background image

Sunday 19 / 4 / 2015

 

 

©Ali Kareem 2014-2015

 

Name

:

______________________________                                                                

Class

:

_______________________________ 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"Pharmacology

 

مكتب اشور لالستنساخ

 

ANTI-CANCER DRUGS

 

Lecture 10

 

Total lectures NO. 55 

 

Dr. Samer Matloub

 


background image

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 2

 

 

 

Include: 

1) Cytotoxic drugs. 
2) Isotopes: 

which emit β-irradiation that destroy cancer cells, e.g. I

131

, P

32

, Au

193

 

3) Hormones:  

 

A- Steroids: prednisolone used in leukemia and lymphoma, it :

 

  Prevents bleeding due to thrombocytopenia.

 

  Prevents hemolysis due to auto Ab.

 

  ↓ICP

 

  ↓hypercalcemia due to bone metastasis.

 

           B-Sex hormones: 

 

              Estrogen : CA breast postmenopausally,CA prostate 

              

Androgen: CA breast premenopausally. 

Progesterone: endometrial CA. 

Anti-hormones: e.g. tamoxifen. 

4) Immunotherapy: 

A.  Agents that restore, augment, or modify host immunologic mechanisms, 

e.g. BCG, interferon α, levamisole (anti-helminthic) 

B.  Cells or cellular products that have a direct Cytotoxic or cytotactic effects 

e.g. T-lymphocytes, bone marrow transplants, IL

2

, monoclonal Ab., anti-

idiotypic Ab. 

C.  Agents that modify or alter the metastatic potential or affects the initiation 

or maintenance of neoplastic transformation e.g. retenoids. 

Principles of cancer chemotherapy: 

Objectives (goals) of cancer treatment may be: 

a)  Cure, if not attainable then the goal is  
b)  Palliation (alleviation of symptoms) prolongation of life but recurrence is an 

even present possibility. 


background image

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 3

 

 

The treatment program typically includes a combination of surgery and/or radiation 
therapy then followed by chemotherapy and in some cases the use of biological 
response modifiers. 

 

Indications for treatment: 

A.  Indicated when the cancer is disseminated and not amenable to surgery. 
B.  Used as supplement to surgery and radiation to attack micrometastasis (this is 

known as adjuvant chemotherapy) e.g. Ca breast. 

Tumor susceptibility and the growth cycle: 

The fraction of the tumor cells that are in the growth cycle (replicative cycle) 

influences their susceptibility to chemotherapeutic agents. 

 

Rapidly dividing cells are generally more sensitive to anti-cancer drugs where 

as non-proliferating cells (G

0

-phase) usually survive the toxic effects of these agents. 

Both normal and tumor cells go through a growth cycle. However, they differ in the 
number of cells that are in various stages of the cycle. In cancer cells there is faulty 
cell contact signaling processes because of transduction defects (i.e. the normal 
feedback mechanism that mediate cell growth are defective). 


background image

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 4

 

 

 

 

 

Cytotoxic drugs 

 

Act against all cells that are multiplying: bone marrow, mucosal surfaces(gut), 

hair follicles, RES, germ cells are all dividing rapidly thus they are targets for 
cytotoxics (this is shown as side effects of these drugs). 

Cell cycle specificity of drugs: 

  Cycle non-specific: these kill cells whether resting or actively cycling although 

they are more toxic to cycling cells, e.g. alkylating agents, anthracyclines, 
antitumor ABCs., cisplatin. These are useful in low growth fraction tumors e.g. 
solid tumors. 

  Cycle specific: these kill only cells that are actively cycling often because their 

site of action is confined to one part of the cell cycle, e.g. anti-metabolites, 
Bleomycin, taxanes, vinca alkaloids, etoposide. 


background image

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 5

 

 

The growth rate of most tumors is initially rapid but it decreases as the tumor size 
increases. Thus, reducing the tumor burden through surgery or radiation promotes 
recruitment of the remaining cells into active proliferation and ↑their 
susceptibility to cytotoxics. 

Log kill:

 (cell destruction) 

 

Follows a first order kinetics i.e. a given dose of a drug kills a constant fraction 

of cells (not a constant number) regardless of the number of the cells present. The 
term log kill is used for such phenomenon. Therefore, when there are many cells 
(late presentation, macroscopic disease) it is necessary to use several drugs. 

