background image

1

 

 

Fifth stage 

Medicine 

Lec-10

 

د . منوع

 

1/1/2014

 

 

 

Cancer Chemotherapy 

OUTLINE 

  Introduction 

  Cell cycle 

  Definition of terms 

  Commonly used cytotoxic drugs 

  Routes of administration 

  Pre-chemotherapy assessment 

  Response & Resistance to Chemo. 

  Complications & Management  

Introduction 

•  Cancer chemotherapy is a branch of cancer treatment that involve the use of 

chemical agents to destroy cancer cells. 

•  Other modalities of cancer Rx include surgery, radiation, immune modulation, & 

marrow transplants. 

•  The aim of cancer chemotherapy is to cure where possible and palliate where cure is 

impossible. 

•  The effective use of cancer chemotherapy requires an understanding of the principles 

of tumor biology, cellular kinetics, pharmacology, and drug resistance. 

Cell Cycle 

   A constantly proliferating cell (normal or malignant) repeats a cycle of events that 
eventually end with cell division 

 


background image

2

 

 

•  The progression of a cell through this cycle is promoted by cycline dependent kinases 

which when complexed with cyclines drives the cell through cell cycle. 

, the cell cycle consists of: G

1

 = growth and preparation of the chromosomes for replication;  

S = synthesis of DNA  and duplication of th

centrosome

 

G

2

 = preparation for  

mitosis

 

Definition of terms 

 

•  Induction: chemotherapy given with the intent of inducing complete remission when 

initiating a curative regimen. usually applied to hematologic malignancies. 

•  Consolidation: Repetition of the induction regimen in a patient who has achieved a 

complete remission after induction, with the intent of increasing cure rate or prolonging 
remission. 

•  Intensification: Chemotherapy after complete remission with higher doses of the same 

agents used for induction or with different agents at high doses with the intent of 
increasing cure rate or remission duration. 

•  Maintenance: Long-term, low-dose, single or combination chemotherapy in a patient 

who has achieved a complete remission, with the intent of delaying the regrowth of 
residual tumor cells. 

•  Adjuvant: A short course of high-dose, usually combination chemotherapy in a patient 

with no evidence of residual cancer after surgery or radiotherapy, given with the intent 
of destroying a low number of residual tumor cells. 

•  Neoadjuvant: Adjuvant chemotherapy given in the preoperative or perioperative period. 

•  Palliative: Chemotherapy given to control symptoms or prolong life in a patient in whom 

cure is unlikely. 

•  Salvage: A potentially curative, high-dose, usually combination, regimen given in a 

patient who has failed or recurred following a different curative regimen. 

Routes of Administration 

•  Intravenous 

•  Oral 

•  Intrathecal / Intraventricular – used in meningeal metastasis. 

•  Intrapericardial – used in malignant pericardial effusion. 

•  Intraperitoneal – used in ovarian cancer, colorectal cancer, mesothelioma. 

•  Intra-arterial – used in Liver cancer 


background image

3

 

 

chemotherapy dosage 

•  Based on Body Surface Area( BSA) or weight 

•  BSA gives more accurate measure of fluid and tissue proportions 

•  Use normogram or BSA conversion calculator 

•  BSA (m²) =  √ ht(cm) × w(kg) 

                                          3600 

Pre-Chemotherapy Assessment 

•  Detailed Hx 

 Age 

Occupation 

Duration of symptoms 

Weight loss 

PMHx 

Physical Examination 

Lymphadenopathy 

Organomegaly 

States of the heart & lungs 

Bone involvement 

Ht, Wt, BSA 

Performance status  

Popular instrument used in oncology include 

•  Karnofsky performance index :  

        Normal – 100% 

        Death – 0% 

•  Eastern Cooperative Oncology Grp ECOG : 

        0 – Asymptomatic 

        5 -  Death 

 

 


background image

4

 

 

Investigations 

•  Hematologic – FBC, ESR, BM biopsy 

•  Biochemical – LFT, RFT 

•  Imaging – CXR, USS, Bone scan, CT, MRI 

•  Tumour markers – 

  gene products expressed in some cancers & may be used as diagnostic & monitoring tools. 
E.g.  a-feto protein, PSA 

 

Response to Chemotherapy 

•  Complete response (CR)  

   Disappearance of all known disease, confirmed at ≥ 4 weeks 

•  Partial response (PR) 

  ≥ 50% decrease from baseline, confirmed at ≥ 4weeks 

•  Progressive disease (PD) 

  ≥ 25% increase in one or more lesions or appearance of new lesions 

•  Stable disease (SD) 

  Neither PR nor PD criteria met (no change) 

Resistance to Chemotherapy 

•  Primary Resistance 

   When the cancer does not respond to standard chemotherapy from the very first exposure. 

