Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

3-HYDROXYPYRIDINE BASED ANTIOXIDANTS INCREASE EFFICIENCY OF ANTICANCER DRUGS

Skopin P.I. 1 Skopina Yu.A. 1 Evstifeev S.V. 1 Sukhova L.A. 2 Kulaev M.T. 1 Kuslina A.V. 1
1 Ogarev Mordovia State University
2 Mordovia Republican Oncology Center
The present study aimed to investigate the influence of combination of the synthetic antioxidant mexidolum(3-oxy-6-metyl-2-etyl-piridin succinate) and antitumor drugs – cyclophosphamide, 5-fluorouracil and rubomycine on cancer progression, lifespan and metastatic process. Studies were performed on C57Bl and BDF1micewhich B16 melanoma had been implanted subcutaneus. The volume of primary tumor, quantity of lung surface metastases, ability to inhibit metastases were determined. Mexidolum at a dose of 10 or 50 mg/kg and Emoxipine at dose 6,8 or 34 mg/kg body weight was injected i.m. daily followed by tumor transplant for 25 days. Results showed that assessedantioxidants (Mexidolumand Emoxipine) significantly increased anticancer and antimetastatitic efficacy studied antitumor drugs (Cyclophosphane, 5-Fluorouracil, Methotraxate, Doxorubicine, Rubomycine and Etoposide), helped toincrease the indexof inhibitionof tumor growthanddecrease tumor mass.
metastasis
b16 melanoma
antioxidant drugs
cancer chemotherapy

Смещение прооксидантно-оксидантного равновесия, нарастающее параллельно опухолевой прогрессии, является одним из важнейших компонентов синдрома эндогенной интоксикации. В связи со значительным количеством пациентов, выявляемых в поздних стадиях заболевания, вопросы паллиативного лечения остро стоят как перед медицинской общественностью, так и обществом в целом, и особую актуальность приобретает внедрение в клиническую практику методов эффективной коррекции синдрома эндогенной интоксикации.

Основным компонентом паллиативного противоопухолевого лечения являются химиотерапия, реализация эффектов которой сопровождается дополнительной активацией процессов перекисного окисления, что вносит существенный вклад в прогрессирование эндотоксикоза. Однако разработка способов коррекции многочисленных нарушений в тканях организма, возникающих в результате противоопухолевой химиотерапии, без снижения ее противоопухолевых эффектов до настоящего времени остается актуальной задачей. Эту задачу могут решить антиоксидантные препараты [1–5], но их внедрению в клиническую практику и схемы противоопухолевого лечения препятствует вероятность развития антагонистических взаимодействий и снижения эффективности противоопухолевого влияния.

Целью нашего исследования явилась оценка влияния 3-окси-6-метил-2-этил-пиридина сукцината (мексидол®), относящегося к классу β-оксипроизводных азотистых гетероароматических антиоксидантов, на антиметастатическую активность некоторых противоопухолевых химиопрепаратов.

Материалы и методы исследования: использована модель спонтанного метастазирования – перевиваемая опухоль мышей – меланома В16 (штамм опухолевого банка НИИ Экспериментальной диагностики и терапии опухолей ГУ РОНЦ им. Н. Н. Блохина РАМН). Эксперимент проведен на мышах самках линии С57ВL/6 массой 20–22 г, мышах самках линии BDF1. Перевивку опухоли осуществляли путем инъекции под кожу спины взвеси опухолевых клеток (7´106 клеток в 0,2 мл среды 199). Оценка результатов проводилась на 25 день после перевивки опухоли. Все мыши забивались путем декапитации под эфирным наркозом. У животных оценивали объем первичного опухолевого узла, частоту метастазирования опухоли (процент животных из группы, имеющих макрометастазы), количество метастазов на поверхности легких, подсчитывали индекс ингибирования метастазирования (ИИМ). Влияние производных 3-оксипиридина – эмоксипина и мексидола – исследовали в условиях применения противоопухолевых препаратов, широко используемых в практической онкологии – циклофосфана, 5-фторурацила, рубомицина, этопозида, метотрексата и доксорубицина, которые вводили с первых суток после перевивки опухоли в режиме, вызывающем умеренное торможение опухолевого процесса (30–40 % торможения роста первичной опухоли при незначительном уменьшении интенсивности развития метастазов) (табл. 1,2).

