Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Фролова О.Г. 1 Гладченко М.П. 1 Артюшкова Е.Б. 1 Хвостовой В.В. 1 Колесникова А.М. 1 Артюшкова Е.В. 1 Чернятина М.А. 1

---

1 ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России

В ходе экспериментального исследования на крысах-самцах линии Вистар выявлено кардиотоксическое действие цисплатина при внутрибрюшном введении препарата. Проведение гемодинамических нагрузочных проб: нагрузки объёмом, нагрузки сопротивлением и пробы на адренореактивность, позволило выявить характерные особенности кардиотоксического действия цисплатина на сердечно-сосудистую систему крыс на 1, 5 и 14-е сутки после внутрибрюшного введения цисплатина в «Мезогеле». Пик кардиотоксических эффектов цисплатина при использовании «Мезогеля» наблюдается на 5-е сутки после инъекции. Проведен анализ экспериментальных данных кардиотоксического эффекта внутрибрюшного введения цисплатина, иммобилизированного в структуру «Мезогеля» с помощью программы «AcqKnowledge 3.9.0.». Использование иммобилизированных форм цисплатина в «Мезогеле» позволяет уменьшить проявления кардиотоксичности в острой фазе. Выявлена возможность коррекции кардиотоксического эффекта с использованием препарата «Мексикор®» в дозе 60 мг/кг животного.

Статья в формате PDF

414 KB

цисплатин

кардиотоксичность

«мезогель»

«мексикор®»

внутрибрюшное введение

1. Губанов К.К. Сравнительная оценка антиишемического действия верапамила на различных моделях ишемии миокарда / К.К. Губанов, Г.В. Ковалёв, А.А. Паперна // Фармакология и токсикология. – 1991. – Т. 54, № 4. – С. 21-23.

2. Клебанов Г.И. Антиоксидантные свойства производных 3-оксипиридина: мексидола, эмоксипина и проксипина // Вопросы медицинской химии. – 2001. - № 3. – URL: http://www.chemilum.ru/files/pub_klebanov_2001.pdf.

3. Матяш М.Г. Не-антрациклиновая кардиотоксичность // Сибирский онкологический журнал. – 2009. – № 5 (35). – С. 73-81.

4. Набатова О.С. Морфологические проявления патоморфоза колоректального рака под влиянием лимфотропной химиотерапии 5-фторурацилом / О.С. Набатова, О.И. Кит, С.Г. Павленко и др. // Научные ведомости Белгородского гос. ун-та. Медицина. Фармация. - 2013. - № 4 (147). - Вып. 21. - С. 57-62.

5. Шуйкова К.В. Кардиотоксичность современных химиотерапевтических препаратов // Новости кардиологии. – 2012. – № 3. – С. 9-19.

6. diZerega G.S. Peritoneum, peritoneal healing and adhesion formation // Perotoneal surgery: Ed. G.S. diZerega. - Berlin-Heidelberg-New York : Springer, 2006. - P. 3-38.

7. Ciarimboli G. Membrane Transporters as Mediators of Cisplatin Side Effects // Anticancer Research. – 2014. – 34. – P. 547-550.

8. Freireich E.J. Quantitative comparison of toxicity of anticancer agents in mouse, rat, hamster, dog, monkey, and man // Cancer. Chemother. Rep. – 1966. - Vol. 50, № 4. – P. 219-244.

9. Goulding N. Neural regulation of the kidney function in rats with cisplatin induced renal failure / Johns E. // Frontiers Physiology – 2015. – URL: http://dx.doi.org/10.3389/fphys.2015.00192 (Received: 27 March 2015).

10. Hicklin D.J. Role of the vascular endothelial growth factor pathway in tumor growth and angiogenesis / D.J. Hicklin, L.M. Ellis // J. Clin. Oncol. – 2005. - Vol. 23, № 5. – P. 1011-1027.

11. Sanoff H.K. Five-year data and prognostic factor analysis of oxaliplatin and irinotecan combinations for advanced colorectal cancer: N9741 // J. Clin. Oncol. – 2008. - Vol. 26. - № 35. – P. 5721-5727.

Химиотерапия опухолей, базирующаяся на использовании препаратов цитотоксического и цитостатического типа действия, на современном этапе развития фармакологии остаётся одним из основных методов лечения злокачественных новообразований [3; 5; 11].

