Содержание материала

НИТРОЗОМЕТИЛМОЧЕВИНА — NITROSOMETHULUREA
Синонимы: метилнитрозомочевина НММ.
Нитрозоалкилмочевины, к классу которых принадлежит нитрозометилмочевина, представляют собой производные мочевины, содержащие заместители при одном или двух атомах азота и нитрозогруппу при одном из них. Интерес к этим соединениям за последние годы вызван тем, что они способны проникать через гематоэнцефалический барьер, активны в отношении ряда солидных опухолей, не обладают перекрестной резистентностью с классическими алкилирующими веществами. а также отличны по молекулярному механизму действию.

Нитрозометилмочевина (НММ) относится к монозамещенным нитрозоалкилмочевинам и по химической структуре представляет собой N- нитрозо-N-метилмочевииу:
Нитрозоалкилмочевина
Отличительная особенность НММ, как и других соединений этой группы, заключается в том, что наряду с алкилирующим действием они обладают и карбамоилирующими свойствами.
НММ — низкоплавкое кристаллическое соединение кремовато-белого цвета термически нестабильное, плавится с разложением. Центральной группировкой НММ является остаток нитрозированной мочевины. который, несмотря на определенную полярность и способность образовывать водородные связи недостаточно гидрофилен для растворимости в воде. НММ плохо растворима в воде (до 2 %), слабо растворима в спирте, растворима в ацетоне, диметилсульфоксиде и диметилформамиде.
Препарат является реакционноспособным, но нестабильным соединением. Нестойки и водные растворы НММ, в которых вещество сохраняется без разложения лишь в течение 20—30 мин.
Препарат ресинтезирован в СССР и предложен в качестве противоопухолевого средства Институтом химической физики АН СССР.

Фармакологические свойства и противоопухолевое действие.

Токсичность НММ изменяется в зависимости от способа ее введения. Препарат более токсичен при внутривенном и внутрибрюшинном, чем при подкожном и пероральном применении.
У препарата отчетливо выражено кумулирующее действие, особенно при внутрибрюшинном и внутривенном введении (индекс кумуляции равен 100 %), и в меньшей степени — при подкожном и пероральном применении, когда его токсическое действие почти полностью обратимо (индекс кумуляции составляет 25 %),
В картине интоксикации НММ характерным являются поздние сроки гибели животных — в основном на 7—15-е сутки, а после введения препарата в сублетальных дозах интоксикация может проявляться в течение 30 дней.
Побочное действие НММ заключается главным образом в угнетении гемопоэза, степень которого также зависит от дозы и способа введения животным. Для НММ характерна отсроченная костномозговая токсичность, что объясняют длительностью циркуляции в крови продуктов распада препарата. После перорального десятикратного применения НММ в сублетальной дозе у животных развивается интоксикация, и большинство крыс погибает при явлениях глубокой лейкопении, тромбоцитопении и ретикулоцитопения. В костном мозге при этом наблюдается аплазия всех ростков кроветворения. Атрофические изменения выявляются также в селезенке, вилочковой железе, семенниках. На фоне угнетения кроветворения развивается дистрофия, и масса тела уменьшается на 15—20 %. При введении препарата в меньших дозах он переносится лучше, и угнетение кроветворения, в том числе лимфоидной ткани, носит обратимый характер. Препарат обладает местно-раздражающим действием и при попадании под кожу в виде 0,3—0,7 % -го раствора может вызывать воспаление, а иногда и некроз ткани.
НММ обладает широким спектром противоопухолевой активности в отношении злокачественных опухолей различного происхождения я морфологической структуры (перевивных, спонтанных, индуцированных канцерогенами и вирусами).
Кроме того, НММ обладает выраженным антилейкемическим действием - продолжительность жизни животных с лейкемией L-1210, Р-388, гемоцитобластозом La, лимфолейкозом AK-4, лимфосаркомой Месса, вирусной лейкемией Фрейнда у мышей, а также с эритромиелозом Швеца и лейкемией Даннинга крыс после проведения курса химиотерапии увеличивается на 50—100 %.
Отличительной особенностью НММ является ее эффективность при опухолях мозга. Это обнаружено на моделях индуцированных ДМБА и вирусами нейроглиальных опухолей и на интрацеребральноперевитой крысам мультиформной глиобластоме. Продолжительность жизни животных увеличивается на 40 %. Антибластической активность препарата обнаружена также при интрацеребральной перевивке лейкемии L-1210-саркомы 180, рака Эрлиха мышей и карциномы Герена крыс. Продолжительность жизни животных при этом увеличивается на 50, 32, 46 и 45 % соответственно.
Такая специфичность и тропность НММ к внутримозговым опухолям объясняется особенностями физико-химических я фармакологических свойств препарата. НММ хорошо растворима в липидах, что обеспечивает быстрый транспорт ее через клеточные мембраны и что особенно важно, через гематоэнцефалический барьер.
Препарат в равной мере активен при различных путях парентерального введения, т. е. способ его применения не оказывает существенного влияния на эффективность. Эффективность терапии зависит не только от дозы препарата, но и от схемы и режима его применения.
Лучший результат у мышей с асцитной формой опухоли Эрлиха наблюдается при однократном введении препарата в высокой дозе 120 мг/кг. Дробное же применение НММ по 20 мг/кг в сутки в той же суммарной дозе оказывает менее выраженное ингибирующее действие. При этом снижается и продолжительность жизни животных. Отмечена я высокая избирательность действия препарата. Химиотерапевтический индекс составляет 3—16 Активность НММ более выражена при ранних сроках введения, однако она сохраняется и на поздних стадиях развития опухолевого процесса.
Хотя НММ наряду с карбамолирующими свойствами проявляет алкилирующее действие, у препарата отсутствует перекрестная устойчивость к соединениям алкилирующего типа и других классов противоопухолевых веществ, что позволяет применять его в комплексе с другими препаратами.