Результаты исследований обрабатывали методами вариационной статистики на персональном компьютере с использованием программ Microsoft Office Excel, Primer of Biostatistics for Windows. Вычисляли среднюю арифметическую выборочную (М), ошибку средней арифметической (m) и стандартное отклонение. Значимость отличий средних величин выборок при нормальном распределении оценивали с помощью параметрического t-критерия Стьюдента, а при распределении признака, отличного от нормального, и при малых выборках – непараметрический критерий Манна – Уитни (Mann – Whitney U-test). Значимость различий показателей до и после лечения – с использованием парного критерия Вилкоксона. При сравнении долей, выраженных в процентах, применялся критерий согласия χ2 Пирсона. Различия средних величин, а также корреляционные связи признавались значимыми при уровне значимости р<0,05. Полученные данные представлены в виде M±m, р.

Таблица 1

Структура эксперимента. Исследование влияния производных 3-оксипиридина на
продолжительности жизни мышей линии BDF1 в условиях роста экспериментальных опухолей

Условия проведения исследования

n

1-2

Рост карциномы Льюис

Рост меланомы В16

0,9% р-р NaCl - 0,5 мл в/м в течение 14 суток (контроль)

24

3-4

Этопозид 6,5 мг/кг в/м через 1 день, 5 раз

 

24

5-6

+эмоксипин 17 мг/кг в/м ежедневно 14 суток

24

7-8

+ мексидол 33 мг/кг в/м ежедневно 14 суток.

24

9-10

Метотрексат в/м 13 мг/кг 2 раза в неделю, 4 раза

 

24

11-12

+эмоксипин 17 мг/кг в/м ежедневно 14 суток

24

13-14

+ мексидол 33 мг/кг в/м ежедневно 14 суток

24

15-16

Доксорубицин 1,3 мг/кг 1 раз в неделю в/б, 3 раза

 

25

17-18

+ эмоксипин 17 мг/кг в/м ежедневно 14 суток

25

19-20

+ мексидол 33 мг/кг в/м ежедневно 14 суток.

25

 

ВСЕГО

243

 

Таблица 2

Структура эксперимента по оценке антиметастатической эффективности
на модели меланомы В16

Условия проведения опыта

n

21

Физиологический раствор 0,2 мл в/м

5

22-23

Мексидол 10 мг/кг, 50 мг/кг в/м с 1 по 24 сутки ежедневно

10

24

Рубомицин 4 мг/кг с 21 суток в/б 4 раза через день

 

5

25-26

+мексидол 10 и 50 мг/кг в/м с 1 по 24 сутки ежедневно

10

27-28

+эмоксипин 6,8 и 34 мг/кг в/м с 1 по 24 сутки ежеднев.

10

29

5-фторурацил 10 мг/кг с 21 дня в/м 5 раз через день

 

5

30-31

+мексидол 25 и 50 мг/кг в/м с 1 по 24 сутки ежеднев.

10

 

ВСЕГО

55

Результаты исследования. Применение на фоне роста меланомы В16 этопозида в изученной дозе достоверного влияния на продолжительность жизни опухоленосителей не оказывало – она составила 20,5±1,8 суток (в контроле 18,1±1,6 суток). Включение в состав терапии эмоксипина увеличило продолжительность жизни экспериментальных животных 24,1±2,2, что достоверно выше, чем в контрольной группе (табл. 3). Комбинированное применение этопозида с мексидолом приводило к увеличению до 34,1±3,3 суток продолжительности жизни животных с меланомой В16, что превысило на 88 % (р<0,01) данный показатель у животных в контрольной группе и на 65 % (р<0,05) у животных, получавших монотерапию этопозидом.

