.

Изобретение относится к медицине и касается нового применения известного химического соединения, а именно моно-β-(2'-метил-5'-нитроимидазолил-1')-этилового эфира янтарной кислоты формулы (I) Известно, что соединение I обладает антипаразитарным действием.

Известно, что злокачественные новообразования содержат устойчивые к облучению гипоксические клетки, которые определяют радиорезистентность опухоли и снижают эффективность лучевой терапии. Перспективным способом повышения радиочувствительности гипоксических клеток является использование химических радиосенсибилизаторов, увеличивающих повреждающее действие облучения в гипоксии и не влияющих на радиочувствительность оксигенированных клеток. Использование этих соединений позволяет избирательно повышать эффективность радиационного поражения гипоксических опухолевых клеток без изменения радиочувствительности хорошо оксигенированных нормальных тканей.

Наиболее известными радиосенсибилизаторами гипоксических клеток являются представители класса имидазола, среди которых два препарата-метронидазол (синонимы: флагил, трихопол) формулы (II) мизонидазол формулы (III) Известны в клинической практике в качестве средств, повышающих радиочувствительность опухолей при лучевой терапии.

Мизонидазол обладает более выраженным радиосенсибилизирующим действием по сравнению с метронидазолом, вместе с тем, он в 3 раза более токсичен, чем метронидазол. Клиническое излучение показало, что мизонидазол (III) имеет такие нежелательные побочные свойства, как способность вызывать нейропатию и центральную энцефальпатию. По этим причинам мизонидазол не нашел широкого применения в клинической практике в качестве радиосенсибилизатора гипоксических клеток опухолей.

Наиболее близким аналогом по химической структуре и биологическому действию предлагаемого соединения I является метронидазол (II). Метронидазол используется в клинической практике в качестве радиосенсибилизатора гипоксических опухолевых клеток.

Основным недостатком метронидазола является то, что радиосенсибилизирующий эффект его достигается только в больших дозах, равных субтоксическим дозам препарата (более 1500-200 мг/кг массы тела). Кроме того, он обладает низкой растворимостью в нейтральных водных растворах (0,5 мас.). В связи с этим метронидазол приходится применять перорально, ректально или комбинируя эти два способа.

Учитывая вышеизложенное, по-прежнему является актуальным дальнейший поиск новых препаратов, способных повышать радиочувствительность гипоксических клеток опухолей.

Цель изобретения расширение арсенала средств, обладающих повышенным радиосенсибилизирующим действием, низкой токсичностью, хорошей растворимостью в нейтральных водных растворах.

Цель достигается применением известного химического соединения моно-β-(2'-метил-5'-нитроимидазолил-1')-этилового эфира янтарной кислоты формулы I в новом качестве, а именно в качестве средства, обладающего радиосенсибилизирующим действием на гипоксические клетки опухоли и повышающим эффективность лучевой терапии злокачественных новообразований.

Предлагаемое соединение представляет собой белое кристаллическое вещество, т. пл. 108,5-110^оС, хорошо растворимо в нейтральных водных растворах (15-20 мас.).

Изучение радиосенсибилизирующих свойств соединения I проводилось в сравнении с метронидазолом (II).

Количественная оценка способности соединения I радиосенсибилизировать гипоксические клетки к облучению проведена на бактериях E.coli B/r, опухолевых клетках асцитной карциномы Эрлиха и на стволовых кроветворных клетках мышей.

Суспензию бактерий E. coli B/r, содержащие соединения I или II в концентрации 0,01 М, перед облучением насыщали аргоном (облучение в условиях жесткой гипоксии) или кислородом. Облучение проводили на ускорителе ЛУЭ-25 быстрыми электронами с энергией 20 МэВ при мощности дозы 60 Гр/мин.

На чертеже показано влияние соединений (I) и (II) на выживаемость бактерий E. coli B/r, облученных в атмосфере аргона и кислорода (абcцисса доза облучения, Гр; ордината доля выживших клеток).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что предлагаемое соединение I, также как и известный препарат II, повышают радиочувствительность гипоксических бактерий E.coli B/r в 2 раза, но не влияют на радиочувствительность бактерий, облученных в атмосфере кислорода. Предлагаемое соединение I избирательно сенсибилизирует гипоксические бактериальные клетки, снимая 49% защитного действия жесткой гипоксии.

Для доказательства способности предлагаемого соединения I повышать радиочувствительность гипоксических клеток животных проведены опыты на опухолевых клетках асцитной карциномы Эрлиха и на стволовых кроветворных клетках мышей.

