Freie Univ., Diss.--Berlin, 1998.

Proefschrift Universiteit van Amsterdam. / Met samenvatting in het Nederlands.

Proefschrift Universiteit van Amsterdam. / Met lit.opg. en samenvatting in het Nederlands.

La carcinose péritonéale (CP) correspond le plus souvent à l'envahissement métastatique de la cavité péritonéale survenant dans 85 à 90% des cas de l'ovaire et 5 à 20% des cancers colorectaux. La pauvreté de des signes cliniques explique que le diagnostic se fasse à un stade souvent avancé. Jusque récemment, le traitement d'une CP était exclusivement palliatif avec une chirurgie de nécessité incomplète et une chimiothérapie systémique, et une survie médiocre. La cause du décès est dans la majorité des cas la carcinose elle-même. Les avancées en matière de chirurgie péritonéale extensive et de chimiothérapie intrapéritonéale combinée ou non à une hyperthermie ont fait naître de nombreux espoirs de curabilité. La chirurgie de cytoreduction complète représente le facteur pronostic essentiel, quelque soit l'origine tumorale primitive. L'association d'une chirurgie et d'une chimiothérapie intraperitonéale a été développée dans le cancer de l'ovaire avec des taux de survie impressionnants. L'hyperthermie induit une destruction sélective des cellules en hypoxie, dans des zones tumorales en acidose, tout en préservant le tissu sain environnant. Pour les patients atteints de CP, une technique nommée CHIP a été developpée permettant de délivrer une chimiothérapie intrapéritonéale en condition d'hyperthermie. Une augmentation importante de la survie de patients atteints de CP colorectal ou de maladie rare du péritoine a été mise en évidence. Des essais cliniques sont en cours afin de vérifier le bénéfice attendu de l'HIPEC dans différentes pathologies. Premièrement, compte tenu de large développement de la laparoscopie, l'adressage de patients avec une carcinose localisée est fréquent. Nous avons développé, sur modèle animal, une technique de péritonectomie laparoscopique avec CHIP à l'oxaliplatine. Les paramètres pharmacocinétiques (PK) en terme d'absorption de la drogue et de pénétration intra-tissulaire ont été analysés avec mise en évidence du rôle favorable de l'hyperpression intraabdominale. Ces travaux ont été publié dans Gynecologic Oncology, dans Annals of Surgical Oncology (2 articles) et inclus dans un chapitre de livre international (Humana Press) concernant la pharmacologie et la PK des sels de platine. Ensuite, nous avons établi un nouveau modèle de pharmacocinétique des populations que nous avons appliqué à la comparaison de deux modes d'administration de la chimiothérapie lors des CHIP à l'oxaliplatine, sur 24 patients. Ce travail a été publié dans Cancer Chemotherapy and Pharmacology. Enfin, différentes études cliniques et pharmacodynamiques (PD) ont été réalisée afin d'évaluer et de prédire la toxicité spécifique des CHIP réalisées au Cisplatine et à l'Oxaliplatine. Trois travaux successifs ont été réalisés pour évaluer la toxicité rénale liée au Cisplatine. Dans une étude pilote de PK, non publiée, de désescalade de dose, nous avons montré que le risque d'insuffisance rénale n'est pas expliqué par la PK (présentation au Congrès de Pharmaco-Oncologistes). Cela a été confirmé dans une étude rétrospective bicentrique avec mise en évidence de facteurs de risque. Ce travail est soumis à publication dans European Journal of Surgical Oncology. Enfin une étude de phase I d'escalade de dose a été réalisée permettant de déterminer la dose optimale de Cisplatine en CHIP et est soumise à publication dans Journal of Clinical Oncology. Compte tenu de la toxicité rénale du cisplatine, une étude prospective de phase II a évalué la morbidité de l'oxaliplatine en CHIP dans le cancer de l'ovaire. Cet essai a été clos de façon anticipée compte tenu du taux d'hémopéritoine et publié dans European Journal of Surgical Oncology. Afin d'analyser et prédire ce risque, une étude PK-PD a été conduite sur 75 patients traités par CHIP à l'oxaliplatine avec une corrélation PK entre l'absorption et la survenue de thrombopénie et d'hémoperitoine. Ce travail est publié dans Cancer Chemotherapy and Pharmacology / Peritoneal carcinomatosis (PC) is usually caused by widespread cancer metastatic cells within the peritoneal cavity and occurred in 85% of ovarian cancer patients and 5-20% of colorectal carcinoma patients. Because of the poverty of symptoms, patients are diagnosed with an advanced stage. PC will be the leading death cause of these patients. Recently, the treatment was limited to standard palliative surgery and intravenous chemotherapy