При оценке массы опухоли меланомы В16 при использовании этопозида – достоверного изменения по сравнению с контролем не выявлено. Комбинированное использование этопозида и эмоксипина ограничивало на 33 % по сравнению с контрольной группой массу опухоли, ИТРО составил при этом 37 % (рис. 1).

Рис. 1. Некоторые показатели роста меланомы В16 в условиях комбинированного применения этопозида, эмоксипина и мексидола (# – данные достоверно отличаются от контрольных, ^ – достоверное отличие от показателей монотерапии этопозидом)

Таблица 3

Влияние комбинированного применения этопозида, эмоксипина и мексидола на продолжительность жизни мышей линии ВDF1 при росте меланомы В16(М±m)

Условия проведения

эксперимента

Продолжительность жизни

(сутки)

Контр.

18,2 ± 1,66

Этопоз.

20,6 ± 1,89; р>0,05

Этопоз. + эмокс.

24,0 ± 2,0; р<0,05; р1>0,05

Этопоз. + мекс.

34,0 ± 3,39; р<0,01; р1<0,05

Доксоруб.

18,8 ± 2,6; р>0,05

Доксоруб. + эмокс.

25,2 ± 1,3; р<0,001; р1<0,05

Доксоруб. + мекс.

35,4 ± 5,01; р<0,05; р1<0,05

Метотрекс.

18,4 ± 2,7; р>0,05

Метотрекс. + эмокс.

23,2 ± 2,97; р>0,001; р1 >0,05

Метотрекс. + мекс.

26,0 ± 3,61; р>0,05; р1>0,05

П р и м е ч а н и е: достоверность различия р по сравнению с контролем, р1 – с данными животных, получавших монотерапию цитостатиком.

Совместное использование этопозида с мексидолом сопровождалось снижением на 66 % массы опухоли от контрольного уровня и по сравнению с уровнем животных, получавших монотерапию этопозидом, на 57 %. Индекс массы опухоли снижался на 61 % при комбинированном применении этопозида и мексидола по сравнению с контролем и на 54 % по сравнению с уровнем при монотерапии этопозидом, ИТРО при этом возрос на 223 % по сравнению с монотерапией цитостатиком (табл. 4).

При оценке антиметастатической активности выявлено, что в изученной дозе этопозид на фоне роста меланомы способствовал снижению числа митозов в опухолевой ткани на 36 %, а комбинация этопозида с эмоксипином – дополнительно на 30 %, с мексидолом – на 50 %, относительно серии с монотерапией этопозидом.

Таким образом, комбинированное применение этопозида с мексидолом и эмоксипином увеличивает противоопухолевую эффективность этопозида, способствуя увеличению индекса торможения роста опухоли (эмоксипин и мексидол) и более выраженному уменьшению опухолевой массы (мексидол).

Таблица 4

Влияние комбинаций этопозида и метотрексата с эмоксипином и мексидолом на некоторые показатели роста опухоли меланомы В16 (М±m)

Условия проведения эксперимента

Вес мыши общий,

г

Вес без учета опухоли (собствен-

ный вес), г

Масса опу-холи,

г

ИМО,

%

ИТРО,

%

Интактные

24,32±0,89

24,32±0,89

-

-

-

Контроль

29,5±0,29*

24,58±0,51

5,23±0,39

17,56±1,41

-

Этопозид

26,42±0,47#

22,25±0,49*#

4,17±0,35

15,77±1,15

20,30±6,01

Этопозид +

эмоксипин

22,65±0,38

*#^

19,15±0,36

*#^

3,50±0,26

#

15,42±1,07

36,90±4,01

^

Этопозид +

мексидол

25,5±0,29

#^

23,7±0,50

*^

1,80±0,49

#^

7,02±1,93

#^

65,58±9,44

^

Метотрексат

24,00±0,18#

19,40±0,24*#

4,60±0,26

19,15±1,03

13,78±3,96

Метотрексат +

эмоксипин

24,75± 0,34

#

21,87± 0,37

*#^

2,83±0,28

#^

11,63±1,09

#^

44,87±5,05

^

Метотрексат +

мексидол

24,83± 0,49

#

22,85± 0,48

*#^

1,82±0,24

#^

7,32±0,84

#^

65,27±4,17

^

П р и м е ч а н и е: * – данные достоверно отличаются от показателей интактной группы, # – от показателей контрольной группы, ^ – от данных серии монотерапии цитостатиком.

