Відомо, що понад 95% захворювань супроводжуються ендотоксикозом — каскадним процесом, схильним до генералізації та прогресування, що виникає як наслідок порушення рівноваги між синтезом ендотоксинів та їхньої елімінації з організму [1, 2]. Ендотоксикоз супроводжує перебіг різних екстремальних станів і захворювань, разом із розвитком поліорганної недостатності становить головну загрозу життю пацієнтів [3]. Отже, пошук та розробка високоефективних та безпечних засобів фармакокорекції синдрому ендогенної інтоксикації є пріоритетним напрямком сучасної медичної науки.
Раніше проведеними нами скринінговими дослідженнями була встановлена висока лікувально-профілактична ефективність комплексної сполуки германію з нікотинамідом та оксіетилідендифосфоновою кислотою під лабораторним шифром МІГУ-5 в умовах синдрому ендогенної інтоксикації різного, зокрема посттравматичного та бактеріального ґенезу.
Відомо, що наявність певної реакційної активності у сполук та їх віддалені наслідки можуть бути небезпечними для людей і тварин [4, 10]. Адже вони можуть проявляти мутагенну, канцерогенну та імунотоксичну активність, маючи трагічні наслідки і для потомства [4, 5].
У зв'язку з цим, вивчення токсичності нових синтезованих сполук — це не лише академічна проблема. Вона надзвичайно актуальна для медичної практики.
Мета роботи — визначення параметрів гострої токсичності та небезпеки МІГУ-5 для тварин та їх екстраполяція на людину.
Матеріали і методи дослідження. Дослідження виконані на білих безпородних щурах масою 180-230 г обох статей в лабораторії доклінічного вивчення нових лікарських засобів кафедри фармакології Державного закладу "Луганський державний медичний університет" (ЛугДМУ), сертифікованій Державним підприємством "Державний експертний центр Міністерства охорони здоров'я України" згідно з методичними рекомендаціями ДП "Державний експертний центр МОЗ України" [6]. МІГУ-5 вводили внутрішньоочеревинно одноразово у вигляді 5% водного розчину в дозах 500, 700, 900 мг/кг та у вигляді 10% розчину в дозах 1100 та 1200 мг/кг. Параметри гострої токсичності сполуки (LD16, LD50, LD84 і LD99) визначали методом пробіт-аналізу [7]. З метою більш детального токсикометричного аналізу параметрів сполуки, що вивчається, обчислювали такі показники небезпеки: величину, зворотню середньосмертельну дозу (абсолютна токсичність) — 1/LD50, діапазон смертельних доз (зона гострої токсичної дії) — LD84/LD16, функцію кута нахилу (варіабельність смертельних доз) — S, сумарний показник токсичності — 1/(LD50•S), тангенс кута нахилу кривої летальності — tg α, інтегральний показник токсичності — 1/LD50•tg α [13-15]. Екстраполяцію експериментальних параметрів токсичності на людину проводили методом [9] з використанням констант біологічної активності. Коефіцієнт кумуляції визначали за методикою [6].
Результати дослідження та їх обговорення
Отримані у токсикометричному експерименті дані щодо загибелі тварин у залежності від доз МІГУ-5 при внутрішньоочеревинному шляху введення зображені на рис. 1. Встановлено, що величина середньосмертельної дози германійорганічної сполуки, що вивчається, знаходиться в межах 900-1000 мг/кг. Це, перш за все, дає підстави дійти висновку про коректність вибору доз координаційної сполуки германію, що вводяться, з метою подальшого обчислення на їх основі параметрів токсичності та небезпеки дозволяє піддати отримані результати пробіт-аналізу (див. табл.1). З проведенням пробіт-аналізу були визначені та обчислені основні параметри токсичності МІГУ-5 (див. табл. 2).
Рис. 1. Залежність загибелі тварин від доз МІГУ-5, що вводяться
Таблиця 1
Пробіт-аналіз для обчислення параметрів гострої токсичності МІГУ-5
Таблиця 2
Параметри гострої токсичності (мг/кг) МІГУ-5 для білих щурів при одноразовому внутрішньоочеревинному введенні
Для більш наочного висвітлення залежності величин параметрів токсичності МІГУ-5 від його дози, в подальшому була побудована відповідна крива, що представлена на рис. 2.
Рис. 2. Графічне зображення параметрів токсичності МІГУ-5 в умовах експерименту
Оцінюючи ступінь токсичності координаційної сполуки германію з нікотинамідом та оксіетилідендифосфоновою кислотою при її внутрішньоочеревинному введенні згідно з класифікацією [8], що передбачає розподіл речовин на класи залежно від величин їх середньосмертельних доз і шляхів надходження отрути до організму, є підстави констатувати, що МІГУ-5 відноситься до V класу токсичності, тобто до "практично нетоксичних" ксенобіотиків.