Фармакокинетика

Сразу же после всасывания из крови радиоактивные Продукты биотрансформации 14С-НММ распределяются по органам. Через 15 мин. после внутривенного введения препарата наибольшее его количестве определяется в печени и головном мозге несколько меньше —в мышцах и эндокринной зоне поджелудочной железы. Малый уровень радиоактивности обнаруживается в жировой ткани, почках, а также в костном мозге. Быстрое и значительнее накопление метаболитов 14С-НММ отмечается в спинномозговой жидкости через 2 ч после введения препарата концентрация их составляет 95 % уровня в плазме. В нормальных клетках печени радиоактивность быстро снижается, и через 19 ч в них остается 54 %, а в ткани гепатомы радиоактивности постепенно нарастает и через 48 ч составляет 117 % радиоактивности, определяемой через 1 ч после введения НММ. Быстро yменьшается радиоактивность в селезенке.
При действии НММ обнаружена высокая степень метилирований белков и липидов, что может свидетельствовать о способности препарата повреждать клеточные и цитоплазматические мембраны.
Наиболее существенным в фармакокинетике НММ является то, что радиоактивность, обнаруживаемая после введения 14С-НММ В ДНК, РНК, белках и липидах печени а также селезенки, быстро уменьшается, тогда как во всех фракциях клеток гепатомы, за исключением липидов, она нарастает.
Изучение фармакокинетики препарата в субклеточных фракциях показало, что через 1 ч радиоактивность меченой НММ в ядре и цитоплазме клеток гепатомы одинакова, а во фракции митохондрий лизосомы содержится около 7 % введенной радиоактивности. В клетках здоровой печени максимальное содержание метки обнаруживается в цитоплазме (47 %) а также во фракции митохондрии — лизосомы (36 %), тогда как в ядре она составляет лишь 20 % Наибольшее количество радиоактивной метки концентрируется в белках и липидах меньше — в РНК и минимальное — в ДНК. Эти данные свидетельствуют о том, что НММ существенно нарушает функцию митохондрий. Исследование фармакокинетики НММ, меченной по карбонильной группе (14С-НММ), показало, что препарат способен не только алкилировать, но и карбамонлировать макромолекулы белков, ферментов и липидов, поражая при том мембранный аппарат клеток. Интенсивное карбамонлирогание белков выявлено во всех органах, особенно в ткани гепатомы. Избирательного накопления НММ в опухолевых клетках не отмечено хотя время нахождения в них препарата повышено по сравнению с нормальными клетками.
Таким образом, после введения мышам с гепатомой 22 НММ, меченной по метальной и карбонильной группам происходит быстрой метилирование и карбамонлирование макромолекул опухолевых и нормальных клеток. Клетки печени и селезенки быстрее, чем клетки гепатомы, освобождаются от поврежденных макромолекул РНК, белков и липидов и репарируют повреждения ДНК Необратимость вызванных НММ повреждений связывают с образованием в организме изоцианатов, ингибирующих процессы репарации в клетке и ответственных, по-видимому, за терапевтический, равно как и токсический, эффект.
В нормальных и опухолевых клетках нитрозометилмочевина подвергается метаболическим превращениям. Вначале происходит катализируемое ОН-ионами образование оксиметилдиазония и изоцианата. Затем из оксиметилдиазония при ионизации образуется ион метилдиазония, который превращается в более устойчивую таутомерную форму — диазометан — или распадается на метилкарбониевый ион и азот.

