Zeitsehrift fiir Krebsforschung 68, 184--189 (1966)

Kreuzresistenznntersuchungen an degranolresistenten NK/ly-Ascites-Tumoren

~VA GJ~TI

Forschungsinstitut ffir Onkopathologie (Direktor: Dr. BI~LA KELLNEtr Budapest

Eingegangen am 7. August 1965

In unseren fr/ iheren Versuehen un te rsuchten wit die morphologische Aus-

wirkung einer einmaligen, grol3en Dosis yon 14 verschiedenen chemotherapeut i -

schen Mit te ln an degranolempfindl ichen und degranolresis tenten NK/ly-Asei tes-

Tumoren. I m degranolres is tenten Tumor waren Anzeichen einer Zellensch/idigung

auf Wirkung yon Bromdegranol , D ib rommann i t und Manni tmyle ran kaum und

auf Wirkung yon Stickstofflost , Sarcolysin, Endoxan , Thio tepa sowie Mito-

myein C in viel ger ingerem Mage nachweisbar, als im degranolempfindl iehen

Tumor. TEM, Trenimon, Pur inethol , Co]eemid, Vincaleucoblast in und Myleran

sehgdigen sowohl die degranolempfindl iehen als aueh die res is tenten Tumor-

zellen (GJ~TI).

Auf Grund der in unserem Ins t i t u t durchgeff ihr ten Unte r suchung zeigte sich,

dag sich der N K / l y - T u m o r zum Nachweis der wachs tumshemmenden Wirkung

yon Chemotherapeu t ica verschiedener chemischer Zusammense tzung und ver-

schiedener Wirkung eignet (Ns wodurch sich uns auch eine M6glichkeit

bet , die Kreuzres is tenz bei diesen Chemotherapeu t ica zu untersuchen.

Material und Methode Zur Untersuchung der einzelnen Substanzen verwendeten wir 40 Stiick 20 g schwere

mS~nnliehe C3-MS~use. 20 Tiere impften wir mit degranolresistenten, 20 Tiere mit degranol- empfindliehen NK/ly-Tumorzellen (je 2 • 106). 10 Tiere mit degranolresistenten und 10 Tiere mit degranolempfindlichen Tumoren dienten als Kontrolle. Bei weiteren 10 degranolresisten- ten und 10 degranolempfindliehen Tumoren begannen wird die Behandlung am Tug nach der Impfung. Die Gesamttherapeutiea wurden t~glieh verabreieht und zwar insgesamt fiinfmal i.p. in den nachstehenden Dosen:

Degranol . . . . . . . . . 5 • 10 mg/kg Heparindegranol (EGyT 58) . 5 • 24 mg/kg Bromdegranol . . . . . . . 5 • 10 mg/kg Mannitmyleran . . . . . . 5 • 100 mg/kg Dibrommannit . . . . . . 5 • 12 mg/kg Stickstofflost . . . . . . . 5 • 0,5 mg/kg Endoxan . . . . . . . . . 5 • ]2 mg/kg

Mitomyein C . . . . . . 5 • 1 mg/kg TEM . . . . . . . . . 5 • 0,3 mg/kg Trenimon . . . . . . . 5 • 0,5 mg/kg Purinethol . . . . . . . 5 • 0,5 mg/kg Colcemid . . . . . . . 5 • o,8 mg/kg Vinblastine . . . . . . 5 • 0,3 mg/kg Myleran . . . . . . . . 5 • 15 mg/kg

Thiotepa . . . . . . . . . 5 • 0,5 mg/kg Am 9. Tag t6teten wir die Tiere und gossen die abgesaugten Ascitesflfissigkeiten 1. in der

unbehandelten degranolempiindlichen, 2. in der behandelten degranolempfindlichen, 3. in der unbehandelten degranolresistenten und 4. in der behandelten degranolresistenten Gruppe jeweils zusammen. In jeder Gruppe bestimmten wir: a) die Menge der Gesamtfliissigkeit, b) die Konzentration der Geschwulstzellen (Zellenzahl/ml), c) die Gesamtzellenzahl (Zellen- zahl/ml • ml Gesamtflfissigkeit), d) aus dem in die Hi~matocrit-R6hre entnommenen Muster nach 5 inin dauernder Zentrifugierung bei 10000 U/min die Volumenprozente der sedimentier- ten Geschwulstzellen. Das Gesamtvolumen der Gesehwulst ergab sieh aus dem Produkt von Vohmenprozenten und Gesamtfliissigkeit in Milliliter. e) Das durchsehnittliehe Volumen der

