Аспарагиназа

АСПАРАГИНАЗА (ASPARAGINASUM)

Синонимы: Краснитин, Кридолаза, Лейназа, Asparaginase, Colaspase, Crasnitine, Eispar, Krasnitin, Krasnitinum, Kridolase, L-Asparaginase, Leucasa, Leunasa, Lyovan/

Аспарагиназа является первым и пока единственным препаратом фер­ментного происхождения, применяющимся для лечения острых лейкозов. Антилейкозная активность фермента была открыта в эксперименте установлением факта, что сыворотка крови здоровой морской свинки у животных с лимфосаркомой Гарднера оказывает ингибирующее действие на рост опухо­ли, которое, как было позднее показано, связано с наличием в сыворотке значительного количества фермента L-аспарагиназы.

Производство

L-Аспарагиназа широко распространена в природе, она встречается у грибов, дрожжей, растений, бактерий и даже у животных. Для выделения фермента, применяемого в медицине с лечебной целью, подробно изучены 2 источника — сыворотка морской свинки и бактерии. Получение L- аспарагиназы из сыворотки морских свинок для широкого применения в медицине оказалось мало реальным, так как этот метод не экономичен, громоздок и трудоемок. Из многочисленных микроорганизмов наиболее доступным и активным продуцентом оказалась кишечная папочка из различных штаммов этих бактерий хорошо изучен, его противоопухолевый эффект более высок, чем у полученного из других бактерий.

Благодаря использованию современных эффективных технологических методов очистки фермента, удалось получить высокоочищенные; которые в настоящее время с успехом используют для лечения больных. Сравнительно высокая термостабильность аспарагиназы из позволяет очистить фермент от большого количества белковых примесей нагреванием.

Во многих странах мира аспарагиназу в промышленном масштабе производят из различных источников и продуцентов, однако в клинике применяют аспарагиназу, полученную из кишечной палочки.

Аспарагиназа представляет собой аспарагинаминогидролазу, полученную в кристаллическом виде из кишечной палочки. Оптимум ее pH 6,7-7,5. Лечебный очищенный препарат представляет собой аморфную массу, хорошо растворимую в воде и практически нерастворимую в спирт эфире и хлороформе. Растворенный препарат сохраняет активность при 4 0в течение 24—48 ч. Активность аспарагиназы выражают в международных единицах действия (МЕ).

Фармакологические свойства и противоопухолевое действие

Аспарагиназа отличается низкой острой токсичностью. Отмечены видовые различия в чувствительности к препарату. При введении 1 раз в неделю в дозе 2000 МЕ/кг фермент замедляет увеличение массы растущих крыс самцов, не влияя на этот показатель у самок.

Введение токсических доз фермента вызывает нарушение координации движений, урежение дыхания, потерю массы тела, снижение двигательной активности и мышечного тонуса, анорексию, саливацию, появление тремор и судорог.

Хроническая токсичность выявляется после многократного и длительного введения высоких доз аспарагиназы. При этом несколько замедляется прирост массы тела самцов. Показатели крови (количество эритроцитов, лейкоцитов, содержание гемоглобина), как и весовые коэффициенты органов, при этом не изменяются, что может свидетельствовать о низкой кумулятивной токсичности препарата.

В эксперименте на животных с перевивным лейкозом и лимфосаркомой доказана антибластическая активность аспарагиназы — происходит торможение развития процесса и значительно увеличивается продолжительность жизни«

Введение фермента одновременно с имплантацией опухолевых клеток штамма БВАШ предотвращает развитие опухолей у животных.

Эффективность терапии зависит от сроков применения, препарата: при введении фермента мышам Сразу после инокуляции лейкозных клеток эффекта не наблюдается, а введение через 7 дней после перевивки лейкоза вызывает полное излечение животных.

Результаты лечения аспарагиназой отдельных экспериментальных опухолей поразительны по скорости проявления и высокой эффективности большие по размеру чувствительные опухоли исчезают за 2—3 дня. В регрессирующей лимфоме Гарднера уже через 48 часов после введения фермента содержится более 90% погибших клеток, а через 72 часа обнаруживаются лишь единичные жизнеспособные клетки.

Аспарагиназа обладает высокой специфичностью и строгой избирательностью каталитического действия на лимфоидные опухоли. По сообщению > зарубежных исследователей, фермент проявлял антибластическое действие при 32 видах различных лимфом. В эксперименте чувствительными к аспарагиназе оказались и некоторые солидные опухоли.

