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Cyclophosphamid wird zur Behandlung verschiedenster Krebs- und Autoimmunerkrankungen angewendet. Es ist ein Prodrug, das in der Leber mittels CYP2B6 zu 4-Hydroxy-Cyclophosphamid hydroxyliert wird, welches mit Aldophosphamid im Gleichgewicht steht. Unter Abspaltung von Acrolein entsteht aus Aldophosphamid nichtenzymatisch die stark alkylierende Verbindung N,N-Bis-(2-chlorethyl)-phosphorsäurediamid. Alkylierungsmittel besitzen die Fähigkeit, Alkylgruppen an elektronegative Gruppen anzufügen. Sie stoppen das Tumorwachstum, indem sie Guaninbasen in DNA-Doppelhelixsträngen vernetzen und damit die DNA fixieren. Die Stränge können sich nicht mehr trennen, was für die DNA-Replikation notwendig ist.
Zu den am häufigsten berichteten Nebenwirkungen gehören Neutropenie, febrile Neutropenie, Fieber, Alopezie, Übelkeit, Erbrechen und Durchfall.