Volumen Geschwulstzellen berechneten wir auf Grund der Formel" Zellenzahl ml "

Degranolresistente NK/ly-Aseites-Tumoren 185

Ergebnisse A u f W i r k u n g v o n Degrano l , H e p a r i n d e g r a n o l , B r o m d e g r a n o l , E n d o x a n u n d

T r e n i m o n b e t r u g i m d e g r a n o l e m p f i n d l i e h e n T u m o r - - gegen i ibe r de r u n b e h a n d e l -

t e n K o n t r o l l e - - die A b n a h m e der Gesamtf l t i s s igke i t , de r G e s a m t z e l l e n z a h l u n d

des g e s a m t e n Z e l l e n v o l u m e n s m e h r als 90% u n d auf W i r k u n g y o n S t ieks tof f los t , M i t o m y e i n C u n d V i n b l a s t i n e m e h r als 60 %.

P u r i n e t h o l , M a n n i t m y l e r a n u n d T h i o t e p a se tzen die G e s a m t z e l l e n z a h l u n d

das G e s a m t z e l l e n v o l u m e n he rab , w s die A b n a h m e de r Gesamt f l / i s s igke i t ke ine 50 % er re ieh te .

Die G e s a m t z a h l de r G e s e h w u l s t z e l l e n w u r d e y o n D i b r o m m a n n i t n n d T E M

u m f u n d 50 % e r m g g i g t , w g h r e n d die A b n a h m e bei M y l e r a n u n d Co leemid n u t

e t w a 30 % be t rug . Die A b n a h m e der Gesamt f l i i s s igke i t u n d des G e s a m t v o l u m e n s

e r r e i eh t e bei den l e t z t e n v i e r P r s ke ine 50 %. Das d u r e h s e h n i t t l i e h e Volu-

m e n der Gesehwul s t ze l l en w u r d e y o n s/~mtliehen u n t e r s u e h t e n S u b s t a n z e n ver -

g r6ger t , i m grSl3ten M a g e v o m St ieks to f f los t , M i t o m y c i n C, T E M u n d T r e n i m o n ,

a m w e n i g s t e n y o n Co leemid (s. Tabe l l e 1).

Tabelle 1. Wachstumshemmende Wirlcung verschiedener Chemotherapeutiea an degranolemp/ind- lichem NK/ly-Ascites-Tumor (Kontrollen 0%, vgl. Text)

Mittel Gesamtflfissig- Zellen- Gesamtzellen- Gesamtzellen- Durchsehni t t ke i t konzent ra t iml zahl vo lumen Zellenvolumen % % % % %

Degranol -- 96 -- 98 -- 99 -- 99 @ 180 Heparindegranol -- 94 -- 92 -- 96 -- 96 ~- 100 Bromdegranol 95 23 -- 94~ -- 95 -~- 130 Mannitmyleran -- 32 -- 65 -- 74 59 ~ 155 Senfstickstoff -- 84 -- 36 -- 79 -- 76 -- 300 Endoxan -- 96 -- 46 -- 97 -- 99 + 120

Dibrommannit -- 43 -- 38 51 29 -~ 160

Thiotepa 43 9 -- 59 -- 65 -F 150

TEM - - 49 ~ 9 -- 45 -- 36 ~- 290

Trenimon -- 99 -- 48 -- 98 -- 97 d- 210 Mitomycin C -- 77 -- 68 -- 92 -- 85 @ 300

Purine~hol -- 42 -- 78 -- 70 -- 68 d- 145 Myleran -- 47 -- 29 -- 33 -- 39 + 170

Vinblastine -- 68 -- 54 -- 83 -- 77 ~ 175 Colcemid @ 5 - -40 - -36 - -19 d- 90

Aus d e n E r g e b n i s s e n k a n n fe s tges t e l l t we rden , dal3 ein Tei l de r u n t e r s u e h t e n

S u b s t a n z e n (TEM, T h i o t e p a , M a n n i t m y l e r a n , D i b r o m m a n n i t u n d Myle ran ) die

A s e i t e s m e n g e n i eh t e i n m a l auf die H ~ l f t e h e r a b s e t z t , wesha lb diese Mi t t e l - - n u t

au f G r u n d dieses E f f e k t e s - - als u n w i r k s a m zu qua l i f i z ie ren wgren . N a e h unse re r