Механизм действия.

Одним из основных путей реализации противоопухолевой активности НММ является ее действие на синтез, структуру и функции нуклеиновых кислот, а изменения в генетическом аппарате, как и в других звеньях метаболического превращения препарата. влекут за собой нарушения митотического цикла и кинетики клеточной пролиферации, определяющие в конечном итоге исход терапии. Существует точка зрения, что активным действующим началом НММ является не сама молекула, а продукты ее превращения. В физиологических условиях НММ легко расщепляется с образованием метилкарбониевых ионов, которые вступают в реакции алкилирования и реагируют с нуклеофильными центрами ДНК, РНК и белков. В процессе расщепления препарата образуются также изоцианаты, карбамонлирующие белки, липиды. Сочетание алкилирующих и карбамонлирующих свойств НММ и определяет ее высокую противоопухолевую эффективность. В терапевтических дозах НММ повреждает аппарат трансляции и транскрипции в опухолевых клетках Ингибирование синтеза ДНК связано с карбамонлированием ДНК-полимеразы и других ферментов репарации ДНК и повреждением ДНК-матрицы.
При изучении кинетики связывания с биомакромолекулами и субклеточными структурами и освобождения НММ, меченной 14С по метальной группе, радиоактивность выявлена во фракциях ДНК печени животных с опухолями и в ткани гепатомы. Через 4 ч после введения препарата цитоплазматические рРНК и тРНК печени метилируются вдвое интенсивнее, чем соответствующие РНК гепатомы. Радиоактивность же ядерных фракций РНК печени и гепатомы приблизительно одинакова, хотя интенсивность метилирования отдельных фракций ядерной РНК различна. Кроме того, обнаружены характерные различия в метилировании не только РНК, но также ДНК, белков и липидов нормальных и опухолевых клеток. В условиях выраженной противоопухолевой активности НММ глубоко угнетает синтез макромолекул в опухолевых клетках при незначительном ингибировании синтеза ДНК и отсутствии существенных изменений в синтезе РНК и белка в органах животных.
Обладая выраженными мутагенными свойствами, в клетках животных и человека НММ вызывает значительное количество хромосомных аберраций. В элементах костного мозга и в клетках опухоли отмечается заметное увеличение количества аберрантных метафаз, коррекция которых не совпадает во времени у нормальных и опухолевых клеток. В костном мозге первый пик появления аберрантных метафаг отмечается через 2—4 ч после внутривенного введения НММ, а в клетках опухоли — только через 12 ч. Второй, более значительный подъем числа клеток с перестройками хромосом в костном мозге наблюдается через 24—28 ч, а в опухоли — через 54 ч.
Выявлены различия и в скорости уменьшения числа хромосомных аберраций: в костном мозге уже на 3-и сутки их уровень снижается до контрольных показателей (5 %), тогда как в опухоли количество поврежденных метафаз достигает 20—30 % . Подтверждением тому служат качественные различия хромосом. НММ не вызывает транслокации в хромосомах клеток костного мозга, а в основном — истинные разрывы или делении, а также единичные пробелы или гены. В хромосомах же опухолевых клеток