Проводячи порівняльну оцінку параметрів токсичності потенційного антидотно-лікувального засобу в умовах токсикологічного експерименту, привертає увагу значний розрив між величинами смертельних доз, що наочно продемонстровано на рис. 2. Це вказує на той факт, що зона токсичної дії МІГУ-5 має вельми значну широту, підтверджуючи безпечність даної сполуки за умов її парентерального застосування.
Отже, результати визначення параметрів гострої токсичності дозволяють вже на даному етапі дослідження стверджувати, що координаційна сполука германію, є практично безпечною в токсикологічному відношенні.
Поряд з цим, вивчення параметрів гострої токсичності МІГУ-5 сприяє отриманню важливої інформації, необхідної для вирішення низки запитань, зокрема: співвідношення рівня токсичності МІГУ-5 і даних відносно його токсикодинаміки, а також визначення взаємозв'язку між показниками токсичності та негативними клінічними ефектами і, перш за все, побічними реакціями неалергійної природи.
Враховуючи загальновизнану думку, що не можливо судити про небезпеку ксенобіотиків лише за величинами їх середньосмертельних доз або концентрації, нами розрахунковими методами було визначено низку параметрів. Вони дозволяють максимально і всебічно характеризувати лікарський засіб щодо потенційної або реальної загрози виникнення і розвитку гострого смертельного отруєння. Зокрема, нами були обчислені наступні показники небезпеки: величина, зворотна середньосмертельній дозі (абсолютна токсичність) — 1/LD50, діапазон смертельних доз (зона гострої токсичної дії) — LD84/LD16, функція кута нахилу (варіабельність смертельних доз) — S, сумарний показник токсичності — 1/ (LD50•S), тангенс кута нахилу кривої летальності — tg α, а також інтегральний показник токсичності — 1/LD50•tg α, які представлені в таблиці 3.
Таблиця 3
Параметри, що характеризують потенційну і реальну небезпеку виникнення гострого смертельного отруєння МІГУ-5 в умовах його одноразового внутрішньоочеревинного введення в організм щурів
Аналізуючи отримані дані, необхідно особливу увагу звернути на той факт, що абсолютна токсичність МІГУ-5 порівняно низька і становить лише 1,12х10-3 мг/кг. При цьому важливим є й те, що варіабельність смертельних доз дорівнює 1,60. Оцінюючи величину варіабельності смертельних доз (функцію кута нахилу), слід зазначити, що її величина становить 1,27. Це повністю корелює з величинами сумарного і інтегрального показників токсичності, які становлять 8,85х10-4 і 7,83х10-4, відповідно.
Таким чином, розраховані нами параметри потенційної і реальної небезпеки виникнення і розвитку гострого смертельного отруєння МІГУ-5 в режимі одноразового внутрішньоочеревинного введення його в організм білих щурів дозволяють судити про цей потенційний лікарський засіб, як про відносно нешкідливу і безпечну в токсикологічному відношенні хімічну сполуку для теплокровних.
З огляду на те, що кінцевою метою лікарської токсикометрії на доклінічному етапі є визначення ступеня ризику потенційного лікарського засобу для людини, нами проведена у порівняльному аспекті екстраполяція даних з тварин на людину з використанням констант біологічної активності [9] та за допомогою методу Freireich [11]. Оскільки такий підхід дозволяє обчислити значення будь-яких ізоефективних доз, то з його допомогою були визначені і вірогідні величини таких параметрів токсичності для людини, як LD16, LD50, LD84 і LD99 (див. табл. 4), які, у свою чергу, дають можливість отримати розрахунковим шляхом решту показників небезпеки розвитку гострого смертельного отруєння германійорганічною сполукою, що вивчається (див. табл. 5).
Таблиця 4
Параметри токсичності (мг/кг) МІГУ-5 для людини, що отримані методом екстраполяції експериментальних даних
Таблиця 5
Параметри небезпеки МІГУ-5 для людини, що отримані на основі екстраполяції експериментальних даних
Згідно з порівняльним аналізом, параметри токсичності, які розраховані за методом Риболовлева і Freireich, майже співпадають та не мають принципових відмінностей. А це свідчить про високий ступінь вірогідності показників, отриманих у серії доклінічних токсикометричних досліджень.