Многочисленные эксперименты показали уникальное противолейкозное свойство аспарагиназы, проявляющееся в высокой избирательности действия на лейкозные клетки. Достоинством препарата является его высокий химио­терапевтический индекс.

Как и многие белки, аспарагиназа в организме проявляет антигенные свойства, вызывающие у животных анафилактоидные реакции, характер и выраженность которых соответствуют анафилактическому действию. При введении высоких доз в 90% случаев наблюдается иммунодепрессивный эффект.

Препараты аспарагиназы, введенные до инъекции антигена, угнетают продукцию гемагглютининов против эритроцитов барана. При введении аспарагиназ после антигена иммунодепрессивный эффект не проявляется. Существенно подавляют они и продукцию гемолизинов, независимо от вре­мени введения антигена. Все аспарагиназы, полученные из кишечной палочки, обладают перекрестной антигенностью, тогда как фермент, выделенный из других бактерий, не имеет общих антигенов с препаратами из кишечной палочки. При взаимодей­ствии аспарагиназ с соответствующими антителами их ферментативная ак­тивность снижается почти в 2 раза. Установлена корреляция между титром антител и скоростью освобождения крови от препарата. Так, у иммунных мышей освобождение плазмы от энзима происходит в течение 30 мин после его внутривенного введения, при этом содержание циркулирующего в крови аспарагина быстро возвращается к норме. У неиммунизированных живот­ных фермент определяется в крови в течение 48 ч после инъекции, а аспарагин в крови отсутствует. Это свидетельствует о том, что образование в крови иммунных антител может свести к нулю противолейкозную актив­ность аспарагиназы. Подтверждением этому служат данные о неэффективно­сти лечения препаратом животных с перевивной лимфомой, предварительно иммунизированных этим ферментом, так как в крови накапливаются антите­ла к нему.

Широта терапевтического действия аспарагиназы мала. Однако она не проявляет перекрестной резистентности с другими цитостатическими препа­ратами и с успехом может применяться в случаях, устойчивых к химиотерапии.

Токсичность аспарагиназы для здоровых тканей небольшая. Каких-либо существенных морфологических изменений в мозге, легких, сердце, печени и селезенке, поджелудочной железе, толстых и тонких кишках, мышцах мел­ких животных и даже обезьян она не вызывает. Менее резистентны к дейст­вию фермента клетки вилочковой железы.

В высоких дозах, достигающих или превышающих МПД, аспарагиназа, в отличие от большинства алкилирукмцих веществ, не вызывает выраженную миелодепрессию, но возможны побочные Токсические эффекты в других органах — печени, поджелудочной железе, почках и мозге.

Аспарагиназа проявляет пирогенность и эмбриотоксичность. Препарат может вызывать временную лимфопению, тогда как со стороны других рост­ков кроветворения значительных изменений не отмечается. В связи с тем что аспарагиназа отщепляет аммиак от аспарагина и глутамина, длительное при­менение ее в высоких дозах может привести к развитию аммониемии.

Механизм действия

Цитостатические механизмы влияния аспарагина­зы значительно отличаются от механизма действия других противоопухолевых препаратов и направлены на изменение биохимического гомеостаза, на нарушение обменных процессов в клетках.

Ведущим в механизме антилейкозного действия аспарагиназы является тот факт, что фермент в организме, особенно в лейкозных клетках с высокой пролиферативной активностью, создает дефицит аспарагина. А истощение уровня аспарагина, в свою очередь, оказывает влияние на мембраны лейкоз­ных клеток, их метаболизм и деление. Поэтому чувствительность клеток и тканей связана с аспарагинзависимостью клеток. Установлено, что к дейст­вию аспарагиназы наиболее чувствительны опухолевые клетки, не способ­ные синтезировать аспарагин в результате дефицита в них фермента аспарагинсинтетазы. В чувствительных к аспарагиназе клетках лейкоза и куль­туры лимфомы Беркитта фермент в концентрации 50 МЕ/мл на 97—98% тормозит включение тимидина в ДНК. В этой же концентрации препарат не влияет на уровень включения меченого нуклеозида в ДНК клеток лейкозов и клеток рака яичников человека, нечувст­вительных к аспарагиназе. А так как аспарагин входит в состав белков, то снижение его концентрации приводит к ослаблению или прекращению бел­кового синтеза, что, по-видимому, и является непосредственной причиной регрессии опухоли.