отмечается преимущественное образование транслокаций (80—90 %), что свидетельствует о более глубоком повреждении их, так как транслокации хромосом являются наиболее стойкими повреждениями, нарушающими процесс анафазного деления клеток, особенно если в транслокацию вовлечено несколько хромосом. А изменения в генетическом аппарате неизбежно приводят к нарушениям митотического цикла и кинетики клеточной пролиферации, что определяет в конечном итоге чувствительность опухоли к препарату и исход лечения. Таким образом хромосомные аберрации в опухолевых клетках появляются позднее, а сохраняются более длительное время, чем в костном мозге. Уменьшение же числа поврежденных метафаз происходит в костном мозге раньше чем в клетках опухоли.
Влияние НММ на фазы клеточного цикла проявляется прежде всего в замедлении прохождения клетками фазы S. Выявлены существенные различия в действии НММ на инициацию синтеза ДНК и на синтез ДНК в клетках, уже вошедших в фазу S. Оказалось, что инициация синтеза ДНК — довольно устойчивый процесс который лишь временно замедляется под влиянием препарата тогда как во всех клетках, находящихся в фазе S, происходит значительное угнетение синтеза ДНК. Скорость и степень снижения синтеза ДНК коррелируют с чувствительностью опухолей к НММ. Так, в клетках опухолей молочных желез животных происходит быстрое и глубокое снижение и очень медленное восстановление синтеза ДНК. Эти опухоли высокочувствительны к препарату, тогда как в клетках лейкемии I.-1210, умеренно чувствительной к препарату, синтез ДНК ингибируется медленно и незначительно а восстановление его начинается раньше и приводит к накоплению клеток в поздней интерфазе.
НММ значительно замедляет прохождение опухолевыми клетками фазы G2. Особенно высокочувствительны к препарату клетки в стационарной фазе роста. Преимущественную цитотоксическую активность проявляет препарат в отношении покоящихся клеток, что может быть одним из факторов определяющих значительную его активность в отношении относительно медленно растущих солидных опухолей с низким пролиферативным пулом, которые обычно устойчивы к химиотерапии и по цитокинетическим характеристикам близки к новообразованиям человека.
НММ относится к фазо- и циклонеспецифическим соединениям, токсичным как для покоящихся (G0), так и для пролиферирующих клеток (G — S и G) Препарат проявляет синергизм при комбинированном применении с цитостатиками различной природы — алкилирующими соединениями, антиметаболитами, антибиотиками — такими, как циклофосфан, сарколизин, меркаптопурин, метотрексат, цитозин-арабинозид, винкристин, блеомицин и другие, а это может свидетельствовать о том, что продукты превращения препарата — метилизоцианаты — не только сами повреждают жизненно важные звенья метаболизма опухолевой клетки, но и препятствуют восстановлению повреждений, вызванных в макромолекулах другими препаратами.

Показания к применению.

Высокая противоопухолевая активность НММ подтверждена в клинике. Препарат проявил значительный лечебный эффект и рекомендован при лимфогранулематозе и лимфосаркоме, недифференцированных формах рака легкого, а в комбинации.