CC BY
65
биомоделирование при интоксикациях: научно-методические основы, оценка эффектов действия, прогнозирование и перспективы использования
УДК 613.63
л.Г. Горохова
экспериментальное исследование гЕплтотоксичности производных бензофурана
НИИ комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний СО РАМН (Новокузнецк)
Изучено в эксперименте токсическое действие производных бензофурана, получаемых в процессе производства противоаритмического препарата амиодарона. Данные биохимического анализа сыворотки, крови, и. патоморфологического исследования органов белых крыс показали, что наиболее токсичными, при. субхроническом внутрижелудочном поступлении, в организм, являются (2-бутил-3-бензофуранил)-(4-окси-3,5-дийодфенил) метанон и. амиодарон, что необходимо учитывать при промышленном, синтезе.
Ключевые слова: производные бензофурана, амиодарон, гепатотоксичность
EXPERiMENTAL RESEARCH OF HEPATOTOXiCiTY OF BENZOFURAN DERiVATiVES
L.G. Gorokhova
Research Institute of Complex Problems of Hygiene and Occupational Diseases of the Siberian Branch
of the Russian Academy of Medicine, Novokuznetsk
Toxic action of benzofuran derivatives received, during production of antiarrhythmic preparation Аmiodaron is studied, in an experiment. The data on biochemical serum, analysis and pathomorphologic research, of white rat organs have shown that (2-butil-3-benzofuranil)-(4-oxy-3.5-diiodfenil) metanon and amiodaron are the most toxic ones in subchronic intragastric introduction, into an organism.. It is necessary to consider at industrial synthesis.
Key words: benzofuran derivatives, amiodaron, hepatotoxicity
Профессиональные заболевания печени (как и гепатиты алкогольной и лекарственной этиологии) представляют собой один из синдромов общетоксического действия этиологического фактора. Удельный вес гепатопатологий в структуре общей заболеваемости и смертности продолжает нарастать [6, 8, 14]. Поражение печени — одно из наиболее частых последствий перенесенных острых, подострых и хронических интоксикаций. Высокая чувствительность органа к токсикантам обусловлена его анатомо-физиологическими особенностями. Гепатотоксичность — это свойство химических веществ, действуя на организм немеханическим путем, вызывать структурно-функциональные нарушения печени: дистрофические изменения и повреждение мембран гепатоцитов, развитие клеточных пролиферативных изменений.
Проблема распространенности хронических болезней печени химической этиологии приобретает все большее значение, что обусловлено производственными особенностями химической и фармацевтической индустрии. Анализ публикаций свидетельствует о высокой биологической
активности и широком спектре фармакологического действия синтезированных производных бензофурана. Среди них выявлены вещества с противоаритмическим действием [4, 13]. Наиболее активным является амиодарон, который относится к III классу антиаритмиков и является йодированным производным бензофурана. Литературные данные свидетельствуют, что амиодарон является одним из наиболее эффективных антиаритмиче-ских препаратов, несмотря на наличие серьезных побочных эффектов [1, 2, 5]. Среди побочных явлений описаны случаи увеличения печени с нарушением ее углеводной, белоксинтетической и антитоксической функций при длительном употреблении амиодарона в качестве лекарственного средства, что следует расценивать как проявление токсического гепатита [3, 8, 9, 14].
Производство амиодарона характеризуется многостадийностью синтеза и образованием ряда полупродуктов, к которым относятся такие производные бензофурана, как 2-бутирилбензофуран, (2-бутил-3-бензофуранил)-(4-окси-3,5-дийодфенил) метанон.
Возможность контакта работающих в производстве с данными полупродуктами, в отсутствии сведений о степени их токсического действия на организм, явились основой для проведения исследования, целью которого было экспериментальное изучение влияния амиодарона и полупродуктов его синтеза при субхроническом внутрижелудочном введении на гепатобилиарную систему организма.
МЕТОДИКА
Нашими ранними исследованиями были установлены показатели острой токсичности производных бензофурана. На белых лабораторных крысах была определена средняя смертельная доза (ЛД50) при введении в желудок [7]. Для оценки гепатоток-сического действия изучаемых веществ проведен субхронический эксперимент. Исследования проводились на белых беспородных крысах (массой 180 — 250 г), которые делились на группы, в каждой 10 опытных и 10 контрольных животных. Каждый полупродукт в количестве 0,1 ЛД50 в виде масляного раствора в течение 4-х недель вводился опытным крысам, контрольные получали растворитель (масло) в такой же дозе. Для изучаемых веществ эта доза составила: 420 мг/кг для 2-бутирилбензофурана (ББФ), 100 мг/кг для (2-бутил-3-бензофуранил) - (4-окси-3,5-дийодфенил) метанона (ИББФ) и 380 мг/кг для амиодарона. Эксперимент проводился в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (приложение к приказу Министерства здравоохранения СССР от 12.08.1977 года № 755). Животные содержались в стандартных условиях вивария при свободном доступе к воде и корму. Постановка опытов, питание и содержание животных соответствовали требованиям «Методических указаний по установлению
ОБУВ вредных веществ в воздухе рабочей зоны» (МУ № 4000-85).