Последнее десятилетие ознаменовалось значимыми открытиями в области биологии опухолевого роста, на фармацевтическом рынке появились противоопухолевые препараты с иными механизмами действия и схемами противоопухолевой терапии, но в то же время проблема снижения побочных токсических эффектов всё ещё остается весьма актуальной [10]. Применение новых интенсифицированных схем химиотерапии при лечении некоторых онкологических заболеваний способствовало повышению продолжительности жизни и безрецидивной выживаемости больных, которые раньше считались неизлечимыми. Однако наряду с другими побочными эффектами это привело и к увеличению числа случаев кардиотоксичности, которая может развиваться в различные сроки от начала лечения: как в момент введения препарата, так и через десятилетия после его использования.

Применение внутрибрюшного введения целого ряда химиопрепаратов (цисплатин, митомицин С, доксорубицин, карбоплатин) позволяет надеяться на увеличение продолжительности жизни и улучшение качества жизни за счет профилактики и лечения канцероматоза брюшины и асцита в группе пациентов с раком яичника, рака желудка и колоректальным раком [4].

Однако довольно большая группа химиотерапевтических препаратов, в том числе и цисплатин, обладает кардиотоксическим эффектом, который может выражаться бессимптомными изменениями на ЭКГ, инфарктом миокарда, вплоть до развития токсической кардиомиопатии с явлениями тяжелой сердечной недостаточности, рефрактерной к лечению.

Кардиотоксические осложнения на фоне терапии злокачественных опухолей снижают качество и продолжительность жизни излеченных пациентов. В связи с этим в экспериментальном исследовании мы поставили задачу изучить кардиопротективное действие цитопротектора «Мексикор®» при использовании циспластина в виде инъекций в «Мезогеле».

Методы исследования

Эксперименты проводили на 70 самцах нелинейных белых крыс массой 180-250 г, полученных из вивария Курского государственного медицинского университета. Животных содержали при световом режиме 12х12, температуре +22±2 °С и постоянном доступе к корму и воде. Содержание и уход за животными, проведение экспериментов и эвтаназия осуществлялись в соответствии с требованиями Европейской конвенции по защите экспериментальных животных (86/609 EEC).

Эффективность препарата «Мексикор®» исследовалась в дозе 60 мг/кг. Максимальная суточная доза препарата «Мексикор®» для человека с весом тела 70 кг не должна превышать 800 мг, т.е. 11,43 мг/кг; коэффициент пересчета на площадь поверхности тела человека - 39,0, коэффициент для крысы с весом тела 250 граммов равен 7,0. В результате максимальная терапевтическая доза для крыс с данной массой тела равнялась 63,7 мг/кг. Таким образом, исследования проводились на крысах линии Wistar при внутримышечном введении 1 раз в сутки в течение 14 сут. в дозе, приближенной к максимальной суточной. Доза вводимого препарата была рассчитана с учетом коэффициента пересчета с использованием коэффициента доз для животных, в частности крыс [8]. «Мезогель» вводили внутрибрюшинно путем инъекции в объеме 10,7 мл/кг [6]. Цисплатин внутрибрюшинно вводился в дозировке 4 мг/кг с «Мезогелем», перед внутрибрюшным введением в асептических условиях выполнялось соединение препаратов в рассчитанных дозировках [6].

Животные были разделены на 7 групп, по 10 крыс в каждой группе.

1-я группа – контрольные животные, которым внутрибрюшинно однократно вводился «Мезогель» (10,7 мл/кг животного).

2-я группа животных – однократное внутрибрюшинное введение цисплатина (4 мг/кг) в «Мезогеле» (10,7 мг/кг) и через сутки выполнение нагрузочных проб.

3-я группа – однократное внутрибрюшинное введение цисплатина (4 мг/кг) в «Мезогеле» (10,7 мг/кг) в сочетании с внутримышечным введением препарата «Мексикор®» (60 мг/кг) и через сутки выполнение нагрузочных проб.

4-я группа – однократное внутрибрюшинное введение цисплатина (4 мг/кг) в «Мезогеле» (10,7 мг/кг) и через 5 суток выполнение нагрузочных проб.

5-я группа – однократное внутрибрюшинное введение цисплатина (4мг/кг) в «Мезогеле» (10,7 мг/кг) в сочетании с внутримышечным введением препарата «Мексикор®» (60 мг/кг) и через 5 суток выполнение нагрузочных проб.

6-я группа – однократное внутрибрюшинное введение цисплатина (4 мг/кг) в «Мезогеле» (10,7 мг/кг) и через 14 суток выполнение нагрузочных проб.

7-я группа – однократное внутрибрюшинное введение цисплатина (4 мг/кг) в «Мезогеле» (10,7 мг/кг) в сочетании с внутримышечным введением препарата «Мексикор®» (60 мг/кг) и через 14 суток выполнение нагрузочных проб.

«Мексикор®» вводили ежедневно путем внутримышечных инъекций.

