Суточный ритм токсичности лекарственных препаратов от рака
Есть много данных о суточном ритме токсичности других противоопухолевых препаратов. Процент выживших животных при введении различных доз винкристина в разные часы суток также неодинаков. Из 10 введенных доз винкристина к 7 дозам максимум резистентности организма белых беспородных мышей приходится на 06 ч.
Также на световой период суток приходится максимальная резистентность мышей линии BDFi к другому противоопухолевому препарату - арабинозилцитозину. Наибольшая смертность подопытных животных (условия: с 06 до 18 ч - свет, с 18 до 06 ч - темнота) отмечена после введения препарата в период от 18 до 23 ч, а наименьшая - от 08 ч 30 мин до 13 ч. Учитывая это, Е. Haus изменили схему применения арабинозилцитозина у мышей с перевитой лейкемией L1210. Одним группам животных препарат вводили по принятой схеме - равными дозами (30 мг/кг) через 3 ч на протяжении суток (суммарная доза 240 мг/кг). Были применены 4 такие схемы с 3-дневными интервалами (общая доза 960 мг/кг). Другие группы мышей получали препарат по «синусоидальной» схеме, учитывающей суточный ритм токсичности препарата. В часы наибольшей резистетности организма дозу увеличивали, в часы наименьшей - уменьшали (в 08 ч - 30 мг/кг; 11 ч - 67,5 мг/кг; 14 ч - 67,5 мг/кг; 17 ч - 30 мг/кг; 20 ч-15 мг/кг; 23 ч - 7,5 мг/кг; 02 ч - 7,5 мг/кг; 05 ч - 15 мг/кг). В 3 сериях опытов (в зависимости от срока начала лечения после перевивки) выявлено, что животные, не получавшие препарат, погибали до 11-го дня, а получавшие равными дозами жили: 1-й группы- 14, дней, 2-й - 18 и 3-й группы - 9 дней; получавшие препарат по «синусоидальной» схеме жили: 1-й группы -29 дней, 2-й группы - 33 и 3-й группы- 17 дней (различия по группам достоверны). Как видно, во всех группах хронобиологический подход к лечению увеличивал продолжительность жизни мышей с лейкозом.
L. Scheving в лабораториях двух городов (Арканзас и Миннесота) провели синхронное исследование суточного ритма токсичности арабинозилцитозина, применяя «синусоидальную» схему со смещением времени инъекции наибольшей дозы на различные часы суток. Оказалось, что в лабораториях обоих городов (расстояние между ними 1000 км, разница местного времени 1 ч) наиболее оптимальным является введение максимальных доз в период от 09 ч 30 мин до 18 ч 30 мин, а «наихудшим» временем - период от 21 ч 30 мин до 06 ч 30 мин (животные, как и в предыдущем эксперименте, содержались при фиксированном фотопериоде). Надо отметить, что наименьший процент (12,5%) выживших животных в обеих лабораториях отмечен в группах, которым препарат вводили равными дозами. При введении максимальных доз в темновой период суток количество выживших животных колебалось от 25 до 37,5%, а в световой период - 73-80%. Следовательно, чувствительность к токсическому действию арабинозилцитозина определяло не само астрономическое время, характерное для данных городов, а синхронизация биоритмов организма, обусловливающих суточный ритм резистентности, со световым и темновым периодами. Впоследствии это было отчетливо показано в экспериментах при изменении фотопериода. Мыши содержались в течение 8 ч при свете (с 16 до 24 ч) и 16 ч при темноте (с 24 до 16 ч), т. е. в условиях, инверсных освещению при естественной смене дня и ночи и по отношению к предыдущим опытам.
Арабинозилцитозин вводили в 20 ч (средняя часть светового периода), в 12 ч (поздняя часть темнового периода) и в 04 ч (ранняя часть темнового периода). Были проведены 3 серии опытов и во всех наибольший процент (40, 55 и 80%) выживших животных был отмечен после инъекции препарата в 20 ч, т. е. в середине светового периода. При инъекции в 12 ч выживало 25-30%, а в 04 ч - только 5-10% мышей. Таким образом, наибольшая резистентность организма к токсическому действию арабинозилцитозина, как и в предыдущих экспериментах, приходится на световой период суток, а наименьшая - на темновой независимо от астрономического времени.
