Токсикометрические исследования нового антигипоксанта ОК-5 на основе координационного соединения германия с биолигандами

  • Авторы: А.О. Шутка, Д.С. Кравец, И.Й. Сейфуллина, О.Э. Марцинко, О.Г. Песарогло
  • УДК: 615.038:661.718.6
Скачать вложения:

1А.О.Шутка, 1Д.С.Кравець к.мед.н, 2І.Й.Сейфулліна проф. д.хім.н., 2О.Е. Марцинко к.мед.н., 2А.Г.Песарогло к.мед.н.

1Луганський державний медичний університет
2Одеський національний університет ім. І. І. Мечникова

РЕЗЮМЕ. Экспериментальные и расчетные данные токсикометрии свидетельствуют о том, что координационное германийорганическое соединение с яблочной и никотиновой кислотами не представляет особой опасности для теплокровних жывотных, в том числе и для человека.
Ключевые слова: антигипоксант, германий, биолиганды, токсикология.

Актуальною проблемою сьогодення, особливо для промислового регіону Донбасу, є вирішення питань лікарської профілактики та лікування гіпоксичного синдрому з важкими клінічними проявами і високою летальністю, що лежить в основі патогенезу шахтної травми, яка виникає при аваріях в умовах глибоких вугільних шахт, де основним пошкоджуючим чинником є дефіцит кисню на тлі гіпертермії.

Останнім часом все більшу увагу фармакологів привертають до себе координаційні сполуки германію з різними біолігандами, що відрізняються різноманітною фармакологічною активністю у поєднанні з унікальними фармакокінетичними характеристиками [1-4].

Саме ці факти і стали провідними для обгрунтування скринінгових досліджень потенційного антигіпоксанту серед новосинтезованих металоорганічних сполук на основі германію з різними біолігандами. Як наслідок цієї роботи нами була встановлена висока лікувально-профілактична активність комплексної сполуки на основі германію з яблучною та нікотиновою кислотами під лабораторним шифром ОК-5 на моделі гострої гіпоксичної гіпоксії на фоні гіпертермії.

Загальновідомо, що процес створення нових лікарських засобів неможливий без всебічного визначення токсикометричних параметрів на доклінічному етапі досліджень, що надалі забезпечить їх безпечне застосування у клініці [5, 6, 9].

Метою роботи було комплексне токсикометричне дослідження потенційного антигіпоксанту ОК-5 за умов його внутрішньоочеревинного введення, з подальшою екстраполяцією отриманих в експерименті даних на людину.

Матеріали та методи дослідження

Дослідження виконані на 24 нелінійних щурах масою 200-220 г відповідно до рекомендацій Державного фармакологічного центру (ДФЦ) МОЗ України [6] в лабораторії кафедри фармакології ЛугД-МУ, яка сертифікована ДФЦ щодо доклінічного вивчення потенційних ліків (свідоцтво № 03 від 25.09.2008 р.). Комплексну сполуку, що досліджували, вводили щурам у вигляді 4% водного розчину внутрішньоочеревинно у різних дозах (500, 750, 1000 та 1250 мг/кг). Параметри гострої токсичності ОК-5 (LD16, LD50, LD84) визначили методом пробіт-аналізу [7]. Величину LD99 визначили за формулою.

Розрахунок стандартної похибки LD50 проводили за формулою: де N — кількість тварин у групі, які були використані для випробовування доз, що знаходились у межах значень пробітів від 3,5 до 6,5.

Для більш всебічної токсикометричної характеристики координаційної сполуки германію з яблучною та нікотиновою кислотами визначили, згідно з даними літератури [5], низку показників небезпеки, таких як: величина зворотна середньолетальній дозі (абсолютна токсичність) — 1/LD50, діапазон смертельних доз (зона гострої токсичної дії) — LD84/LD16, функція кута нахилу (варіабельність смертельних доз) — S, який розраховували за формулою:

сумарний показник токсичності — 1/(LD50•S), тангенс кута нахилу кривої летальності — tgα, а також інтегральний параметр токсичності — 1/LD50•tgα. Екстраполяцію на людину токсикометричних параметрів, одержаних в експерименті, проводили за методом [13] з використанням констант біологічної активності.