E.g. 10

12

 tumor cells  

cytotoxic drug

      99.99% eradication (remaining 0.01%) 

Remaining tumor cells= 10

8

 i.e. 8 log of tumor cells. 

Pharmacologic sanctuaries: 

 

Leukemia or other tumor cells find sanctuary in tissues e.g. CNS in which most 

cytotoxics cannot enter (these sites require irradiation or intrathecal 
administration of drugs to eliminate leukemia cells at that site). Similarly drugs 
may not enter certain areas of solid tumors. 

 

Treatment protocols: 

 

Combination chemotherapy is more effective than single drug treatment. 

Cytotoxics with quantitavely different toxicities and different mechanisms of 
action are usually combined at full doses, this result in a higher response rates and 
decreases the chance of resistance. When using drugs with similar dose limiting 
toxicities the dose of each must be reduced. Many protocols each is applicable to a 
particular neoplastic state. 

Common protocols:     

   

 

 

 

 

 

 

لإلطالع

  

POMP for ALL 

6MP, oncovin, MTX, prednisolone.  

MOPP for Hodgkin's  Mustine, oncovin, procarbazine, prednisolone.  
CHOP for lymphoma  Cyclophosphamide, adriamycin, oncovin, prednisolone. 
CART for AML 

Ara-c, asparginase, duanrubicin, 6-thio-guanin. 


background image

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 6

 

 

 

Other protocols include COP, CMF, ABVD, FAC, FEC, PCV, and VAD. 

 

Therapy is scheduled intermittently (cycles) to allow recovery of the normal 
tissues e.g. bone marrow. 

Problems associated with chemotherapy: 

1. Resistance: 

a)  Inherent resistance: some neoplastic cells are inherently resistant, e.g. 

melanoma cells. 

b)  Acquired resistance: which develops after prolonged administration of 

low drug doses (this can be minimized by using combination drug 
therapy). 

c)  Multidrug resistance: this is now a major problem, it is due to activation 

of ATP dependent membrane efflux pump acting via a protein called P-
glycoprotein (it pumps the drug out of the cell), cytotoxics differ in their 
capacity to stimulate P-glycoprotein eg.anthracyclines , vinca alkaloids 
and some e.g. cisplatin do not induce this type of resistance. 

d)  Other causes of drug resistance: 

 

Formation of trapping agents (gluthione) e.g. βleomycin, anthracyclines 
Abcs. 

 

↑DNA repair e.g. alkylating agents. 

 

Changes in target enzymes sensitivity e.g. methotrexate. 

 

↓activation of prodrugs e.g. purine & pyrimidine analogs. 

2. Toxicity: (adverse effects) 

a.  Bone marrow and RES : pancytopenia and immune suppression (humoral 

and cellular immunity) leading to opportunistic microbial infections. BM 
depression is the most important limiting factor in using these drugs. 

b.  GIT: damage to rapidly dividing gut epithelium and other mucosal 

surfaces → mucositis which leads to stomatitis, mouth ulcers, vomiting 
and diarrhea. 

c.  Skin: hair follicles →alopecia which recovers after 2-6 months of stopping 

therapy. Delayed wound healing and local toxicity if extravasation 
occurs.   

d.  Gonads: (germ cells and reproduction) sterility, mutagenesis, 

teratogenisity, and abortion. 


background image

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 7

 

 

e.  Hyperuricemia: + gouty nephropathy due to release of nucleoproteins 

from destruction of large number of tumor cells →↑uric acid, treated by 
alkalinization of urine, fluids, and allopurinol. 

f.  Oncogenic effects: (second cancers) e.g. non-lymphocytic leukemia or 

lymphoma after many years of treatment with alkylating agents. 

g.  Specific organ toxicity: , 

  Hepatic toxicity →6-MP. 
  Neurotoxicity →vincristine. 
  Cardiac toxicity →daunarubicin.doxarubicin 
  Lung toxicity →busulphan. 
  Bladder toxicity →cyclophosphamide. 

  Vomiting, alopecia, and stomatitis occur more or less with all neoplastic 

agents. 

  The duration of the adverse effects may be transient, e.g. alopecia, stomatitis, 

vomiting or irreversible, e.g. pulmonary, cardiac and bladder toxicity. 

Contraindications for the use of cytotoxics: 

1)  Very advanced disease and debilitated patient, 
2)  Active infection. 
3)  Pre-existing bone marrow depression. 

