Область техники

Изобретение относится к составу цитопротекторных препаратов на основе rлю- коновой кислоты, а предпочтительно на основе её координационных соединений и двойных солей.

Уровень техники

Общеизвестно, что нарушения кровоснабжения органов человеческого организма из-за тромбоза, эмболии, атеросклероза, ангиоспазма, повышения артериального давления и иных причин сопровождаются изменением метаболической активности клеток. Соответственно, угнетается синтез АТФ, как основного источника энергии, и креатинфосфата, как транспортной формы АТФ. Это ослабляет жизнедеятельность клеток и может вызвать различные заболевания (в зависимости от того, какой орган испытывает недостаток кровоснабжения).

Наиболее опасны нарушения кровоснабжения миокарда и мозга, которые служат важнейшими причинами внезапной смерти (Лутай M.I., Дорогий АЛ. Захворюванiсть i смертнiсть вiд хвороб системи кровообiгу в УкраМ Il Нова медицина. - 2002, NеЗ; по- русски: Лутай M.И., Дорогий А.П. Заболеваемость и смертность от болезней системы кровообращения в Украине // Новая медицина. - 2002, NsЗ).

На биохимическом уровне уменьшение кровотока (ишемия) всегда сопровожда- ется гипоксией и нарушением активности ферментных систем, которые обеспечивают синтез необходимого количества АТФ из поступающих с кровью питательных веществ и кислорода.

Так, на фоне гипоксии концентрация АТФ в клетках прогрессивно уменьшается в течение 30-60 с (Nаkапо A., Cohen M., Dоwпеу J. lshemic preconditioning frоm bаsis mесhапisms tо сliпiсаl аррliсаtiопs // Рhаrmасоl. Тhеr. 2000). Далее искажаются практически все биохимические процессы и, вследствие роста концентрации ионов Na ⁺ и Ca ²⁺ и снижения концентрации ионов K^ и Mg ²⁺ , нарушается ионный баланс и ухудшаются электрофизиологические параметры клеток.

Однако даже при сохранении нормального кровообращения клеточная гипоксия может возникать под влиянием других факторов типа механической или астматической асфиксии, отравления (в частности, цианидами или фторидами, которые блокируют ферменты, ответственные за усвоение кислорода внутри клетки) или действия ионизирующего излучения, которое угнетает активность любых ферментов, и т.д.

Таким образом, термин «гипoкcия» в широком смысле означает нарушение нор- мальной утилизации кислорода клеткой на биохимическом уровне. Поэтому в лечении подобного рода состояний можно применять средства, которые:

(1) проявляют антиишемическое (сосудорасширяющее) действие и тем самым улучшают кровоснабжение органов и тканей,

(2) снижают функциональную активность клеток и

(3) улучшают усвоение кислорода клетками.

Действительно, сосудорасширяющие препараты могут проявлять антигипокси- ческий эффект (Чекман И.C., Горчакова H.A., Французова СБ., Минцер В.О. Кардио- протекторы: аспекты фармакодинамикиl/ Международный медицинский журнал. - 2002, Ns 1-2). Такими препаратами издавна служат нитросоединения (нитроглицерин, динитрат изосорбита и т.д.), папаверин и его синтетический аналог дротаверин, блока- торы кальциевых каналов и, реже, простагландины класса E (Машковский M.Д. Лекарственные средства. В 2-х томах. 14-е издание, переработанное, исправленное и дополненное. - M.: ООО «Издaтeльcтвo Новая Boлнa», 2002). К сожалению, классические антиишемические препараты на основе нитросоеди- нений (Моsbу's, 2003) довольно токсичны и эффективны лишь при ишемии кровеносных сосудов, питающих миокард. Действительно, приём нитросоединений на фоне нарушений мозгового кровообращения уменьшает скорость оттока крови из полости черепа, что может вызвать набухание, отёк и, как следствие, сдавление мозга с наруше- нием функций ЦНС.

Папаверин и дротаверин при пероральном применении слишком медленно всасываются из желудочно-кишечного тракта и проявляют слабое сосудорасширяющее действие, тогда как их внутривенное введение может резко снижать артериальное давление (вплоть до коллапса) и нарушать сердечный ритм (иногда вплоть до оста- новки сердца). Поэтому указанные препараты предпочитают вводить внутримышечно. Это сокращает срок проявления лечебного эффекта до 15-20 мин и практически исключает указанные осложнения.

