Elektrochemioterapia stanowi metodę leczenia nowotworów opartą na skojarzeniu podania cytostatyku z indukowaną impulsami elektrycznymi, odwracalną elektroporacją błon komórkowych. Jej skuteczność wynika z fundamentalnej modyfikacji farmakokinetyki leku na poziomie tkankowym i komórkowym, a nie z bezpośredniego efektu destrukcyjnego impulsów elektrycznych.

Podstawowym ograniczeniem klasycznej chemioterapii w leczeniu guzów litych jest niska penetracja cytostatyków do wnętrza komórek nowotworowych. Błona komórkowa, zbudowana z dwuwarstwy lipidowej, stanowi istotną barierę dla cząsteczek hydrofilnych i o dużej masie cząsteczkowej. Dotyczy to w szczególności bleomycyny, której aktywność cytotoksyczna po dostaniu się do jądra komórkowego jest bardzo wysoka, natomiast zdolność biernego przenikania przez błonę komórkową jest skrajnie ograniczona. W konsekwencji w chemioterapii systemowej jedynie niewielki odsetek podanej dawki osiąga stężenie terapeutyczne wewnątrz komórek guza.

Zastosowanie impulsów elektrycznych o ściśle określonych parametrach powoduje przejściowy wzrost potencjału transbłonowego, który po przekroczeniu wartości progowej prowadzi do reorganizacji lipidów błonowych i powstania hydrofilowych porów. W elektrochemioterapii wykorzystuje się wyłącznie zjawisko elektroporacji odwracalnej, w której integralność błony komórkowej zostaje zachowana, a struktura błony ulega samoistnej regeneracji w ciągu minut po zakończeniu impulsacji. Nie dochodzi do martwicy termicznej ani trwałego uszkodzenia macierzy pozakomórkowej.

W fazie otwarcia porów następuje gwałtowny wzrost transportu cytostatyku do wnętrza komórek nowotworowych. Badania wykazały, że w przypadku bleomycyny stężenie wewnątrzkomórkowe może wzrosnąć nawet kilkaset razy w porównaniu do podania leku bez elektroporacji. Po zamknięciu porów lek zostaje zatrzymany wewnątrz komórki, gdzie wykazuje pełne działanie cytotoksyczne. Bleomycyna indukuje pęknięcia nici DNA, prowadząc do zahamowania replikacji, zaburzeń cyklu komórkowego oraz śmierci komórki, najczęściej na drodze apoptozy lub katastrofy mitotycznej.

Istotnym elementem mechanizmu elektrochemioterapii jest również efekt naczyniowy. Impulsy elektryczne powodują przejściowy skurcz drobnych naczyń krwionośnych w obrębie guza, określany jako vascular lock. Skutkuje to ograniczeniem odpływu cytostatyku z tkanki nowotworowej do krążenia ogólnego oraz przedłużeniem jego lokalnego działania. Efekt ten dodatkowo zwiększa selektywność leczenia i ogranicza ekspozycję zdrowych tkanek na lek.

Selektywność elektrochemioterapii wobec komórek nowotworowych wynika z kilku czynników. Komórki guza charakteryzują się wysoką aktywnością proliferacyjną i mniejszą zdolnością do naprawy uszkodzeń DNA, co czyni je szczególnie wrażliwymi na działanie bleomycyny. Ponadto nieprawidłowa architektura naczyń nowotworowych sprzyja akumulacji leku w obrębie guza, podczas gdy zdrowe tkanki otrzymują znacznie niższe stężenia cytostatyku. Elektroporacja obejmuje wprawdzie również komórki prawidłowe znajdujące się w polu zabiegowym, jednak brak wysokiego stężenia leku wewnątrz tych komórek ogranicza efekt cytotoksyczny.

Elektrochemioterapia nie jest metodą ablacyjną i nie powinna być utożsamiana z technikami wykorzystującymi energię elektryczną do termicznego niszczenia tkanek. Zachowanie struktury kolagenu i zrębu tkankowego przekłada się na lepsze gojenie, mniejsze ryzyko powikłań oraz korzystny efekt kosmetyczny. Z tego względu metoda ta znajduje szczególne zastosowanie w leczeniu guzów skóry, tkanki podskórnej oraz zmian zlokalizowanych w obszarach anatomicznie trudnych, gdzie klasyczna chirurgia wiązałaby się z istotnym okaleczeniem pacjenta.

Z klinicznego punktu widzenia elektrochemioterapia stanowi skuteczne narzędzie kontroli miejscowej nowotworu, zarówno jako metoda samodzielna, jak i element leczenia skojarzonego, zwłaszcza w przypadkach niepełnych marginesów chirurgicznych, wznowy miejscowej lub guzów niekwalifikujących się do resekcji radykalnej.