Экспериментально подтверждено снижение интенсивности синтеза бел­ка при уменьшении концентрации аспарагина в бластных клетках, ингиби­руемых аспарагиназой. Это, естественно, приводит к отмиранию и рассасы­ванию опухолевых клеток, а в результате попадания в кровь специфических антигенов из распадающихся клеток включаются иммунологические защит­ные силы организма.

Препарат является циклозависимым и действует на клетки, находящиеся в фазе митотического цикла.

Ранее признавали, что потребность в экзогенном аспарагине является уникальным свойством лимфом, отвечающим на введение аспарагиназы. Однако позднее было показано, что нормальные лимфоциты тоже нуждаются в экзогенном аспарагине. Обнаружено сходство между клетками лимфоид­ных опухолей и нормальными лимфоцитами по содержанию гликопротеидов в клеточной стенке. Поэтому разрушению внеклеточного пула аспарагина и лизису могут подвергаться не только клетки опухолей, но и нормальные лимфоциты, что в свою очередь может приводить к развитию временных лимфопений и кратковременных ремиссий при лимфолейкозах.

Фармакокинетика и метаболизм

Время циркуляции аспарагиназы в крови и сроки выведения ее из организма различны у разных видов живот­ных — из плазмы крови крыс скорость выведения фермента значительно выше, чем из плазмы крови кроликов и мышей. Уровень ферментативной активности препарата в крови зависит также от метода введения. Наиболее высокая концентрация аспарагиназы в крови наблюдается при внутривенном введении, а при внутрибрюшинном и особенно при внутримышечном введе­нии она в 3—4 раза ниже. Максимум содержания фермента в циркулирую­щей крови после однократного внутривенного введения отмечается уже в первые минуты, тогда как при других методах введения этот показатель на­блюдается лишь через 2 ч. Циркулирует препарат в крови животных в тече­ние 8—10 ч; через 12 ч он в плазме крови не определяется.

Динамика содержания фермента в крови кроликов при многократном введении отличается от таковых показателей других препаратов. Установле­но, что по мере увеличения количества инъекций и удлинения сроков после первого введения аспарагиназы скорость выведения фермента из крови воз­растает. Через 25—30 дней (6—7 инъекций) она в 2 раза превышает скорость очищения крови, зарегистрированную после первой инъекции.

У человека период полураспада фермента после внутривенного введе­ния составляет 8—30 ч. При ежедневном применении удается поддерживать достаточный уровень препарата в крови, причем его следы можно обнару­жить в плазме крови еще в течение 10 дней после окончания курса лечения. Однако в моче в результате быстрой биотрансформации в организме препа­рат не обнаруживается.

Метаболические сдвиги в организме под влиянием аспарагиназы связа­ны с обменом аспарагина. Известно, что большая часть аспарагина, необхо­димого организму, синтезируется клетками печени. Биосинтез аспарагина обычно протекает под влиянием аммиакзависимой аспарагинсинтетазы. Наибольшей аспарагинсинтетазной активностью обладает микросомальная фракция клеток печени (в лейкоцитах она незначительная). Аспарагин, как и глутамин, является эссенциальным фактором для роста и развития не только нормальных, но и малигнизированных тканей.

Опухолевые и лейкозные клетки для своего роста и размножения также нуждаются в аспарагине. Установлено, что в некоторых лейкозных клетках аспарагинсинтетазы нет или имеется незначительное количество, тогда как в большинстве солидных опухолей человека этот фермент есть всегда. Лей­козные клетки, бедные аспарагинсинтетазой, не могут синтезировать аспара­гин и вынуждены пользоваться экзогенным аспарагином, захватывая его из циркулирующей крови. Аспарагиназа, являясь катализатором распада аспа­рагина, лишает их этих источников. Попадая в организм, этот фермент, кро­ме дезаминирования аспарагина, способен катализировать его гидролиз.

Аспарагинсинтетазная дефектность некоторых лейкозных клеток и лимфосарком является показателем их чувствительности к аспарагиназе. Нарушение метаболизма аспарагина, его дефицит в лейкозных клетках и истощение в плазме крови естественно приводят к нарушению синтеза белка и, следовательно, к торможению развитая лейкозного процесса. Угнетение белкового синтеза — это наиболее ранние и ощутимые биохимические изме­нения, возникающие под влиянием аспарагиназы.

