Ототоксичность — это способность определенных веществ при системном или местном введении вызывать функциональные нарушения либо органические повреждения структур внутреннего уха [1]. В большинстве случаев ототоксичность является ятрогенией, которую зачастую невозможно избежать, как, например, в случае химиотерапии платиносодержащими противоопухолевыми препаратами. Классическим представителем последних является цисплатин (ЦП). ЦП имеет самый высокий потенциал ототоксичности из всех соединений платины [2]. Широкое применение ЦП как в детской (остеосаркома, ретино-, гепатобластомы, опухоль Вильмса и др.), так и во взрослой (рак легких, репродуктивных органов, головы и шеи и др.) онкологии делает цисплатиновую ототоксичность (ЦО) крайне актуальной проблемой.

История цисплатиновой ототоксичности

В 1965 г. американский исследователь B. Rosenberg, изучая поведение колонии Escherichia coli в условиях электрического поля, созданного платиновыми электродами, обратил внимание на полное прекращение деления бактерий [2]. В том же году химик T. Krigas установил причину этого явления — токсическое влияние микродозы соединений платины с аммиаком и хлором (cis-[Pt^II(NH3)₂Cl₂]) [2]. Немного позже B. Rozenberg доказал собственно противоопухолевые свойства нового вещества в эксперименте. Интерес к выявленному эффекту оказался столь высок, что уже в 1971 г. были организованы первые клинические испытания ЦП, обнаружившие мощный антибластомный эффект препарата [2]. Вначале на фоне более серьезных побочных эффектов нового химиопрепарата (нефротоксичность, нейротоксичность) ототоксичность расценивалась как несущественное осложнение. Однако уже к 1980 г. возможность ототоксических реакций при применении ЦП была окончательно установлена и определены факторы риска их возникновения. Сегодня именно задача снижения побочных эффектов цитостатика, в том числе ототоксичности, является основным поводом к разработке новых платиносодержащих молекул [3]. Так, в настоящее время синтезировано около 1000 производных ЦП, причем более 20 из них прошли клинические испытания [2].

Патоморфология и патогенез цисплатиновой ототоксичности

Поскольку ЦП плохо проникает через гематоэнцефалический барьер, его воздействие на слуховой анализатор ограничивается в основном ототоксичностью — повреждением периферического отдела слухового анализатора, а именно элементов перепончатой улитки, спирального ганглия, а также слухового нерва [2, 4].

Выраженность и характер патоморфологических изменений тканевых структур перепончатой улитки, возникающих под действием ЦП, существенно зависят от дозы. В условиях низких дозировок повреждаются преимущественно сосудистая полоска (СП) (маргинальные эпителиоциты) и стереоцилии волосковых клеток. При более высоких дозах возникают необратимые изменения наружных волосковых клеток (НВК) и нейронов спирального ганглия [5]. В спиральном органе (СО) первоначально подвергается дегенерации пул НВК базального завитка улитки, а с увеличением курсовой дозы ЦП — НВК среднего и верхнего завитков улитки. Наиболее выраженные изменения наблюдаются в первом ряду НВК. Внутренние волосковые клетки повреждаются уже на фоне дегенерации трех рядов НВК [2]. Микроскопическая картина дегенерации СО в условиях ЦО не имеет специфических особенностей и выглядит так же, как и при других отоповреждающих воздействиях (аминогликозидные антибиотики [6], шумовая травма [7], гемодинамическая дисфункция улитки [8]), демонстрируя известный градиент чувствительности волосковых клеток к агрессивным ототропным факторам по длине СО.

Возникновение ототоксических эффектов фармакопрепаратов, несмотря на наличие гематолабиринтного барьера, определяется особым свойством их молекул — ототропностью. Феномен ототропности ЦП связывают с повышенной афинностью его молекулы к ряду кохлеарных рецепторов. Так, ранние признаки интоксикации улитки обусловлены высоким сродством к кальций- и потенциал-зависимым калиевым каналам, расположенным на фиброцитах I типа спиральной связки, результатом чего является осмотический дисбаланс, приводящий к гибели клеток [9].

Другой белковой молекулой, к которой ЦП имеет повышенную тропность, является мегалин (гликопротеин 330/LPR2) из семейства липопротеинов низкой плотности, выполняющий функцию трансмембранного, полилигандного рецептора на апикальной поверхности эпителиальной клетки [10]. В частности, белок экспрессируется эпителием проксимального отдела почечных канальцев и маргинальными клетками СП [11]. Методом иммунофлуоресцентного анализа и гамма-эмиссионного анализа показано преимущественное накопление (в 3—5 раз большее) комплексов ЦП и ДНК исключительно в маргинальных эпителиоцитах СП по сравнению с другими клетками перепончатого лабиринта [12].