Результати та їх обговорення

Результати проведеної серії токсикологічних досліджень в частині визначення відсотка загибелі тварин від дози ОК-5, що вводили внутрішньоочеревинно, наведені у табл.1.

Таблиця 1

Залежність загибелі тварин від доз ОК-5, що вводились внутрішньоочеревинно

За допомогою лінеаризації експериментальних результатів методом найменших квадратів провели вирівнювання даних , які представлені в табл. 2, і на їх підставі побудували криву регресії на основі рівняння Y=a+bX, що зображено на рис. 1.

Таблиця 2

Вирівнювання експериментальних даних методом найменших квадратів

Рис.1. Пряма регресії отримана внаслідок вирівнювання експериментальних даних методом найменших квадратів

Наступним кроком, з урахуванням показників LD16 і LD84,визначили стандартну похибку LD50. Параметри токсичності, що одержані в експерименті та розрахунковим шляхом, наведені в табл. 3, а характер кривої летальності ОК-5 представлено на рис. 2.

Таблиця 3

Параметри гострої токсичності (мг/кг) ОК-5 для білих щурів при одноразовому внутрішньоочеревинному введенні

Рис. 2. Крива летальності білих щурів в умовах одноразового внутрішньоочеревинного введення ОК-5

Даючи оцінку ступеню токсичності ОК-5 в умовах внутрішноьоочеревинного введення згідно з класифікацією [9], яка передбачає розподіл сполук на класи в залежності від величин їх "середньосмертельних" доз та шляхів надходження отруйних речовин до організму, дійшли висновку вже на цьому етапі: германійорганічна сполука, яка вивчається, є малотоксичною речовиною та відноситься до IV класу токсичності, що дозволяє говорити про відносну безпечність даного майбутнього лікарського засобу.

З метою більш наочної залежності величин параметрів токсичності ОК-5 від доз, які вводили, нами побудована крива, що представлена на рис. 3. Якщо проводити порівняльну оцінку отриманих значень величин доз, які призводять до летальних випадків в умовах токсикологічного експерименту, то звертає на себе увагу досить значний інтервал між їх абсолютними величинами.

Рис. 3. Графічне зображення токсикометричних параметрів (мг/кг) ОК-5 в умовах експерименту, що вивчається

Це, в свою чергу, і обумовлює значну широту дії оригінальної сполуки германію з яблучною та нікотиновою кислотами, навіть за умов внутрішньоочеревинного введення, яке, як відомо, прирівнюється до внутрішньовенного у людей. Ця обставина дозволяє вже на цьому етапі експерименту зробити висновок щодо доцільності подальшого вивчення даної сполуки на доклінічному етапі дослідів.

На цьому етапі не представляється можливим робити висновки щодо небезпеки оригінальної хімічної сполуки лише за величинами параметрів токсичності. Тому нами надалі було розраховано ряд токсикометричних параметрів, які дозволяють характеризувати ксенобіотик, який вивчається, з точки зору його потенційної та реальної небезпеки виникнення і розвитку гострого смертельного отруєння. Отримані при цьому дані представлені в таблиці 4.

Таблиця 4

Параметри потенційної та реальної небезпеки виникнення гострого смертельного отруєння ОК-5 в умовах одноразового інтраперитонеального введення його до організму щурів

Якщо аналізувати результати дослідів, варто відзначити, що величина абсолютної токсичності ОК-5 відносно низька і становить 12,62·10-4 кг/мг при діапазоні смертельних доз, що дорівнює 1,80.

Дані величин сумарного та інтегрального показників токсичності дозволяють дійти висновку, що ОК-5 не володіє високою потенційною і реальною небезпекою щодо виникнення та розвитку смертельного отруєння при його внутрішньоочеревинному введенні щурам в умовах експерименту, що моделюється.