В условиях роста меланомы В16 достоверное увеличение продолжительности жизни подопытных животных по сравнению с группой, получавшей монотерапию доксорубицином, достигнуто при комбинации доксорубицинас эмоксипином на 36 (р<0,05) и на 88 % (р<0,05) при использовании доксорубицина с мексидолом.

Доксорубицин в изученной дозе проявил достоверный противоопухолевый эффект на фоне роста меланомы В16 – произошло снижение ИМО на 28 %. Комбинированное введение доксорубицина с эмоксипином привело к усилению противоопухолевого эффекта препарата, что проявилось в дальнейшем уменьшении ИМО на 21 % по сравнению с монотерапией доксорубицином, ростом ИТРО на 62 % (р<0,05). Комбинация доксорубицина с мексидолом также способствовала снижению массы первичного опухолевого узла на 53 % по сравнению с показателем при монотерапии доксорубицином (р<0,01), снижение ИМО составило 50 %, ИТРО увеличился в 2,4 раза по сравнению с данными группы, получавшей доксорубицин в виде монотерапии.

При совместном использовании метотрексата с мексидолом продолжительность жизни животных с меланомой В16 возросла на 43 % по сравнению с показателями монотерапии метотрексатом (рис. 2). Совместное применение эмоксипина с метотрексатом повлияло на весовые показатели опухоли – почти в 2 раза по сравнению с контролем и на 39 % по отношению с уровнем при монотерапии метотрексатом снижалась масса опухоли, ИТРО при этом увеличился в 3,3 раза по сравнению с монотерапией цитостатиком.

Применение метотрексата на фоне роста меланомы снижало митотическую активность опухолевых клеток на 34 %, комбинация метотрексата с эмоксипином – на 32 %, а с мексидолом – в 2 раза, по сравнению с данными группы монотерапии метотрексатом.

Рис. 2. Продолжительность жизни мышей с меланомой В16 в условиях сочетанного применения химиопрепаратов с эмоксипином и мексидолом, % к данным контрольной группы (* – данные достоверно отличаются от контрольного уровня, # – достоверное отличие от данных серии монотерапии цитостатиком)

Таким образом, комбинация метотрексата с эмоксипином и мексидолом на фоне роста меланомы В16 потенцировала противоопухолевую эффективность цитостатика.

При использовании на фоне меланомы В16 5-фторурацила и рубомицина в режимах монотерапии, наблюдалось достоверное уменьшение объема первичной опухоли, однако не было влияния на метастазирование у подопытных животных (частота составила 100 %). При введении 5-фторурацила индекс ингибирования метастазирования составил 47,9 %, рубомицина – 39,7 %. Но исследуемые цитостатические препараты в изученных дозах не вызывали достоверного уменьшения метастатического процесса, т.к. среднее количество метастазов у животного составило в группе с использованием 5-фторурацила – 7,6±2,0 (р>0,05), рубомицина – 8,8±1,86 (р>0,05).

Дополнительное применение эмоксипина приводило к достоверному сокращению числа метастатических узлов в ткани легких – индекс ингибирования метастазирования комбинаций 5-фторурацил и эмоксипин 25 мг/кг составил 100 %, при использовании рубомицина и эмоксипина 6,8 мг/кг ИИМ составил 96,68 %, а рубомицина с эмоксипином в дозе 25 мг/кг – 98,52 %.

Достоверное снижение частоты метастазирования отмечалось при использовании следующих комбинаций: 5-фторурацил и эмоксипин 25 мг/кг – до 20 %, рубомицин с эмоксипином в дозах 6,8 мг/кг и 25 мг/кг – также до 20 %. Во всех опытных группах наблюдалось достоверное снижение среднего количества метастазов на 1 животное.

