АНТИГИПОКСАНТНОЕ СРЕДСТВО
ANTIHYPOXANT DRUG

Изобретение относится к медицине, в частности к фармакологии и клинической фармакологии, и касается разработки средств для профилактики и лечения гипоксических состояний.
Большое значение имеют антигипоксанты, корректирующие нарушения энергетического обмена. Антигипоксантами такого рода являются производные хинонов, гипоксен, мексидол, амтизол, аскорбиновая кислота и т.д. Производные хинонов из-за высокой токсичности не получили широкого применения. Синтетический полисахарид гипоксен снижает потребность тканей в кислороде и способствует более полному его усвоению при гипоксии любого генеза, однако имеет некоторые нежелательные вегетативные реакции, включая повышение артериального давления, аллергические реакции, кратковременное чувство сонливости, сухость во рту. Мексидол оказывает отчетливое антигипоксическое действие и практически не вызывает побочных эффектов. Амтизол демонстрирует высокую эффективность при развитии большинства форм кислородной недостаточности, однако его применение затруднено в силу нестабильности их ампульных растворов (Новиков В.Е. Фармакология гипоксии / В.Е.Новиков, О.С.Левченкова. - Смоленск: СГМА, 2007. - 130 с.). Аскорбиновая кислота - низкомолекулярное полярное соединение, которое может быть доставлено в любую клетку специализированными транспортными белками. Однако фармакологические дозы аскорбата значительно превышают физиологические. Достижение лечебного эффекта требует большого расхода витамина и парентерального способа его введения, что создает очевидные неудобства.
Одной из важнейших задач современной экспериментальной и клинической фармакологии является разработка и поиск новых антигипоксантов, повышающих выживаемость человека в условиях острой гипоксии. Арсенал имеющихся лекарственных средств с противогипоксическим действием ограничен, широта и эффективность лечебных доз сравнительно невелики. Антигипоксическое действие препаратов, имеющихся в распоряжении практических врачей, проявляется не при всех видах гипоксии, а некоторые антигипоксанты оказывают нежелательные побочные действия. В связи с этим актуальным является внедрение безопасных, высокоактивных препаратов с большой широтой эффективных доз.
Цель изобретения: расширение арсенала антигипоксантных средств за счет применения модифицированных соединений на основе природных антиоксидантов (так называемых физиологически совместимых антиоксидантов), являющихся составной частью той или иной физиологической системы и поэтому отвечающих критерию «безопасности», эффективных в широком диапазоне доз при различных условиях экзогенной гипоксии.
Цель достигается путем применения в качестве антигипоксанта комплексного соединения ванадила с аскорбатом и рибофлавином - L-аскорбаторибофлавинатованадил(II) трисемигидрата(I) в дозировках 50-150 мг/кг при применении на животных.
Данное соединение, не описанное ранее в технической и патентной литературе, синтезировано в Российском онкологическом научном центре имени Н.Н.Блохина Российской академии медицинских наук д.х.н. Э.А.Парфеновым и имеет следующую формулу.
23
26
4
13
2
CHNOV·3,5HO% C 40,58; H 4,89; N 8,24
1
2
2
[VOLL]·3,5 HO
1
LH: L-аскорбиновая кислота,
2
LH: рибофлавин
23
26
4
13
2
Синтез L-аскорбаторибофлавинатованадил(II) трисемигидрата(I) можно осуществить следующим образом: Смешивают 3,04 г рибофлавина, 1,42 г L-аскорбиновой кислоты и 1,02 г ацетата ванадия (содержание металла 40,29%) в 25 мл деионизованной воды и греют реакционную смесь 3 часа при температуре 60-70°С. Отгоняют воду в вакууме (10-15 торр) и доводят остаток до постоянного веса. Выход 5,46 г. Т. разл. 278-280°С. Найдено, %: C 40,33; H 5,02; N 8,55. CHNOV·3,5HO. Вычислено, % C 40,58; H 4,89; N 8,24.
Соединение представляет собой порошок желтого цвета, не растворимый в воде, растворимый в спирте.
Указанное соединение было подвергнуто биологическим испытаниям в условиях экзогенной гипоксии, где было впервые выявлено его антигипоксантное действие.
Лабораторные исследования были выполнены на 400 мышах-самцах массой 18-25 г. Все животные были разделены на контрольную и 3 опытные группы (гипоксия +πQ 1968; гипоксия+мексидол; гипоксия+аскорбиновая кислота).