В конце 2- и 4-й недели затравок проводилось биохимическое исследование сыворотки крови, взятой из хвостовой вены крыс. Анализировались показатели, характеризующие функциональное состояние гепатобилиарной системы: активность аспартатаминотрансферазы (АсАТ), аланинами-нотрансферазы (АлАТ), щелочной фосфатазы, концентрация альбумина, мочевины, холестерина, которые определялись стандартными методами на КФК-2МП и СФ-26. В конце затравки для гистологического исследования забирались фрагменты печени. Кусочки фиксировали 12%-ным нейтральным формалином и проводили в парафине. Готовили срезы толщиной 5 — 7 мкм. Депарафинированные срезы окрашивали гематоксилином и эозином и исследовали под микроскопом.
Данные обрабатывались методом математической статистики с помощью пакета программ «Статистика 6.0».
результаты
При субхроническом введении крысам полупродуктов синтеза амиодарона было выявлено достоверное повышение активности щелочной фосфатазы в сыворотке крови: на 30 % у амиодарона, 40 % у ИББФ и 50 % у ББФ (табл. 1). Не являясь специфичным индикатором токсического поражения печени, этот тест позволяет выявить холестатическое действие веществ и отражает не только реакцию пораженного органа, но и всего организма.
Два фермента, катализирующие реакции транс-аминирования, — АлАТ и АсАТ, в клинической практике используются в качестве индикаторов
Таблица 1
Биохимические показатели сыворотки крови крыс при подостром введении 2-бутирилбензофурана, (2-бутил-3-бензофуранил)-(4-окси-3,5-дийодфенил) метанона и амиодарона
Показатель Группа животных ББФ ИББФ Амиодарон
2 недели 4 недели 2 недели 4 недели 2 недели
Активность АсАТ, ммоль/(чл) опыт контроль 1,06 ± 0,02 1,08 ± 0,03 1,24 ± 0,06 1,14 ± 0,05 0,81 ± 0,04 0,84 ± 0,04 0,95 ± 0,06 0,94 ± 0,06 1,19 ± 0,16* 0,78 ± 0,03
Активность АпАТ, ммоль/(чл) опыт контроль 0,66 ± 0,06 0,62 ± 0,02 0,99 ± 0,07** 0,70 ± 0,03 0,32 ± 0,04 0,37 ± 0,04 0,42 ± 0,05* 0,31 ± 0,02 0,71 ± 0,08* 0,51 ± 0,02
Активность щелочной фосфатазы, Е/л опыт контроль 349,8 ± 27,3* 269,3 ± 21,9 354,4 ± 37,7** 217,4 ± 27,2 393,7 ± 14,3** 295,5 ± 19,6 459,4 ± 29,3*** 320,7 ± 17,9 375,7 ± 13,4** 297,5 ± 16,6
Холестерин, ммоль/л опыт контроль 2,0 ± 0,14*** 1,3 ± 0,08 1,87 ± 0,15* 1,41 ± 0,09 1,48 ± 0,11** 1,94 ± 0,07 1,33 ± 0,11*** 1,87 ± 0,06 1,8 ± 0,14* 1,4 ± 0,06
Мочевина, ммоль/л опыт контроль 3,1 ± 0,15* 4,0 ± 0,38 3.9 ± 0,45 4.9 ± 0,53 2,57 ± 0,22* 3,26 ± 0,22 3,57 ± 0,24 3,06 ± 0,17 5,7 ± 0,56* 4,1 ± 0,23
Альбумин, г/л опыт контроль — — 38,9 ± 1,11* 35,8 ± 0,86 40,34 ± 1,71 36,9 ± 1,52 41,52 ± 1,28 36,00 ± 1,73
Примечания: * - при р < 0,05; ** - при р < 0,01; *** - при р < 0,001 - достоверные отличия по отношению к контрольной группе животных.