M e i n u n g is t es t i n Feh le r , die C h e m o t h e r a p e u t i e a n u t au f G r u n d de r G e s a m t -

f l i i s s i gke i t s abnahme zu b e w e r t e n , wei l sieh die i n t r a a b d o m i n a l e F l / i s s igke i t n i eh t

p r o p o r t i o n a l m i t de r Z a h l de r Gesehwul s t ze l l en ver / tnder t . D a r a u s e rg ib t sieh a u e h das MiBverh~ l tn i s de r Z e l l e n k o n z e n t r a t i o n : w e n n auI W i r k u n g des Mi t te l s die

F l i i s s i gke i t smenge wen ige r a b n i m m t als die a b s o l u t e Zah l de r Gesehwuls tze l l en ,

d a n n w i r d die Z e l l e n k o n z e n t r a t i o n k le iner , w e n n sieh abe r Gesamt f l i i s s igke i t u n d

G e s a m t z e l l e n z a h l ann/~hernd p r o p o r t i o n a l ve r~nde rn , so b le ib t die Ze l l enkonzen-

186 ]~vA G~TI:

t r a t i o n u n v e r ~ n d e r t o d e r e r h 6 h t s ich a u c h e t w a s . D e s h M b k a n n die e y t o s t a t i s c h e

W i r k u n g e ines M i t t e l s n u r a u f G r u n d d e r B e e i n f l u s s u n g d e r Z e l l e n k o n z e n t r a t i o n

b e u r t e i l t w e r d e n .

Die G r u n d l a g e d e r i m A m e r i k a n i s c h e n N a t i o n M e n C h e m o t h e r a p e u t i s e h e n

D i e n s t e i n h e i t l i c h d u r c h g e f f i h r t e n S e r e e n i n g - M e t h o d e i s t d ie V e r K n d e r u n g des

G e s a m t v o l u m e n s d e r G e s e h w u l s t ; d a s M i t t e l w i r d Ms w i r k s a m b e w e r t e t , w e n n es

d a s G e s a m t v o l u m e n u m m i n d e s t e n s 43 % h e r a b s e t z t .

W e n n w i r d ie be i d e n U n t e r s u c h u n g e n e r h M t e n e n A n g a b e n n a c h d i e s e m

G e d a n k e n g a n g b e w e r t e n , k S n n e n D e g r a n o l , H e p a r i n d e g r a n o l , B r o m d e g r a n o l ,

E n d o x a n , T r e n i m o n , M i t o m y c i n C, V i n b l a s t i n e u n d S e n f s t i e k s t o f f Ms s t a r k

h e m m e n d e , M a n n i t m y l e r a n , P u r i n e t h o l sowie T h i o t e p a Ms mittelmi~l~ig u n d

D i b r o m m a n n i t u n d T E M Ms mKBig h e m m e n d e C h e m o t h e r a p e u t i c a b e t r a e h t e t

w e r d e n , w ~ h r e n d d a s M y l e r a n u n d d a s C o l e e m i d h S e h s t e n s e ine s e h w a c h e W i r k u n g

a u f d e n u n t e r s u e h t e n T u m o r a u s i i b e n .

B e i m d e g r a n o l r e s i s t e n t e n T u m o r ~ n d e r t s ieh die W i r k u n g y o n D e g r a n o l ,

H e p a r i n d e g r a n o l , B r o m d e g r a n o l u n d M a n n i t m y l e r ~ n w e s e n t l i c h , i n s o f e r n , a ls

s ich die G e s a m t z e l l e n z a h l u n d d a s G e s a m t v o l u m e n sowie d ie G e s a m t f l f i s s i g k e i t s -

m e n g e i i b e r h a u p t n i c h t i~ndern.

A u f die E i n w i r k u n g v o n S t i c k s t o f f l o s t , E n d o x a n u n d D i b r o m m a n n i t w i r d die

Z a h l d e r d e g r a n o l r e s i s t e n t e n T u m o r z e l l e n u n d d a s G e s a m t v o l u m e n d e r G e s c h w u l s t

n u r wen ig , h S e h s t e n s u m 30 % ermi~Bigt .

T h i o t e p a , T E M , T r e n i m o n , M i t o m y c i n C, V i n b l a s t i n e , P u r i n e t h o l , M y ] e r a n

u n d C o l c e m i d h e m m e n d~s W a e h s t u m des d e g r a n o l r e s i s t e n t e n T u m o r s e b e n s o wie

des d e g r a n o l e m p f i n d l i e h e n (Tabe l l e 2).