Третьей из известных «мишеней ототропности» для ЦП является ваниллоидный рецептор 1 (TRPV1) — белок неселективного катионного ионного канала на плазмалемме НВК, нейронов спирального ганглия и вестибулярного аппарата. TRPV1 также экспрессируется на нейронах тепловой чувствительности (Аδ- и С-волокна) и его роль в улитке до сих пор не ясна [13]. Взаимодействие ЦП с TRPV1 усиливает ток Ca²⁺ внутрь клетки, что в итоге приводит к активации проапоптотических каспаз [14]. Другим эффектом активации TRPV1 цисплатином является повышение экспрессии фермента NOX3 (изоформа NADPH-оксидазы) [15]. В свою очередь индукция NOX3 считается ведущим немитохондриальным путем развития окислительного стресса в НВК [16].

Особая тропность ЦП к ряду рецепторов (TRPV1, LPR2, ВК-channels) определяет эффект кумуляции препарата [2, 17]. Так, после однократного введения комплексы ДНК и ЦП находят уже через 8 ч во всех типах клеток СО [18]. При этом максимальное накопление препарата во внутреннем ухе отмечено к концу первых суток после введения, а соединения платины обнаруживаются в ткани улитки еще в течение 90 дней [19].

Цитотоксический эффект ЦП реализуется за счет индукции механизмов программируемой клеточной гибели [2]. Патогенез ЦО обусловлен как процессами, общими с ингибирующим (антибластомным) действием ЦП на активно пролиферирующие клеточные популяции, так и отчасти усугублением физиологических и становящихся при этом агрессивными цитохимических процессов, специфичных для возбудимых тканей улитки [17]. Механизмами цитостатического эффекта препаратов группы ЦП, общими как для антибластомного, так и для ототоксического действия, являются:

1) хелатирование цитозольной серы «платинофилов», например глутатиона и метионина, что снижает устойчивость клетки к окислительному стрессу [3];

2) образование ковалентных связей с атомом N7 в пуриновом основании нуклеотидов ДНК и появление перекрестных сшивок между нитями ДНК, что подавляет процессы репликации [2];

3) воздействие на Ca²⁺-каналы эндоплазматического ретикулума, увеличивающее концентрацию ионов Ca²⁺ в цитоплазме [20];

4) развитие состояния окислительного стресса вследствие непосредственного повреждения митохондрий [21].

Физиологическими особенностями непосредственно улитки, задействованными в патогенезе повреждающего эффекта ЦП, являются:

1) крайне высокая зависимость внутриклеточных процессов от энергетического обеспечения [22];

2) участие свободнорадикальных реакций как во внеклеточной неспецифической регуляции, так и в специфических процессах обеспечения акустической сенсорики [23];

3) оказавшаяся высокой аффинность ЦП к ряду рецепторов кохлеарных клеток (см. выше) [17].

Основным механизмом деструкции субклеточных структур и клеточных элементов внутреннего уха при ЦО считают окислительный стресс, вызванный резким возрастанием активных форм кислорода параллельно с непосредственным угнетением механизмов антиокислительной защиты [2, 22]. Так, известно, что стимуляция ферментативных антиоксидантных систем клетки путем добавления в клеточную культуру миметика супероксиддисмутазы (М40403) не ослабляет ототоксического эффекта ЦП [24].

Следует заметить, что последовательный механизм развития повреждения клеток внутреннего уха под действием ЦП носит обратимый характер на этапе накопления провоспалительных цитокинов (ФНО-α, ИЛ-1β, ИЛ-6), а также экспрессии ядерного транскрипционного фактора κB (NF-kappa B), ингибирование которых может предотвращать программированную клеточную гибель [16].

Эпидемиология цисплатиновой ототоксичности

Сведения о распространенности повреждения ЦП органа слуха в клинике неоднозначны. Основные причины получения разнородных данных связаны с учетом различных факторов риска ЦО и неодинаковостью методов оценки функционального состояния слухового анализатора [25]. Так, частота возникновения клинически выраженных ототоксических реакций зависит от схем терапевтического лечения и составляет от 2,5—30 [26] до 75—100% [2] случаев применения препарата. При этом исследования, в которых частота ототоксических осложнений составляла 75—100%, отличаются от исследований с выявлением признаков ЦО в меньшем проценте методом аудиологической оценки, возрастом пациентов в группах и суммарной дозой ЦП. Последний фактор считается главным условием ототоксичности ЦП [27]. Клиника ЦО в виде значимого снижения слуха выявляется лишь в 26% случаев при курсовой дозе ЦП до 240 мг/м² [2] и уже более чем у 50% обследуемых, получивших общую дозу препарата, превышающую 400 мг/м² [25]. При этом следует отметить, что в этой группе снижение порогов слуха в диапазоне высоких частот (9 кГц и выше) регистрируется у 100% пациентов при исследовании методом высокочастотной аудиометрии [2].