Особый интерес представляет работа L. Scheving, в которой мышам с лейкозом вводили два препарата - циклофосфан и арабинозилцитозин. После введения циклофосфана мышам с лейкозом в 18 ч, т. е. в часы минимальной токсичности, «вылечивалось» 50% животных. L. Scheving 8 группам мышей, содержавшихся при фиксированном фотопериоде, вводили арабинозилцитозин по «синусоидальной» схеме, а также один раз циклофосфамид в различные часы суток. Наибольший терапевтический эффект отмечался при инъекции циклофосфана в дозе 50 мг/кг на фоне арабинозилцитозина в 17 и 20 ч (94,1% «вылеченных» животных), а при введении циклофосфана в 08 ч «вылечилось» только 44,4% мышей. Вместе с тем необходимо отметить, что при увеличении суточной дозы арабинозилцитозина максимальный терапевтический эффект достигается назначением циклофосфана в 11 ч (28% «вылеченных» особей), после его инъекций в 02 и 05 ч «вылечилось» только 8% животных. С помощью косиноранализа всех серий эксперимента было показано, что оптимальное время назначения циклофосфана с учетом ритма токсичности различных его доз на фоне «синусоидального» введения арабинозилцитозина находится в пределах 13 ч 40 мин- 18 ч 16 мин, а усредненная акрофаза выживаемости мышей с лейкозом - в 16 ч 12 мин.
Приведенные материалы убедительно свидетельствуют в пользу хронобиологического подхода в лечении злокачественного процесса, исходя из данных о суточном ритме токсичности противоопухолевых препаратов. Однако необходимо иметь в виду следующее. Во-первых, условия содержания животных, а именно фотопериодичность, поскольку режим освещенности может сдвинуть акрофазу как чувствительности организма к токсическому действию противоопухолевого препарата, так и клеточной пролиферации, причем не только в нормальных тканях, но и в опухоли. По нашему мнению, для изучения биоритмов с целью выявления их закономерностей (характера кривой ритма, места акрофазы в периоде, уровня изучаемого процесса) более адекватным является содержание животных в естественных условиях смены дня и ночи. В том же случае, если надо синхронизировать или увеличить степень синхронизации какого-то процесса для последующего воздействия на него, предпочтительным, очевидно, является содержание животных в условиях фиксированного фотопериода. Во-вторых, при назначении нескольких препаратов время проявления максимальной резистентности к одному из них или ко всем сразу может измениться. В опытах по «лечению» мышей с лейкозом сочетанием таким препаратов, как арабинозилцитозин, циклофосфан, винкристин, цисплатина, диаминдихлорид, метилпреднизолон, наблюдался сдвиг акрофазы чувствительности к их токсическому действию, а также лечебного эффекта. В-третьих, имеются данные о вариабельности токсического эффекта в различные сезоны года, что также необходимо принимать во внимание при использовании хронобиологического подхода в лечении рака груди.
Также на световой период суток приходится максимальная резистентность мышей линии BDFi к другому противоопухолевому препарату - арабинозилцитозину. Наибольшая смертность подопытных животных (условия: с 06 до 18 ч - свет, с 18 до 06 ч - темнота) отмечена после введения препарата в период от 18 до 23 ч, а наименьшая - от 08 ч 30 мин до 13 ч. Учитывая это, Е. Haus изменили схему применения арабинозилцитозина у мышей с перевитой лейкемией L1210. Одним группам животных препарат вводили по принятой схеме - равными дозами (30 мг/кг) через 3 ч на протяжении суток (суммарная доза 240 мг/кг). Были применены 4 такие схемы с 3-дневными интервалами (общая доза 960 мг/кг). Другие группы мышей получали препарат по «синусоидальной» схеме, учитывающей суточный ритм токсичности препарата. В часы наибольшей резистетности организма дозу увеличивали, в часы наименьшей - уменьшали (в 08 ч - 30 мг/кг; 11 ч - 67,5 мг/кг; 14 ч - 67,5 мг/кг; 17 ч - 30 мг/кг; 20 ч-15 мг/кг; 23 ч - 7,5 мг/кг; 02 ч - 7,5 мг/кг; 05 ч - 15 мг/кг). В 3 сериях опытов (в зависимости от срока начала лечения после перевивки) выявлено, что животные, не получавшие препарат, погибали до 11-го дня, а получавшие равными дозами жили: 1-й группы- 14, дней, 2-й - 18 и 3-й группы - 9 дней; получавшие препарат по «синусоидальной» схеме жили: 1-й группы -29 дней, 2-й группы - 33 и 3-й группы- 17 дней (различия по группам достоверны). Как видно, во всех группах хронобиологический подход к лечению увеличивал продолжительность жизни мышей с лейкозом.
