CC BY
213
Медицинская экология / Medical ecology Оригинальная статья / Original article УДК 621.926.47+668.411+674.032.14+678.029 DOI: 10.18470/1992-1098-2016-1-178-192
ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ АНТИГЕЛЬМИНТНЫЕ ПРЕПАРАТЫ В РЯДУ БЕНЗИМИДАЗОЛОВ: СИНТЕЗ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ
1Салават С. Халиков*, 2Иван А.Архипов, 2Анастасия И.Варламова, 3Марат С. Халиков, Юлия С. Чистяченко,4Александр В. Душкин
1 лаборатория физиологически активных фторорганических соединений, Институт элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН,
Москва, Россия, [email protected] 2лаборатория фармакологии, токсикологии и терапии, Всероссийский НИИ фундаментальной и прикладной паразитологии животных и растений имени К. И. Скрябина РАН, Москва, Россия 3лаборатория гербологии, Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии, Большие Вяземы, Московская обл., Россия 4научная группа по механохимии лекарственных веществ, Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения РАН, Новосибирск, Россия
Резюме. Цель. Изучить процессы механохимической модификации физико-химических и антигельминтных свойств бензимидазольных препаратов с целью изменения их водорастворимости и увеличения их эффективности. Методы. Используется технология твердофазной механической обработки субстанций с полисахаридами для получения супрамолекулярных комплексов, которые охарактеризованы комплексом физико-химических методов (ИК-спектроскопия, ДТА, РФА, растворимости и пр.) и исследованы на антигельминтное действие на лабораторных моделях и в опытах на овцах. Результаты. Препараты оказывали высокую эффективность на лабораторных моделях гельминтов и в опытах на овцах, спонтанно инвазированных нематодами желудочно-кишечного тракта при снижении дозировки субстанции в несколько раз. Заключение. Путем твердофазной механохимической обработки субстанций некоторых бензимидазольных антигельминтных препаратов с полисахаридами показана возможность получения экологически безопасных препаратов с улучшенной растворимостью, биодоступностью и увеличением биологической активности против нематод. Ключевые слова: экологически безопасные антигельминтики, механохимия, полисахариды, супрамолеку-лярные комплексы, растворимость, эффективность, гельминты.
Формат цитирования: Халиков С.С., Архипов И.А., Варламова А.И., Халиков М.С., Чистяченко Ю.С., Душкин А. В. Экологически безопасные антигельминтные препараты в ряду бензимидазолов: синтез, свойства, применение // Юг России: экология, развитие. 2016. Т.11, N1. ^178-192. DOI: 10.18470/1992-1098-2016-1-178-192
ECOLOGICALLY SAFE BENZIMIDAZOLE-BASED ANTHELMINTIC DRUGS: SYNTHESIS, PROPERTIES, MEDICATION
1Salavat S. Khalikov*, 2Ivan A. Arkhipov, 2Anastasia I. Varlamova, Marat S.Khalikov, 4Yulia S. Chistyachenko, Alexander V. Dushkin
laboratory of physiologically active organofluorine compounds of A.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds of Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia, [email protected] 2Laboratory of Pharmacology, Toxicology and treatment, K.I. Scriabin All-Russian Research Institute of Fundamental and Applied Parasitology of Animal and Plant, RAS, Moscow, Russia 3Department of herbology, All-Russian Research Institute of Phytopathology,
Big Vyazemy, Moscow region, Russia 4Research Group on mechano-chemistry of drugs, Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry,
Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia
Abstract. The aim is to study the process of mechanochemical modification of the physico-chemical and anthelmintic benzimidazole properties of drugs to change their water solubility and increase their efficiency. Methods. We
have used the technology of solid phase mechanical processing of substances with polysaccharides to obtain the supramolecular complexes, which are characterized by a complex of physico-chemical methods (IR spectroscopy, DTA, XRF, solubility, etc.) as well as tested for anthelmintic effect in laboratory models and experiments on sheep. Results. The drug has a high efficiency in laboratory models of helminthes and in experiments on sheep infested spontaneously with nematodes of gastrointestinal tract lowering the dosages of substance. Conclusion. Solid phase mechanochemical processing of certain substances of benzimidazole anthelmintic drugs with polysaccharides shows the possibility of obtaining environmentally friendly products with improved solubility, bioavailability and increased biological activity against nematodes.
Keywords: eco-friendly anthelmintics, mechanochemistry, polysaccharide, supramolecular complexes, solubility, efficiency, helminths.
For citation: Khalikov S.S., Arkhipov I.A., Varlamova A.I., Khalikov M.S., Chistyachenko Yu.S., Dushkin A.V. Ecologically safe benzimidazole-based anthelmintic drugs: synthesis, properties, medication. South of Russia: ecology, development. 2016, vol. 11, no. 1, pp. 178-192. (in Russian) DOI: 10.18470/1992-1098-2016-1-178-192
За последние десятилетия произошло серьёзное обострение экологического кризиса [1]. Интенсификация сельского хозяйства, технический прогресс в промышленности, на транспорте привели к образованию диспропорций в окружающей среде, к деформации установившихся равновесий экосистем, к ухудшению экологической ситуации во всех сферах деятельности человека. Химизация сельскохозяйственного производства также приводит к загрязнению почвы, водоемов, воздуха, пищевых продуктов. В некоторых регионах и городах планеты создалась напряженная экологическая ситуация [2].
Массовое применение антигельмин-тиков может также привести к загрязнению окружающей среды, а длительное их применение приводит к развитию штаммов паразитов, резистентных к действию препаратов. Для предотвращения этих явлений представлена информация по методам снижения экологического риска при применении анти-гельминтиков и способам предотвращения побочного действия и развития резистентности к их действию [3].