Вторым по значимости фактором риска развития ЦО является возраст пациентов. У детей нарушение слуха развивается в 71-83% случаев применения ЦП [28] и проявляется умеренной и глубокой (II—III) степенью сенсоневральной тугоухости [29]. При этом по результатам исследования P. Bertolini и соавт. [30] дети, получавшие ЦП в возрасте менее 3 лет, имеют лучший прогноз, чем дети старше 3 лет (частота развития осложнений составляет 25 и 42% соответственно). У взрослых ЦО проявляется чаще после 40 лет, что демонстрирует потенцирующее влияние инволютивных процессов в слуховом анализаторе (пресбиакузиса) и ототоксичности, усугубляющее общую степень слуховой дисфункции.

Поскольку при внутривенном введении ЦП препарат выводится из организма в течение суток на 90% с мочой, предшествующее снижение экскреторной функции почек значительно увеличивает период полувыведения ЦП [31]. В результате интенсифицируются условия, приводящие к кумуляции препарата в организме, что в свою очередь является усугубляющим фактором для развития ЦО [27]. Усиление отоповреждающего эффекта ЦП возникает при совместном назначении с другими ототоксическими препаратами: винкристином [25], петлевыми диуретиками (фуросемид), антибиотиками аминогликозидного ряда или лучевой терапией [2]. Кроме того, ототоксический эффект ЦП может усиливаться при фоновом снижении слуха по сенсоневральному типу и наличии в анамнезе хронической шумовой травмы [32].

Фармакогенетика цисплатиновой ототоксичности

В патогенезе побочных эффектов фармакологических препаратов давно известны конституционально-детерминированные особенности систем детоксикации организма [33], что также относится и к развитию побочных эффектов ЦП. В частности, различные представители семейства ферментов глутатион-S-трансфераз (GSTT1, GSTM1, GSTP1 и др.) участвуют в метаболизме многих лекарственных препаратов, включая ЦП [34]. Полиморфизм их генов коррелирует с риском развития и глубиной потери слуха в условиях применения ЦП. Некоторые аллели генов этого семейства ассоциированы с повышенной чувствительностью СО к повреждению ЦП (105Ile/105Ile-GSTP1 или 105Val/105Ile-GSTP1) [35], а другие, напротив, играют протективную роль (GSTM3*B) [36].

Полиморфное состояние гена LPR2 (см. выше) также оказывает влияние на индивидуальную восприимчивость пациента к ототоксическому действию ЦП. Отмечена связь носительства полиморфизма А-аллеля (rs2075252) гена LPR2 со степенью клинической выраженности ЦО [11].

У пациентов с развившейся тугоухостью после курсов ЦП чаще, чем в остальной популяции, выявляется редкая мутация в митохондриальной ДНК, ранее уже ассоциированная с наследственной оптической нейропатией Лебера [37].

Еще одним конституциональным фактором, повышающим чувствительность к ототоксическому действию ЦП у белых европейцев, является наличие тканевого пигмента меланина [38]. Полагают, что гранулы меланина маргинальных эпителиоцитов СП сорбируют молекулы ЦП, способствуя развитию цитотоксических реакций [33]. В клиническом исследовании N. Todd и соавт. [39] отмечают более выраженное снижение слуха у взрослых пациентов с темным цветом радужки. В то же время это мнение остается спорным, поскольку H. Martin и соавт. [40] у детей такой связи не выявили.

Клиническая картина цисплатиновой ототоксичности и другие токсические эффекты платиносодержащих цитостатиков

Клиническая картина ЦО представлена первично высокочастотной сенсоневральной тугоухостью с постепенным вовлечением более низких частот. Как и при других системных отоповреждающих воздействиях, потеря слуха носит билатеральный, симметричный и необратимый характер [2].

Особенностью проявления ЦО может являться довольно длительное субклиническое течение с отставленностью манифеста тугоухости от момента применения препарата. Так, описаны развитие и прогрессия тугоухости через 3 года после проведения полихимиотерапии платиновым цитостатиком [41]. Эта клиническая особенность объясняется способностью моногидрата ЦП, ковалентно связанного с ДНК, длительно сохраняться в клетках СО [2, 5, 17]. В непролиферирующих клетках, к которым относятся и ВК, комплексы платины и ДНК могут существовать неопределенно долго, лишь со временем нарушая транскрипцию поврежденных генов и метаболизм. Прогрессия СНТ в этом случае связана со снижением неспецифической резистентности клеток к естественным цитохимическим агрессивным факторам, возникающим при физиологической нагрузке [17].