патологических изменений печени, отражая в большей степени состояние проницаемости мембран ге-патоцитов, чем функциональное состояние органа. При введении всех изучаемых веществ наблюдалось стойкое достоверное повышение активности АлАТ в сыворотке крови: на 40 % (ББФ); 30 % (ИББФ) и 70 % (амиодарон). Активность АсАТ была повышена на 50 % лишь при затравке амиодароном, что является признаком более выраженного токсического действия данного вещества на гепатоциты.
Снижение концентрации общего холестерина в сыворотке крови на 30 % при затравке ИББФ может быть обусловлено нарушением синтетической функции печени. При затравке опытных животных ББФ и амиодароном выявлено повышение концентрации общего холестерина в сыворотке крови на 30 — 50 %, что может являться маркером нарушения детоксицирующей функции печени в связи с изменением ее структуры.
Синтез мочевины в гепатоцитах имеет цитозольно-митохондриальную локализацию, а активность митохондрий определяется активностью АсАТ, поэтому при отравлении организма ББФ и ИББФ, которые не вызывали изменения активности АсАТ, наблюдалось снижение концентрации мочевины в сыворотке крови на 30 %. При затравке амиодароном, вызвавшем увеличение активности АсАТ, выявлено увеличение концентрации мочевины в сыворотке на 40 %.
250
200
150
100
50
0
□ до введения □ 1 неделя Q 2 недели
Контроль
ББФ
ИББФ Аыиодарон
Рис. 1. Влияние пероральной затравки производными бен-зофурана на динамику массы тела крыс.
При воздействии йодопроизводных бензофу-рана на организм опытных крыс наблюдалась тенденция к увеличению концентрации альбумина в сыворотке крови на 10 — 15 %, что свидетельствует о возросшей потребности организма в сорбирующих транспортных белках.
Результаты проведенного обследования опытных животных показывают, что изменения общефизиологических функций печени приводят и к ухудшению общего состояния организма. В эксперименте это выражалось в клинических проявлениях: снижение двигательной активности, неопрятный вид животных, сукровичные выделения из ротовой и носовой полости. На протяжении всей затравки отмечалось снижение прироста массы тела опытных животных по сравнению с контролем (рис. 1). При затравке ББФ гибели крыс в эксперименте не наблюдалось, при введении ИББФ в течение 4 недель погибло 2 крысы (при суммарной дозе 1,4 ЛД50). После двух недель затравки амиодароном погибло 20 % животных, после трех недель — 40 % от выживших.
Морфологическое исследование показало различия в степени поражения печени при поступлении в организм изучаемых веществ. У животных после окончания подострого введения ББФ и ИББФ макроскопических изменений печени не выявлено. У крыс, декапитированных после подострого отравления амиодароном (0,1 ЛД50 в течение 3-х недель), отмечено увеличение размеров печени, которая имела дряблую консистенцию, желто-коричневый цвет. Гистологические исследования показали изменения патоморфологического состояния разной степени выраженности. На срезах ткани печени крыс всех 3 групп наблюдалось балочное и дольковое строение со стиранием нормальной архитектоники. Содержание гликогена в цитоплазме печеночных клеток уменьшено по сравнению с контролем. Гепатоциты с резко выраженными дистрофическими изменениями различной степени: с зернистыми и баллонными, с оптически пустой расширенной цитоплазмой и пикноморф-
А
Б
Рис. 2. Влияние затравки (2-бутил-3-бензофуранил)-(4-окси-3,5-дийодфенил) метаноном на морфологические изменения печени крыс через 4 недели подострого эксперимента. А - контроль, Б - опыт (баллонные дистрофические изменения гепатоцитов). Окраска гематоксилин-эозином; х 20. Световая микроскопия, «Nicon Eclipse E 200».
ными ядрами (рис. 2). На отдельных участках в ткани прослеживаются расширенные синусоиды и четкие признаки пролиферации клеток ретикуло-гистиоцитарной системы (клетки Купфера), как проявление компенсаторно-приспособительной реакции организма к поступлению токсикантов. В центролобулярных зонах дольки встречаются полнокровные центральные вены с «заболачиванием» ткани и некробиотическими изменениями гепатоцитов в прилежащих участках. В портальных трактах наблюдается инфильтрация, умеренно выраженный фиброз. Все это свидетельствует о развитии токсического стеатогепатита, слабоумеренно выраженного [11, 12].
Таким образом, подострое действие производных бензофурана сопровождается формированием воспалительного процесса, приводящего к фиброзу, рубцовым и дистрофическим изменениям в органе. Выявленные токсические гепатозы являются обратимыми при условии обнаружения в ранней стадии развития и прекращения контакта с токсикантами. Пролиферативные изменения, подобные возникшим при отравлении бензофура-нами, обычно не распространяются на всю дольку печени, и поэтому у значительной части подвергшихся отравлению при исключении действия этиотропного фактора прогноз благоприятен, что согласуется и с литературными данными [10].
