background image

Sunday 19 / 4 / 2015

 

©Ali Kareem 2014-2015

 

Name

:

______________________________                                                                

Class

:

_______________________________ 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"Pharmacology

 

مكتب اشور لالستنساخ

 

ANTI-CANCER DRUGS

     

 

Lecture 11

 

Total lectures NO. 56 

 

Dr. Samer Matloub

 


background image

     

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 2

 

 

Antibiotics for cancer therapy 

 

They're natural substances that inhibit DNA & RNA synthesis; they behave as both 

phase specific (Bleomycin) & phase non specific agents they include: 
Dactinomycin, Daunarubicin, Doxorubicin&( Amsacrine which is similar), 
Plicamycin & Mitomycin, epirubicin & the related Mitozantrones ( Idarubicin & 
Aclarubicin). 

 

 

The antibiotics depress BM, cause GIT upsets& stomatitis, Alopecia, 

cardiomyopathy (Daunarubicin & Doxorubicin), pulmonary fibrosis & skin rashes 
(Bleomycin). The effects of some are radiomimetic & the use of radiation causes 
additive toxicity. 

 

  Dactinomycin (ActinomycinD) 

 

 

Mechanism of action

: the drug intercalates between guanine cytosine base 

pairs of the DNA forming a stable drug DNA complex. At high doses may hinder 
DNA synthesis & may cause strand breaks. 

 

 

Uses:

 adjuvant chemotherapy with vincristine & Methotrexate in Rx of Wilm's 

tumor, also used in choriocarcinoma & soft tissue sarcoma. 

 

 

Kinetics:

 metabolized in the liver, the drug & its metabolites are excreted in bile & 

urine, the drug is given I.V. 

 

 

Side effects:

 B.M. (Bone Marrow) depression, extravasations, GIT upsets, 

alopecia & immunosuppression. 

 

 

 


background image

     

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 3

 

 

  Doxorubicin 

(Adriamycin)

  &  Daunorubicin

 (Danomycin) 

 

Classified as Anthracycline  antibiotics, doxorubicin is the hydroxylated form of 

Daunorubicin. 

 

 

Site of action (Mechanism of action):  

1.  Intercalation with DNA, the drug inserts non-specifically between base pairs 

causing local uncoiling & blocking of DNA & RNA synthesis. 

2.  Binding to cell membrane altering the function of transport process coupled to 

phosphotidyl inositol activation (IP

3

). 

3.  Generation of O

2

 radicals (formation of O

-

2

 & H

2

O

2

) causing single strand 

breaks in DNA. 

 

Tissues with adequate superoxide dismutase & glutathione peroxidase are 

protected while tissues having low dismutase are more liable for injury. 

 

Heart & tumor cells have low SOD (superoxide dismutase), the heart also lacks 

catalase (which is responsible for disposition of H

2

O

2

),  & thus these drugs will 

affect heart cells as well as tumor cells leading to cardiac toxicity. 
(cardiomyopathy). 

 

 

Uses: 

1.  Doxorubicin is most important & widely used anticancer it is used for: breast 

CA, lymphomas, sarcomas, lung CA, stomach CA & thyroid CA. 

2.  Daunorubicin is used for Acute Myeloid Leukemia (AML). 
3.  Both drugs are given I.V., inactivated in GIT (not given orally) don't penetrate 

CNS, extensively metabolized & excreted mainly in bile. 

 

 

Adverse effects: 

cardiac toxicity (irreversible & dose dependant), alopecia & 

infertility. 

 

 

 

 

 


background image

     

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 4

 

 

  Bleomycin 

 

 

Cycle specific causes cells to accumulate in G

2

 phase; it causes scission of DNA by 

an oxidation process by forming O

-

2

 & OH

-

 radicals  

(superoxide & hydroxyl radicals). 
 

 

Uses: 

1.  Testicular CA together with Vinblastin & cisplastin (etoposide maybe used 

instead of vinblastin).       

    2. Head & neck CA.   3. Lymphoma.   4. Hodgkin's disease.   5. Cervical CA. 

 

Given I.M., S.C., I.V. & intraperitoneally. Excreted unchanged by kidney. 

 

 

Adverse effects: 

1.  Pulmonary toxicity leads to fatal pulmonary fibrosis. 
2.  Hypertrophic skin damages: hyper pigmentation of hands, nails & alopecia. 
3.  High incidence of fever chills. 
4.  B.M. depression (rare & mild). 

 

  Plicamycin (Mithramycin) 

 

Acts through restriction of DNA-directed RNA synthesis, it has specific toxicity to 

osteoclast preventing their resorption & also lowers Ca

++

 concentration in 

hypercalcemia especially those with bone tumors. 

 

 

Adverse effects:  

1. 

Coagulopathy, haemorrhage. 

2. 

Liver & renal toxicity. 