•  Acquired Resistance 

   When the tumour initially responds to chemotherapy then becomes resistant. 

•  Cancer cells may mutate & develop pathways that are independent of those blocked by 

cytotoxic drugs. 

•  Gene amplification may lead to overproduction of proteins that are blocked by 

anticancer drugs. 

•  Cancer cells may develop mechanism that inactivate anticancer drugs. 

•  They may learn to repair the DNA & protein damages induced by anticancer drugs. 

•  Resistant clones of cancer cells may develop  


background image

5

 

 

Complications of Chemotherapy 

•  Skin 

Alopecia 

Darkening of the skin & Nails 

Noticeable with 5FU 

•  Hematological 

- Anaemia, Leucopaenia, Thrombocytopenia 

- Almost all cytotoxic drugs 

•  Gastrointestinal 

Nausea, Vomiting, Mucositis, GIT infection 

Almost all drugs 

•  Endocrine 

Infertility, Amenorrhea, Irregular menses 

Almost all drugs 

•  Neurological 

Peripheral neuropathy 

Loss of interest 

Confusion  

Common with plant alkaloids 

Others 

•  Ototoxicity – Platinum compounds 

•  Second tumors – Alkylating agents 

•  Cardiac toxicity – Anthracyclines 

•  Pulmonary toxicity – Bleomycin 

•  Bladder toxicity – Cyclophosphamide 

•  Nephrotoxicity – Platinum compound 

•  Tumour lysis syndrome 

 

 


background image

6

 

 

Prevention & Management of Complications 

•  Nausea & Vomiting 

5-HT3 receptor antagonist 

Ondasetron, Ganisetron 

•  Secondary tumors 

- Careful follow-up 

•  Anaemia 

Erythropoietin 

Blood transfusion 

•  Immunosupression: 

Colony stimulating factor 

BM transplant 

Broad-spectrum antibiotics 

•  Supportive Rx 

Leucovorin (folinic acid) is added when a very high dose Antimetabolites are given 

Colony stimulating factor & Erythropoietin can be used to supplement high dose 
chemotherapy 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

7

 

 

Classification 

Cell Cycle–Specific (CCS) Agents 

Cell Cycle–Nonspecific (CCNS) 
Agents 

Antimetabolites (S phase)  

Alkylating agents  

  

Capecitabine

 

  

Altretamine

 

  

Cladribine

 

  

Bendamustine

 

  

Clofarabine

 

  

Busulfan 

  

Cytarabine

 (ara-C) 

  

Carmustine

 

  

Fludarabine

 

  

Chlorambucil

 

  5-Fluorouracil (5-FU) 

  Cyclophosphamide 

  

Gemcitabine

 

  

Dacarbazine

 

  6-Mercaptopurine (6-MP) 

  

Lomustine

 

  Methotrexate (MTX) 

  

Mechlorethamine

 

  

6-Thioguanine

 (

6-TG

  

Melphalan

 

Epipodophyllotoxin

 (topoisomerase II 

inhibitor) (G

1

–S phase)  

  

  

Temozolomide

 

  

Thiotepa

 

  Etoposide 

Anthracyclines  

Taxanes (M phase)  

  Daunorubicin 

  

Albumin-bound paclitaxel

 

  

Doxorubicin 

  

Docetaxel

 

  

Epirubicin

 

  Paclitaxel 

  

Idarubicin

 

Vinca alkaloids (M phase)  

  

Mitoxantrone

 

  Vinblastine 

Antitumor antibiotics  

  Vincristine 

  

Dactinomycin

 