Количество животных в каждой группе составляло не менее 6 особей. Все экспериментальные животные содержались в обычных условиях вивария в соответствии с нормами кормления и содержания лабораторных животных. Все эксперименты выполнены в соответствии с международными стандартами по гуманному обращению с лабораторными животными.
Моделирование экзогенной гипоксии осуществлялось на моделях острой гипоксии с гиперкапнией, гипобарической гипоксии, гемической гипоксии, гистотоксической гипоксии. За 60 минут до создания гипоксии группам опытных животных однократно внутрибрюшинно вводилось по 0,1 мл раствора изучаемого вещества в виде мелкодисперсной суспензии, приготовленной добавлением к воде твина-80, а группе контрольных животных - по 0,1 мл растворителя. В ходе экспериментов регистрировалась продолжительность жизни животных. Сравнение антигипоксической активности соединения πQ 1968 проводилось с используемым препаратом мексидолом фирмы «ФАРМАСОФТ» (Россия) и природным антиоксидантом аскорбиновой кислотой фирмы ООО «ОЗОН» (Россия).
Острую гипоксию с гиперкапнией (ОГсГк) вызывали у лабораторных животных путем помещения их в гермообъем - аптечный штанглаз из прозрачного стекла с притертой стеклянной пробкой объемом 250 мл.
Острую гипобарическую гипоксию вызывали путем «поднятия» животных на «высоту» 11000 м со скоростью 50 м/сек, откачивая воздух из под стеклянного колпака насосом Камовского. За две недели до эксперимента животные типизировались по устойчивости к гипоксии на высокоустойчивых (ВУ) и низкоустойчивых (НУ) по времени до наступления судорог при подъеме с равномерной скоростью до высоты 11000 м. В окончательный опыт были включены НУ животные, в популяции которых велика вероятность развития резистентности к гипоксии при предварительном введении антигипоксантов.
Острую гемическую гипоксию вызывали с помощью натрия нитрита, 3% раствор которого вводили мышам внутрибрюшинно в дозе 300 мг/кг (ЛД 100) через один час после внутрибрюшинного введения исследуемого соединения.
Острую гистотоксическую гипоксию вызывали с помощью натрия нитропруссида, который вводили в дозе 20 мг/кг (ЛД 100) через один час после внутрибрюшинного введения исследуемого соединения. (Методические рекомендации по экспериментальному изучению препаратов, предлагаемых для клинического изучения в качестве антигипоксических средств. Под. ред. Л.Д.Лукьяновой. - М., 1990. - 18 с.)
У всех мышей измеряли ректальную температуру исходно и через 1, 3, 6, 24 часа после введения препаратов электронным термометром «OMRON» (Япония).
Потребление кислорода определяли с помощью откалиброванного датчика кислорода ДК-16 «ИНСОВТ» (Россия). Показатель потребления кислорода (мл/мин/100 г массы) оценивали в условиях нормоксии (через 1, 3, 6, 24 часа после введения препарата), а также в динамике развития острой экзогенной гипоксии с гиперкапнией. Полученные данные использовали для расчета СтЭО по Крогу (Левченкова О.С. Изучение антигипоксической активности производных природных антиоксидантов: автореф. дис.… канд. мед. наук. - Смоленск, 2006. - 21 с.).
50
Острую токсичность наиболее активного соединения определяли, вычисляя LD по методу В.Б.Прозоровского и соавт. (1978).
Моделирование острой гипоксии с гиперкапнией с применением πQ 1968 приводило к выраженному увеличению продолжительности жизни животных. Выраженное антигипоксическое действие регистрировалось при дозах 50-100-150 мг/кг. Максимальная эффективность действия проявлялась при дозе 150 мг/кг. Сравнение антигипоксической активности πQ 1968 с мексидолом и аскорбиновой кислотой (в дозах 50-100-150 мг/кг) показало более высокую эффективность πQ 1968 (см. табл.1).
В условиях острой гипобарической гипоксии πQ 1968 так же обладает антигипоксической активностью во всех рассматриваемых дозах: повышает продолжительность жизни, предотвращает гибель 30-58% животных и превосходит препараты сравнения (см. табл.2).
Изучение влияния πQ 1968 на модели острой гемической гипоксии выявило, что оно проявляют антигипоксическую активность в дозе 150 мг/кг, увеличивая продолжительность жизни животных на 73% и превосходит препараты сравнения (см. табл.3).