3. 

B.M. depression. 

4. 

Nausea & vomiting. 

 

 

 


background image

     

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 5

 

 

Antimetabolites 

 

Are phase specific, act during S-phase of cell cycle. 

 

Are structurally related to normal cellular components, they generally interfere 

with availability of normal purine & pyrimidine, nucleotide precursors by 
inhibiting their synthesis or by competing with them in DNA or RNA synthesis.  
 

 

These include:  

1. 

 A folic acid antagonist: Methotrexate (MTX). 

2. 

 Purine antagonists: mercaptopurine 6-MP, Azothiopurine and 
thioguanine, Fludarabine, cladribine. 

3. 

 Pyrimidine antagonists: capecitabine, Fluorouracil (5FU), cytarabine, 
 & Gemcitabine. 

 

Fludarabine: used in low grade non Hodgkin and CLL.  

Cladribine: used as Fludarabine and in hairy cell leukemia 

 

 

Adverse effect: 

1.  GIT upset (ulceration, mucositis). 
2.  B.M. depression. 
3.  Renal impairment potentiates their toxicity. 

 

  Methotrexate  

 

 

Mechanism of action:

 structurally related to folic acid, it acts as folic acid 

antagonist by inhibiting (dihydrofolate reductase) which is responsible for 
conversion of folic acid into active form (tetrahydrofolic acid) which is important 
in synthesis of amino acids & nucleic acids. 
 

 


background image

     

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Methotrexate enters cells by active transport process; it has strong affinity to FH

2

 

reductase. This inhibitory step by MTX can be bypassed by giving FOLINIC acid 
(leucovorin) & this is called "leucovorin rescue" which means B.M. rescue. 

 

The consequences of ↓ FH

4

 leads to ↓ biosynthesis of thymidilic acid, amino acids 

(meth. & serine) & purines (adenine & guanine) → ↓ DNA, RNA synthesis, ↓ 
protein synthesis → cell death. 

 

 

Uses:

 in combination with other drugs, MTX is effective in : 

1.  Acute lymphoid leukemia. 
2.  Lymphoma. 
3.  Osteogenic sarcoma & choriocarcinoma, here MTX is curative, high doses of 

MTX followed by leucovorin to rescue B.M. 

4.  Head & neck carcinoma. 
5.  Breast carcinoma. 
6.  Gastric & bladder CA. 
7.  Carcinomatous meningitis (low dose). 
8.  As immunosuppressive agent as a single agent for Rheumatoid arthritis & 

psoriasis (also low dose). 

 

 

 
 


background image

     

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 7

 

 

 

Kinetics: 

1.  Rapidly absorbed from gut. 
2.  Given I.M., I.V., intrathecally because it poorly penetrates CSF. 
3.  It's metabolized inside the cells to polyglutamate derivatives; they inhibit FH

2

 

reductase & remain in cells even in the absence of the extracellular drug (i.e. 
the effect of MTX lasts for long time after it's been given). 

4.  MTX also undergoes hydroxylation (7-OH metabolites) both (MTX+ 

metabolites) are excreted in urine. 

5.  7-OH metabolite has ↓ water solubility → crystal urea, therefore, good 

hydroxylation & alkylinization of urine is important to avoid renal toxicity. 

 

 

Adverse effects:

 most frequently are stomatitis, B.M. suppression, alopecia, N & 

V (Nausea & Vomiting), diarrhea, erythema, rash & urticaria. Some of these can 
be prevented or ↓ by leucovorin (but dose should be minimal to avoid 
interference with antitumor action of MTX). Leucovorin is taken by normal cells 
more readily than cancer cells. 

 

Other toxicities:

 Renal, hepatic, pulmonary & neurologic toxicity (intrathecally 

→ meningitis-like picture). 

 

 

Contraindications (CI):

 pregnancy because it causes abortion & it's teratogenic. 

 

  6-Mercaptopurine (6-MP) 

 

It's a thiol analog of hypoxanthine. Azothioprine (an Immunosupp.) exerts its 

effects after conversion to 6-MP. 
 

 

Mechanism of action (site of action): 

it penetrates target cells & is converted 

to the corresponding nucleotide (6-MP ribose phosphate also known as Thio-IMP) 
this process is catalyzed by HGPRT (Hypoxanthine Guanine Phospho Ribosyl 
Transferase).  
This Thio-IMP can feed back to inhibit the 1

st

 step of de-novo purine synthesis. In 

addition, there'll be dysfunction of DNA & RNA resulting from the incorporation of 
guanylate analogs generated from the unnatural nucleotide. 


background image

     

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 8

 

 

 

Uses:

 for maintenance of remission in ALL (Acute Lymphoid Leukemia), absorption 

by the oral route is erratic, doesn't penetrate the CNS. Metabolized in the liver to 
thio uric acid by (Xanthine oxidase). Allopurinol therefore; ↑ toxicity of 6-MP. The 
metabolite & the drug are excreted in urine. 