Для оценки функциональных возможностей миокарда животных использовали аппаратно-программный комплекс Biopac MP100 с датчиком давления TSD104A и программой обработки физиологических сигналов AcqKnowledge 3.9.0.

Крыс наркотизировали внутрибрюшинным введением хлоралгидрата 300 мг/кг, в случае недостаточной глубины наркоза дополнительно вводилась 1/5 от начальной дозы вплоть до достижения адекватной глубины наркоза, исключающей причинение боли экспериментальным животным во время проведения последующих манипуляций. Крыс переводили на управляемую вентиляцию лёгких, катетеризировали полость левого желудочка и левую бедренную вену и проводили нагрузочные пробы в следующей последовательности.

1. Нагрузка объёмом (внутривенное одномоментное введение 0,9%-ного раствора натрия хлорида из расчёта 0,3 мл на 100 граммов веса крысы) [1]. При проведении данной пробы проводилась оценка реакции сердечно-сосудистой системы на одномоментное увеличение объёма притекающей к сердцу крови.

2. Проба на адренореактивность (внутривенное одномоментное введение раствора адреналина гидрохлорида 1•10-5 моль/л, из расчёта 0,1 мл на 100 граммов веса крысы) [1]. При проведении данной пробы проводилась оценка выраженности реакции сердечно-сосудистой системы, выражавшейся в подъёме артериального давления и увеличении скоростных показателей в ответ на введение адреналина.

3. Нагрузка сопротивлением (пережатие восходящей аорты на 30 секунд) [1]. В качестве критериев оценки использовали максимальные зафиксированные значения левожелудочкового давления (ЛЖД) во время пробы, ЛЖД на 5-й и 25-й секунде пережатия аорты и интегральный показатель, характеризующий площадь под кривой давления за первые 25 секунд пробы. После проведения данной пробы рассчитывался показатель исчерпания миокардиального резерва (выраженный в процентах), равный отношению прироста левожелудочкового давления (ЛЖД) на 5-й секунде пережатия аорты к приросту ЛЖД на 25-й секунде пережатия аорты.

Результаты подвергали статистической обработке, после определения нормальности распределения (во всех экспериментальных группах распределение было нормальным) рассчитывали среднюю арифметическую (M), ошибку средней арифметической (±m), достоверность различий оценивали, используя t-test для групп с равной дисперсией, достоверными считались различия с p≤0,05.

Результаты исследования

Перед проведением нагрузочных проб нами оценивалось исходное состояние сердечно-сосудистой системы, а именно левожелудочковое давление (ЛЖД), максимальная скорость сокращения миокарда (+dp/dt), максимальная скорость расслабления миокарда (-dp/dt) и частота сердечных сокращений (ЧСС), полученные данные представлены в табл. 1.

Таблица 1

Исходные показатели сократимости сердца крыс в покое (М±m, n=10)

Примечание: *- при p<0,05 по сравнению с контрольной группой животных.

Как следует из данных, представленных в таблице 1, под действием цисплатина наблюдается уменьшение показателей сократимости с максимальной выраженностью через 5 суток после инъекции цисплатина в «Мезогеле», в наибольшей степени эти изменения проявляются в группе животных, которая не получала «Мексикор®». В этой группе, помимо снижения ЛЖД и скоростных показателей (+dp/dt и –dp/dt), снижение частоты сердечных сокращений было на 21% меньше, чем в контрольной группе (p<0,05).

Нагрузка объёмом продемонстрировала, что гемодинамические изменения, выявленные при анализе исходного состояния, не связаны с возможными нарушениями потребления жидкости наблюдаемыми животными вследствие возможного прямого токсического действия цисплатина (таблица 2).

Таблица 2

Показатели сократимости сердца крыс при нагрузке объёмом (М±m, n=10)

Примечание: *- при p<0,05 по сравнению с контрольной группой животных.

Изменения при нагрузке объёмом в целом соответствовали исходным показателям сократимости миокарда в состоянии покоя. Так же как и в покое, наблюдается некоторое снижение сократимости во всех группах, получавших цисплатин. Достоверные отличия от контрольной группы при проведении нагрузочных проб и в состоянии покоя наблюдались на 5-е сутки после введения цисплатина в «Мезогеле». При этом применение препарата «Мексикор®» позволило уменьшить снижение сократимости на 5-е и 14-е сутки после инъекции цисплатина в «Мезогеле». В группах животных, получавших препарат «Мексикор®», на 5-е и 14-е сутки показатель сократимости миокарда превосходил аналогичные показатели в группах, не получавших коррекцию препаратом «Мексикор®». Наиболее явными эти различия были на 14-е сутки: если группа животных, не получавшая препарат «Мексикор®», имела достоверные отличия в уровне ЛЖД от контрольной группы, то в группе, получавшей исследуемый препарат, достоверных отличий показателей ЛЖД по сравнению с контрольной группой не отмечалось.