with very poor results in term of survival. The development of new surgical techniques combined with intraperitoneal chemotherapy associated or not with hyperthermia provided new hope of a potential cure for patients with PC. Indeed, complete cytoreductive surgery represents the most important prognostic factor for patients with PC whatever the primary cancer locations. Combined treatment using complete cytoreductive surgery and intraperitoneal chemotherapy has been developed leading to unprecedented survival. Hyperthermia induces a selective destruction of tumor cells in hypoxic and acidic parts of tumors, but leaves normal tissues intact. In addition heat is acting for synergy with the cytotoxic agent. A new technique to deliver intraoperative intraperitoneal chemotherapy associated with hyperthermia, called HIPEC, was developed for patient with PC. It significantly increases survival in patients with colic cancer PC, peritoneal mesothelioma and pseudomyxoma peritonei. Several ongoing trails have been designed to establish the real role of HIPEC for different pathology. First, because of the major development and the widespread use of minimal invasive surgery, recruitment of patients has been profoundly changed with localized PC. We have demonstrated in an experimental study the feasibility and reliability of laparoscopic peritonectomy followed by oxaliplatin based intraperitoneal chemotherapy and its pharmacokinetics consequences regarding the peritoneal drug absorption, the increased tissue diffusion, and the role of intraperitoneal pressure. Several articles were published in Gynecologic Oncology and in Annals of Surgical Oncology and in an international book chapter (Humana Press) concerning pharmacology and pharmacokinetics of platinum salts. Then, to establish a new population pharmacokinetic model and to compare two procedures of drug's delivery during HIPEC, data from 24 patients treated with oxaliplatin based HIPEC were collected and analyzed. This work was published in Cancer Chemotherapy and Pharmacology. Finally, different clinical and pharmacodynamic studies were performed to evaluate the toxicity for patients who underwent complete cytoreductive surgery associated to Cisplatin or Oxaliplatin based HIPEC. Three different works were performed to evaluate the renal toxicity of cisplatin based HIPEC. An unpublished PK study regarding acute renal failure in a dose-deescalation study was presented at a Pharmaco-oncologists Meeting. The results were confirmed in a bicentric retrospective study highlighting some risk factors (Submitted to the European Journal of Surgical Oncology). Finally, a phase I study dose escalation of hyperthermic intraperitoneal cisplatin was conducted with the establishment of the recommended dose of cisplatin for HIPEC (Submitted to the Journal of Clinical Oncology). Because of renal toxicity related to cisplatin based HIPEC, a phase II prospective study was conducted to evaluate the morbidity of oxaliplatin based HIPEC. As a result of this high morbidity rate (hemoperitoneum), this trial was prematurely closed and published in the European Journal of Surgical Oncology. Finally, to evaluate the relationship between oxaliplatin exposure and observed toxicity, a population pharmacokinetics was conducted in 75 patients treated with CRS and oxaliplatin based HIPEC. A PK contribution, relative to the absorption phenomenon, on the severity of the thrombocytopenia and hemoperitoneum was shown. This work was published in Cancer Chemotherapy and Pharmacology

Wir nahmen an, dass nach intramuskulärer Injektion von Koffein und Halothan in Schweinen mit Veranlagung (MHS) und ohne Verlangung (MHN) für eine maligne Hyperthermie, es zu einem dosisabhängigen intramuskulären Laktatanstieg kommt. Des weiteren ist die Ausdehnung des dadurch ausgelösten Hypermetabolismus nur auf ein kleines Areral um die Injektionsstelle begrenzt. Eine systemische MH-Krise wird nicht ausgelöst. Mikrodialysesonden wurden in die Hinterläufe von 7 MHN und 7 MHS Schweinen platziert und mit Ringerlösung perfundiert. Nach Einstellen eines Gleichgewichtes wurden Boli von Halothan und Koffein in aufsteigenden Konzentrationen in den Muskel appliziert. Für den zweiten Versuchsansatz, die regionale Ausbreitung betreffend, wurden wiederum Mikrodialysesonden im Abstand von 10 mm und 25 mm zum Injektionsort platziert. Das Laktat wurde photospektrometrisch im Dialysat gemessen. Durch intramuskuläre Halothan- und Koffeinapplikation kommt es zu einer dosisabhänigen Erhöhung der intramuskulären Laktatkonzentration mehr beim MHS als MHN-Tieren