Таблица 5

Оценка антиметастатической активности комбинаций противоопухолевых препаратов с мексидолом на модели меланомы В16(М±m)

Группы

Частота метаст., %

Средн.
объем
первичн.
опухоли, см3

Средн.
число
метаст. у всех животн. в группе

Индекс
ингибиров. метастазиров., %

Контр.

100

4,48±0,56

14,59±2,93

Мекс. 10 мг/кг

60

4,2±0,8

2,79±1,92#

80,82

Мекс. 50 мг/кг

40*

2,83±0,61

0,40±0,27#

97,26

Циклофосфан20 мг/кг

100

2,27±0,45#

8,00±2,42

45,21

Мекс.10 мг/кг + циклоф.

40*

1,88±0,37#

0,80±0,65#^

94,52

Мекс. 50 мг/кг + циклоф.

60

2,89±0,72#

1,60±0,84#^

87

5-ФУ 10 мг/кг

100

2,68±0,42#

7,57±2,02

47,95

Мекс. 10 мг/кг + 5-ФУ

60

3,32±1,11

2,37±1,89#

83,56

Мекс. 50 мг/кг + 5-ФУ

40*

3,12±1,18

1,77±1,75#^

87,67

Рубомицин4 мг/кг

100

2,69±0,29#

8,79±0,86#

39,73

Мекс. 10 мг/кг+ рубомиц.

60

2,75±0,42#

2,17±0,92#^

90,96

Мекс. 50 мг/кг+ рубомиц.

40*

3,92±0,78

0,79±0,58#^

97,81

П р и м е ч а н и е: # – данные достоверно отличаются от аналогичного показателя контрольной группы, ^ – данные достоверно отличаются от аналогичного показателя группы сравнения с введением соответствующего цитостатика, рассчитанные с помощью t-критерия Стъюдента; * – данные достоверно отличаются от показателя контрольной группы, рассчитано с помощью χ².

Комбинированное применение циклофосфана и мексидола в дозе 10 мг/кг угнетало метастатический процесс у экспериментальных животных – частота метастазирования у них составила 40 %, среднее число метастазов снизилось до 0,80±0,65 (р<0,01), ИИМ составил 94,52 %. При дальнейшем увеличении дозы мексидола не наблюдалось нарастания антиметастатического эффекта комбинации. При комбинировании циклофосфана и 50 мг/кг мексидола частота метастазирования снизилась до 60 % (р<0,05), индекс ингибирования метастазирования составил 87 % (табл. 5).

Комбинированное применение мексидола в дозе 10 мг/кг и рубомицина не привело к достоверному изменению частоты метастазирования от группы, получавшей монотерапию рубомицином. Количество метастазов составило 2,20±0,92 (p<0,005), что на 75 % меньше, чем у животных, которым вводился химиопрепарат в виде монотерапии. Индекс ингибирования метастазирования в этой группе составил 90,96 %. При увеличении дозы мексидола до 50 мг/кг не наблюдалось изменения частоты метастазирования от предыдущей группы. В отличие от серии, где применялся только рубомицин, среднее число метастазов уменьшилось на 91 % – до 0,79±0,58 (p<0,001), ИИМ составил 97,81 %.

Комбинация 5-фторурацила с мексидолом приводила к значительному снижению числа метастатических узлов в ткани легкого по сравнению с группой, получавшей только цитостатик – индекс ингибирования метастазирования в сочетании с мексидолом 50 мг/кг составил 87,67 %. В этой группе достоверно снижалась частота метастазирования – до 40 %. Во всех группах среднее количество метастазов на одно животное достоверно снижалось.

Выводы. Таким образом, проведенные исследования выявили отчетливую способность мексидола и эмоксипина усиливать эффективность противоопухолевых химиопрепаратов – этопозида, метотрексата, рубомицина и 5-фторурацила по замедлению реализации отдаленных метастазов и увеличению продолжительности жизни в условиях быстрорастущей модели неоплазии (меланома В16) в присутствии первичного опухолевого узла, в отличие от монотерапии цитостатиками.