ГЛАЗНЫЕ КАПЛИ
EYE DROPS

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и направлено на профилактику и лечение катаракты.
Катаракта - неинфекционное заболевание глаз, выражающееся в стойком помутнении хрусталикового вещества или капсулы хрусталика [1]. В качестве возможных причин возникновения катаракты рассматриваются нарушения обмена веществ в хрусталике, наследственность, травмы, воздействие ультрафиолета, заболевания внутренних оболочек глаза [2]. Патогенез катаракты изучен недостаточно хорошо. Большинство ученых связывает развитие катаракты с разрушением белков, входящих в состав хрусталика. В связи с этим в хрусталике повышается осмотическое давление, которое в начальной стадии приводит к усиленному поступлению воды в хрусталик и его набуханию. Позднее продукты расщепления белка диффундируют через сумку хрусталика во внутриглазные жидкости, количество воды в хрусталике уменьшается, и он становится плотным. При гидролизе β-кристаллина (основного белка хрусталика) происходит относительное увеличение количества водонерастворимых и, следовательно, непрозрачных белков в хрусталике. Клинически доказано влияние оксидативного стресса на развитие катаракты [3]. Значительное снижение в тканях глаза уровня эндогенных антиоксидантов (в частности, глутатиона) приводит к активации свободнорадикальных реакций, приводящих к образованию активных форм кислорода (АФК), окислительной модификации липидов и белков тканей глаза. Наиболее сильно при этом страдают белки хрусталика, атака которых со стороны АФК приводит к их гликированию, образованию шиффовых оснований и перекрестным сшивкам [4]. Гидролизу также может предшествовать окисление сульфгидрильных групп растворимых белков с частичным переходом цистеина в цистин. Развитие катаракты связывают также с нарушениями углеводного обмена и тканевого дыхания в хрусталике и нарушением проницаемости его капсулы.
Существует мнение о том, что консервативное лечение катаракты с применением антиоксидантов способствует замедлению развития данного заболевания [5].
В настоящее время существует ряд антикатарактальных препаратов, содержащих в своем составе аминокислоты, витамины и другие активные ингредиенты различного происхождения [6]. Все известные авторам препараты представлены в виде глазных капель.
Основными требованиями, которым должны соответствовать глазные капли, являются:
- стерильность;
- отсутствие механических включений;
- комфортность (изотоничность, оптимальное значение рН);
- химическая стабильность;
- пролонгирование действия [7].
Известны глазные капли «Тауфон», содержащие в качестве активного вещества таурин [8], используемые при катарактах различной природы.
Известны капли для лечения катаракты «Витаиодурол» [8], в состав которых входит глутатион.
Известны глазные капли для лечения катаракты [9], в состав которых входят дипептид карнозин (β-аланил-L-гиститин) в пределах 1-5%, соляная кислота концентрированная и вода, при этом рН среды составляет 6,5-7,2. Недостатком известного решения является то, что показатель рН несколько смещен в кислую область. Хотя известно, что физиологическая область рН слезной жидкости составляет 7,4. Безболезненная область терпимости охватывает рН от 7 до 9, причем отклонение в кислую сторону более чувствительно для глаза [10]. Кроме того, недостатком данного изобретения является необоснованно высокое содержание карнозина (5%), тогда как в эксперименте на кроликах при инстилляции раствора карнозина с концентрацией выше 2% отмечалось сужение зрачка в 20% случаев [11].
Известна фармацевтическая композиция для профилактики развития и лечения начальной стадии возрастной катаракты (варианты) [12], содержащая в качестве активного начала смесь двух короткоцепочечных пептидов D-пантетина и L-карнозина. Недостатком изобретения является высокое содержание действующих веществ (в приведенном примере использовались 5%-ные растворы препаратов), способное вызвать нежелательные реакции со стороны тканей глаза (отек, гиперемия и т.д.). Кроме того, в составе описанной фармацевтинеской композиции отсутствуют агенты, обеспечивающие необходимый уровень рН.
Известны глазные капли, содержащие антиоксидант глутатион [13], кроме того, липоевую кислоту, хелатирующий агент, оксигенирующий агент и вещество, улучшающее проницаемость слизистой глаза. В состав капель могут вводиться дополнительные антиоксиданты в виде таурина, витамина Е, витамина С. Композиция предназначена для повышения эластичности хрусталика и его аккомодации, а также снижения дискомфорта глаза, вызванного сухостью, травмами, ожогами.