Однако нитросоединения, папаверин и дротаверин не проявляют явно выраженный цитопротекторный эффект. Блокаторы кальциевых каналов (верапамил, дилтиазем, нифедипин, циннари- зин, нимодипин и др.) менее токсичны, чем нитросоединения, довольно легко усваиваются и способны проявлять цитопротекторный эффект.

Однако их применение в таком качестве ограничено из-за побочных эффектов. Так, верапамил и дилтиазем нередко угнетают работу сердца. Нифедипин мало влияет на миокард, но часто вызывает гипотензию. Циннаризин практически не даёт побочных эффектов, но его эффективность при лечении гипоксии головного мозга незначительна. Недостаточно эффективен в этом качестве и относительно новый препарат указанного класса - нимодипин (который, кстати, даёт заметные побочные эффекты). Блокаторы β-адренорецепторов, снотворные и транквилизаторы также могут влиять на функциональную активность клеток (и соответствующих тканей и органов). Однако они «yзкo специализированы)). В частности, β-блокаторы преимущественно действуют на сердце, а транквилизаторы и снотворные средства - на мозг. Поэтому для подавления патологических процессов в нескольких жизненно важных органах их

приходится применять в комбинациях, что существенно увеличивает риск развития побочных эффектов.

Далее, все применяемые в медицине β-блокаторы нарушают работу ЦНС, вызывая рассеянность, депрессию и слабость, дыхательного аппарата, вызывая бронхос- пазм (вплоть до развития астмы), и сердечно-сосудистой системы, угнетая проводящую систему сердца и сократимость миокарда и вызывая гипотонию, брадикардию и синдром Рейно.

И, наконец, β-блокаторы нежелательны при беременности и сахарном диабете. Побочные эффекты применения транквилизаторов и снотворных включают на- рушения функций ЦНС (вплоть до комы) и подавление функций сердечно-сосудистой системы, что ограничивает их применение в клинической практике. Действительно, цитопротекторный эффект этих препаратов продемонстрирован в основном экспериментально, а в клинической практике их применяют редко (Полищук H., Трещинский А. Интенсивная терапия при остром ишемическом инсульте Il Dосtоr. - 2003, NsЗ, с. 21-23).

Поэтому особое внимание уделяется препаратам, которые положительно влияют на биохимические процессы в клетках. К ним причислены давно известные антиок- сиданты (Поварова О. В., Каленикова E. И., Городецкая E. И., Медведев О.С. Антиок- сиданты как нейропротекторы при ишемическом инсульте Il Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2003, Ns4, с. 69-73) и относительно новые ноотропные средства.

Ноотропы регулируют работу сердечно-сосудистой системы в целом (Тюренков И. H., Перфилова В.Н. Роль ГАМК-ергической системы мозга в регуляции кровооб- ращенияl/ Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2001 , Nаб, c.68-72), а практически нетоксичный эталонный препарат пирацетам эффективен при гипоксии мозга и миокарда и рекомендован к широкому применению (см.: 1. ор сit Машковский M.Д., т. 1, с. 224; 2. Оrgоgоzо J. M. Рirасеtат iп thе trеаtтепt оf асиtе strоkе Il Рhаrmасорsусhiаtrу. - 1999, v.32, Suррl 1 , рр. 25-32).

К сожалению, пирацетам эффективен как цитопротектор только в больших дозах (6-12 г на приём), что трудно достижимо даже в клинических условиях.

Поэтому давно начат и доныне продолжается поиск более эффективных, безопасных и удобных в применении цитопротекторных средств с практически независимым от этиологических факторов спектром действия.

Из них ныне наиболее употребительны соединения магния, ибо ионы Mg ²⁺ уча- ствуют во многих ферментативных реакциях и потому играют важную роль в регуляции метаболизма, включая синтез АТФ. Кроме того, ионы магния способны модулировать работу рецепторов и, тем самым, регулировать клеточную активность.

Терапевтическая эффективность препаратов магния практически одинакова у больных с его низкой и нормальной концентрацией в крови. Их длительное примене-

ние улучшает состояние больных ИБС и способствует регрессу атеросклероза, а при инфаркте миокарда снижает риск внезапной смерти (Шилов A.M., Святов И. С, Кравченко В.В. и др. Применение препаратов магния для профилактики нарушений ритма сердца у больных острым инфарктом миокарда Il Российский кардиологический журнал. - 2002, Ns1, с.16-19). И, наконец, ионы Mg ²⁺ одинаково полезны для регулирования коронарного и мозгового кровотока и ослабления последствий ишемии (Чекман И.С. Биохимическая фармакодинамика. - Киев: Здоров'я, 1991).