Для підтвердження одержаних експериментальних даних нами було проведено окремим фрагментом дослідів розрахунок токсичних доз сполуки, що вивчається (LD16, LD50, LD84 и LD99), за допомогою методу Finney D.J., в якому лінія регресії (доза — пробіт) будується безпосередньо для логарифмів доз, що представлено в табл. 5 [12].

Таблиця 5

Параметри гострої токсичності (мг/кг) ОК-5 для білих щурів при одноразовому внутрішньоочеревинному введені, які одержані за допомогою методу Finney D

Порівнюючи дані наведені у табл. 5 з даними, які одержані шляхом регресії методом найменших квадратів(без логарифмування доз) (див. табл. 3), можна відзначити, що вони повною мірою зіставленні один з одним. Цей факт підтверджує безпечність оригінальної сполуки на основі германію з яблучною та нікотиновою кислотами під лабораторним шифром ОК-5, що вивчається за умов гострої гіпоксичної гіпоксії на тлі гіпертермії.

Наступним етапом дійсного фрагменту роботи було доцільно провести екстраполяцію отриманих даних на людині з урахуванням констант біологічної активності [13], що представлено у табл. 6 та на рис. 4.

Таблиця 6

Розрахункові параметри небезпеки ОК-5 для людини

Рис.4. Розрахункові параметри гострої токсичності (мг/кг) ОК-5 для людини

Таким чином, на підставі отриманих експериментальних і розрахункових даних токсикометрії можна з високим ступенем вірогідності стверджувати, що координаційна сполука германію з яблучною та нікотиновою кислотами (ОК-5) при її одноразовому внутрішньоочеревинному (внутрішньовенному) введенні є малотоксичною і практично безпечною в токсикологічному відношенні для теплокровних, у тому числі і для людини, в плані виникнення і розвитку гострих отруєнь.

 

ЛІТЕРАТУРА

1. Биокинетические свойства новых производных германия / В.Й. Кресюн, И.И. Сейфуллина, Е.Ф. Шемонаева [и др.] // Досягнення біології та медицини. — 2003. — №1. —С. 38-44.

2. Кресюн В.Й. Фармакологічна характеристика сполук германію / В.Й. Кресюн, К.Ф.Шемонаєва, А.Г. Видавська // Клінічна фармація. — 2004. — №4. — С. 65-68.

3. Лук'янчук В.Д. Влияние координационного соединения германия с никотиновой кислотой на активность ферментов енергетического обмена при экстремальном кисло-рододифецитном состоянии / В.Д. Лукьянчук, О.Д. Немятых // Український журнал екстремальної медицини ім. Г.О. Можаєва. — 2003. —№1. —С. 62-66.

4. Савченкова Л.В. Фармакологическая регуляция метаболических процессов при сочетанном воздействии на організм гипоксии и гипертермии: афтореф. дис. на получ. науч. степени канд. мед. наук : спец. 14.03.05. "Фармакология" / Л.В. Савченкова. — Киев, 1991. — С. 25.

5. Лукьянчук В.Д. Токсикометрия лекарственных средств на доклиническом этапе: состояние проблемы, дискуссионные аспекты (обзор литературы) / Лукьянчук В.Д // Современные проблемы токсикологии. — 1998. — №2. — С. 12-14.

6. Стефанов А.В. Доклинические исследования лекарственных средств: методические рекомендации / А.В. Стефанов. — К., 2002. — 567с.

7. Прозоровский В.Б. Использование метода наименьших квадратов для пробит-анализа кривых летальности / В.Б Прозоровский // Фармакология и токсикология. —1962. — Т. 23, №1. — С. 115-120

8. Сидоров К.К. Токсикология новых промышленных химических веществ / К.К. Сидоров // Медицина. —1973. — № 3. — С. 47.