Примечательно, что выраженность ототоксического эффекта и его механизмы могут быть неодинаковы у разных представителей семейства платиносодержащих цитостатиков. Так, карбоплатин обладает значительно меньшим ототоксическим потенциалом, чем ЦП, но при больших суммарных дозах и при длительном применении все же вызывает тугоухость по сенсоневральному типу на высоких частотах [2]. При этом у людей и морских свинок патоморфологическая картина повреждения структур внутреннего уха карбоплатином в больших дозах сходна с ЦО, в то время как у шиншилл карбоплатин при среднетерапевтических дозах препарата (400 мг/м²) вызывает изолированное повреждение только ВВК по всему СО [13]. Это обстоятельство дает возможность целенаправленно экспериментально моделировать изолированное повреждение ВВК, являющееся морфологическим субстратом известной сурдологической патологии, развивающейся при недоношенности, — слуховой нейропатии [42].

Применение платиносодержащих цитостатиков не ограничивается повреждением рецептора слухового анализатора и может сопровождаться возникновением токсических эффектов в различных органах и системах, что оказывается лимитирующей дозу ситуацией при использовании препаратов этой группы (табл. 1).

Нейротоксичность ЦП проявляется периферической сенсорной и автономной нейропатиями. Периферическая нейропатия в настоящее время оказывается основным побочным эффектом, ограничивающим дозу ЦП при химиотерапевтических курсах. Возможно, что патогенез периферической сенсорной нейропатии является общим механизмом и для развития токсического повреждения ретрокохлеарных структур анализатора [43].

Методы оценки цисплатиновой ототоксичности

В современных клинических исследованиях ототоксичность лекарственных препаратов определяется на основании критериев «Common Toxicity Criteriafor Hearing», разработанных в 1998 г. Cancer Therapy Evaluation Program (табл. 2) [2].

Наиболее чувствительным методом выявления начальных проявлений слуховой дисфункции считается регистрация отоакустической эмиссии (ОАЭ) на частоте продукта искажения (DPOAE). При сравнительном анализе выявление ототоксических нарушений на одной группе пациентов с помощью вызванной задержанной ОАЭ (TOAE), DPOAE и тональной пороговой аудиометрии составило 22, 71 и 52% соответственно [28]. Единого мнения о большей эффективности скрининга ЦО с помощью ОАЭ или коротколатентными слуховыми вызванными потенциалами (КСПВ) нет. Так, в одних работах обсуждают идентичность этих аудиологических методик [44], в других же не выявлена большая чувствительность КСВП [45].

Профилактика цисплатиновой ототоксичности

В настоящее время существует самостоятельное направление в экспериментальной патофизиологии улитки, посвященное защите от агрессивных воздействий — отопротекция. Не является исключением и ЦО. Отопротекция фармакологическими препаратами в условиях применения ЦП обсуждается в эксперименте, прежде всего в отношении группы препаратов с антиоксидантной активностью (табл. 3) [46].

Поскольку противоопухолевый и ототоксический эффекты ЦП реализуются с участием общих патогенетических механизмов цитотоксичности, основная проблема внедрения известных отопротективных подходов в клиническую практику заключается в одновременном снижении эффективности химиотерапии основного заболевания [50]. По этой причине предлагаются альтернативные методы защиты улитки в условиях применения ЦП, такие как, например, местное (транстимпанальное) использование отопротекторов [15, 50]. Однако ввиду сложности и небезопасности данная методика вряд ли найдет практическое применение.

Перспективным направлением поиска отопротекторов для условий применения ЦП могут рассматриваться воздействия, основанные на физиологическом феномене прекондиционирования. Их принципиальным преимуществом являются физиологическая обоснованность и отсутствие влияния на эффективность терапии онкологического заболевания [46].

Противоопухолевый препарат ЦП оказывает дозозависимый ототоксический эффект. Основным патогенетическим механизмом ЦО является окислительный стресс в клетках возбудимых структур улитки. К наиболее значимым факторам усугубления ЦО следует отнести совместное назначение с другими ототоксичными препаратами, облучение зоны головы, детский и старческий возраст. Для прогноза развития тугоухости в условиях применения ЦП важны общая доза препарата, а также особенности генотипа, определяющие повышенную чувствительность к цитотоксичности. Полиморфизм генов системы детоксикации, эндогенных антиокислительных систем, рецепторных комплексов могут являться генетическими условиями усугубления как ототоксического состояния, так и эндогенной отопротекции в условиях воздействия ЦП. Оптимальным аудиологическим методом скрининга начальных нарушений слуха при применении ЦП является ОАЭ на частоте продукта искажения. Нарушения слуха в условиях применения ЦП могут иметь различные клинические варианты, варьирующие от непрерывно прогрессирующей сенсоневральной тугоухости с момента начала химиотерапии до отставленной манифестации слуховой дисфункции. Подобная особенность делает целесообразным долгосрочный мониторинг состояния слуха у таких пациентов. Методов вторичной профилактики ЦО в клинических условиях не существует, что делает актуальным дальнейший поиск средств отопротекции в условиях применения ЦП.