mit signifikantem Unterschied. Laktaterhöhungen fanden sich darüber hinaus nur an der Injektionsstelle der Trigger- substanzen, nicht jedoch in 10 und 25 mm Entfernung davon. Somit ist der Anstieg der lokalen Laktatkonzentration im Muskel nur auf ein kleines Areal um die Injektionsstelle begrenzt. / We hypothesized that IM halothan and caffein injection increases lokal lactat concentration dose-dependently in malignant hyperthermia susceptible (MHS) und non-susceptible (MHN) pigs and that the hypermetabolic reaction measured by regional distribution of lactat is limited to a small area around the injection side. Microdialysis probes were placed in the hindlimbs of 7 MHS and 7 MHN pigs and perfused with Ringers solution. After equilibration, boluses of increasing halothan and caffein concentrations were injected. For the second hypothesis regarding regional distribution, microdialysis probes were positioned in 7 MHS and 6 MHN pigs at the injection site for halothan and caffein and at a distance of 10 mm and 25 mm. Lactat were measured in the dialysate by spectrophotometry.Halothane and caffeine increased IM lactat dose-dependently in MHS significantly more than in MHN pigs. Lactat was increased only at the infection site but not at 10 mm and 25 mm distance. The increase of lactat after lokal MH trigger injection is limited to a small area around the probe.

Die Maligne Hyperthermie (MH) ist eine metabolische Myopathie. Sie veranlagt zu einer potentiell lebensgefährlichen Stoffwechselentgleisung, die durch Exposition mit bestimmten Triggersubstanzen, insbesondere volatilen Anästhetika und depolarisierenden Muskelrelaxantien, ausgelöst wird. Dabei führt ein Defekt in der Membran des sarkoplasmatischen Retikulums der Skelettmuskulatur zur unkontrollierten Stoffwechselsteigerung. Zahlreiche Medikamente weisen in ihrem Nebenwirkungsprofil das Risiko von Rhabdomyolysen oder Myalgien auf. Unter Therapie von Cerivastatin kam es in 52 Fällen zu tödlichen Verläufen, so dass das Medikament 2001 vom Markt genommen wurde. Wir untersuchten Maligne Hyperthermie suszeptible Schweinemuskeln im In-vitro-Kontrakturtest (IVCT) unter Inkubation mit Atorvastatin, Simvastatin, Levofloxacin, Ciprofloxacin und Gemfibrozil. Für diese Medikamente sind derartige unerwünschte Arzneimittelwirkungen beschrieben. Wir konnten dabei zeigen, dass der Maligne Hyperthermie suszeptible (MHS) Muskel anscheinend empfindlicher auf Atorvastatin, Simvastatin, Levofloxacin und Ciprofloxacin reagiert als der Maligne Hyperthermie negative (MHN). Das zeigte sich anhand der gegenüber den nicht suszeptiblen Muskeln signifikant höher ansteigenden Ruhespannung der MHS-Muskelpräparate im IVCT. Wir erklären dieses Ergebnis durch die beim MHS-Muskel labilere Ca2+-Homöostase. Gemfibrozil scheint hingegen auf die Ca2+-Homöostase keinen Einfluss zu haben, jedoch in hohen Konzentrationen myotoxisch zu wirken. Eine Kombination mit anderen Medikamenten, die durch die gleichen Enzymsysteme abgebaut werden, sollte daher nur mit Vorsicht erfolgen, um eine Kumulation im Organismus zu vermeiden. / Malignant Hyperthermia (MH) is a metabolic myopathy which disposes to a potential life threatening derailment of metabolism and can be triggered by exposition with special substances, particularly volatile anaesthetics and depolarising muscle relaxants. A defect in the membran of sarcoendoplasmatic reticulum leads to uncontrolled derailment of metabolism. A lot of medicaments show up with a risk of rhabdomyolysis or myalgies as adverse drug reactions. Under treatment with cerivastatin, 52 cases with fatal ending were described, and the medicament was phased out in 2001. We analysed malignant hyperthermia susceptible porcine skelet muscles in the in-vitro-contracture-test (IVCT) under incubation with atorvastatin, simvastatin, levofloxacin, ciprofloxacin and gemfibrozil. For these drugs, the described adverse reactions are established. We could show, that the malignant hyperthermia susceptible muscle seems to react more sensitive to atorvastatin, simvastatin, levofloxacin and ciprofloxacin than the malignant hyperthermia negative (MHN) muscle. This was shown by the in comparision to MHN muscles significantly higher raising baseline of MHS muscles in IVCT. We explain this result by the more instable Ca2+-homeostasis of MHS muscle cells. Gemfibrozil seems to not influence Ca2+-homeostasis, but to have toxic effects in high concentrations. A combination with other drugs which are exhausted by the same enzymatic system should thus be only used with caution, to prevent a cumulation in organsim.