9. Саноцкий И.В. Критерии вредности в гигиене и токсикологии при оценке опасности химических соединений / И.В Саноцкий.// Медицина. —1975. — С. 343

10. Hodgson E. Textbook of modern toxicology / E. Hodgson, P.E. Levi / — Appleton and Lang, 1998. — 496 p

11. Иванов Ю.И. Статистическая обработка результатов медико-биологических исследований / Ю.И. Иванов // Медицина 1990. —С. 254.

12. Finney D.J. Probit analysis / D.J. Finney // [3 ed.] Cambridge: University Press, 1980, р. 333.

13. Рыболовлев Ю.Р. Дозирование веществ для млекопитающих по константе биологической активності / Ю.Р. Рыболовлев, Р.С. Рыболовлев // Журнал АН СССР. —1979. — Т.247, №6. —С. 1513-1516.

 

REFERENCES

1. Biokineticheskie svojstva novykh proizvodnykh germaniya / V.J. Kresyun, I.I. Sejfullina, E.F. Shemonaeva [i dr.] // Dosyagnennya bіologії ta medicini. — 2003. — №1. —S. 38-44.

2. Kresyun V.J. Farmakolohichna kharakterystyka spoluk hermaniyu / V.J. Kresyun, K.F.Shemonaeva, A.H. Vydavs'ka // Klinichna farmaciya. — 2004. — №4. — S. 65-68.

3. Luk'yanchuk V.D. Vliyanie koordinacionnogo soedineniya germaniya s nikotinovoj kislotoj na aktivnost' fermentov energeticheskogo obmena pri ekstremal'nom kislo-rododifecitnom sostoyanii / V.D. Luk'yanchuk, O.D. Nemyatykh // Ukrains'kyj zhurnal ekstremal'noi medycyny im. H.O. Можаєва. — 2003. —№1. —С. 62-66.

4. Savchenkova L.V. Farmakologicheskaya regulyaciya metabolicheskikh processov pri sochetannom vozdejstvii na organіzm gipoksii i gipertermii: aftoref. dis. na poluch. nauch. stepeni kand. med. nauk : spec. 14.03.05. "Farmakologiya" / L.V. Savchenkova. — Kiev, 1991. — S. 25.

5. Luk'yanchuk V.D. Toksikometriya lekarstvennykh sredstv na doklinicheskom etape: sostoyanie problemy, diskussionnye aspekty (obzor literatury) / Luk'yanchuk V.D // Sovremennye problemy toksikologii. — 1998. — №2. — S. 12-14.

6. Stefanov A.V. Doklinicheskie issledovaniya lekarstvennykh sredstv: metodicheskie rekomendacii / A.V. Stefanov. — K., 2002. — 567s.

7. Prozorovskij V.B. Ispol'zovanie metoda naimen'shikh kvadratov dlya probit-analiza krivykh letal'nosti / V.B Prozorovskij // Farmakologiya i toksikologiya. —1962. — T. 23, №1. — S. 115-120

8. Sidorov K.K. Toksikologiya novykh promyshlennykh khimicheskikh veschestv / K.K. Sidorov // Medicina. —1973. — № 3. — S. 47.

9. Sanockij I.V. Kriterii vrednosti v gigiene i toksikologii pri ocenke opasnosti khimicheskikh soedinenij / I.V Sanockij.// Medicina. —1975. — S. 343

10. Hodgson E. Textbook of modern toxicology / E. Hodgson, P.E. Levi / — Appleton and Lang, 1998. — 496 p

11. Ivanov Yu.I. Statisticheskaya obrabotka rezul'tatov mediko-biologicheskikh issledovanij / Yu.I. Ivanov // Medicina 1990. —S. 254.

12. Finney D.J. Probit analysis / D.J. Finney // [3 ed.] Cambridge: University Press, 1980, р. 333.

13. Rybolovlev Yu.R. Dozirovanie veschestv dlya mlekopitayuschikh po konstante biologicheskoj aktivnosti / Yu.R. Rybolovlev, R.S. Rybolovlev // Zhurnal AN SSSR. —1979. — T.247, №6. —S. 1513-1516.

Надійшла до редакції 16.06.2010