 

 

Adverse effects: 

N & V, diarrhoea, B.M. depression, (the chief toxicity) 

hepatotoxicity. 

 

  6-Thioguanine (6-TG) 

 

Another purine analog, used primarily in Rx of Acute Non Lymphocytic Leukemia in 

combination with daunorubicine & cytarabine. Like 6-MP it must be converted to 
the corresponding nucleotide from which will inhibit purine synthesis. 

 

 

6-TG can also be incorporated in the NA & RNA. Very little of 6-TG is metabolized 

to Thio uric acid (therefore Allopurinol doesn't potentiate the toxicity of 6-TG). 
Other toxicities are similar to 6-MP. 

 

  5-Fluorouracil (5-FU) 

 

It's a pyrimidine analog. To be cytotoxic 5 FU is converted to the corresponding 

deoxynucleotide (5-F dump) which competes with dump for thymidylate 
synthetase (T.S.) 

 

 

 

 

 

5-F dump acts as pseudosubstrate entrapped with the enzyme that can't proceed 

to products. DNA synthesis ↓ because of thymidine lack. 5 FU is also incorporated 
in the RNA. 

 

Uses: 

solid tumors, colorectal CA, breast & ovarian CA, pancreatic & gastric CA. 

Adjuvant therapy with Levamisole improves survival of colon CA. 


background image

     

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 9

 

 

 

Adverse effects: 

severe toxicity to GIT if given orally, so taken I.V. Penetrates 

well to the CSF. Metabolized in the liver to CO

2

. Toxicity includes beside the GIT, 

BM depression & hand foot dermopathy. 

 

 

Cytarabin (Ara-C)

 

 

A pyrimidine antagonist, it has to be converted to corresponding nucleotide (Ara-

CTP) in order to be cytotoxic. It is S phase specific & it's also incorporated into 
DNA & can terminate chain elongation. 

 

 

Uses: 

AML (Acute Myeloid Leukemia) in combination with 6-TG & Daunorubicin. 

Ara-C is ineffective orally, is given I.V., doesn't penetrate to the CSF (can be 
injected intrathecally). 

 

 

Adverse effects: 

N & V, diarrhea, severe B.M., suppression (primarily 

granulocytopenia) & hepatotoxicity. 

 

  Capecitabine: 

 

prodrug, extensively metabolized in the liver to many    intermediates that is finally 
hydrolyzed by thymidine phosphorylase to fluorouracil (5-FU) in the tumor cell 

 

Uses: 

metastatic breast cancer either as a single agent or in combination with 

other taxans (docetaxel). Recently approved for use in treatment of metastatic 
colo-rectal cancer (combination with oxaliplatin & irinotecan) 

 

Toxicity: 

mylosuppression 

   

  Gemcitabine: 

 

Approved for pancreatic cancer , non small cell lung cancer, bladder cancer 

 

Main toxicity: mylosuppression 

 

Phosphorylated to triphosphate form, the end result is inhibition of DNA synthesis. 

 

 


background image

     

Anticancer Drugs

 

 

 

Page 10

 

 

  Fludarabine 

 

It's un-natural purine nucleotide, its triphosphate incorporated in both DNA & RNA 

decreasing their synthesis & function. 

 

Uses:

 

CLL (chronic Lymphoid Leukemia) may replace chlorambucil. Hairy cell 

leukemia. It's given I.V., causes Myelosuppression (dose-limited toxicity). 

 

Miscellaneous 

  Procarbazine 

 

Inhibits DNA & RNA synthesis. It's part of the MOPP for Hodgkin's disease. It is 

given orally & parenterally, penetrates the CSF, excreted in urine together with its 
metabolite. 

 

 

Adverse effects: 

BM depression (Major toxicity), GIT & neurotoxicity. It inhibits 

MAO (contraindicated with Tyramine contained food) it induces Disulfiram 
reaction with Alcohol. It's both mutagenic & teratogenic (cause non-Lymphocytic 
leukemia). 

 

  L-Asparaginase 

 

It's derived from bacteria, it catalyses the deamination of Asparagine → Aspartic 

acid & ammonia. Neoplastic cells require 

an extra source

 of asparagine to support 

growth & function. The drug will hydrolyze blood Asparagine thus deprives the 
tumor cells of their nutrient required for protein synthesis. 
 

 

Uses: 

for ALL in combination with vincristine & prodinsolone. It is given I.V. or I.M. 

not given orally (destroyed by gastric acidity). 

 

 

Toxicity: 

hypersensitivity reactions → ↓ clotting factors & liver abnormalities, 

also Pancreatitis, coma, seizures due to ammonia toxicity. 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 12 عضواً و 121 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