Гельминтозы относятся к особо опасным паразитарным болезням человека, животных и растений, вызываемых паразитическими червями-гельминтами [4]. По данным ВОЗ, каждый год приблизительно каждый человек на планете заражается одним из трёх основных видов гельминтов, что приводит к энтеробиозу (1,2 млрд чел.), анкилостомозу (900 млн.) и трихоцефалезу (до 700 млн.). Гельминтозы распространены от арктических широт до экватора. По числу больных заражение кишечными гельминтами
занимает третье место в мире, а общее число заболеваний и смертей от кишечных гель-минтозов выше, чем от бактериальных, вирусных инфекций и других паразитарных болезней, вместе взятых. Пораженность населения России кишечными гельминтоза-ми составляет в среднем около 2%, в южных районах страны она достигает 7—10%.
Известные методы лечения гельмин-тозов животных базируются на применении бензимидазольных антигельминтных препаратов, многие из которых, ввиду их плохой растворимости, часто не обеспечивают необходимую эффективность и для его достижения приходится использовать их завышенные дозировки [5].
Перспективным инновационным
направлением в решении вопросов растворимости является создание эффективных препаратов на основе субстанций известных антигельминтиков путем получения супра-молекулярных комплексов этих субстанций с водорастворимыми полимерами, в частности, полисахаридами [6,7]. Улучшение фармакологических свойств инновационных препаратов достигается за счет их направленного транспорта (адресной доставки препаратов /Drug Delivery System (DDS)/) в заданную область, органы или клетки. В последние годы удельный вес таких разработок становится доминирующим [8].
Принципиальная возможность разработки средств DDS была нами показана на примере механохимической модификации субстанции контактного антигельминтика медамина с помощью яблочного пектина [9]. При этом было показано, что, изменяя растворимость субстанции медамина (8 мг/л) до
45 мг/л (комплекс медамин: пектин=1:9, условно названный нами «медапек»), можно добиться не только сохранения высокой активности против нематод, но и выявить новое свойство, не свойственное исходному медамину, а именно, медапек проявил высокую эффективность и хорошую переносимость на модели личинок эхинококкоза белых крыс, которая ближе всего отвечает соответствующей патологии человека. В связи с вышеизложенным, следует рассматривать
весьма актуальными исследования по модификации субстанции в ряду производных бензимидазолов- субстанций известных ан-тигельминтиков (альбендазол, фенбендазол и др.).
Целью работы является поиск новых инновационных препаратов в ряду бензими-дазольных антигельминтиков путем механо-химической модификации их субстанций с водорастворимыми полимерами.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Продолжая наши исследования [6, 7], был расширен спектр бензимидазольных препаратов от карбендазима/carbendazime (БМК/BMK) и альбендазола/albendazole (АБЗ/ABZ) до фенбендазола/fenbendazole (ФБЗ/FBZ). А в качестве полимеров были также использованы медицинский полимер ПВП и полисахариды -
арабиногалактан/arabinogalactane (АГ/AG), гидроксиэтилкрахмал/hydroxiethylstarch (ГЭК/HES).
Карбендацим_/Carbendazime
(БМК/BMC)- метил-(1Н-бензимидазол-2-ил)-карбамат. Субстанция серии 230106 производство Changzhou Jialing Medicine Industry Co.Ltd (КНР). Брутто формула C9H9N3O2. Структурная формула:
<ХУ
*п
У'
метил
Альбендазол/Albendazple (АБЗ/ABZ)-[5-(Пропилтио)-1Н-бензимидазол-2-ил]-карбамат. Субстанция серии 140823 производство Changzhou Jialing Medicine Industry Co.Ltd (КНР). Брутто формула C12H15N3O2S. Структурная формула:
Фенбендазол/Fenbendazole (ФБЗ/FBZ)- метил [6-(фенилтио)-1Я-бензимидазол-2ил]карбамат, Субстанция серии 60111706 производство Renzin Chemicals Ltd. (КНР). Брутто формула C15H13N3O2S. Структурная формула:
О
N Н
QÍ
К ранее описанным [6] полисахаридам - арабиногалактан (АГ) / ТУ 9363-02139094141-08, серия 02042013/ и гидрокси-этилкрахмал (ГЭК) /марки 200/05 фармакопейной чистоты/ - был добавлен поливинил-пирролидон/ро1ууту1ругго^опе (ПВП/РУР) (ФСП 42-0345-4368-03) с молекулярной массой М^12 кДа. Процесс механохимиче-ского комплексообразования проводили при совместной обработке компонентов в измельчителях-активаторах ударно-истирающего типа с регулируемой энергонапряженностью [7]. Полученные при этом супрамолекулярные комплексы исследовали путем анализа их дисперсности, водораство-римости, ИК-спектральных и термических характеристик, а также биологических исследований на лабораторных моделях и в опытах на овцах.
ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Твердые дисперсии супрамолеку- размеров частиц "SALD-7101" компании лярных комплексов бензимидазолов с по- "Shimadzu". Результаты анализа представ-лимерами оценивали путем измерения их лены в таблице 1. дисперсности на лазерном анализаторе
Таблица 1
Дисперсность карбендацима (БМК), альбендазола (АБЗ) и их комплексов
с полимерами
Table 1
Dispersity of carbendazim (BMC), albendazole (ABZ) and their complexes with polymers
Название образца /Объем нанофракции The name of the sample / Volume fraction of nano Фракционный состав в процентах (до мкм) Fractional composition in percentage (up to microns)
25% 50% 75% 100%
Карбендацим (БМК) - исходная субстанция Carbendazim (BMC) - the original substance 5,2 8,6 14,6 50,0
Комплекс БМК:ПВП / 1,9%* Complex BMC: PVP / 1.9% * 0,65 1,6 3,0 19,0
Комплекс БМК:ГЭК=1:10 / 6,4* Complex BMC: HES = 1: 10 / 6.4 * 0,68 1,7 3,3 16,0
Комплекс БМК:АГ= 1:10 / 20,1* Complex BMC: AG = 1: 10 / 20,1 * 0,20 1,0 1,7 5,5
Альбендазол (АЛБ) - исходная субстанция Albendazole (ALB) - the original substance 4,5 7,6 13,2 45,0
Комплекс АЛБ:ПВП / 2,1%* Complex ALB: PVP / 2.1%* 1,13 2,7 5,6 23,0
Комплекс АЛБ:ГЭК=1:10 /1,5%* Complex ALB: HES = 1: 10 / 1.5% * 0,98 2,3 4,6 18,0
Комплекс АЛБ:АГ=1:10 / 1,9%* Complex ALB: AG = 1: 10 / 1.9% * 0,56 1,3 2,6 8,0
Анализ растворимости полученных супрамолекулярных комплексов, представленный в таблице 2, показал, что механохи-мические процессы позволяют увеличить растворимость карбендацима и альбендазола в десятки раз.