Проба на адренореактивность продемонстрировала наибольшее сокращение миокарда в ответ на стимуляцию адренорецепторов на 5-е сутки после инъекции цисплатина в группе, не получавшей «Мексикор®», при этом достоверные отличия от контрольной группы наблюдались по показателям ЛЖД, +dp/dt и -dp/dt (таблица 3).

Таблица 3

Показатели сократимости сердца крыс при пробе на адренореактивность (М±m, n=10)

Примечание: *- при p<0,05 по сравнению с контрольной группой животных.

В отношении остальных экспериментальных групп мы наблюдали более высокие показатели в группах, получавших «Мексикор®» на всех временных промежутках – на 1, 5 и 14-е сутки после введения цисплатина в «Мезогеле», во всех случаях применение «Мексикор®» позволяло сохранить показатели сократимости миокарда при пробе на адренореактивность на более высоком уровне. В свою очередь показатели ЧСС не отличались от контроля ни в одной из экспериментальных групп, что опосредованно может свидетельствовать о слабой выраженности прямого кардиотоксического действия цисплатина при применении в виде инъекции в «Мезогеле».

Одной из наиболее показательных проб для исследования кардиопротективных эффектов препарата «Мексикор®» явилась нагрузка сопротивлением (пережатие дуги восходящей аорты в течение 30 секунд). Во время этой пробы сердце испытывает максимально возможные перегрузки в условиях ограниченного снабжения кислородом. Внутрибрюшинное введение цисплатина в «Мезогеле» привело к снижению показателей ЛЖД как на 5-й, так и на 25-й секунде пережатия аорты и, как следствие, к уменьшению интегрального показателя сократимости – интеграла (площади под кривой давления, измеренного в течение 25 секунд нагрузки сопротивлением) (таблица 4).

Таблица 4

Показатели ЛЖД крыс при пробе сопротивлением (М±m, n=10)

Примечание: *- при p<0,05 по сравнению с контрольной группой животных.

Проведение нагрузочной пробы позволило выявить динамику нарушения функционирования миокарда крыс после внутрибрюшинного введения цисплатина в «Мезогеле». Снижение сократительной способности миокарда начинало развиваться уже с первых суток после введения цисплатина, достигало своего максимума к 5-м суткам и начинало медленно восстанавливаться к 14-м суткам эксперимента, но при этом полного восстановления показателей до уровня контрольной группы не происходило. При этом мы наблюдали положительное действие применения «Мексикор®» как метаболического кардиопротектора: на 5-е сутки после введения цисплатина снижение сократительной способности миокарда было незначительным, и последующее восстановление показателей ЛЖД и интегрального показателя сократимости к 14-м суткам эксперимента было более полным, в отличие от групп, не получавших лечения «Мексикор®».

Также, при проведении нагрузки сопротивлением, нами было изучена способность миокарда поддерживать высокое ЛЖД на всём протяжении пробы. На 5-й секунде пережатия аорты измерялся прирост ЛЖД и принимался за 100% (миокардиальный резерв сократимости). Затем прирост левожелудочкового давления измерялся на 25-й секунде и выражался в виде % от величины миокардиального резерва (рис.).

Исчерпание миокардиального резерва (%) в эксперименте при пережатии аорты на фоне внутрибрюшинного введения цисплатина в «Мезогеле» и применения препарата «Мексикор®»

На первые сутки после внутрибрюшинного введения цисплатина миокардиальный резерв по сравнению с контрольной группой (86,4±2,6%) сохранялся на высоком уровне как в группе, получавшей «Мексикор®» - 84,6%±2,0%, так и в группе без применения «Мексикор®» – 79,0±6,2%. На 5-е сутки после внутрибрюшинного введения цисплатина в «Мезогеле» мы наблюдали наибольшее сокращение миокардиального резерва в группе, получавшей «Мексикор®» - до 79,4±3,4%, в группе животных без применения «Мексикор®» величина миокардиального резерва достоверно отличалась от контрольной группы и составляла 75,8±3,5%. К 14-м суткам после введения цисплатина в «Мезогеле» наблюдалось небольшое восстановление величины миокардиального резерва – в группе, не получавшей «Мексикор®» - до 78,6±2,1%, и в группе, получавшей «Мексикор®» - до 80,5±3,5%.