К сожалению, обычно используемый в терапии сульфат магния практически не всасывается из желудочно-кишечного тракта и обладает свойствами слабительного. Поэтому его вводят только парентерально. Это приводит к быстрой диссоциации соли, сокращению длительности лечебного эффекта и насыщению жидких сред организма человека сульфат-анионами.

Этот нежелательный эффект можно исключить применением органической соли, а именно оротата магния (иначе именуемого магнерот). Однако он тоже плохо рас- творим в средах на водной основе и оказывает послабляющие действие, а оротат- анионы при длительном применении магнерота способствуют жировой дистрофии печени, что требует медикаментозной коррекции (Смирнов B.A. Витамины. M.: Медицина, 1974).

Некоторое цитопротекторное действие на фоне ишемического и реперфузионого повреждения миокарда оказывает аспарагинат магния, обычно применяемый в сочетании с аспарагинатом калия в виде популярного препарата «пaнaнгuн» (ор сit Чекман И.С). Он практически безвреден для человека в типичных терапевтических дозах, ибо аспарагинат-анионы могут включаться в метаболические процессы и полностью утилизироваться в пластических обменах. Этот препарат на основе органической (аспарагиновой) кислоты можно считать наиболее близким по технической сущности к предлагаемому далее препарату.

К сожалению, явно выраженный цитопротекторный эффект обычно достигается лишь при сочетании производных аспарагиновой кислоты с другими цитопротектора- ми. Сущность изобретения

В основу изобретения положена задача путём изменения состава создать такой цитопротекторный препарат на основе органической кислоты, который при введении в человеческий организм проявлял бы комплексное цитопротекторное действие и тем самым снижал бы риск осложнений при профилактике и лечении гипоксии различной этиологии.

Эта задача решена тем, что цитопротекторный препарат на основе органической ^' кислоты согласно изобретению содержит по меньшей мере анионы глюконовой кислоты и, соответственно, в простейшем случае представляет собою чистую глюконо- вую кислоту (иначе называемую 2,3,4,5,6-пeнтaгидpoкcикaпpoнoвaя или 2,3,4,5,6-

пентаоксигексановая кислота).

Как будет показано далее на примерах, применение даже чистой глюконовой кислоты обеспечивает цитопротекторное действие независимо от причин гипоксии и обусловленных ею нарушений функций клеток таких важных органов, как мозг и серд- це. Глюконовая кислота прекрасно усваивается организмом, практически нетоксична, не даёт побочных эффектов и легко утилизируется в метаболических процессах как полезный анаболит.

Дополнительное отличие состоит в том, что цитопротекторный препарат представляет собою чистый глюконат магния, приём которого наиболее эффективен при гипоксических состояниях на фоне дефицита катионов магния в организме.

Следующие дополнительные отличия состоят в том, что цитопротекторный препарат представляет собою либо координационное соединение дuГAMK~Mg-глюкoнam на основе глюконата магния и γ-аминомасляной кислоты (далее - ГАМК), либо двойную соль, выбранную из группы, состоящей из сукцинатоглюконата, аскорбинатог- люконата, глицинатоглюконата магния и их комбинаций. Эти препараты наиболее эффективны при тяжёлых гипоксических состояниях организма в целом и легко утилизируются в метаболических процессах.

Наилучшие варианты осуществления изобретения Далее сущность изобретения поясняется: описанием способов получения цитопротекторных препаратов согласно изобретению и экспериментальных лекарственных форм на их основе, описанием экспериментов по проверке эффективности цитопротекторных препаратов на лабораторных моделях повреждения клеток и методическими рекомендациями по применению цитопротекторных препаратов. 1 ) Способы получения цитопротекторных препаратов

Глюконовая кислота (эмпирическая формула C ₆ H ₁₂ O ₇ ) как таковая и глюконат магния (эмпирическая формула дигидрата Ci ₂ H ₂₂ MgOi ₄ *2H ₂ O) доступны на рынке как химические реактивы, которые для осуществления изобретения должны иметь качество не ниже «xч» (химически чистые). По желанию глюконат магния может быть получен нейтрализацией глюконовой кислоты (обычно взятой в виде водного раствора легко гидролизуемого d-глюконолактона) практически эквимолярным количеством оксида или гидроксида магния.