  

Vinorelbine

 

  

Mitomycin

 

Antimicrotubule inhibitor (M phase)  

Camptothecins (topoisomerase I 
inhibitors)
  

  

Ixabepilone

 

  

Irinotecan

 

Antitumor antibiotics (G

2

–M phase)  

  

  

Topotecan 

Platinum analogs  

  Bleomycin 

  

Carboplatin

 

  

  

Cisplatin 

 

 

Alkylating agents 

•  Cyclophosphamide  

•  Cisplatin 

•  Procarbazine  

•  Busulfan 


background image

8

 

 

•  Mechlorethamine  

 

Mechanism Of Action (MOA) 

Alkylating agents

 

•  They are highly reactive drugs that restrict the action of biological molecules  such as 

proteins and DNA by binding to them 

• 

They add alkyl groups to the electro negative groups in cancer cells

 

 

Alkylating Agents- Used in wide variety of hematologic and solid tumors 

•  Thiotepa – ovarian cancer 

•  Busulfan – DOC in CML (***Important ADR-Pulmonary fibrosis). 

•  ***Nitrosoureas (Carmustine and lomustine ) - brain tumors 

–  Highly lipid soluble drugs hence reach high concentration in the brain and CSF.  

•  Streptozocin – insulin-secreting islet cell carcinoma of the pancreas 

•  Mechlorethamine – Prodrug. Component of MOPP regimen for Hodgkin’s disease. It 

is a highly irritant drug so care should be taken to avoid extravasation during IV 
administration 

•  Chlorambucil (Leukeran):  for CLL. Slow acting and least toxic nitrogen mustard.  

Cyclophosphamide 

It is a prodrug and is activated by the P-450 enzymes to its active form phosphoramide 
mustard 

•  The active drug alkylates nucleophilic groups on DNA bases 

–  Particularly at the N-7 position of guanine 

•  This leads to cross linking of bases, abnormal base pairing and DNA strand breakage 


background image

9

 

 

 

 

Mechanism of resistance 

•  *** The mechanisms mentioned below are common for all the alkylyting agents 

•  Increased DNA repair 

•  Decreased drug permeability 

•  Production of “trapping” agents (thiols) 

Uses 

•  Non-Hodgkin’s lymphoma 

•  Breast Ca 

•  Ovarian Ca 

•  Neuroblastoma  

Adverse effect (ADR) 

•  Acrolein is the metabolite 

•  Responsible for causing hemorrhagic cystitis 

–  Suprapubic pain 

–  Hematuria 

–  Cyctoscopic findings  


background image

10

 

 

•  ***This is prevented/treated by            MESNA (mercaptoethanesulfonate) 

•  Rarely cyclophosphamide can cause SIADH and pulmonary toxicity 

 

 

 

Cisplatin 

•  Platinum analog 

•  Same MOA as cyclophosphamide 

•  **Used in testicular carcinoma 

•  Also used for Ca of bladder, lung and ovary 

•  Carboplatin is new drug with better safety profile 

ADR 

•  Nephrotoxicity (prevented by Amifostine***) 

•  ***Ototoxicity (acoustic nerve damage) 

•  Peripheral neuritis 

•  Severe nausea and vomiting  


background image

11

 

 

Procarbazine 

•  MOA: forms hydrogen peroxide, which generates free radicals that cause DNA damage 

•  Important component of regimens especially for Hodgkin’s lymphoma 

ADR 

•  ***Disulfiram like reactions 

 

Disulfiram produces a sensitivity to alcohol which results in a highly unpleasant reaction 
when the patient under treatment ingests even small amounts of alcohol. Disulfiram blocks 
the oxidation of alcohol at the acetaldehyde stage. 

 During alcohol metabolism after disulfiram intake, the concentration of acetaldehyde 
occurring in the blood may be 5 to 10 times higher than that found during metabolism of 
the same amount of alcohol alone. 

Accumulation of acetaldehyde in the blood produces a complex of highly unpleasant 
symptoms referred to as the disulfiram-alcohol reaction. This reaction, which is 
proportional to the dosage of both disulfiram and alcohol, will persist as long as alcohol is 
being metabolized. Disulfiram does not appear to influence the rate of alcohol elimination 
from the body.  