 

 

Classes of cytotoxic agents: 

a.  Alkylating agents. 
b.  Spindle poisons( microtubular inhibitors)(plant alkaloids) 
c.  Antibiotics. 
d.  Anti-metabolites. 
e.  Miscellaneous. 


background image

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 8

 

 

 

Alkylating agents :( cycle non-specific) 

Mechanism of action: 

they react strongly with nucleophilic substances and 

form covalent linkage. Their toxic effects are due to free radical formation and 
alkylation of the components of DNA, RNA, and cellular proteins. These reactions 
have profound effects on DNA replication and transcription and may cause 
mutagenesis and carcinogenesis. 

Nitrogen Mustards and ethylenimine: act by transferring alkyl groups to DNA in N-
7 position of guanine during cell division leading either to DNA strand breakage or 
cross linking of the 2 strands, so that the normal synthesis is prevented. 

Platinum analogs: also complex with DNA at the N-7 guanine position forming 
intrastrand cross links, they also in addition bind to nuclear and cytoplasmic proteins 
behaving therefore as bifunctional alkylating agent.

 

 Uses:

 Treatment of wide varity of lymphatic and solid tumors in combination with 

other agents.  

Adverse effects: 

Particularly nausea and vomiting, alopecia, BM suppression(delayed with carmustine 
and lomustine) 


background image

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 9

 

 

Hemorrhagic cystitis with cyclophamide and ifosamide. 

Pulmonary fibriosis with busulphan 

Male infertility and premature menopause may occur  

Individual members: 

Meclorethamine (Mustine):  

is a bifunctional agent (can bind and react at 2 separate sites) it forms a reactive 
intermediate that alkylates the N

7

 position and guanine leading to DNA cross linkage 

and/or depurination that facilitate DNA strand breakage. 

It is used primarly for Hodgkin's disease as a part of the MOPP regimen and also in 
solid tumors. It is powerful blistering agent. 

It is given I.V. only, it is very unstable in solution. 

Cyclophosphamide & Ifosfamide:

 

Very closely related mustard agents they share most of the same toxicities. They are 
unique in that: 

1-  They can be taken orally. 
2-  They have to be transformed to hydroxylated intermediates by cytochrome 

P450 to become cytotoxic and hydroxylated intermediate under go breakdown 
to form the active compounds phosphoramide mustard and acrolein. 

The reaction of phosphoramide mustard with the DNA is considered the cytotoxic 
step. 

Uses:

  

1-  Neoplastic conditions, part of regimens of wide variety of neoplasms: 

Hodgkin's disease, lymphoma, CLL, myloma, breast and lung CA. 

2-  Non-neoplastic nephritic syndrome and intractable rheumatoid arthritis. 

 

 


background image

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 10

 

 

Adverse effects:

 

GIT, alopecia, BM suppression, infertility, hemorrhagic cystitis, fibrosis of the 
bladder due to acrolein toxicity in case of cyclophosphamide, treated by good 
hydration + MESNA (IV) (sodium 2-mercaptoethane sulfonate) which inactivates 
the toxic compound. These drugs are preferentially given orally. Minimal amount 
of the parent drug is excreted in urine or feces. 

Nitroso Ureas: 

  Carmustine and Lomustine are closely related. 
  Streptozocin is especially toxic to the Beta cells of pancreas, useful in 

insulinoma, it causes diabetes and reversible renal damage. 

  Nitroso Ureas are useful primarily in treatment of brain tumors because of 

their ability to pass to the CNS. 

  Carmustine is given IV. 
  Lomustine is given orally (it is metabolized to the active product). 
  The kidney is the major excretory route.  

Cisplatin & carboplatin 

Cisplatin: severely toxic, carboplatin less toxic. 

therapeutic effectiveness is similar. 

Cisplatin has synergestic cytotoxicity with radiation and other chemotherapeutic 
agents. 

Uses:

  

a-  Treatment of solid tumors especially metastatic testicular carcinoma in 

combination with vinblastine and bleomycin. 

b-  Also is used in the treatment of ovarian and bladder cancer. 

Given I.V. ,also intraperitonially for ovarian CA. 

Poorly penetrate into CNS. 

The kidney is the major site of excretion. 

Adverse effects: 


background image

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 11

 

 

Severe persistant vomiting after one hour of administration, and may continue for 5 
days. 

Major toxicity:

 nephrotoxicity& ototoxicity, also it may cause neurotoxicty but 

cause mild mylosuppression. 

Carboplatin

cause little nausea and vomiting it is not nephrotoxic or neurotoxic. 