На модели острой гистотоксической гипоксии соединение πQ 1968 достоверно увеличивает продолжительность жизни животных в дозах 50 и 100 мг/кг (на 23 и 45% соответственно) и превосходит препараты сравнения (см. табл.4).
Соединение πQ 1968 переводит энергетический обмен мышей на более низкий уровень. Через 1 час после введения πQ 1968 снижает моторную активность животных, ректальную температуру на 4,5°С, потребление кислорода на 3,5 мл/мин и величину стандартного энергетического обмена до 283,20±32,84 ккал/сут/кг. Через 3, 6 часов изучаемые показатели оставались сниженными, а спустя сутки возвращались к исходному уровню. Изменение данных параметров под влиянием препаратов сравнения носило менее выраженный характер (см. табл.5, 6, 7).
Было установлено, что динамика потребления кислорода в условиях острой гипоксии с гиперкапнией контрольной и опытных групп была одинаковой, однако под влиянием соединения πQ 1968 потребление кислорода снижалось в большей степени, что способствовало продлению жизни животных (62,15±6,83 минуты) по сравнению с контролем (26,27±1,12). Соответственно изменялось и содержание кислорода в гермообъеме (см. фиг.1).
50
При исследовании острой токсичности установлено, что соединение πQ 1968 относится к классу малотоксичных по классификации К.К.Сидорова, его ЛД составляет 515 (450-590) мг/кг.
В ходе экспериментального исследования было установлено, что πQ 1968 обладает антигипоксантными свойствами, по эффективности и широте действующих доз значительно превосходит на всех моделях гипоксии мексидол и природный антиоксидант аскорбиновую кислоту, оказывает протективный эффект путем обратимого угнетения энергетического обмена: снижая ректальную температуру, уменьшая потребность животных в кислороде, мало токсично. Должный фармакологический эффект достигается путем создания комплексного соединения аскорбиновой кислоты с биометаллом, в результате чего происходит сдвиг редокс-потенциала как аскорбата, так и металла, и таким образом осуществляется их регулирующее воздействие на редокс-гомеостаз биологической системы-мишени.
Таким образом, выявлено, что комплексное соединение ванадила с аскорбатом и рибофлавином - L-аскорбаторибофлавинатованадил(II) трисемигидрат(I) под лабораторным шифром πQ 1968:
1. увеличивает продолжительность жизни животных в условиях острой экзогенной гипоксии (острой гипоксии с гиперкапнией, гипобарической гипоксии, гемической гипоксии, гистотоксической гипоксии);
2. превосходит по эффективности и широте действующих доз препараты сравнения: антигипоксант мексидол и природный антиоксидант аскорбиновую кислоту;
3. снижает ректальную температуру и уменьшает потребность животных в кислороде;
4. относится к классу малотоксичных соединений, что позволит применить изучаемое соединение в высоких дозах, необходимых при терапии критических состояний.
Табл.1
Антигипоксантное средство
Группа животных (n=6)
Доза, мг/кг
Продолжительность жизни, мин
Продолжительность жизни, %
Контроль
26,31±1,19
100
πQ 1968
5
34,15±0/76**
129,78
Контроль
26,38±0,98
100
πQ 1968
25
35,56±0,65**
134,82
Контроль
26,25±1,15
100
Аскорбиновая кислота
50
26,92±3,27
102,56
Мексидол
27,81±1,71
105,92
πQ 1968
39,85±4,02**
151,81
Контроль
26,10±1,09
100
Аскорбиновая кислота
100
30,45±4,46*
116,66
Мексидол
30,87±4,54*
118,28
πQ 1968
62,76±8,04**
240,45
Контроль
25,90±1,69
100
Аскорбиновая кислота
150
31,37±2,19*
121,12
Мексидол
33,11±4,05*