Disulfiram plus even small amounts of alcohol produces flushing, throbbing in head and 
neck, throbbing headache, respiratory difficulty, nausea, copious vomiting, sweating, thirst, 
chest pain, palpitation, dyspnea, hyperventilation, tachycardia, hypotension, syncope, 
marked uneasiness, weakness, vertigo, blurred vision, and confusion. 

 In severe reactions, there may be respiratory depression, cardiovascular collapse, 
arrhythmias, myocardial infarction, acute congestive heart failure, unconsciousness, 
convulsions, and death.  

The intensity of the reaction may vary with each individual but is generally proportional to 
the amount of disulfiram and alcohol ingested. 

 In the sensitive individual, mild reactions may occur when the blood alcohol concentration 
is increased to as little as 5 to 10 mg/100 mL. At a concentration of 50 mg/100 mL 
symptoms are usually fully developed, and when the concentration reaches 125 to 150 
mg/100 mL unconsciousness may occur.  

 

 

 

 


background image

12

 

 

Blood in the urine!!! 

•  A 30-year-old man is seen at the ER complaining about severe suprapubic pain, fever 

and signs of passing blood in the urine. He is currently in treatment for non-Hodgkin’s 
lymphoma (four drug regimen). 

1.  What is your preliminary diagnosis? 

2.  If it is drug induced, who is “the culprit”? 

3.  What is the mechanism behind the latest complication? 

4.  How to treat the complication? 

5.  Which drug we covered until now has serious nephrotoxic effects? 

6.  How to prevent that particular drug induced renal damage? 

 

 

 

 

Antimetabolites 

•  They are structurally similar to endogenous compounds 

•  They act as antagonists of: 

–  Folic acid (methotrexate) 

–  Purines (Mercaptopurine and thioguanine) 

–  Pyrimidine (fluorouracil, cytarabine) 

 


background image

13

 

 

Antimetabolits: sites of drug action 

 

 

Methotrexate (MTX) 

•  MTX is a folic acid analog that binds with high affinity to the active catalytic site of 

dihydrofolate reductase (DHFR) 

•  Thus it interferes with the synthesis of tetrahydrofolate (THF) 

•  THF serves as the key one-carbon carrier for enzymatic processes involved in de novo 

synthesis of thymidylate, purine nucleotides, and the amino acids serine and 
methionine.  

•  Inhibition of these various metabolic processes thereby interferes with the formation 

of DNA, RNA, and key cellular proteins.  

Mechanism of Resistance 

1. Decreased drug transport 

2. Altered DHFR 

3. Decreased polyglutamate formation 

4. Increased levels of DHFR 

 


background image

14

 

 

•  Most commonly used anticancer drug.  

•  Cell cycle specific (CCS) drug and acts during S phase of the cell cycle.  

•  Antineoplastic, immunosuppressant and antiinflammatory 

•  Used in RA, psoriasis  

•  Well absorbed orally; can also be given IM, IV or intrathecally**.  

•  It is bound to plasma proteins, does not cross the BBB and most of the drug is excreted 

unchanged in urine. 

•  It is a weak acid and so is excreted better at high urine pH. Appropriate hydration and 

alkalinizing the urine is important to prevent renal tox with MTX 

ADR 

•  Bone marrow suppression (BMS) 

•  Mucositis 

•  Folic acid deficiency  

•  The toxic effects of MTX on normal cells is reduced by administering folinic acid 

(leucovorin) 

–  This is called leucovorin rescue ****  

–  Higher the dose of MTX more the leucovorin you give** 

 

Leucovorin Rescue 

Mechanism of action of methotrexate and the effect of administration of leucovorin. 