В ходе эксперимента было выяснено, что производные бензофурана являются гепатоток-сикантами различной степени тяжести. Самыми токсичными при субхроническом внутрижелудоч-ном поступлении в организм являются (2-бутил-3-бензофуранил)-(4-окси-3,5-дийодфенил) метанон и непосредственно амиодарон.
В настоящее время, благодаря проведению гигиенических мероприятий и существенному оздоровлению условий труда на производствах, острые токсические поражения печени редки. Однако не редкость случаи подострого и хронического гепа-тотоксического действия. Сведения о поражении печени у рабочих, занятых в синтезе бензофуранов, в литературе отсутствуют, а результаты проведенных экспериментов позволяют заключить, что их длительное поступление даже в малых дозах в организм работающих в производстве амиодарона может вызывать повышение активности печеночных ферментов при достаточно редко наблюдаемых клинических проявлениях дисфункции печени. В период работы с производными бензофуранов следует регулярно проводить мониторинг активности ферментов печени. Кроме того, профилактика профессиональных гепатозов заключается не только в устранении влияния токсичных факторов, но и в полноценном сбалансированном питании и
эффективном лечении хронических заболеваний пищеварительной системы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Амиодарон (кордарон): место в современной антиаритмической терапии. / Д.В. Преображенский [и др.] // Клин. фармакология и терапия. — 1999. - № 4. - С. 2-7.
2. Белоусов Ю.Б. Амиодарон и доказательная медицина / Ю.Б. Белоусов // Клин. фармакология и терапия. — 2000. — № 4. — С. 42-46.
3. Буеверов А.О. Лекарственные поражения печени / А.О. Буеверов // Русский медицинский журнал. - 2001. - № 9. - С. 13-14.
4. Галенко-Ярошевский П.А. Изыскание противоаритмических средств в ряду производных бензофурана / П.А. Галенко-Ярошевский, А.А. Столярчук // Актуальные вопросы патологии сердечно-сосудистой системы и органов дыхания: тез. докл. 12-й респ. науч. конф. - Киев: Наук. Думка, 1980. - С. 67-68.
5. Гиляров М.Ю. Амиодарон: особенности клинического применения / М.Ю. Гиляров, В.А. Су-лимов // Русский медицинский журнал. - 2007.
- № 16 (6). - С. 375.
6. Гичев Ю.П. Печень: адаптация, экология / Ю.П. Гичев. - Новосибирск: Наука, 1993. - 152 с.
7. Горохова Л.Г. Токсичность ряда производных бензофурана при синтезе амиодарона / Л.Г. Горохова // Науки о человеке: сб. научн тр.
- Томск, 2000. - С. 137-138.
8. Ивашкин В.Т. Болезни печени и желчевыводящих путей: руководство для врачей / В.Т. Ивашкин. - 2-е изд. - М.: М-Вести, 2005. - 536 с.
9. Клиническая симптоматология острых лекарственных гепатитов / А.П. Васильев [и др.] // Рос. журн. гастроэнтерол., гепатол. - 1993. - № 3.
- С. 56-60.
10. Логинов А.С. Алкоголь и печень / А.С. Логинов, Ю.Е. Блок, К.Д. Джалалов. - М.: Высшая школа, 1987. - 96 с.
11. Логинов А.С. Клиническая морфология печени / А.С. Логинов, Л.И. Аруин. - М.: Медицина, 1985. - 239 с.
12. Серов В.В. Морфологическая диагностика заболеваний печени / В.В. Серов, К. Лапиш. - М.: Медицина, 1989. - 335 с.
13. Столярчук А.А. К вопросу изыскания противоаритмических средств среди производных бензофурана / А.А. Столярчук // Актуальные вопросы фармакологии кровообращения. - Горький, 1980. - С. 45-46.
14. Фролов В.М. Токсические и медикаментозные поражения печени и их лечение / В.М. Фролов, Б.П. Романюк, А.М. Петруня. - Луганск, 1994. - 106 с.
сведения об авторах:
Учреждение Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний Сибирского отделения РАМН, 654041, Кемеровская область, г. Новокузнецк, ул. Кутузова, 23.
ГороховаЛариса Геннадьевна, научный сотрудник. Тел./факс (8-3843) 796-669; (8-3843) 796-549. E-mail: nvkzgig@nvkz. kuzbass.net