Tabelle 2. Wachstumshemmende Wirkung verschiedener Chemotherapeutica am degranolresisten- tern NK/ly-Ascites-Tumor (Kontrollen 0%, vgl. Text)

Mittel Gesamtflfissig- Z e l I e n - Gesamtzel len- Gesamtzellen- Durchschnitt keit konzentration zahl volumen Zellenvolumen % % % % %

Degranol ~- 10 ~- 12 -- 10 A- 40 + 15 Heparindegranol -~ 14 -~ 23 + 9 T 35 -4- 25 Bromdegranol + 10 § 8 + 15 + 2 0 + 18 Manni tmyleran + 16 -- 2 + 18 + 10 + 25 Senfstickstoff - - 20 + 32 -4- 25 -- 20 -- 10 Endoxan - -46 + 12 28 -- 32 + 10 Dibrommanni t - - 25 -- 5 -- 28 -- 30 -~- 70 Thiotepa -- 50 -- 6 -- 40 -- 46 ~- 10 TEM -- 84 -- 48 -- 92 -- 80 ~- 50 Trenimon -- 85 -- 91 -- 96 -- 93 -~ 153 Mitomycin C -- 65 -- 87 91 -- 83 ~- 240 Purinethol -- 45 -- 10 -- 65 -- 58 -~ 200 ~ y l e r a n -- 30 -- 69 -- 73 -- 45 ~- 110 Vinblastine -- 77 -- 71 -- 95 -- 63 + 300 Colcemid -- 19 -- 63 -- 41 -- 26 ~- 40

Diskussion

E i n g e g e n f i b e r e i n e m C h e m o t h e r a p e u t i c u m r e s i s t e n t e r T u m o r soll g e g e n i i b e r

e i n e m z w e i t e n C h e m o t h e r a p e u t i c u m n u r d a n n r e s i s t e n t ( k r e u z r e s i s t e n t ) sein, w e n n

Degranolresistente NK/ly-Aseites-Tumoren 187

beide Chemotherapeutica identische Wirkungsweise zeigen (B~ocx~AS). Der gegen Sareolysin resistente Tumor von SOttMIDT erwies sieh gegen Degranol, Stiekstofflost, Endoxan, Mannitmyleran und Thiotepa als kreuzresistent. Naeh den Angaben v o n SEARLIKOVA, SKIPPER-SCHABEL, LA~-E-YAsrCEY und HIt~O~O sind die gegen Nitromin, Sareolysin und Endoxan resistenten Tumoren diesen Substanzen gegenfiber aueh kreuzresistent und zeigen daneben aueh eine Kreuz- resistenz gegen Myleran. Letzteres halten die Autoren fiir iiberrasehend, zumal sieh die Wirkung yon Myleran grundlegend yon der der Lostderivate unterseheidet. Ebcnso halten sie die Mereaptopurin-Kreuzresistenz des auf Cyclophosphamid resistenten Plasmoeytoms (SKIPPEa-ScHAB~L) und die Mitomyein C-Kreuz- resistenz des Yoshida-Sarkoms auf Stiekstofflost (OBos~I) fiir ein fiberrasehendes Ergebnis.

Naeh unseren Untersuehungen wird das Waehstum des gegen Degranol resistenten NK-Ascites-Lymphoms yon dem in seiner ehemisehen Struktur dem Degranol sehr /thnliehem Bromdegranol und Heparindegranol iiberhaupt nieht gehemmt, ebensowenig yon Mannitmyleran, das in seiner r~umliehen Struktur dem Degranol ~hnlieh ist, dessen Wirkgruppe abet yon der des Degranols ab- weieht. Eine Kreuzresistenz konnte auch mit dem Dibrommannit naehgewiesen werden, der in der r/~umlichen Struktur dem Stickstofflost, Endoxan und Degranol ~hnelt, jedoeh als Wirkgruppe nur Brom enth/~lt.

Das Degranol gegenfiber resistente NK-Aseites-Lymphom ist unver/tndert empfindlieh auf TEN, Trenimon und Thiotepa, ebenso wie auch auf den Anti- metaboliten Purinethol, auf die beiden Alkaloide Vinblastine und Coleemid sowie auf Mytomyein C und Myleran.