ДиГАМК-Мg-глюконат (эмпирическая формула дигидрата

C ₂ oH ₄ oMg N ₂ Oi _8" 2H ₂ O), получали из глюконата магния и γ-аминомасляной кислоты (эмпирическая формула C ₄ H ₉ NO ₂ ) следующим образом. Вначале в дистиллированной воде при перемешивании и нагревании на водяной бане медленно растворяли определённое количество (например, 0,1 моля) глюконата магния. Раствор охлаждали до температуры 35-4O ⁰ C и постепенно при перемешивании вводили расчётное количество ГАМК в мольном отношении к глюконату магния 2:1. Готовое координационное

б соединение выделяли из раствора распылительной сушкой.

Сукцинатоглюконат магния (эмпирическая формула Ci ₀ Hi ₆ MgOi i) и аскорби- натоглюконат магния (эмпирическая формула дигидрата C ₁₂ H _2б MgO ₁₃ -2H ₂ O) получали растворением в 50% водном растворе глюконовой кислоты эквимолярных коли- честв янтарной или аскорбиновой кислот и постепенным введением в полученный раствор при интенсивном перемешивании эквимолярного (в расчёте на катион) количества оксида (или гидроксида) магния. После полного усвоения источника магния раствор охлаждали на ледяной бане, остатки воды отделяли на фильтре Шота, а осадок сушили до постоянной массы. Глицинатоглюконат магния (эмпирическая формула C ₈ H ₁₅ Mg NO ₉ ) получали растворением эквимолярных количеств глицината магния и глюконата магния, которые доступны на фармацевтическом рынке, в подогретой до 40-50 ⁰ C воде при постоянном перемешивании. Затем воду выпаривали, а остаток сушили до постоянной массы. Экспериментальные лекарственные формы указанных соединений получали их растворением в изотоническом водном растворе хлорида натрия или глюкозы.

2) Эксперименты на лабораторных моделях гипоксических повреждений клеток

Для оценки цитопротекторной активности и особенностей действия указанных выше препаратов использовали такие экспериментальные модели гипоксических повреждений клеток: гипоксию мозга вследствие окклюзии обеих сонных артерий у крыс (Спасов AA., Косолапое B.A., Островский О. В. и др. (Противоишемические свойства нового анти- оксидантного средства эноксифола Il Экспериментальная и клиническая фармаколо- гия. - 2003, N°4, с.17); гипоксию сердца вследствие перфузии изолированных сердец крыс по Ланrен- дорфу; общую гипоксию организма вследствие гиперкапнии; общую гипоксию вследствие ионизирующего облучения всего организма. Манипуляции (за исключением ионизирующего облучения) выполняли под эта- минал-натриевым наркозом в дозе 40 мг/кг. Цитопротекторную активность оценивали по количеству выживших животных, биохимическим показателям активности ферментов тканевого дыхания и количеству АТФ, как основного энергетического вещества. Препараты вводили в изотоксических дозах (5% от LD ₅₀ ). Препаратом сравнения слу- жил пирацетам. Числовые данные обработали статистически.

Таблица 1

ВЫЖИВАЕМОСТЬ КРЫС ПРИ ГИПОКСИИ МОЗГА на фоне предварительного введения цитопротекторных препаратов

* р < 0,05 по сравнению с контролем.

Как видно из тaб.1, препараты на основе глюконовой кислоты способствуют выживанию животных при гипоксии мозга. Биохимические анализы (см. тaб.2) подтверждают этот вывод.

Таблица 2

АКТИВНОСТЬ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОСС&# x422;АНОВИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ ПРИ ГИПОКСИИ МОЗГА

* р < 0,05 по сравнению с контролем

Из тaб.2 видно, что цитопротекторы на основе глюконовой кислоты (особенно диГАМК-Мg-глюконат) практически нормализуют показатели тканевого дыхания в мозге в сравнении с контролем, тогда как пирацетам практически не влияет на активность тканевых ферментов. Аналогичные данные (см. таб.З) были получены при исследовании экспериментальной гипоксии миокарда у крыс (по 7 особей в каждой группе).

Таблица 3, часть 1-я

АКТИВНОСТЬ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОСС&# x422;АНОВИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ ПРИ ГИПОКСИИ МИОКАРДА

* p < 0,05 по сравнению с контролем

Таблица 3, часть 2-я

АКТИВНОСТЬ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОСС&# x422;АНОВИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ ПРИ ГИПОКСИИ МИОКАРДА

* р < 0,05 по сравнению с контролем

Как видно из таб. 3, производные глюконовой кислоты проявляют выраженную цитопротекторную активность при гипоксии миокарда, значительно превосходя пирацетам. При этом большинство показателей метаболизма не отличается от контрольных.