Die Maligne Hyperthermie (MH) ist eine autosomal dominant vererbte latente metabolische Myopathie, die durch Exposition mit volatilen Anästhetika oder depolarisierenden Muskelrelaxantien vom Succinylcholin-Typ in disponierten Individuen zu einem potentiell lebensbedrohlichen hypermetabolen Syndrom der Skelettmuskulatur führen kann. Der Pathomechanismus basiert auf einer unkontrollierten sarkoplasmatischen Kalziumfreisetzung über funktionell veränderte Ryanodin- (RYR1) oder Dihydropyridinrezeptoren (DHPR) und resultiert in einer stark erhöhten Stoffwechselreaktion der Zelle. Die klinische Symptomatik umfasst Anstieg des Kohlendioxidpartialdrucks und der Körperkerntemperatur, sowie Tachykardie, Laktatazidose und erhöhte Muskelrigidität. Der Goldstandard für die Diagnostik einer MH-Veranlagung ist der Koffein-Halothan-In-vitro-Kontrakturtest (IVCT). Volatile Anästhetika sind unbestritten in der Lage eine MH-Krise auszulösen, während die Rolle von Succinylcholin bis heute kontrovers diskutiert wird. In dieser Studie wurde der Einfluß von Succinylcholin in der Entstehung einer MH-Krise an MH-veranlagten (MHS) und MH-nichtveranlagten (MHN) Schweinen untersucht. Es wurden die hämodynamischen und metabolischen Veränderungen nach Gabe von Succinylcholin, Halothan oder beider Substanzen analysiert. Hierfür wurden nach Zustimmung der lokalen Ethikkommission 27 MHS und 30 MHN Tiere narkotisiert und beatmet. Nach Narkoseeinleitung wurden CO2- Messsonden in der V. femoralis und dem M. triceps brachii platziert. Die Tiere wurden in 3 Versuchsgruppen unterteilt: Gruppe A erhielt Succinylcholin intravenös in einer Dosierung von 4mg/kg, Gruppe B Halothan in steigender Konzentration (0,5, 1.0 Vol%) und Gruppe C Succinylcholin und Halothan in Kombination. Die Vitalwerte wurden kontinuierlich überwacht. Vor Zugabe der Triggersubstanzen waren die Vitalwerte zwischen den MHS und MHN Tieren vergleichbar. In der Gruppe der MHN Tiere zeigten sich keine relevanten Änderungen der hämodynamischen und metabolischen Parameter. Succinylcholin oder Halothan induzierten signifikante metabolische und hämodynamische Veränderungen in den MHS Schweinen. In der Gruppe der MHS Tiere, die beide Substanzen in Kombination erhielten wurden diese Effekte noch potenziert. In dieser Studie konnte nachgewiesen werden, dass Succinylcholin als alleiniger Trigger eine MH auslösen kann. Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit wurden die Daten von 1124 Patienten, die sich aufgrund eines MH-verdächtigen Narkosezwischenfalls an der MH-Ambulanz in Würzburg zwischen 1974 und 2012 vorstellten und mittels eines IVCT untersucht wurden retrospektiv untersucht. In die Studie wurden 198 Patienten eingeschlossen. Der intraoperative Verlauf wurde anhand von Narkoseprotokollen rekonstruiert. 60 Patienten wurden als MHS, 18 als MHSh (muskuläre Kontrakturentwicklung nur nach Halothan Exposition), 3 als MHSc (muskuläre Kontrakturentwicklung nur nach Koffein Exposition) und 117 als MHN klassifiziert. Succinylcholin wurden zur Narkoseführung in 90% aller MHS Patienten und 89% aller MHN Patienten verwendet. Succinylcholin wurde in 21% der MHS Patienten als einziger MH-Trigger eingesetzt. Ausschließlich volatile Anästhetika kamen in 10% der MHS Patienten zum Einsatz. In einem Großteil der MHS und MHN-Fälle fiel nach Gabe von Succinylcholin ein Masseterspasmus auf. Herzrhythmusstörungen und erhöhte CO2 Werte waren ebenfalls häufig zu beobachten. Dantrolen wurde nur in wenigen Fällen appliziert. Zusammenfassung: Succinylcholin konnte in unserer Studie eine MH als alleiniger Trigger auszulösen. Die Kombination von Halothan und Succinylcholin verstärkt die hämodynamischen und metabolischen Veränderungen im Verlauf einer MH deutlich. Neuere Inhalationsanästhetika sind zwar weniger potent als Halothan, können aber ebenfalls eine MH auslösen. Die MH ist somit auch heute noch eine ernst zu nehmende Komplikation in der Anästhesie, die zum Tode des Patienten führen