127,84
πQ 1968
79,72±7,50**
307,81
Контроль
26,42±1,54
100
πQ 1968
200
55,84±6,18**
211,38
Примечание: * - р<0,05; ** - р<0,001 по отношению к показателям контрольной группы животных
Табл.2
Антигипоксантное средство
Доза, мг/кг
Число животных
Продолжительность жизни, мин
Продолжительность жизни, %
Коэффициент защиты, %
Контроль
7
5,24±2,39
100
0
Аскорбиновая кислота
50
7
5,25±0,79
100,33
0
Мексидол
7
6,56±0,57*
125,23
0
πQ 1968
10
7,16±0,36**
136,74
1,3
Контроль
7
5,30±1,67
100
0
Аскорбиновая кислота
100
7
6,39±0,18*
120,50
0
Мексидол
7
7,65±0,74**
144,23
0
πQ 1968
12
10,00±0,62*
188,65
1,58
Контроль
7
5,32±0,71
100
Аскорбиновая кислота
150
7
8,01±1,64**
150,58
0
Мексидол
7
8,87±0,60**
166,68
0
πQ 1968
10
10,04±0,66**
188,70
1,3
Примечание: * - р<0,05; ** - р<0,001 по отношению к показателям контрольной группы животных
Табл.3
Антигипоксантное средство
Доза, мг/кг
Число животных
Продолжительность жизни, мин
Продолжительность жизни, %
Контроль
7
7,77±0,75
100
Аскорбиновая кислота
50
7
6,4±0,44
82,35
Мексидол
7
9,95±1,27*
128,03
πQ 1968
7
6,97±0,70
89,67
Контроль
7
8,78±0,31
100
Аскорбиновая кислота
100
7
7,92±0,83
90,19
Мексидол
7
10,75±1,18*
122,47
πQ 1968
7
7,09±0,70*
80,76
Контроль
7
8,60±0,87
100
Аскорбиновая кислота
150
7
9,43±1,67*
109,62
Мексидол
7
14,76±1,16**
171,55
πQ 1968
10
14,92±1,26**
173,47
Примечание: * - р<0,05; ** - р<0,001 по отношению к показателям контрольной группы животных
Табл.4
Антигипоксантное средство
Доза, мг/кг
Число животных
Продолжительность жизни, мин
Продолжительность жизни, %
Контроль
6
9,41±1,38
100
Аскорбиновая кислота
50
6
9,03±0,73
96,03
Мексидол
6
11,03±0,81
117,24
πQ 1968
10
11,63±0,56*
123,59
Контроль
6
9,09±0,88
100
Аскорбиновая кислота
100
6
9,10±0,24
100,09
Мексидол
6
12,75±0,59**
140,20
πQ 1968
10
13,25±0,72**
145,68
Контроль
6
9,28±1,03
100
Аскорбиновая кислота
150
6
9,34±0,31
100,66
Мексидол
6
13,15±0,98**
141,69
πQ 1968
6
7,37±0,32*
79,45
Примечание: * - р<0,05; ** - р<0,001 по отношению к показателям контрольной группы животных
Табл.5
Антигипоксантное средство
Время
Потребление кислорода мл/мин на 100 г массы тела
πQ 1968
Аскорбиновая кислота
Мексидол
n=10
исходное (контроль)
7,51±0,60
8,07±0,39
6,89±0,74
через 1 час
4,05±0,47**
6,99±0,56**
5,70±0,43*
через 3 часа
5,04±0,39**
7,02±0,43**
6,07±0,72*
через 6 часов
5,98±0,51**
7,10±0,64
6,78±0,34*
через 24 часа
7,94±0,70
8,37±1,06
6,94±0,77
Примечание: * - р<0,05; ** - р<0,001 по отношению к показателям контрольной группы животных
Табл.6
Антигипоксантное средство
Время
Ректальная температура
πQ 1968
Аскорбиновая кислота
Мексидол
n=10
исходное (контроль)
37,0±0,35
36,7±0,35
37,3±0,64
через 1 час
32,5±0,39**
35,8±0,39**
35,7±0,84**
через 3 часа
34,3±0,46**
36,1±0,30**
36,0±1,04**
через 6 часов
35,2±0,33**
36,4±0,49
36,1±0,99*
через 24 часа
36,6±0,38
37,1±0,42
36,7±0,71
Примечание: * - р<0,05; ** - р<0,001 по отношению к показателям контрольной группы животных
Табл.7
Антигипоксантное средство
Время
Энергозатраты ккал/сут/кг
πQ 1968
Аскорбиновая кислота
Мексидол
n=10
исходное (контроль)
524,45±42,18
563,66±27,40
481,01±51,87
через 1 час
283,20±32,84**
488,44±39,16*
398,25±29,91*
через 3 часа
351,81±27,04**
490,36±30,38**
423,60±50,07*
через 6 часов
417,83±35,42**
495,74±44,57*
473,43±23,69
через 24 часа
554,40±49,19
584,91±74,06
484,47±53,68
Примечание: * - р<0,05; ** - р<0,001 по отношению к показателям контрольной группы животных