Vergleicht man die bei der Waehstumshemmung und bei der morphologisehen Untersuchung erhaltenen t%esultate, so kann man feststellen, dag sie zum Grol3teil miteinander /ibereinstimmen. Jene Mittel, die das Waehstum des degranol- resistenten Tumors nieht hemmen, braehten aueh keine Vergnderung im morpho- logisehen Bild des Tumors zustande. Auf die Einwirkung yon Substanzen, die die Menge und das Gesamtvolumen der degranolresistenten Tumorzellen etwas ver- mindern, nahm die Zahl der mehrkernigen Zellen zu, wobei jedoch weder groteske Mitosen noch nekrotisierende Zellen entstanden. Nach Einwirkung der Substan- zen, die das Waehstum des degranolresistenten Tumors im gleiehen MaBe hemm- ten wie das des degranolempfindliehen konnten die morphologisehen Symptome des Zellensehgdigung (gesehgdigte Mitosen, nekrotisierende Zellen) im resistenten wie im empfindliehen Tumor gleiehermagen beobaehtet werden. Eine Abweiehung fanden wit im Fall yon Thiotepa und Mitromyein C, insofern, als ihre halbletale Dosis eine geringere morphologisehe Wirkung auf die degranolresistenten als auf die degranolempfindliehen Tumoren ausfibte, wobei es aber nieht gelang, einen Untersehied in der waehstumshemmenden Wirkung naehzuweisen.

Die Untersuehungen zeigen, dab der degranolresistente Tumor jenen Stoffen gegen/iber am meisten kreuzresistent ist, der der rgumlichen Struktur des De- granols am meisten ghnelt. Nach den Untersuchungen yon Ho~vXTg und VARGI-IA h/tngt die biologische Wirkung der Zuckerderivate in erster Linie yon ihrer r/~um- lichen Struktur ab, eine Ver/~nderung der Konfiguration verursaeht eine wesent- liche Ver/~nderung der tumorhemmenden Wirkung. Daher ist anzunehmen, dab

Z. Krebsforsch. Bd. 68 13a

188 ]~vA G~TI:

im Zustandekommen der Kreuzresistent neben der ~hnlichkeit der Wirkungsweise auch die ~hnlichkeit der chemischen Struktur der Verbindungen eine l~olle spielen.

Zusammenfassung Verfasser untersuchte die wachstumshemmende Wirkung 15 verschiedener

Chemotherapeutica am degranolempfindlichen nnd degrano]resistenten NK/ly- Aseites-Tumor auf Grund der Abnahme der Gesamtfliissigkeit, der Gesamtzellen- zahl und des Gesamtzellenvolumens.

Auf den degranolempfindlichen Tumor iibten Degranol, Heparindegranol, Bromdegranol, Endoxan, Trenimon, Mitomycin C, Vinblastine und Stickstofflost eine starke, Mannitmyleran, Purinethol und Thiotepa eine mittelm~Bige und Dibrommanit und TEM einc m/il3ige Hemmwirkung aus, w/~hrend sieh Myleran und Colccmid als sehr sehwaeh hemmend erwiesen.

Der degranolresistente Tumor ist mit Heparindegranol, Bromdegranol, Mannit- myleran, Stiekstofflost, Endoxan nnd Dibrommannit kreuzresistent.

Das Thiotepa, TEM, Trenimon, Purinethol, Mitomyein C, Myleran, Vin- blastine und Colcemid hemmen das Wachstum des degranolempfindliehen und degranolresistenten Tumors im gleichen MaBe.

Studies of Cross-Resistance in Degranol-Resistant NK/ly Ascites Tumors Summary

The author studied the growth-inhibiting action of 15 various chemothera- peutic agents on the Degranol-sensitive and Degranol-resistant NK/ly ascites tumor by measuring the decrease of total fluid, of total cell number, and of total cell volume. Degranol, heparin-Degranol, brom-Degranol, Endoxan, Trenimon, Mitomycin C, Vinblastine, and nitrogen mustard inhibited strongly; mannite- Myleran, Purinethol, and Thiotepa inhibited moderately; dibrom-mannite and TEM inhibited less moderately, whereas Myleran and eolcemide acted only very weakly. The Degranol-resistant tumor was cross-resistant with heparin-Degranol, brom-Degranol, mannite-Myleran, nitrogen mustard, Endoxan, and dibrom- mannite. Thiotepa, TEM, Trenimon, Purinethol, Mitomycin C, Myleran, Vin- blastine, and eolcemide inhibited the growth of the Degranol-sensitive and De- granol-resistant tumor to the same degree.

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Dr. ]~VA GJ~TI Onkopathologisehes Forschungsinstitut Budapest XII, R~th. Gy. u. 5

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