kann. Jeder Anästhesist und Intensivmediziner muss in der Lage sein dieses Krankheitsbild zu erkennen und zu therapieren. Bei Anwendung von MH-Triggersubstanzen in der Narkoseführung muss Dantrolen als Mittel der Wahl für eine Therapie zur Verfügung stehen. / Malignant hyperthermia (MH) is an autosomal dominant potentially lethal metabolic myopathie, which develops in predisposed individuals after exposure to trigger substances: depolarizing neuromuscular blocking agents and volatile anesthetics. In skeletal muscles of MH susceptible (MHS) individuals, mutated ryanodine receptors (RYR1) or dihydropyridin receptors (DHPR) lead to a massive intracellular Ca2+-release with an enhanced mitochondrial energy consumption. Besides an overwhelming production of carbon dioxide, clinical signs of MH include heat production, tachykardia, lactat acidosis and an increase of muscle rigidity. The standard procedure for diagnosing MH-susceptibility is the halothane-caffeine-contracture test (IVCT), which requires an invasive muscle biopsy. The impact of volatile anaesthetics to induce MH is abundantly clear, while the role of succinylcholine still remains controversial. To evaluate the influence of succinylcholine on porcine MH events, the hemodynamic and metabolic responses in MH susceptible (MHS) and non-susceptible (MHN) swine following either succinylcholine or halothane application alone or a combination of both substances were analyzed. 27 MHS and 30 MHN pigs were anaesthetized and mechanically ventilated after the approval of the local animal care committee. Fiberoptic probes for continuous pCO2 -measurement were inserted into the femoral vein and the triceps muscle. Group A received succinylcholine 4 mg/kg, group B incremental doses of halothane (0.5, 1.0, 2.0 vol%) and group C succinylcholine and halothane simultaneously. Vital signs were recorded continuously. Prior to drug application measured values did not differ between MHS and MHN. Succinylcholine and halothane lead to significant hemodynamic and metabolic changes in MHS swine. The combination of both pharmacological agents potentiated the observed effects. Consequently succinylcholine acted as an independent and supportive factor during onset of an MH episode. In the second part of the study, patients data of a suspected MH episodes during general anesthesia were analyzed, referred to the Wuerzburg MH unit between 1974 and 2012. Only patients with a suspected MH episode during general anesthesia and patients who underwent an IVCT were included in the investigation. The incidents were evaluated retrospectively using anesthetic documentation and medical records. Between 1974 and 2012 a total of 198 patients were tested. 60 patients were diagnosed MH-susceptible, 18 MHSh (pathological muscle contracture only after halothane exposure), 3 MHSc (pathological muscle contracture only after coffein exposure) and 117 MH-non-susceptible by IVCT. 90% of the MHS patients and 89% of the MHN patients unterwent a general anaesthesia with the use of succinylcholin. 21% of the MHS patients received only succinylcholine and in 10% of the MHS patients only volatile anaesthetics were applied. In the majority of the cases masseter spasm after succinylcholine had been the primary symptom. Cardiac arrhythmias and hypercapnia frequently occurred in the early course of the events. Interestingly, dantrolene treatment was initiated in a few cases only. Conclusion: Succinylcholine was able to induce an MH crisis in our study as a sole trigger. The combination of succinylcholine and a volatile anaesthetic amplified the hemodynamic and metabolic changes. Modern inhalation anesthetics are less potent trigger substances, but were also able to induce a fulminant MH. MH is still an important anesthetic complication. Every anesthesist must be aware of this life-threatening syndrome at any time. Dantrolene must be readily available wherever MH triggering agents are used for anesthesia.