Общим недостатком всех известных вышеперечисленных композиций является отсутствие в их составе пролонгатора или их смеси, в то время как пролонгирование глазных капель является одним из предъявляемых к глазным каплям требований. Известно, что конъюнктивальный мешок может принять только 1/5 капли лекарственного вещества: большая часть раствора в течение 30 секунд вымывается. Чтобы предупредить вымывание и продлить контакт действующего вещества с роговицей, повышают вязкость водных растворов глазных капель [14].
Ближайшим аналогом к предлагаемой фармацевтической композиции являются глазные капли репаративного и антикатарактального действия, содержащие таурин, карнозин, декстран, бензалкония хлорид и воду [15]. Композиция содержит: таурин 2,0-6,5 г, карнозин - 2,0-7,0 г, декстран 2,5-10,3 г, бензалкония хлорид 0,025-0,200 г, вода очищенная - до 100 мл.
Однако данная композиция не обеспечивает достаточную эффективность, поскольку содержит одно соединение, обладающее антиоксидантной активностью. Кроме того, известно, что декстран, являясь полимером с линейной структурой молекул, плохо смачивается и долго растворяется.
Задачей предлагаемого изобретения является создание более эффективной, чем известные, композиции, обеспечивающей продление контакта действующих веществ со слизистой глаза и пригодной для предотвращения и/или замедления процесса помутнения хрусталика глаза, то есть для профилактики и лечения катаракты.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемая фармацевтическая композиция для профилактики и лечения катаракты содержит декстран, бензалкония хлорид, воду и в качестве активных действующих веществ биогенные соединения карнозин и таурин, причем в качестве пролонгатора низкомолекулярный микродиспергированный декстран, измельченный в течение 9-11 минут в вибрационной дисковой мельнице, и дополнительно содержит активный компонент глутатион при следующем соотношении компонентов:
Таурин
- 1,5-1,9 г
Карнозин
- 1,5-1,9 г
Глутатион
- не менее 0,01 г
Декстран низкомолекулярный микродиспергированный
- 10,5-15,0 г
Бензалкония хлорид
- 0,005-0,02 г
Вода очищенная
- до 100 мл
Увеличение эффективности антикатарактальных свойств предлагаемой фармацевтической композиции по сравнению с известными препаратами основано на сочетанном действии компонентов активного начала созданной композиции и пролонгации этого действия за счет введения декстрана низкомолекулярного микродиспергированного, измельченного в вибрационной дисковой мельнице в течение 9-11 минут.
Целесообразность введения в состав композиции трех активных компонентов обуславливается неоднозначностью и многогранностью протекания патологического процесса в хрусталике. Нарушение метаболизма, окислительный стресс, химические превращения его белков требуют разностороннего подхода к профилактике и лечению катаракты. Карнозин, глутатион и таурин, хотя и являются веществами аминокислотной природы, оказывают общее положительное действие на ткани глаза, различное по механизму воздействия. Именно объединение этих веществ в одной композиции позволяет достичь неожиданного по сравнению с аналогами положительного эффекта.
Известно, что в здоровом глазу высокий уровень эндогенных антиоксидантов, важнейшим из которых принято считать глутатион и зависимые от него ферменты, препятствует развитию окисления [16]. Глутатион содержится в хрусталике в количестве, в десять раз превосходящем его содержание в любых других тканях, что свидетельствует о его значительной роли в биохимии хрусталика. Одной из важнейших функций глутатиона является поддержание прозрачности хрусталика, обеспечивающееся за счет:
- предотвращения повреждения клеток под действием окислительного стресса,
- обеспечения транспорта в хрусталик аминокислот, необходимых для синтеза кристаллинов,
- активирование синтеза других белков [17].
При определенных условиях в хрусталике снижается уровень глутатиона, что ведет к патологическим процессам в нем, поэтому необходимо дополнительно вводить глутатион в виде глазных капель, восполняя его недостаток. Кроме того, известно, что карнозин, обладая собственной антикатарактальной активностью, также способен повышать содержание эндогенного глутатиона в хрусталике. Антикатарактальное действие карнозина заключается в его способности препятствовать гликированию белков и образованию перекрестных сшивок, обеспечивая тем самым прозрачность хрусталика [4].
Наличие в составе глазных капель карнозина, являющегося активным биологическим стабилизатором рН, позволит не вводить в композицию дополнительных буферных агентов. При этом рН заявленной композиции будет составлять 7,0-7,5.
Вышеозначенные факты определили введение в состав композиции карнозина и глутатиона.
Таурин же, обладая репаративным и метаболическим действием, благоприятно влияет на процессы белкового обмена в хрусталике, и тем самым предотвращая помутнение хрусталика [18].