•  FH2 = dihydrofolate 

•  FH4 = tetrahydrofolate 

•  dTMP = deoxythymidine monophosphate 

• 

dUMP = deoxyuridine mono 

phosphate.  


background image

15

 

 

 

6-Mercaptopurine (6-MP) & Thioguanine 

•  Both 6-MP and Thioguanine are activated by hypoxanthine guanine phosphoribosyl 

transferase(HGPRT) to toxic nucleotides that inhibit several enzymes involved in purine 
metabolism 

•  ***Resistance is due to cancer cells having 

d activity of HGPRT 

•  Cancer cells also 

es alkaline phosphatase that inactivate toxic nucleotides 

 

 


background image

16

 

 

6-MP & Allopurinol 

•  6-MP is metabolized in the liver by xanthine oxidase and the inactive metabolites are 

excreted in the urine 

•  ***Allopurinol is used frequently to treat/prevent hyperuricemia caused by many 

anticancer drugs. 

•  If Allopurinol is used with 6-MP then the dose of 6-MP is reduced by more than 75% 

–  Why?? 

Cytarabine (Ara-C) 

•  Cytarabine arabinoside is a pyrimidine antimetabolite  

•  The drug is activated by kinases 

–  This acts as an inhibitor of DNA polymerase 

•  ***of all antimetabolites, this is the most specific for S phase of tumor cell cycle 

•  It is an important component in acute leukaemia regimens 

•  ADR: at high doses cause neurotoxicity (cerebellar dysfunction and peripheral 

neuritis) 

•  Hand-foot syndrome 

 

5-FU 

Mechanism of the cytotoxic action of 5-FU 

•  5-FU is converted to 5-FdUMP, which competes with deoxyuridine monophosphate 

(dUMP) for the enzyme thymidylate synthetase.  

•  5-FU = 5-fluorouracil 

•  5-FUR = 5-fluorouridine 

•  5-FUMP = 5-fluorouridine monophosphate 

•  5-FUDP = 5-fluorouridine diphosphate 

•  5-FUTP = 5-fluorouridine triphosphate 

•  dUMP = deoxyuridine monophosphate 

•  dTMP = deoxythymidine monophosphate 

• 

5-FdUMP = 5

-fluorodeoxyuridine monophosphate.  


background image

17

 

 

 

•  5-FU causes, “thymidineless death” of cells 

•  Resistance is due to 

d activation of 5-FU and 

d thymidylate synthase activity 

Uses and ADR 

•  Metastatic carcinomas of the breast and the GI tract, hepatoma 

•  Carcinomas of the ovary, cervix, urinary bladder, prostate, pancreas, and 

oropharyngeal areas 

•  Combined with levamisole for Rx of colon cancer  

•  ADR: nausea, mucositis, diarrhea, ***hand and foot syndrome, Alopecia, 

hyperpigmentation, neurologic deficits, bone marrow depression 

 

     Hand –foot syndrome is a side effect of some chemotherapy drugs that results when a 
small amount of drug leaks out of the blood vessels, damaging tissues. This tends to happen 
in the hands and the feet because of the increased friction and heat that the extremities 
are exposed to through daily activities. Symptoms can be prevented by avoiding friction and 
heat. Treatment consists of reducing or stopping treatment with the drug that caused the 
syndrome. prevent symptoms by avoiding friction or heat.  

 


background image

18

 

 

Symptoms of hand-foot syndrome include: 

Tingling or burning 

Redness 

Flaking 

Swelling 

Small blisters 

Small sores on the palms of the hands or soles of the feet 

•  A 50-year-old man is undergoing chemotherapy with a multi-drug regimen after 

being diagnosed to have a malignant tumor. Soon after the first cycle of 
chemotherapy, he develops symptoms of severe fatigue and pallor. His Hb is very low 
and the peripheral smear shows presence of macrocytes 

1.  What is your prelim. Diagnosis? 

2.  Which of the drugs we discussed can be most likely responsible for this complication? 

3.  Which compound (and how) administered soon after chemotherapy could have 

prevented the toxicity? 

4.  Which are the anticancer drugs which can cause tingling, feeling of warmth, redness, 

flaking and blisters (what is this)? 

 

 

 

 

 

 


background image

19

 

 

 

Vinka alkaloids (Vinblastine, vincristine) 

•  These drugs block the formation of mitotic spindle by preventing the assembly of tubulin 

dimers into microtubules 

•  ***They act primarily on the M phase of cancer cell cycle 

•  Resistance is due to 

d efflux of drugs from tumor cells 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 8 أعضاء و 91 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