Крім того, небезпечність для теплокровних оригінальних лікарських сполук значною мірою пов'язана із їх потенційними кумулятивними властивостями, наявність яких дає змогу визначити можливість розвитку хронічного отруєння у людини та тварини [6]. Більш того, дослідження кумулятивних властивостей потенційних ліків необхідно для з'ясування вірогідності накопичення самої речовини в організмі або її небажаних ефектів, що виникають при взаємодії ксенобіотика і біосубстратів, а також прогнозування абсолютних та відносних інтоксикацій.
У додатковій серії дослідів, спочатку використовуючи експрес-метод визначення середньої ефективної дози та її похибки за Прозоровським [12], була ще раз визначена LD50 із урахуванням сезонності та індивідуальних особливостей тварин, яка становила 870 мг/кг, що не має вірогідних відмінностей від LD50, встановленої у попередніх дослідах. Цю дозу потім ввели щурам при визначенні коефіцієнту кумуляції. Було зареєстровано, що у перший день спостереження у дослідній групі загинуло 5 щурів, а це 50 % піддослідних тварин, у подальшому протягом 14 днів летальності не було зареєстровано. Це вказує на той факт, що LD50(14) = LD50(1). Підставляючи ці дані до вищенаведеної формули, отримуємо Ік=0, що свідчить про відсутність вираженості кумулятивних властивостей у МІГУ-5.
Підбиваючи підсумок даного дослідження, слід зазначити, що згідно з даними доклінічної токсикометрії, а саме показниками токсичності і небезпеки, а також коефіцієнтом кумуляції координаційної сполуки германію з нікотинамідом та оксіетилідендифосфоновою кислотою та при екстраполяції їх на людину, МІГУ-5 є практично безпечною сполукою для теплокровних, в тому числі й для людини. Все це є експериментальною підставою для подальшого, більш поглибленого, дослідження МІГУ-5 як лікувально-профілактичного засобу для корекції ендотоксикозу різного ґенезу.
ЛІТЕРАТУРА
1. Шейман Б.С. Концепція розвитку та удосконалення системи надання токсикологічної допомоги дитячому населенню України при виникненні гострих отруєнь в побуті та в умовах надзвичайних ситуацій хімічної етіології / Б.С. Шейман, М.Г. Проданчук, С.Е. Гурьев, О.М. Мєшкова // Біль та знеболення. — 2008. — №3. — С. 2—7.
2. Шейман Б.С. Взгляд на проблему токсикоза и интоксикации / Б.С. Шейман, А.И. Трещинский // Современные проблемы токсикологии. — 2001. — №1. — С.3—6.
3. Рисухина Н. В. Токсикометрические параметры МИГУ-6 — потенциального средства для лечения синдрома длительного раздавливания / Н. В. Рисухина, И. Й. Сейфуллина, Е. Э. Марцинко // Современные проблемы токсикологии. — 2007. — №3. — С.59—61.
4.Лук`янчук В.Д. Токсикометричний профіль потенційного протиішемічного засобу ОК-7 в експерименті / В.Д. Лук`янчук, Д.С. Кравець, І.О. Житіна // Современные проблемы токсикологии. — 2010. — №2—3. — С.62—64.
5. Маркова И.В. Нежелательное действие лекарств на эмбрион, плод и новорожденного / И.В. Маркова // Фармакология и токсикология. — 1990. — Т.53, №4. — С. 82—86.
6. Доклинические исследования лекарственных средств : [метод. рекоменд. / под ред. член-кор. АМН Украины А.В. Стефанова]. — К., 2002. — 567 с.
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// — М.: Медицина, 1973. — Вып.3. — 47 с.
9. Рыболовьев Ю.Р. Дозирование веществ для млекопитающих по константам биологической активности / Ю.Р. Рыболовьев, Р.С. Рыболовьев // Докл. АН СССР. — 1979. — Т.247, №6. — С. 1513—1516.
10.Лук'янчук В.Д. Токсикометричні параметри потенційного церебропротектора ВІТІН-1 / В. Д. Лук'янчук, О. В. Кри-лова // Український біофармацевтичний журнал. — 2009. — № 3, Т.1.—С.4—7.
11.Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / под общей редакцией члена-корреспондента РАМН, професcора Р.У. Хабриева. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ОАО "Издательство "Медицина", 2005. — 832 с.: ил.
12.Прозоровский В. Б. Использование метода наименьших квадратов для пробит-анализа кривых летальности / В.Б. Прозоровский, М.П. Прозоровская, В.М. Демченко // Фармакология и токсикология. — 1978. — № 4, — С. 497—502.
13.Лукьянчук В. Д. Разработка дозового режима германийорганического соединения МИГУ-2 на модели пероральной ДНОК-интоксикации / В. Д. Лукьянчук, М. Н. Бабенко, Д. С. Кравець // Современные проблемы токсикологии. — 2005. — № 1. — С. 47—50.