Для установления роли каждого из компонентов в антиоксидантной защите организма было проведено определение антиоксидантной активности компонентов глазных капель in vitro.
Для определения антиоксидантной активности 0,05 Н раствор калия перманганата в 0,024 М растворе кислоты серной титровали растворами кислоты аскорбиновой, карнозина, глутатиона, таурина до обесцвечивания [19]. В качестве косвенного показателя антиоксидантной активности (АОА, мг/мл) использовалось количество вещества в миллиграммах, пошедшее на обесцвечивание 1 мл раствора калия перманганата. Для лучшего представления результатов была предложена величина антиоксидантной способности (АОС), численно выражающаяся в значении, обратном АОА.
Для определения уровня антиоксидантной активности изучаемых веществ был использован раствор кислоты аскорбиновой - известного модельного антиоксиданта.
Таблица 1
№ п/п
Вещества
<img file="00000001.tif" he="5" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />,мг/мл
Σ(<img file="00000002.tif" he="5" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />-AOA<sub>i</sub>)<sup>2</sup>
S<sub>AOA</sub>
ΔАОА, мг/мл
ε, %
АОС
1.
Аскорбиноваякислота
0,280
2,0·10<sup>-9</sup>
2,58·10<sup>-4</sup>
6,32·10<sup>-4</sup>
0,23
3571
2.
Глутатион
0,350
2,0·10<sup>-7</sup>
2,58·10<sup>-3</sup>
6,32·10<sup>-3</sup>
1,80
2857
3.
Карнозин
51,700
2,1·10<sup>-4</sup>
8,37·10<sup>-2</sup>
0,21
0,39
19
4.
Таурин
-*
-
-
-
-
0
Как видно из данных таблицы 1, сопоставимой с действием кислоты аскорбиновой активностью обладает только глутатион, карнозин проявил очень низкую активность, таурин же не обесцвечивал раствор калия перманганата. Полученные результаты позволяют в качестве ведущего действующего вещества композиции позиционировать именно глутатион. Кроме того, известно, что карнозин, проявляя достаточно низкую антиоксидантную активность in vitro, при включении в процессы in vivo, увеличивает ее многократно [4]. Поэтому карнозин в заявленной композиции введен в достаточно большем по сравнению с содержанием глутатиона количестве.
6
10
5
n
Применение пролонгатора и тем самым повышение вязкости глазных капель одно из важнейших требований, предъявляемых к глазным каплям. В качестве пролонгатора был выбран декстран низкомолекулярный (М 40000).Известно, что декстран ((CHO)]), как полимер глюкозы, является высокомолекулярным веществом с линейной структурой молекул. Растворение соединений с линейной структурой протекает в две стадии: набухание и растворение [20]. Декстран ввиду этого плохо смачивается и медленно растворяется. Для улучшения этого процесса в заявляемом изобретении декстран измельчали с помощью вибрационной дисковой мельницы в течение 9-11 мин с последующим его растворением в воде.
Выбор оптимального времени диспергирования осуществляли следующим образом: измельчение проводили с помощью вибрационной дисковой мельницы RS-200 («RETSCH», Германия; Центр наноструктурных материалов и технологий БелГУ) в течение 5, 10, 15 мин. Размер полученных частиц определяли с помощью электронного микроскопа. Растворение субстанции в воде очищенной производили с помощью магнитной мешалки.
Результаты изучения зависимости растворимости декстрана низкомолекулярного в воде от времени его измельчения представлены в таблице 2 и на фиг.1, 2, 3.
Растворение декстрана, измельченного 5 мин, занимает 50-60 мин, что не отличается от растворимости неизмельченного декстрана. Результаты электронного микроскопирования подтвердили отсутствие изменений пространственной структуры декстрана (фиг.1). На рисунке доминируют крупные сферические частицы.
Растворение декстрана, измельченного 10 мин, занимает 10 мин. Результаты электронного микроскопирования представлены на фиг.2. Измельченный в течение 10 мин декстран низкомолекулярный представляет собой отдельные мелкие сферические частицы, имеющие трещины и изломы, в которые в процессе изготовления глазных капель проникает вода, и, оказывая расклинивающее действие, обеспечивает быстрое растворение.
Растворение декстрана, измельченного 15 мин, занимает 30 мин. Результаты электронного микроскопирования представлены на фиг.3. Измельченный 15 мин декстран низкомолекулярный представляет собой мелкие частицы, объединенные в труднорастворимые конгломераты.