В опытах с асцитной карциномой Эрлиха на 7 сутки после перевивки опухолевых клеток, когда содержание кислорода в асцитной жидкости менее 1 мм рт. ст. показано высокое радиосенсибилизирующее действие соединения.

Так, после дозы облучения 6 Гр число микроядер на 1000 опухолевых клеток составляет 46 7 (в необлученном контроле 13 ± 1), в то время как после введения соединения I и последующего облучения в той же дозе (6 Гр) число микроядер на 1000 опухолевых клеток равно 85 ± 11.

Как видно из представленных данных, введение соединения I (20 мг на мышь или 0,5 ЛД₅₀) за 30 мин до облучения повышает радиочувствительность облученных гипоксических клеток асцитной карциномы Эрлиха в 1,8 раза.

Известно, что метронидазол (II) увеличивает радиочувствительность гипоксических опухолевых клеток в 1,4 раза.

При изучении по известной методике радиосенсибилизирующего действия предлагаемого соединения I на стволовые кроветворные клетки (КОЕ) гипоксию создавали перетягиванием резиновой лентой брюшной полости мышей за 10 мин до облучения в дозе 7 Гр. Это приводило к значительному повышению выхода селезеночных колоний, формируемых выжившими КОЕ, через 8 сут после облучения.

Количественная оценка радиосенсибилизирующего эффекта оценивалась коэффициентом радиосенсибилизации К, показывающим, какую долю радиозащитного действия гипоксии снимает предварительное введение радиосенсибилизи- рующего препарата.

Величина К определяется по формуле K 100 · 100 где N_γ и N_γг среднее число колоний на селезенку после облучения (7 Гр) мышей без и с наложением жгута, соответственно; N среднее число колоний на селезенку после предварительного введения исследуемого соединения и последующего облучения (7 Гр) мышей с наложением жгута.

Величина К для предлагаемого соединения I составляет 69% в то время как для метронидазола (II), введенного в эквивалентной дозе (0,5 ЛД₅₀), она равна лишь 32% Установлено, что предлагаемое соединение I, введенное внутривенно мышам и крысам, накапливается в крови через 1 ч в количестве 0,68 мг/мл, в то время как метронидазол через 3 ч после перорального введения содержится в крови в количестве 0,45 мг/мл.

Таким образом, уровень концентрации предлагаемого соединения превышает максимальный уровень концентрации в крови метронидазола (0,45 мг/мл) в 1,5 раза.

Исследования показали также, что соединение I значительно лучше проникает в центральную гипоксическую зону опухоли (80% от содержания в крови) по сравнению с метронидазолом, для которого этот показатель составляет 40-60%
Оценка токсичности для мышей предлагаемого препарата I и известного препарата II проводилась методом пробит-анализа.

Найдено, что ЛД₅₀ соединения I составляет 2,0 г/кг массы тела при внутрибрюшинном способе введения и 2,5 г/кг при внутривенном способе введения.

Для метронидазола ЛД₅₀ при внутрибрюшинном способе введения составляет 2,5 г/кг массы тела, а при внутривенном введении ЛД₅₀ метронидазола не определен из-за низкой его растворимости в нейтральных водных растворах.

Таким образом, предлагаемое соединение I проявляет по сравнению с известным препаратом того же назначения метронидазолом (II) повышенную радиосенсибилизирующую активность в отношении гипоксических опухолевых и кроветворных стволовых клеток мышей.

Кроме того, соединение I обладает более высокой, чем метронидазол, способностью накапливаться в центральных зонах опухолей, содержащих радиорезистентные гипоксические клетки, что создает условия для проявления соединением I высокой радиосенсибилизирующей активности.

Соединение I в отличие от метронидазола может быть введено в организм внутривенно, благодаря чему создаются условия для быстрого достижения в крови высокой концентрации препарата, необходимой для повышения радиочувствительности гипоксических опухолевых клеток в момент облучения.

Таким образом, результаты испытаний, проведенных на различных биологических объектах, позволяют сделать вывод о том, что соединение I обладает новой, ранее неизвестной способностью сенсибилизировать гипоксические клетки опухоли более эффективно, чем известный препарат метронидазол.

Формула изобретения

Применение моно- β-(2ʹ -метил- 5ʹ -нитроимидазолил -1ʹ) -этилового эфира янтарной кислоты формулы

в качестве средства, обладающего радиосенсибилизирующим действием на гипоксические клетки опухоли при лучевой терапии злокачественных новообразований.

РИСУНКИ

Рисунок 1