14. Лукьянчук В.Д. Токсикометрия лекарственных средств на доклиническом этапе: состояние проблемы, дискуссионные аспекты / В. Д. Лукьянчук // Современные проблемы токсикологии. — 1998. — №2. — С. 12—15.
15. Лукьянчук В.Д. Методические основы лекарственной токсикометрии на доклиническом этапе / В. Д. Лукьянчук // Вісник фармакології та фармації. — 2008. — №7—8. — С. 20—23.
REFERENCES
1. Shejman B.S. Koncepciya rozvytku ta udoskonalennya systemy nadannya toksykolohichnoi dopomohy dytyachomu naselennyu Ukrainy pry vynyknenni hostrykh otruen' v pobuti ta v umovakh nadzvychajnykh sytuacij khimichnoi etiolohii / B.S. Shejman, M.H. Prodanchuk, S.E. Hur'ev, O.M. Meshkova // Bil' ta znebolennya. — 2008. — №3. — S. 2—7.
2. Shejman B.S. Vzglyad na problemu toksikoza i intoksikacii / B.S. Shejman, A.I. Treschinskij // Sovremennye problemy toksikologii. — 2001. — №1. — S.3—6.
3. Risukhina N. V. Toksikometricheskie parametry MIGU-6 — potencial'nogo sredstva dlya lecheniya sindroma dlitel'nogo razdavlivaniya / N. V. Risukhina, I. J. Sejfullina, E. E. Marcinko // Sovremennye problemy toksikologii. — 2007. — №3. — S.59—61.
4.Luk`yanchuk V.D. Toksykometrychnyj profil' potencijnoho protyishemichnoho zasobu OK-7 v eksperymenti / V.D. Luk`yanchuk, D.S. Kravec', I.O. Zhytina // Sovremennye problemy toksykolohyy. — 2010. — №2—3. — S.62—64.
5. Markova I.V. Nezhelatel'noe dejstvie lekarstv na embrion, plod i novorozhdennogo / I.V. Markova // Farmakologiya i toksikologiya. — 1990. — T.53, №4. — S. 82—86.
6. Doklinicheskie issledovaniya lekarstvennykh sredstv : [metod. rekomend. / pod red. chlen-kor. AMN Ukrainy A.V. Stefanova]. — K., 2002. — 567 s.
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// — M.: Medicina, 1973. — Vyp.3. — 47 s.
9. Rybolov'ev Yu.R. Dozirovanie veschestv dlya mlekopitayuschikh po konstantam biologicheskoj aktivnosti / Yu.R. Rybolov'ev, R.S. Rybolov'ev // Dokl. AN SSSR. — 1979. — T.247, №6. — S. 1513—1516.
10.Luk'yanchuk V.D. Toksykometrychni parametry potencijnoho cerebroprotektora VITIN-1 / V. D. Luk'yanchuk, O. V. Kry-lova // Ukrains'kyj biofarmacevtychnyj zhurnal. — 2009. — № 3, T.1.—S.4—7.
11.Rukovodstvo po eksperimental'nomu (doklinicheskomu) izucheniyu novykh farmakologicheskikh veschestv / pod obschej redakciej chlena-korrespondenta RAMN, profescora R.U. Khabrieva. — 2-e izd., pererab. i dop. — M.: OAO "Izdatel'stvo "Medicina", 2005. — 832 s.: il.
12.Prozorovskij V. B. Ispol'zovanie metoda naimen'shikh kvadratov dlya probit-analiza krivykh letal'nosti / V.B. Prozorovskij, M.P. Prozorovskaya, V.M. Demchenko // Farmakologiya i toksikologiya. — 1978. — № 4, — S. 497—502.
13.Luk'yanchuk V. D. Razrabotka dozovogo rezhima germanijorganicheskogo soedineniya MIGU-2 na modeli peroral'noj DNOK-intoksikacii / V. D. Luk'yanchuk, M. N. Babenko, D. S. Kravec' // Sovremennye problemy toksikologii. — 2005. — № 1. — S. 47—50.
14. Luk'yanchuk V.D. Toksikometriya lekarstvennykh sredstv na doklinicheskom etape: sostoyanie problemy, diskussionnye aspekty / V. D. Luk'yanchuk // Sovremennye problemy toksikologii. — 1998. — №2. — S. 12—15.
15. Luk'yanchuk V.D. Metodicheskie osnovy lekarstvennoj toksikometrii na doklinicheskom etape / V. D. Luk'yanchuk // Vіsnik farmakologії ta farmacії. — 2008. — №7—8. — S. 20—23.
Надійшла до редакції 25.05.2011 р.