Introduction: L'apoptose est un mécanisme étroitement contrôlé qui répond à des besoins particuliers de l'organisme et permet une élimination physiologique des cellules excessives ou endommagées. Elle est donc nécessaire au développement et au maintien du bon fonctionnement de tout organisme vivant puisqu'elle joue un rôle important dans l'embryogenèse, dans les changements morphologiques, dans l'homéostasie cellulaire, dans l'atrophie et la réparation des tissus et dans la régression des tumeurs. Cette forme de mort cellulaire fait intervenir une famille de sérines protéases connues sous le nom de caspases. Leur activation survient après stimulation des cellules par différents facteurs comme des signaux physico-chimiques (UV, rayons gamma), la privation en facteurs de croissance ou une grande variété des molécules chimiques comme les polluants environnementaux et les médicaments anti-cancéreux. Parmi ces derniers on cite l'Adriamycine qui est un médicament anti-tumoral efficace, cependant son utilisation entraîne malheureusement de sévères altérations du fonctionnement cardiaque. Ceci limite par conséquent les doses pouvant être données sans danger aux patients cancéreux. D'autre part l'utilisation clinique de ce médicament semble être également limitée par la résistance que développent certaines formes de tumeurs à la chimiothérapie. Pour surmonter ces deux limites les chercheurs ont essayé de développer certaines stratégies thérapeutiques comme l'hyperthermie, visant à sensibiliser la tumeur aux faibles concentrations des médicaments. Objectifs: La présente étude permettra d'étudier le mécanisme de mort cellulaire induite par l'Adriamycine et l'hyperthermie. Les deux principaux piliers de ce projet sont: (1) Déterminer si l'Adriamycine ou l'hyperthermie utilisées séparément peuvent déclencher l'apoptose chez des cellules tumorales du col utérin humain (HeLa) et chez la même lignée exprimant la protéine de résistance aux médicaments MDR (HeLa MRP). (2) Déterminer si l'hyperthermie pourrait sensibiliser les cellules à l'action de l'Adriamycine. Résultats : L'Adriamycine ou l'hyperthermie utilisés séparément ou combiné avait comme effet une activation de la caspase initiatrice (9) et de la caspase effectrice (3) ainsi qu'un clivage de l'inhibiteur du facteur de fragmentation d'ADN activé par les caspases (ICAD). D'un autre coté l'hyperthermie a causé l'accumulation intracellulaire de l'Adriamycine, la diminution du potentiel membranaire mitochondriale due à une translocation du Bax vers la mitochondrie suivi d'un relarguage du cytochrome c vers le cytosol. Conclusion: L'hyperthermie seule pourrait induire l'apoptose et pourrait servir comme une stratégie utile pour augmenter l'effet pro-apoptotique de l'Adriamycine chez des cellules HeLa parentales ou résistantes aux médicaments (HeLa MRP). ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Hyperthermie, Résistance pléiotropique, MRPl, Apoptose, Adriamycine.

Zugl.: Giessen, Universiẗat, Diss., 2009.

Zugl.: Berlin, Freie Univ., Diss., 2008