Таблица 2
Время измельчения, мин
Описание частиц декстрана
Размеры частиц декстрана
Время растворения декстрана, мин
Без измельчения
Крупные сферические частицы
от 7,60 до 80,96 мкм
60
5
Крупные сферические частицы
от 7,60 до 80,96 мкм
50-60
10
Мелкие сферические и бесформенные частицы, единичные конгломераты
в основном от 27,70 до 30,96 мкм
10
15
Мелкие бесформенные частицы, объединенные в конгломераты
размер частиц - до 20,00 мкм;размер конгломератов -  до 208,61 мкм
30
Добавление в раствор декстрана низкомолекулярного микродиспергированного позволило повысить вязкость глазных капель с 2 мПа·с до 10 мПа·с, и при этом сократить время приготовления раствора в шесть раз.
Известно, что консервант необходимо вводить в состав глазных капель при объемах расфасовки, превышающих суточную потребность, для предотвращения размножения посторонней микрофлоры в открытой упаковке при использовании. В качестве консерванта был выбран бензалкония хлорид.
Глазные капли получают следующим образом. Бензалкония хлорид растворяют в 50% объема воды очищенной, добавляют микродиспергированный декстран, перемешивают до растворения компонентов. После этого в полученный раствор вводят карнозин, таурин и глутатион; доводят объем до требуемого водой очищенной. После полного растворения всех компонентов раствор глазных капель фильтруют и стерилизуют методом стерилизующей фильтрации, затем в асептических условиях осуществляют розлив и укупорку флаконов глазных капель.
Таким образом, введение трех активных компонентов в состав композиции позволит предотвратить разрушение белков, входящих в состав хрусталика, т.к. введение карнозина запускает механизм синтеза эндогенного глутатиона и в сочетании с дополнительным введением глутатиона извне, в общем, значительно повышает его уровень в хрусталике, следовательно, снижается активность свободнорадикальных реакций, приводящих к образованию активных форм кислорода (АФК), окислительной модификации липидов и белков тканей глаза. Кроме того, повышенное содержание глутатиона активирует синтез белков хрусталика. Помимо этого карнозин обладает собственной антикатарактальной активностью, а введение таурина улучшает обмен веществ и процесс регенерации в хрусталике.
Проведены комплексные исследования токсичности разработанных глазных капель. Сделано заключение, что изучаемый состав глазных капель относится к малотоксичным препаратам. Сравнительное изучение разработанных капель и препарата Тауфон производства «ЛЭНС-фарм» (Россия) подтвердило их соответствие по показателю «Токсичность».
Исследована антикатарактальная активность разработанных глазных капель предлагаемого состава (состав №1), состава №2 (не заявлен в описании изобретения, не содержит глутатион) в сравнении с препаратом сравнения - Тауфон производства «ЛЭНС-фарм» (Россия). Доказано, что глазные капли обоих составов (№1 и №2) обладают выраженным защитным эффектом при визуальной оценке прозрачности хрусталика, не уступающим препарату сравнения - глазным каплям Тауфон производства «ЛЭНС-фарм» (Россия).
При моделировании селенитовой катаракты в контрольной группе животных, не получавших лечения, наблюдали хорошо видимое выраженное помутнение хрусталика у всех крыс. При применении глазных капель составов №1, №2 и препарата сравнения - глазных капель Тауфон (с первого дня с момента введения селенита натрия) в дозе по 1 капле в виде инстилляции в конъюнктивальную полость каждого глаза в течение всего периода наблюдения отмечался выраженный терапевтический эффект. При этом во всех группах, получавших препарат, при визуальной оценке распределение по степени поражения хрусталика достоверно не отличалось, только у одной крысы из 10 в группе, леченной глазными каплями состава №1, наблюдалось практически полное отсутствие помутнения хрусталика. На Фиг.4. представлено катарактальное поражение хрусталика крыс: А - контрольная группа; В - группа, леченная разработанными глазными каплями составов №1 и №2; С - группа, леченная глазными каплями Тауфон; D - единичный случай отсутствия помутнения хрусталика в группе, леченной глазными каплями состава №1.
При морфометрическом исследовании установлена большая антикатарактальная эффективность глазных капель состава №1 по сравнению с глазными каплями Тауфон производства «ЛЭНС-фарм» (Россия) и составом №2.
Использованная литература
1. Глазные болезни. / Под ред. В.Г.Копаевой. - М.: Медицина, 2002, с.249.
2. Багиров Н.А. Современные проблемы катарактогенеза. / Н.А.Багиров. // Офтальмол. журн., 2000. - №6. - С.98-102.