Для обеспечения гиперкапнической гипоксии крыс помещали в герметичную камеру, в объёме которой по мере дыхания прогрессивно падала концентрация кислорода и возрастала концентрация углекислого газа. Критерием цитопротекторной активности служила средняя продолжительность жизни крыс в условиях гиперкапнии. Результаты даны в таб.4.

Таблица 4

Активность препаратов при гиперкапнической гипоксии (объём камеры 600 см ³ )

* < 0,05 по сравнению с контролем

Как следует из тaб.4, все изученные соединения проявляют цитопротекторный эффект, на 14-40% увеличивая продолжительность жизни животных в условиях гиперкапнии. При этом максимальная эффективность отмечена у диГАМК-Мg-глюконата.

Ионизирующее облучение организма крыс в целом обеспечивали, используя рентгеновскую установку с рабочим напряжением 190 кВ, рабочим током 10 мА и площадью поля 40x40 см ² . Крыс массой 150-220 г удерживали в указанном поле в течение времени, достаточного для получения ими поглощённой дозы 6 Гр.

Исследуемые препараты вводили в течение 1 часа после облучения. Заключение о радиопротекторном действии выносили на основе анализа пунктата костного мозга на 9-е сутки после облучения. Полученные данные приведены в таблице 5.

Таблица 5

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ МИЕЛОГРАММЫ НА 9-е СУТКИ ПОСЛЕ ОБЛУЧЕНИЯ

* < 0,05 в сравнении с контролем (облучение)

Из таблицы 5 видно, что в отличие от пирацетама препараты согласно изобре- тению проявили цитопротекторное (в частности, радиопротекторное) действие на костный мозг.

Процедуры работы с лабораторными животными пояснены примерами. Пример 1. У крысы массой 150 г под этаминал-натриевым наркозом выполнена двусторонняя окклюзия сонных артерий. Через 8,2 часа животное погибло. Пример 2. Крысе массой 160 г внутрибрюшинно ввели глюконат магния в дозе

250 мг/кг. Через 30 мин под этаминал-натриевым наркозом выполнена двусторонняя окклюзия сонных артерий. Крыса оставалась живой на протяжении 48 часов, после чего эвтаназирована.

Пример 3. Крысе массой 160 г внутрибрюшинно ввели диГАМК-Мg-mюконат в дозе 250 мг/кг. Через 30 мин под этаминал-натриевым наркозом выполнена двусторонняя окклюзия сонных артерий. Крыса оставалась живой на протяжении 48 часов, после чего эвтаназирована.

Пример 4. Крысу массой 135 г поместили в герметичную камеру объемом 600 см ³ . Через 12 мин животное погибло от асфиксии. Пример 5. Крысе массой 130 г внутрибрюшинно ввели диГАМК-Мg-глюконат в дозе 250 мг/кг. Через 30 мин её поместили в герметичную камеру 600 см ³ . Через 17 мин у крысы развились судороги, и она погибла.

Эти примеры подтверждают цитопротекторную эффективность препаратов согласно изобретению при произвольной гипоксии. 3) Методические рекомендации по применению цитопротекторных препаратов

Цитопротекторные препараты согласно изобретению могут быть использованы как лечебные и профилактические при гипоксических состояниях произвольной этиологии. В частности, внутривенное введение показано для лечения тканевой гипоксии при остром нарушении мозгового кровообращения, травматических повреждениях мозга, отравлении угарным газом или иными тканевыми ядами и при нарушениях ко-

ронарного кровообращения.

Парентеральное введение может быть использовано для профилактики гипоксии у пожарных, горноспасателей и альпинистов.

Кроме того, маrнийсодержащие препараты согласно изобретению целесооб- разно применять при комплексном лечении нарушений электролитного обмена как средства коррекции концентрации магния в жидких средах организма.

Промышленная применимость

Цитопротекторные препараты согласно изобретению могут быть легко изготовлены промышленным путём и использованы для профилактики и амбулаторного или клинического лечения гипоксических состояний произвольной этиологии. Они обладают широким спектром цитопротекторной активности, легко усваиваются и в терапевтических дозах практически безвредны для теплокровных организмов.