Показания к применению

Спектр антибластического действия аспара­гиназы ограничивается главным образом острым лимфобластным лейкозом преимущественно у детей. Ремиссии можно достичь также при злокачест­венных лимфомах — лимфосаркоме и ретикулосаркоме, а иногда и в случаях обострения хронической миелоидной лейкемии. Особенно хороший эффект препарат вызывает у бальных, ранее не получавших химиотерапию. При этом ремиссии можно наблюдать даже в случаях, рефрактерных к другим противоопухолевым препаратам. Включение аспарагиназы в состав лекарст­венных комбинаций с винкристином и преднизолоном позволяет получить полные ремиссии у 97% бальных острым лимфобластным лейкозом. Препа­рат оказывает лучший эффект в сочетании с другими цитостатиками.

Способ применения и дозы

Аспарагиназу вводят ежедневно внутри­венно. Суточная доза препарата — 200—300 МЕ/кг, курсовая доза — 300 000 — 400 000 МЕ. Возможна медленная инфузия препарата — в течение 30 мин. Иногда проводят интенсивный курс лечения, увеличивая суточную дозу и сокращая сроки лечения. Больше о дозировке можно прочитать на сайте.

Побочное действие

Токсические свойства препарата выражены незна­чительно, переносимость индивидуальна. Осложнения, которые мо1уг воз­никнуть у больных во время лечения, имеют ряд особенностей и выражаются в основном в токсическом действии на печень, почки, поджелудочную желе­зу и центральную нервную систему. Могут наблюдаться недомогание, тош­нота, рвота, анорексия, иногда — снижение массы тела, лихорадка. Побоч­ные эффекты дозозависимы.

Биохимические признаки недостаточности функции печени могут воз­никнуть уже в первые недели лечения. Нарушается прежде всего протеинсинтезирующая функция — уменьшается содержание общего белка, наблю­дается гипоальбуминемия, иногда сопровождаемая анасаркой. Содержание глобулинов обычно не изменяется. У отдельных больных отмечается изме­нение свертывающей системы крови с умеренно выраженным геморрагиче­ским синдромом, обусловленное дефицитом ряда образуемых печенью коа­гуляционных факторов, снижением содержания протромбина, фибрина. Может повышаться содержание остаточного азота в крови, билирубина, трансаминаз, щелочной фосфатазы, иногда появляется гипохолестеринемия, повышенная задержка бромсульфалеина. У больных с исходной патологией печени гепатотропный эффект возникает чаще и выражен сильнее.

Описаны случаи почечной недостаточности, развития панкреатита, про­текающего без повышения панкреатической амилазы и липазы в сыворотке крови, что связано с нарушением их синтеза под влиянием проводимого лечения. Уменьшение содержания эндогенного инсулина может привести развитию гипергликемии.

Аллергические реакции возможны в виде озноба, зуда, сыпи на коже, отека век, крапивницы и даже анафилактического шока.

Неврологические расстройства чаще проявляются депрессией разной степени выраженности, сонливостью, изредка — нарушением сознания.

У отдельных больных уменьшается количество лейкоцитов (за счет лимфоидных элементов) и тромбоцитов.

Неблагоприятные реакции при лечении аспарагиназой обычно обратимы. В процессе терапии необходим тщательный контроль за функцией печени и почек, морфологическим составом и показателями свертывающей системы крови, за содержанием сахара, азота и общего белка.

Противопоказания

Аспарагиназу не рекомендуется применять при беременности, тяжелых сопутствующих заболеваниях печени, почек, поджелу­дочной железы, при выраженных лейкопениях и тромбоцитопениях.

Форма выпуска и хранение

Аспарагиназа выпускается во флаконах содержащих 5000 или 10 000 МЕ препарата. В упаковке 10 флаконов с препаратом и 10 ампул стерильного изотонического раствора хлорида натрия. Хранить препарат следует в затемненном, прохладном месте при температуре не выше 8 °С. В холодильнике упакованный фермент может сохраняться в течение 4 лет.

Основной экспортер препарата — фирма «Merck Sharp & Dohme» (США), производится также в Японии под названием «Лейназа» и в Литве.