L. Scheving в лабораториях двух городов (Арканзас и Миннесота) провели синхронное исследование суточного ритма токсичности арабинозилцитозина, применяя «синусоидальную» схему со смещением времени инъекции наибольшей дозы на различные часы суток. Оказалось, что в лабораториях обоих городов (расстояние между ними 1000 км, разница местного времени 1 ч) наиболее оптимальным является введение максимальных доз в период от 09 ч 30 мин до 18 ч 30 мин, а «наихудшим» временем - период от 21 ч 30 мин до 06 ч 30 мин (животные, как и в предыдущем эксперименте, содержались при фиксированном фотопериоде). Надо отметить, что наименьший процент (12,5%) выживших животных в обеих лабораториях отмечен в группах, которым препарат вводили равными дозами. При введении максимальных доз в темновой период суток количество выживших животных колебалось от 25 до 37,5%, а в световой период - 73-80%. Следовательно, чувствительность к токсическому действию арабинозилцитозина определяло не само астрономическое время, характерное для данных городов, а синхронизация биоритмов организма, обусловливающих суточный ритм резистентности, со световым и темновым периодами. Впоследствии это было отчетливо показано в экспериментах при изменении фотопериода. Мыши содержались в течение 8 ч при свете (с 16 до 24 ч) и 16 ч при темноте (с 24 до 16 ч), т. е. в условиях, инверсных освещению при естественной смене дня и ночи и по отношению к предыдущим опытам.
Арабинозилцитозин вводили в 20 ч (средняя часть светового периода), в 12 ч (поздняя часть темнового периода) и в 04 ч (ранняя часть темнового периода). Были проведены 3 серии опытов и во всех наибольший процент (40, 55 и 80%) выживших животных был отмечен после инъекции препарата в 20 ч, т. е. в середине светового периода. При инъекции в 12 ч выживало 25-30%, а в 04 ч - только 5-10% мышей. Таким образом, наибольшая резистентность организма к токсическому действию арабинозилцитозина, как и в предыдущих экспериментах, приходится на световой период суток, а наименьшая - на темновой независимо от астрономического времени.
Особый интерес представляет работа L. Scheving, в которой мышам с лейкозом вводили два препарата - циклофосфан и арабинозилцитозин. После введения циклофосфана мышам с лейкозом в 18 ч, т. е. в часы минимальной токсичности, «вылечивалось» 50% животных. L. Scheving 8 группам мышей, содержавшихся при фиксированном фотопериоде, вводили арабинозилцитозин по «синусоидальной» схеме, а также один раз циклофосфамид в различные часы суток. Наибольший терапевтический эффект отмечался при инъекции циклофосфана в дозе 50 мг/кг на фоне арабинозилцитозина в 17 и 20 ч (94,1% «вылеченных» животных), а при введении циклофосфана в 08 ч «вылечилось» только 44,4% мышей. Вместе с тем необходимо отметить, что при увеличении суточной дозы арабинозилцитозина максимальный терапевтический эффект достигается назначением циклофосфана в 11 ч (28% «вылеченных» особей), после его инъекций в 02 и 05 ч «вылечилось» только 8% животных. С помощью косиноранализа всех серий эксперимента было показано, что оптимальное время назначения циклофосфана с учетом ритма токсичности различных его доз на фоне «синусоидального» введения арабинозилцитозина находится в пределах 13 ч 40 мин- 18 ч 16 мин, а усредненная акрофаза выживаемости мышей с лейкозом - в 16 ч 12 мин.
Приведенные материалы убедительно свидетельствуют в пользу хронобиологического подхода в лечении злокачественного процесса, исходя из данных о суточном ритме токсичности противоопухолевых препаратов. Однако необходимо иметь в виду следующее. Во-первых, условия содержания животных, а именно фотопериодичность, поскольку режим освещенности может сдвинуть акрофазу как чувствительности организма к токсическому действию противоопухолевого препарата, так и клеточной пролиферации, причем не только в нормальных тканях, но и в опухоли. По нашему мнению, для изучения биоритмов с целью выявления их закономерностей (характера кривой ритма, места акрофазы в периоде, уровня изучаемого процесса) более адекватным является содержание животных в естественных условиях смены дня и ночи. В том же случае, если надо синхронизировать или увеличить степень синхронизации какого-то процесса для последующего воздействия на него, предпочтительным, очевидно, является содержание животных в условиях фиксированного фотопериода. Во-вторых, при назначении нескольких препаратов время проявления максимальной резистентности к одному из них или ко всем сразу может измениться. В опытах по «лечению» мышей с лейкозом сочетанием таким препаратов, как арабинозилцитозин, циклофосфан, винкристин, цисплатина, диаминдихлорид, метилпреднизолон, наблюдался сдвиг акрофазы чувствительности к их токсическому действию, а также лечебного эффекта. В-третьих, имеются данные о вариабельности токсического эффекта в различные сезоны года, что также необходимо принимать во внимание при использовании хронобиологического подхода в лечении рака груди.