Таблица 2
Водорастворимость карбендацима (БМК), альбендазола (АБЗ) и их комплексов с полимерами
Table 2
The water solubility of carbendazim (BMC), albendazole (ABZ) and their complexes with polymers
Из данных таблицы видно, что при совместной механохимической обработке субстанций карбендацима и альбендазола с полимерами образуются твердые дисперсии с нано-размерными частицами.
Название образца The name of the sample Способ обработки A method of processing Концентрация субстанции, г/л Concentration of substnace, g/L Увеличение растворимости Increased solubility
Альбендазол (АЛБ) - исходная субстанция Albendazole (ALB) - the original substance без обработки without treatment 0,003
Комплекс АЛБ:ПВП / 2,1%* Complex ALB: PVP / 2.1%* Шар.мельница Ball mill LE-101 0,0117 3,9
Комплекс АЛБ:ГЭК=1:10 /1,5%* Complex ALB: HES = 1: 10 / 1.5%* 0,094 31,3
Комплекс АЛБ:АГ=1:10 / 1,9%* Complex ALB: AG = 1: 10 / 1.9% * ii 0,174 58,0
Карбендацим (БМК) - исходная субстанция Carbendazim (BMC) - the original substance без обработки without treatment 0,008
Комплекс БМК:ПВП / 1,9%* Complex BMC: PVP / 1.9% * Шар.мельница Ball mill LE-101 0,010 1,3
Комплекс БМК:ГЭК=1:10 / 6,4* Complex BMC: HES = 1: 10 / 6.4* 0,015 1,9
Комплекс БМК:АГ=1:10 / 20,1* Complex BMC: AG = 1: 10 / 20,1* ii 0,172 21,5
ИК-спектральные исследования подтвердили, что в условиях механохимической обработки в мельницах деструкции исходных субстанций не происходит. На примере карбендацима (БМК) и арабиногалактана
(АГ) показано, что характеристичные сигналы БМК уширяются за счет равномерного распределения измельченных субстанций в порах полимеров (рис.1 и 2).
ЕЭ SI-IIMADZU
Рис.1. ИК-спектр карбендацима /БМК/ (образец без механообработки) Fig.l. IR spectrum of carbendazim / ВМС / (without machining)
Рис.2. ИК-спектр комплекса БМК-АГ (1:10), полученного на мельнице LE-101 за 2ч. Fig.2. IR spectrum of BMC-AG complex (1:10), obtained by the mill LE-101 for 2h
Данные термического и рентгенофа-зового анализа альбендазола и его комплекса с арабиногалактаном (рис.3 и рис.4) подтвердили образование комплексов в твердой дисперсии. Так, на рис.3 показано, что исходный альбендазол содержит до 15 мас.%
кристаллизационной воды и первый этап потери массы происходит при 180-250оС. Тогда как в комплексе АБЗ-АГ (1:10) разложение АБЗ происходит одновременно с АГ и низкотемпературный этап, характерный для АБЗ сохраняется.
- Альбендазол (Albendazole)
АГ исх (AG initial) ДТГ(DIG) ДТА (DTA)
Т,°С
Ал ьбен дазол+АГ-К= 1 /10 (Albendazole+AG-K=1/10) ДТГ (DTG) ДТА (DTA)
ш а>
2 а
400
ГС т,°с
Рис.3. Данные термического анализа образцов альбендазола (АБЗ), арабиногалактана (АГ) и супрамолекулярного комплекса АБЗ/АГ (1/10), полученного в мельнице LE-101
за 8 часов
Fig.3. The data on thermal analysis of samples of albendazole (ABZ), arabinogalactan (AG) and supramolecular complex ABZ / AG (1/10) obtained by the mill LE-101 for 8h
По данным рентгенофазового анализа (рис.4) видно, что по мере совместной механообработки рефлексы кристалличности альбендазола исчезают, что говорит о потере
кристалличности и равномерном распределении тонких дисперсий АБЗ (на молекулярном уровне) в порах полимера (АГ или ГЭК).