3. Болдырев А.А. Карнозин: эндогенный физиологический корректор активности антиоксидантной системы организма [Текст]. / А.А.Болдырев, С.Л.Стволинский, Т.Н.Федорова. // Усп. физиол. наук. - 2007. - №38(3). - С.57-71.
4. Болдырев А.А. Карнозин. - М.: Изд-во МГУ им. М.В.Ломоносова. - 1998.
5. Chylack L.T. Jr, Brown N.P., Bron A. et al. The Roche European American Cataract Trial (REACT): a randomized clinical trial to investigate the efficacy of an oral antioxidant micronutrient mixture to slow progression of age-related cataract. // Ophthalmic Epidemiol. - 2002. - №9. - P.49-80.
6. B.N.Ames, М.K.Shigenaga, T.М.Hagen. Oxidants, antioxidants and the degenerative diseases of aging. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1993. - Vol.90. - P.7915-7922.
7. Жилякова Е.Т., Степанова Э.Ф., Новикова М.Ю. Гармонизация требований к глазным каплям в свете современного развития фармацевтического производства. // Материалы международной научно-практической конференции «Биологически активные соединения природного происхождения: фитотерапия, фармацевтический маркетинг, фармацевтическая технология, фармакология, ботаника». Белгород, 2008. С.62-66.
8. Машковский М.Д. Лекарственные средства: В 2 т. Т.2. - М.: ООО «Издательство Новая Волна», 2004. - С.126.
9. Пат. RU №2071316, МПК А61К 9/00, А61К 31/415. Глазные капли для лечения катаракты. / Болдырев А.А. и др.; заявитель ТОО НПК фирма «Бисл», патентообладатели: Болдырев А.А., Рагимов А.А., Формазюк В.Е., ТОО НПК фирма «Бисл». - №93039867/14; заявл. 05.08.1993; опубл. 10.01.1997.
10. Морозов В.И., Яковлев А.А. Фармакотерапия глазных болезней: Справочник. М.: Медицина, 1989, С.240.
11. Пат. RU 2201213, МПК А61К 9/08, А61К 38/05, A61F 9/00. Глазные капли «Карнозин» / Багров С.Н. и др.; заявитель и патентообладатель ООО «Научно-экспериментальное производство «Микрохирургия глаза». - №2001118086/14; заявл. 04.07.2001; опубл. 27.03.2003.
12. Пат. RU 2352352, МПК А61К 38/04, А61К 38/05, А61Р 27/12. Фармацевтическая композиция для профилактики и лечения начальной стадии возрастной катаракты (варианты). / Соустов Л.В. и др.; заявитель и патентообладатель Институт прикладной физики РАН. - №2007144339/15; заявл. 03.12.2007; опубл. 20.04.2009.
13. Пат. СА 2200501, МПК А61К 31/195. Glutathione antioxidant eye drops. / Hofmann R.F., Bottoni D.J.; - заявл. 20.03.1997; опубл. 18.09.1998.
14. Технология и стандартизация лекарств. Сборник научных трудов. - Т.2. - Харьков: ИГ «РИРЕГ». - 2000, с.292-293.
15. Заявка RU №2007148492, МПК А61К 31/00. Глазные капли. / Жилякова Е.Т. и др.; заявители ГОУ ВПО «БелГУ», ООО «Асклепий». - №2007148492/15, заявл. 21.12.2007; опубл. 27.06.2009.
16. Кулинский В.И. Активные формы кислорода и оксидативная модификация макромолекул: польза. Вред и защита. // Соросовский образовательный журнал. - 1999. - №1. - С.1-7.
17. Parris M. Kidd. Glutathione: Systemic Protectant Against Oxidative and Free Radical Damage. // Altemative Medicine Review. - 1997. - Vol.2, №3. - C.155-176.
18. Пат. SU 1617377, МПК G01N 33/52. Способ оценки повреждающего действия веществ, контактирующих с роговицей. / Бабижаев М.А. и др.; заявитель и патентообладатель МНИИГБ им. Гельмгольца. - №4383190/30-14; заявл. 24.02.88; опубл. 30.12.90, Бюл.№48.
19. Пат. RU 2170930, МПК G01N 33/50, G01N 33/52. Способ определения антиокислительной активности. / Максимова Т.В. и др.; заявитель и патентообладатель Моск. медицинская академия им. И.М.Сеченова. - №2000111126/14; заявл. 05.05.00; опубл. 20.07.01.
20. Технология лекарственных форм: Учебник в 2-х томах. Т.1 / Под ред. Л.А.Ивановой. - М.: Медицина, 1991. - С.228.