Обсуждение полученных результатов

Проведённые эксперименты продемонстрировали наличие кардиотоксического действия цисплатина, которое проявлялось в наибольшей степени к 5-м суткам после внутрибрюшинного введения цисплатина в «Мезогеле». Прямое кардиотоксическое действие проявлялось в виде брадикардии, которая развивалась к 5-м суткам эксперимента, при этом у животных, не получавших лечения, снижение частоты сердечных сокращений достигало 21% (р<0,05). Применение «Мексикор®» позволило уменьшить негативное влияние цисплатина на ЧСС – снижение относительно контроля составило только 11% (р>0,05). К 14-м суткам после введения цисплатина в «Мезогеле» негативное влияние в виде брадикардии уменьшилось и достоверных отличий от контрольной группы не отмечалось. Полученные данные согласуются с известными проявлениями кардиотоксичности цисплатина, в острый период включающими в себя: нарушение ритма, наиболее часто проявляющееся в виде брадикардии [5] а также повышение уровня кардиальных энзимов, симптомы ишемии миокарда [3]. Обращает на себя внимание тот факт, что в 1-е сутки после внутрибрюшинного введения цисплатина в «Мезогеле» мы не наблюдали подобных проявлений кардиотоксичности, характерных для острого периода инфузии. Это позволяет предположить постепенное высвобождение цисплатина из структуры «Мезогеля» и сгладить пик концентрации цитостатика в системном кровотоке с уменьшением степени выраженности острых проявлений кардиотоксичности.

Повышение артериального давления при применении цисплатина обычно является более поздним побочным эффектом [3], и вследствие относительно короткого периода наблюдения проявлений гипертензии у крыс мы не наблюдали. Напротив, исходные показатели ЛЖД у крыс, получавших цисплатин, были ниже, чем в контрольной группе. Похожие результаты с более низкими средними цифрами артериального давления у крыс на фоне приёма цисплатина были продемонстрированы в ряде экспериментов, изучающих нефротоксичность цисплатина [9]. Как и в случае с брадикардией, наибольшее снижение артериального давления наблюдалось через 5 суток после начала эксперимента.

Проведение нагрузочных проб позволило нам выявить степень кардиотоксического действия цисплатина на сердечно-сосудистую систему крыс в остром и подостром периоде после внутрибрюшинного введения цисплатина в «Мезогеле». Применение цисплатина сопровождалось уменьшением показателей сократимости миокарда в покое и в условиях проведения нагрузочных проб. Наибольшее снижение показателей сократимости мы наблюдали через 5 суток после внутрибрюшного введения цисплатина в «Мезогеле». Обнаруженные изменения, наиболее вероятно, явились следствием поражения кардиомиоцитов из-за активации перекисного окисления липидов и изменения элекролитного баланса, что в свою очередь является следствием нефротоксических эффектов цисплатина [3]. В пользу этого предположения свидетельствует тот факт, что «Мексикор®» оказывал выраженное цитопротекторное действие и предотвращал значительное снижение показателей сократимости миокарда крыс во время проведения нагрузочных проб.

Возможный механизм повреждения клеточных мембран цисплатином за счёт повреждения мембрантранспортных систем СTR1, CTR2 и транспортных АТФ-аз P-типа ATP7A и ATP7B также реализуется увеличением перекисных соединений [7]. К 14-м суткам эксперимента способность сердечно-сосудистой системы крыс выдерживать нагрузки восстанавливалась, а при применении «Мексикор®» практически не отличалась от контрольной группы. Возможные механизмы реализации эффектов «Мексикор®», как производного 3-оксипиридина, доказаны в исследованиях Г.И. Клебанова и соавторов [2] и характеризуются двумя основными функциями: взаимодействием с ионами железа, которые способствуют снижению концентрации катализатора перекисного окисления липидов за счет окисления ионов железа, и способностью их взаимодействия с водорастворимым супероксидным анион-радикалом.

Таким образом, проведённые эксперименты продемонстрировали положительный эффект от применения цисплатина в виде инъекции в «Мезогеле» за счёт уменьшения пиковых концентраций цисплатина в системном кровотоке и, как следствие, минимизации побочных эффектов в острой фазе, а кардиотоксические эффекты подострой фазы были умеренными и успешно купировались применением препарата «Мексикор®».

Выводы:

1. Использование иммобилизированных форм цисплатина в «Мезогеле» позволяет уменьшить проявления кардиотоксичности в острой фазе.

2. Пик кардиотоксических эффектов цисплатина при использовании «Мезогеля» наблюдается на 5-е сутки после инъекции.

3. Применение препарата «Мексикор®» эффективно уменьшает кардиотоксические эффекты цисплатина в течение всего эксперимента.

Библиографическая ссылка