Рентгенограммы: 1 - альбендазол,
2 - альбендазол/АГ 1/5 физсмесь,
3 - альбендазол/АГ 1/5 ВМ 2ч,
4 - альбендазол/АГ 1/5 ВМ 4ч,
5 - альбендазол/АГ 1/5 ВМ 8ч,
6 - альбендазол/АГ 1/5 ВМ 16ч,
7 - альбендазол/АГ 1/5 ВМ 24ч
Рентгенограммы: 1 - альбендазол,
2 - альбендазол/ГЭК 1/10 физсмесь,
3 - альбендазол/ГЭК 1/10 ВМ 2ч,
4 - альбендазол/ГЭК 1/10 ВМ 4ч,
5 - альбендазол/ГЭК 1/10 ВМ 8ч,
6 - альбендазол/ГЭК 1/10 ВМ 16ч,
7 - альбендазол/ГЭК 1/10 ВМ 24ч
X-ray diffraction patterns: 1 - albendazole,
2 - albendazole /AG 1/5- mixture without treatment,
3 - albendazole /AG 1/5 - mechanical activation at Ball Mill (m/a BM) -2 h,
4 - albendazole /AG 1/5 -m/a BM 4h,
5 - albendazole /AG 1/5 -m/a BM 8h,
6 - albendazole /AG 1/5 -m/a BM 16h,
7 - albendazole /AG 1/5 -m/a BM 24h
X-ray diffraction patterns: 1 - albendazole,
2 - albendazole /HES 1/5- mixture without treatment,
3 - albendazole /HES 1/5 - mechanical activationat Ball Mill (m/a BM) -2 h,
4 - albendazole /HES 1/5 -m/a BM 4h,
5 - albendazole /HES 1/5 -m/a BM 8h,
6 - albendazole /HES 1/5 -m/a BM 16h,
7 - albendazole /HES 1/5 -m/a BM 24h
Рис.4. Свойства твердых дисперсий альбендазола с АГ и ГЭК Fig.4. Properties of solid dispersions of albendazole with AG and HES
Таким образом, данные физико-химических исследований подтвердили образование супрамолекулярных комплексов типа «гость-хозяин» за счет водородных сил между функциональными группами лекарственного веществ (ЛВ) /БМК, АБЗ/ и полимеров, вандерваальсовых взаимодействий, сил гидрофобного взаимодействия, сил адгезии и пр.
На основе данных физико-химических исследований синтезированных комплексов, были выделены перспективные с точки зрения увеличения водорастворимости, как параметра ответственного за увеличение биодоступности, а также антигельминтной активности. Отобранные по этим критериям препараты были подвергнуты скринингу на лабораторных моделях.
Испытание на модели Trichinella spiralis. Изучение нематодоцидной активности супрамолекулярных комплексов альбендазола с полимерами проводили на лабораторной модели трихинеллеза на белых мышах, экспериментально инвазированных T. spiralis, в возрасте 1,5-2 месяцев в дозе 250 личинок на животное [10,11]. Животных заражали через рот введением суспензии с личинками с помощью шприца с канюлей. На 3-и сутки после заражения мышам подопытных групп (по 5 голов в каждой) вводили перорально однократно композиции аль-бендазола с полимерами (табл. 3). Мыши четвертой группы получали базовый препарат - альбендазол. Все препараты применяли в дозе 10 мг/кг. Животные контрольной
группы получали дистиллированную воду в соответствующих объемах.
Животных убивали декапитацией на 2-е сутки после введения препаратов. Нема-тодоцидную активность испытуемых препаратов учитывали по результатам гельминтологического вскрытия кишечника, взятия соскобов слизистой оболочки, переварива-
ния в растворе искусственного желудочного сока и подсчета под бинокулярной лупой. Учитывали обнаруженное при этом количество трихинелл. Учет эффективности препаратов проводили по типу «контрольный тест» с расчетом среднего количества обнаруженных нематод и интенсэффективности. Результаты представлены в таблице 3.
Таблица 3
Нематодоцидная эффективность межмолекулярных комплексов альбендазола с полимерами при трихинеллезе белых мышей в дозе 10 мг/кг (по препарату)
Table 3
Nematoid efficiency of albendazole intermolecular complexes with polymers at trichinosis of
white mice at a dose of 10 mg/kg
Группа Межмолекулярный Количество Обнаружено Интенс-
животных комплекс, его животных трихинелл при эффективность,
Animal group состав, содержание ЛВ Number of animals вскрытии, экз./гол. % Intens,
Intermolecular Trichinella found %
complex, its at autopsy, st. /
composition, the content of drug ind.
Подопытная Альбендазол/ПВП 5 0 100
Experimental Albendazole/PVP (1/10), 9 %
Подопытная Альбендазол/АГ 5 0 100
Experimental Albendazole/ AG (1/10), 9 %
Подопытная Альбендазол/ГЭК 5 6,3±0,9 97,47
Experimental Albendazole/ HES (1/10), 9 %
Подопытная Альбендазол 5 66,6±6,2 73,12
Experimental (базовый) Albendazole (basic)
Контрольная Control — 5 248,4±6,3 —
Из данных таблицы 3 видно, что комплексы альбендазола с АГ и ПВП обладали 100%-ной активностью, а межмолекулярный комплекс альбендазол : ГЭК = 1 : 10 оказал нематоцидный эффект, равный 97,47 %. Эффективность базового препарата оказалась значительно ниже, о чем указывает обнаружение в кишечнике у мышей в среднем по 66,6±6,2 экз. трихинелл.
У животных контрольной группы обнаруживали в среднем по 248,4±6,3 трихинелл.
Таким образом, межмолекулярные комплексы альбендазола с АГ и ПВП в дозе 10 мг/кг (в пересчете на альбендазол 0,9
мг/кг) оказали 100%-ю эффективность при экспериментальном трихинеллезе мышей.
Изучение антигельминтной активности на модели Hymenolepis нами. Испытание на цестодоцидную активность композиций альбендазола с полисахаридами в сравнении с альбендазолом в равных дозах по 10 мг/кг проводили на белых мышах, экспериментально инвазированных Н. папа [10,11]. Мышей заражали перорально с помощью шприца, снабженного специальной канюлей, из расчета 200 инвазионных яиц на животное. Для этого собранных от предшествующего заражения цестод Н. папа растирали пестиком в ступке или разрушали в небольшом объеме водопроводной воды
посредством неоднократного насасывания в шприц с насаженной на него иглой-канюлей для перорального заражения. На 13-е сутки после заражения в желудок мышей разных групп вводили тестируемые препараты однократно в дозе 10 мг/кг в 1% крахмальном геле. Животным контрольной группы вводили крахмальный гель в соответствующих объемах. На 4-е сутки после введения препаратов мышей убивали декапитацией. Активность препаратов учитывали по резуль-
татам гельминтологического вскрытия кишечника. Извлеченных при вскрытии цестод подсчитывали. Учет эффективности препаратов проводили по типу «контрольный тест» с расчетом среднего количества обнаруженных цестод и интенсэффективности. Полученные результаты обработали статистически с использованием компьютерной программы Microsoft Excel, и они представлены в таблице 4.
Таблица 4
Цестодоцидная эффективность межмолекулярных комплексов альбендазола с полимерами при гименолепидозе белых мышей в дозе 10 мг/кг (по препарату)
Table 4
Cestodocidic efficiency intermolecular complexes with polymers albendazole at
Группа животных Animal group Межмолекулярный комплекс, его состав, содержание ЛВ Intermolecular complex, its composition, the content of drug Количество животных Number of animals Обнаружено гименолеписов, экз./гол Hymenolepiasis found, st. / ind Интенс- эффективность, % Intens, %
Подопытная Experimental Альбендазол/ПВП Albendazole/ PVP (1/10), 9 % 3 2,3±G,4 9G,64
Подопытная Experimental Альбендазол/АГ Albendazole/ AG (1/10), 9 % 3 G iGG
Подопытная Experimental Альбендазол/ГЭК Albendazole/ HES (1/10), 9 % 3 2G,4±2,6 23,6G
Подопытная Experimental Альбендазол (базовый) Albendazole (basic) 3 24,2±2,7 iG,i2
Контрольная Control — 3 26,7±3,G —
100%-ю эффективность при гимено-лепидозе мышей проявил супрамолекуляр-ный комплекс альбендазол : АГ = 1 : 10. Препарат активен как против имагинальных, так и неполовозрелых цестод. При вскрытии кишечника мышей, получавших этот препарат, цестод не обнаруживали. После введения комплекса альбендазол : ПВП = 1 : 10 в кишечнике животных находили нежизнеспособных гименолеписов и единичные экземпляры подвижных цестод (90,64%-я эффективность). Комплекс альбендазол : ГЭК = 1 : 10 оказался недостаточно эффективным против изученных гельминтов. Активность его против цестод была равной 23,6 %. Базо-
вый препарат - альбендазол в испытанной дозе не проявил активности против Н. папа. В кишечнике животных контрольной группы обнаруживали в среднем по 26,7±3,0 экз./гол. Н. папа, из них 35 % составили неполовозрелые цестоды.
Изучение антигельминтной активности заявляемых межмолекулярных комплексов на модели Fasciola ИвраНса. Испытание на трематодоцидную активность (экспериментальный фасциолез белых крыс /доза заражения 20 адолекскариев Fasciola Иераиеа на животное/) супрамолекулярных комплексов альбендазола с полимерами проводили в дозах по 10 мг/кг (по препарату). Результаты испытаний показали 95,2%-
ю эффективность комплексов альбенда- составила 45,5 % (в дозе 10 мг/кг), т.е. в 2 зол:АГ=1:10 и альбендазол:ПВП=1:10, тогда раза ниже эффективности заявляемых нами как эффективность базового альбендазола препаратов (табл. 5).
Таблица 5
Эффективность супрамолекулярных комплексов альбендазола с полимерами при фасциолезе белых крыс в дозе 10 мг/кг /по препарату/- (лабораторная модель)
Table 5
Effectiveness of the albendazole supramolecular complexes with the polymers at fascioliasis of white rats at a dose of 10 mg/kg (laboratory model)
Группа Межмолекулярный Количество Обнаружено Интенс-
животных Animal group комплекс, его состав, содержание ЛВ Intermolecular com- животных Number of animals фасциол при вскрытии, экз./гол эффективность, % Intens,
plex, its composition, Fasciolae found %
the content of drug at autopsy,st. / ind.
Подопытная Альбендазол/АГ 6 0,16 95,2
Experimental Albendazole/ AG (1/10), 9 %
Подопытная Альбендазол/ГЭК 6 0,16 95,2
Experimental Albendazole/ HES (1/10), 9 %
Подопытная Альбендазол 6 1,8±0,4 45,5
Experimental (базовый) Albendazole (basic)
Контрольная Control — 6 3,3±0,6 —
Данные лабораторных тестов (табл.№№3-5) показали, что супрамолеку-лярный комплекс альбендазол:АГ=1:10 показал 100%-ную эффективность как против нематод T.spiralis и цестод H. nana, так и фасциол F. Hepatica, что подтверждает широкий спектр его антигельминтного действия.
Выявленная высокая эффективность на лабораторных моделях комплексов аль-бендазола с полисахаридами была подтверждена испытаниями в производственных опытах. Испытание разработанных нами межмолекулярных комплексов албендазола проводили в экспериментальном хозяйстве «Курилово» Подольского района Московской области на 45 помесных овцах разного возраста, спонтанно инвазированных нема-тодирусами и другими видами желудочно-кишечных стронгилят. Спонтанно инвазиро-ванных овец подбирали в опыт по результатам предварительных копроовоскопических исследований методом флотации и эфир-формалиновым методом. Овец разделили на 5 равноценных групп по 8-9 голов в каждой.
Животным первой группы вводили перо-рально однократно межмолекулярный комплекс состава альбендазол-АГ=1:10 ( препарат №1) в дозе 1,0 мг/кг по ДВ. Овцы второй группы получали супрамолекулярный комплекс состава альбендазол-ПВП=1:10» (препарат №2). Овцы третьей и четвертой группы получали базовый препарат - аль-бендазол (субстанция, на основе которой приготовили стандартные лекарственные формы) в дозах 1 и 10 мг/кг, соответственно. Животные контрольной группы препарат не получали.
Эффективность препаратов учитывали по результатам копроовоскопических исследований методом флотации и эфир-формалиновым методом до и через 18 суток после дегельминтизации. Учет эффективности препаратов проводили по типу «контрольный тест» с расчетом среднего количества обнаруженных яиц нематод. Полученные результаты обработали статистически с использованием компьютерной программы Microsoft Excel, и они представлены в таблице 6.
Таблица 6
Эффективность супрамолекулярных комплексов альбендазола (АБЗ) с полимерами
при нематодозах овец
Table 6
Efficiency of albendazole (ABZ) supramolecular complexes with polymers at nematodoses of sheep
Группа Препараты Доза Число Из них Обнаружено яиц Экс- Сниже-
живот- Preparations по живот- освобо- нематод в г фекалий, тенс ние ко-
ных ДВ, ных в дилось экз. -эф- личества
Animal мг/кг группе от инва- It found nematode фек- яиц
group Dose, Number зии, го- eggs in faeces g, ind. тив- нематод
mg/kg of ani- лов До опыта После но- Reducing
mals in Freed To experi- лечения сть the num-
group from ence After Ex- ber of
invasion the ex- tens, nematode
peri- % eggs, %
ence
Нематодироз / Nematodiroz
Подо- АБЗ/АГ 0,9 9 8 118,3±7,2 6,3±0,8 88,9 95,01
пытная ABZ/AG
Experimental (1/10)
Подо- АБЗ/ПВП 0,9 9 7 120,5±7,6 15,7±1,6 77,8 87,57
пытная ABZ/PVP
Experimental (1:10)
Подо- Альбендазол 1,0 9 0 122,0±7,5 117,3±7,6 0 7,13
пытная (базовый)
Experi- Albendazole
mental (basic)
Подо- Альбендазол 10,0 9 9 119,7±8,0 0 100 100
пытная Experi- (базовый) Albendazole
mental (basic)
Конт - - 9 0 121,4±7,8 126,3±8,1 - -
роль Control
Другие желудочно-кишечные стронгилятозы / Other gastrointestinal strongylatosis
Подо- АБЗ/АГ 0,9 9 9 131,2±8,3 0 100 100
пытная ABZ/AG
Experimental (1/10)
Подо- АБЗ/ПВП 0,9 9 8 129,6±7,8 7,6±0,8 88,9 94,32
пытная ABZ/PVP
Experimental (1:10)
Подо- Альбендазол 1,0 8 0 131,7±7,7 127,3±8,3 0 4,79
пытная Experi- (базовый) Albendazole
mental (basic)
Подо- Альбендазол 10,0 8 8 132,4±8,2 0 100 100
пытная (базовый)
Experi- Albendazole
mental (basic)
Конт - - 8 0 130,3±8,7 133,7±8,4 - -
роль Control
Анализ данных таблицы №6 показал, что базовый препарат - альбендазол в дозе 10 мг/кг проявил 100%-ный эффект против нематодирусов и других желудочно-кишечных стронгилят овец, а в дозе 1,0 мг/кг оказался практически неэффективным. Учитывая то, что супрамолекулярные комплексы «альбендазол/АГ» и «альбендазол /ПВП» испытаны в дозах 0,9 мг/кг по действующему веществу альбендазола эффективность межмолекулярный комплексов в 9,5 и 8,7 раз выше базового препарата при нематодирозе и в 10 раз выше при других желудочно-кишечных стронгилятозах овец. Животные хорошо переносили препараты, побочного их действия на организм не отмечали.
Таким образом, в производственных опытах на овцах, спонтанно инвазирован-
ных нематодами подотряда Strongylata, су-прамолекулярные комплексы альбендазола проявили эффективность в 8 ,5-10 раз выше таковой базового препарата.
Аналогичные испытания в экспериментальном хозяйстве «Курилово» Подольского района Московской области были проведены и с композициями фенбендазола. Испытание проводили на 45 овцах, спонтанно инвазированных нематодирусами и другими видами желудочно-кишечных строн-гилят. Овцам разных групп по 8-9 голов в каждой задавали однократно перорально комплексы фенбендазола в дозе 1,0 мг/кг по ДВ в сравнении с базовым препаратом фен-бендазолом в дозах 1,0 и 10 мг/кг. Животные контрольной группы препарат не получали. Результаты испытаний представлены в таблице 7.
Группа Препараты Доза Число Из них Обнаружено яиц Экс- Сниже-
живот- Preparations по живот- освобо- нематод в г фекалий, тенс- ние ко-
ных ДВ, ных в дилось экз. эф- личе-
Animal мг/к группе от инва- It found nematode eggs фек- ства
group г Number зии, го - in faeces g, ind. тив- яиц
Dose of animals in лов freed до опыта to experi- после лечения но- сть нематод
mg/k group from ence after Ex- Reduc-
g invasion experience tens, % ing the number
of nem-
atode
eggs, %
Нематодироз / Nematodiroz
Подо- ФБЗ/АГ 0,9 9 8 138,3±7,8 6,0 88,9 95,67
пытная FBZ/AG (1/10)
Experimental
Подо- Фенбендазол 1,0 9 0 140,6±7,9 122,8±7,9 0 11,21
пытная (базовый)
Experi- Fenbendazole
mental (basic)
Подо- Фенбендазол 10,0 9 8 139,4±8,2 5 88,9 96,39
пытная (базовый)
Experi- Fenbendazole
mental (basic)
Конт - - 9 0 139,2±7,9 138,3±8,0 - -
роль Control
Другие желудочно-кишечные стронгилятозы / Other gastrointestinal strongylatosis
Подо- ФБЗ/АГ 0,9 9 9 144,3±8,63 0 100 100
Таблица 7
Эффективность препаратов на основе фенбендазола (ФБЗ) при нематодозах овец
Table 7
Efficacy of drugs based on fenbendazole (FBZ) for sheep nematodes
пытная FBZ/AG (1/10)
Experimental
Подо- Фенбендазол 1,0 9 0 142,7±9,2 125,2±8,5 0 12,70
пытная (базовый)
Experi- Fenbendazole
mental (basic)
Подо- Фенбендазол 10,0 9 9 143,4±8,4 0 100 100
пытная (базовый)
Experimental Fenbendazole (basic)
Конт - - 9 0 142,3±8,8 143,4±8,6 - -
роль Control
Спонтанно инвазированных овец подбирали в опыт по результатам предварительных копроовоскопических исследований фекалий методом флотации. Овец разделили на 5 равноценных групп по 8-9 голов в каждой. Животным первой группы вводили перорально однократно супрамолекуля-рынй комплекс ФБЗ/АГ в дозе 1,0 мг/кг по ДВ. Овцы второй и третьей группы получали базовый препарат - фенбендазол (субстанция, на основе которой получен ком-
плекс) в дозах соответственно 1 и 10 мг/кг. Животные контрольной группы препарат не получали.
Эффективность препаратов учитывали по результатам копроовоскопических исследований фекалий методом флотации до и через 18 суток после дегельминтизации. Учет эффективности препаратов проводили по типу «контрольный тест» с расчетом среднего количества обнаруженных яиц нематод [12].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Путем расширения спектра исходных бензимидазолов, включенных в настоящую работу, подтверждена универсальность разработанной нами твердофазной механохи-мической технологии модификации свойств лекарственных веществ при их совместной обработке в измельчителях-активаторах с регулируемой энергонапряженностью. Высокая эффективность полученных супрамо-лекулярных комплексов подтверждена на лабораторных моделях и в производственных условиях. Экспериментальные данные подтвердили широкий спектр антигель-
минтной активности комплексов альбенда-зол/АГ и фенбендазол/АГ при нематодозах овец (95 %-я эффективность при нематоди-розе и 100%-я эффективность против строн-гилят других видов). Учитывая то, что комплексы альбендазол/АГ и фенбендазол/АГ испытаны в дозе 10 мг/кг ( а по ДВ 1,0 мг/кг), то можно полагать, что их эффективность почти в 10 раз выше базовых препаратов (АБЗ и ФБЗ, соответственно). Животные хорошо переносили препараты, побочного их действия на организм не отмечали.
Благодарность: Работа выполнена при финансовой поддержке Российского Научного Фонда (проект №14-16-00026)
Acknowledgment: This research was supported by the Russian Science Foundation (project №14-16-00026)
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Спиридонов И. А. Мировая экономика. М.: Ин-фра-М, 2010. 272 с.
2. Соколов Э.М., Панарин В.М., Зуйкова А.А. Современные проблемы науки в области защиты окружающей среды. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. 400 с.
3. Успенский А.В. Актуальные проблемы ветеринарной паразитологии // Материалы докладов науч-
ной конференции «Теория и практика борьбы с паразитарными болезнями», Москва, 2004, вып. 5, C. 212-214.
4. Архипов И.А. Антигельминтики: фармакология и применение. М.: Изд-во РАСХН, 2009. 109 с.
5. De Jong W.I., Born P.I.A. Drug delivery and na-noparticles: Applications and hazards. Inter. J. Nano-medicine, 2008, vol. 3, no. 2, pp. 133-149.
6. Халиков С.С., Халиков М.С., Метелева Е.С., Гуськов С.А., Евсеенко В.И., Душкин А.В., Буранба-ев В.С., Фазлаев Р.Г., Галимова В.З., Галиуллина А.М. Механохимическая модификация свойств анти-гельминтных препаратов // Химия в интересах устойчивого развития. 2011. Т. 19, N6. C. 699-703.
7. Душкин А.В., Сунцова Л.П., Халиков С.С. Ме-ханохимическая технология для повышения растворимости лекарственных веществ // Фундаментальные исследования. 2013. N1-2. С. 448-457.
8. De Jong W.I., Born P.I.A. Drug delivery and na-noparticles: Applications and hazards. Inter. J. Nano-medicine, 2008, vol. 3, no. 2, pp. 133-149.
9. Лебедева М.Н., Коваленко Ф.П., Джабарова В. И. Экспериментальное обоснование пригодности медапека в качестве препарата выбора для лечения эхинококкозов // Медицинская паразитология и паразитарные болезни. 2004, N1, С.40-44.
10. Астафьев Б.А., Яроцкий Л.С., Лебедева М.Н. Экспериментальные модели паразитов в биологии и медицине. М.: Наука, 1989. С. 67-73.
11. Кротов А. И. Основы экспериментальной терапии гельминтозов. М.: Медицинa, 1973. 272 с.
12. Pozio E. Trichinellosis in the European Union: ecology and economic impact // Parasitol. Today. 1998, vol. 14, no. 1, pp. 35-38.
REFERENCES
1. Spiridonov I.A. Mirovaya ekonomika [The world economy]. Moscow, Infra-M Publ., 2010. 272 p. (in Russian)
2. Sokolov E.M., Panarin V.M., Zuikova A.A. Sov-remennye problemy nauki v oblasti zashchity okru-zhayushchei sredy [Modern problems of science in the field of environmental protection].Tula, Tula State University Publ., 2010, 400 p. (in Russian)
3. Uspenskii A.V. Aktual'nye problemy veterinarnoi parazitologii [Actual problems of veterinary parasitolo-gy]. Materialy dokladov nauchnoi konferentsii «Teoriya i praktika bor'by s parazitarnymi boleznyami», Moskva, 2004 [Proceedings of the scientific conference "Theory and practice of struggle against parasitic diseases, Moscow, 2004]. Moscow, 2004, vol. 5, pp. 212-214 (in Russian)
4. Arkhipov I.A. Antigel'mintiki: farmakologiya i primenenie [Antigelmintics: Pharmacology and application]. Moscow, Russian Academy of Agricultural Sciences Publ., 2009. 109 p. (in Russian)
5. De Jong W.I., Born P.I.A. Drug delivery and na-noparticles: Applications and hazards. Inter. J. Nano-medicine, 2008, vol. 3, no. 2, pp. 133-149.
6. Khalikov S.S., Khalikov M.S., Meteleva E.S., Guskov S.A., Evseenko V.I., Dushkin A.V., Buranbaev V.S., Fazlaev R.G., Galimova V.Z., Galiullina A.M. Mechanochemical modification of the properties of antihelminthic preparations. Khimiya v interesakh
ustoichivogo razvitiya [Chemistry for Sustainable Development]. 2011, vol. 19, no. 6, pp. 699-703. (in Russian)
7. Dushkin A.V., Suntsova L.P., Khalikov S.S. Mechanochemical technology for improving solubility of drugs. Fundamental'nye issledovaniya [Basic Investigations]. 2013, no. 1-2, pp. 448-457. (in Russian)
8. De Jong W.I., Born P.I.A. Drug delivery and na-noparticles: Applications and hazards. Inter. J. Nano-medicine, 2008, vol. 3, no. 2, pp. 133-149.
9. Lebedeva M.N., Kovalenko F.P., Dzhabarova V.I. Experimental study medapteka suitability as a drug of choice for treatment of echinococcosis. Meditsinskaya parazitologiya i parazitarnye bolezni [Medical Parasitol-ogy and parasitic diseases]. 2004, no. 1, pp. 40-44. (in Russian)
10. Astaf'ev B.A., Yarotskii L.S., Lebedeva M.N. Ek-sperimental'nye modeli parazitov v biologii i meditsine [Experimental models of parasites in Biology and Medicine]. Moscow, Nauka Publ., 1989, pp. 67-73. (in Russian)
11. Krotov A.I. Osnovy eksperimental'noi terapii gel'mintozov [Fundamentals of Experimental Therapeutics helminthisms]. Moscow, Medicina Publ., 1973, 272 p. (in Russian)
12. Pozio E. Trichinellosis in the European Union: ecology and economic impact. Parasitol. Today. 1998, vol. 14, no. 1, pp. 35-38.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ Принадлежность к организации Салават С. Халиков* - ведущий научный сотрудник лаборатории физиологически активных фторорга-нических соединений Институт элементоорганиче-ских соединений им. А.Н. Несмечнова, доктор технических наук; тел.: +7(499)1359332; +7(926)7344999. Россия, 199911 Москва, ул. Вавилова, 28. E-mail: [email protected]
AUTHOR INFORMATION Affiliations
Salavat S. Khalikov* - Doctor of Engineering Science, Leading Researcher of the Laboratory of physiologically active organofluorine compounds, Nesmey-anov Institute of Organoelement Compounds. tel.: +7(499)1359332; +7(926)7344999 28 Vavilova st., Moscow, 199911 Russia E-mail: [email protected]
Иван А. Архипов - заместитель директора, доктор ветеринарных наук, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский
Ivan A. Arkhipov - Doctor of Veterinary Sciences, Deputy Director, Federal State Scientific Institution "K.I. Skryabin All-Russian Research Institute of Fun-
научно-исследовательский институт фундаментальной и прикладной паразитологии животных и растений имени К. И. Скрябина", Москва, Россия.
Анастасия И. Варламова - старший научный сотрудник, кандидат ветеринарных наук, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт фундаментальной и прикладной паразитологии животных и растений имени К.И. Скрябина", Москва, Россия.
Марат С. Халиков - младший научный сотрудник отдела гербологии, Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии, Большие Вязьмы, Московская область, Россия.
Юлия С. Чистяченко - аспирант Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск, Россия.
Александр В. Душкин - зав. группой, доктор химических наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск, Россия.
Критерии авторства
Салават С. Халиков разработал основы технологии механохимической модификации антигельминтных препаратов; Иван А.Архипов предложил схему проведения и организовал антигельминтные испытания препаратов на основе альбендазола в лабораторных условиях и производственных испытаний; Анастасия И. Варламова ответственна за проведение испытаний препаратов на основе фенбендазо-ла; Марат С. Халиков проводил экспериментальную часть работы по получению антигельминтных препаратов на основе альбендазола и фенбендазола; Юлия С. Чистяченко ответственна за получение и проведение анализа физико-химических свойств супрамолекулярных комплексов альбендазола и фенбендазола; Александр В. Душкин ответственен за модификацию лекарственных веществ методами механохимии.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
Поступила 14.11.2015
damental and Applied Parasitology of Animal and Plant", Moscow, Russia.
Anastasiya I. Varlamova - Candidate of Veterinary Sciences, Senior Researcher, Federal State Scientific Institution "K.I. Skryabin All-Russian Research Institute of Fundamental and Applied Parasitology of Animal and Plant", Moscow, Russia
Marat S. Khalikov - Junior Researcher at the Department of herbology, All-Russian Research Institute of Phytopathology, Big Vyazemy, Moscow Region, Russia.
Yulia S. Chistyachenko - postgraduate student of Federal State Institution of Science Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry, SB RAS, Novosibirsk, Russia.
Alexander V. Dushkin - Doctor of Chemistry, head of the research group, Federal State Institution of Science Institute of Solid State Chemistry and Mechano-chemistry, SB RAS, Novosibirsk, Russia.
Contribution
Salavat S. Khalikov, developed the basis for the technology of mechano-chemical modification of anthel-mintic drugs; Ivan A. Arkhipov, proposed a scheme of work and organized anthelmintic experiments of al-bendazole-based drugs in the laboratory and production testing; Anastasia I. Varlamova, responsible for the testing of fenbendazole-based drugs ; Marat S. Khalikov, conducted the experimental part of the work on the production of anthelmintic drugs based on albendazole and fenbendazole; Yulia S. Chisty-achenko, responsible for receiving and analyzing the physicochemical properties of supramolecular complexes of albendazole and fenbendazole; Alexander V. Dushkin, responsible for the modification of drugs by mechanochemistry methods.
Conflict of interest
The authors declare no conflict of interest.
Received 14.11.2015