Major toxicity:

 mylosuppression. 

 

Spindle Poisons: (Plant alkaloids)(Microtubular inhibitors) 

   The mitotic spindle (consists of Chromatin and a system of Microtubules composed 
of protein tubulin) is essential for internal movements occurring in the cytoplasm of 
all eukaryotes and for equal positioning of DNA into the daughter cells formed when 
the cell divides. 

  Plant alkaloids cause cytotoxicity by disrupting this process by affecting the 
equilibrium between the polymerized and de-polymerized forms of the microtubules 
(block Mitosis).  

1.  Vinca alkaloids: Vincristine, Vinblastine, Navelbine. 
2.  Taxoids:paclitaxel (taxol),docetaxel` 
3.  Podophyllotoxins: Etoposide (VP-16), Teniposide (VM-26) 
4.  Comptothecins: Topotecan, Irinotecan. 

 

 

Adverse Effects: 

 They in particular cause Bone Marrow depression, peripheral neuropathy 
(Vincristine) and Alopecia. 

 

Individual Members: 


background image

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 12

 

 

Vincristine and Vinblastine: 

They're cycle-specific, M phase specific, block mitosis in metaphase (M phase) by 
blocking the ability of Tubulin to polymerize to form microtubules (prevent Tubulin 
assembly) 

Vincristine is administrated as the (O) in MOPP for Hodgkin's. 

Vinblastine is combined with Bleomycin and Cisplatin for the treatment of Metastatic 
testicular CA, administrated IV, metabolized in the Liver, excreted in bile and feces, it 
causes Hyperurecemia. 

 

Adverse Effects: 

GIT, Alopecia, Phelbitis, Cellulitis. 

Unique toxicity: Vinblastine 

 Bone marrow depression. 

Vincristine 

 Neurotoxicity. 

 

 

 

 

 

Paclitaxel (Taxol): 

Binds reversibly to Tubulin but unlike Vince Alkaloids, It promotes polymerization and 
stabilization of the Polymer rather than dis-assembly, the cell therefore remains 
frozen in Metaphase 

 death of the cell (it prevents microtubular dis-assembly) 

 

Uses: 

1.  Advanced Ovarian Cancer. 


background image

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 13

 

 

2.  Metastatic Breast Cancer. 
3.  Small –cell lung CA. 
4.  CA of head and Neck. 
  It's given IV over 3-4 hours. 
  It's metabolized by the liver 

 excreted in Bile. 

Adverse Effects: 

1.  Severe Hyper-sensitivity reactions. 
2.  Neutropenia (Dose limiting toxicity) 
3.  Alopecia, Neuropathy and Bradycardia. 

 

Etopside (VP-16) (Late S and early G2 phase) 

It causes metaphase arrest. Their major target is topo-isomerase II (binding of the 
drug to the enzyme-DNA complex leading to persistent cleavable complex). The result 
will be irreversible double-strands breaks. 

USES: 

1.  Oat-cell CA of the lung. 
2.  Ref. testicular CA. 

It's given IV or orally 

Low penetration to the CNS. 

High-binding to Plasma proteins. 

Metabolized to Sulphate and Glucoronide. 

It's excreted in Urine. 

Leucopenia is dose-limiting toxicity, others: nausea and vomiting, alopecia and 
Anaphylactic reaction. 

VM-26: It's similar to VP-16 but its use is limited to Acute Lymphoblastic  Leukemia 
(ALL) 


background image

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 14

 

 

Camptothecins: 

these drugs inhibit topoisomerase I (responsible for cutting and 

religating single DNA strand) resulting in DNA damage. 

Topotecan:

 used for 1- Advanced ovarian CA. 

 

 

                 2- Small cell lung cancer (2

nd

 line) 

 

 

The drug is excreted by the kidney. 

Irinotecan:

  converted in the liver to (SN-38)metahabite which inhibit the 

topoisomerase I. 

Drug excreted in bile & feces.  

It is used in: 

1)   2

nd

 line monotherapy for metastatic colorectal CA who have failed 5-Fu. 

2)  1

st

 line drug when used in combination with 5-Fu and leucovorin. 

Main toxicity of comptothecin is bone marrow suppression and diarrhea. 

Diarrhea is either: 1- early after 24hrs →stopped by atropine like drugs. 

                                 2- late after 3-10 days 

 

 

Done by 

Ali Kareem 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 16 عضواً و 163 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل