CC BY
383
НАНОДИСПЕРСНАЯ АМОРФНАЯ ФОРМА КАЛЬЦИЯ ГЛЮКОНАТА:
БИОХИМИЧЕСКАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ И ТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИ ЛЕЧЕНИИ ЗАБОЛЕВАНИЙ, СВЯЗАННЫХ С ОБМЕНОМ КАЛЬЦИЯ В ОРГАНИЗМЕ
Н.С.Стрелков 1)1 , Г.Н.Коныгин 2) , Д.С.Рыбин 2) , В.В.Поздеев 1)1 ,Н.А.Кирьянов ^ О.В.Яковенко ^ П.Н.Максимов 1), Е.П.Елсуков 2) , Ю.Я.Ефремов 3) , Д.Р.Шарафутдинова 3) , В.Ю.Петухов 4), Г.Г.Гумаров4) 1) Ижевская Государственная Медицинская Академия, Ижевск, Россия, е.таН: [email protected] 2) Физико-технический институт УрО РАН, Ижевск, Россия, е.тай: [email protected] 3) Институт органической и физической химии им. А.Е.Арбузова КазНЦ РАН, Казань, Россия 4) Казанский физико-технический институт им. Е.К.Завойского КазНЦ РАН, Казань, Россия
Проведены комплексные физико-химические, экспериментальные и клинические исследования модифицированной нанодисперсной аморфной формы кальциевой соли глюконовой кислоты, полученной методом механоактивации - Кальций-МАКГ. Показано отсутствие критических механически индуцированных химических превращений. В эксперименте у лабораторных животных не выявлено каких-либо патологических изменений (в том числе и метастатического обызвествления) в тканях внутренних органов при приёме Кальций-МАКГ. Первичные клинические данные по применению Кальций-МАКГ для лечения заболеваний, связанных с нарушением обмена кальция в организме (диспластические и дегенеративно-дистрофические процессы, дефекты костных тканей, травматические и патологические переломы, гипокальциемия, остеопороз, заболевания пародонта и т.п.) выявили его уникальную терапевтическую эффективность. Высокая эффективность наблюдалась без дополнительного применения витаминов группы Д и регулирующих процесс ремоделирования костной ткани препаратов. Предполагается, что уникальная биохимическая совместимость и терапевтическая эффективность модифицированной нанодисперсной аморфной формы кальция глюконата может быть связана с изменением стереохимического строения молекулы кальциевой соли глюконовой кислоты и образованием наноструктурированного рентгеноаморфного состояния.
Заболевания, связанные с обменом и нарушением обмена кальция в организме являются актуальной проблемой практической медицины. В частности, Всемирной Организацией Здравоохранения остеопороз признаётся глобальной проблемой здравоохранения и напрямую связывается с качеством и продолжительностью жизни [1]. В России остеопороз регистрируется более чем у 10 млн. человек [2]. Кроме того, обмен кальция имеет важное значение и во многих других областях практической медицины - акушерство и гинекология, почечная недостаточность (например, при гемодиализе), кардиология и т.п. В целом, дефицит кальция в организме и вызванные им заболевания касаются более 25% населения. Основным методом лечения костных заболеваний до сих пор является оперативное вмешательство: костно-пластические операции - протезирование или пломбировка дефектов костных тканей. Однако операция не всегда дает устойчивый положительный результат, так как не влияет на патогенез заболевания, приводит к рецидивам и дальнейшему прогрессированию болезни. Определяющую роль в лечении остеопороза и обусловленных им заболеваний должны иметь препараты кальция. Однако биодоступность современных кальций-содержащих лекарственных форм для организма невелика и, следовательно, их лечебная эффективность недостаточна. К тому же многие из них обладают побочными эффектами и имеют противопоказания и ограничения к применению. Как в России, так и за рубежом существует признанный дефицит эффективных и доступных для населения лечебно-профилактических средств и лекарственных препаратов. Проблема их создания до сих пор остаётся актуальной и имеет глобальную социальную и экономическую значимость.
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Целью настоящей работы было создание
модифицированной биохимически совместимой и
терапевтически высокоэффективной
нанодисперсной наноструктурированной
рентгеноаморфной формы кальциевой соли
глюконовой кислоты (Кальций-МАКГ), которая
является официнальным кальций-содержащим
лекарственным препаратом под торговым названием
кальция глюконат и в обычном кристаллическом
состоянии не обладает какой-либо значимой
терапевтической эффективностью и практически
25 35 45 55 65 75 бесполезна для лечения костных,
20
„ , „ ' градусы стоматологических и других заболеваний,
Рис. 1: Рентгеновские дифрактограммы _ _
(Си К а излучение) кальция глюконата. обУсловленных нарушением обмена кЗЛьция в 1- исходный; 2 - механоактивированный. организме (диспластические и дегенеративно-
дистрофические процессы, дефекты костных тканей, травматические и патологические переломы, гипо и гиперкальциемия, остеопороз, заболевания пародонта и т.п.).
В качестве исходного материала использовали дисперсную кристаллическую форму кальция глюконата производства ЗАО Белвитамины. Для получения биоусвояемой формы использовали метод механоактивации (измельчение в энергонапряженном устройстве-активаторе), который является известным и признанным методом модификации лекарственных препаратов, позволяющим изменять реакционную способность и биологическую активность известного официнального лекарственного вещества, терапевтические характеристики которого и возможные побочные эффекты (в том числе и отдалённые) хорошо известны [3]. Структурно-фазовый анализ проводили методом рентгеновской дифракции. Размер частиц определяли методами электронной и атомно-силовой микроскопии. Комплексный физико-химический анализ исходного состояния и модифицированной формы кальция глюконата после механоактивации проводили методами атомно-эмиссионной, рентгеновской фотоэлектронной, ИК-Фурье, ЭПР и ЯМР спектроскопии, масс-спектрометрии и в контрольно-аналитической лаборатории центра контроля качества лекарственных средств Министерства здравоохранения Удмуртской Республики. Доклинические исследования на лабораторных животных проводили на кафедрах патологической физиологии и патологической анатомии Ижевской государственной медицинской академии (ИГМА). Клиническая апробация проводилась на клинических базах ИГМА.
Комплексный физико-химический анализ показал отсутствие критических химических превращений в глюконате кальция при его механоактивации. Химический состав механоактивированных образцов соответствовал требованиям, предъявляемым к кристаллической форме кальциевой соли глюконовой кислоты, используемой в качестве официнального лекарственного препарата. Размер частиц по данным атомно-силовой зондовой микроскопии составлял от десятков до сотен нм, а их агломераты не превышали 500 нм. В то же время, в отличие от исходного кристаллического состояния, характеризующегося набором узких структурных линий на рентгеновской диффракции (рис.1.1), широкое "гало" механоактивированного кальция глюконата (рис.1.2) однозначно показало переход исходного кристаллического порошка в рентгеноаморфное состояние. При этом наблюдались изменения в ИК, ЯМР, масс -спектрах и появление ЭПР-сигнала, которые при отсутствии критических химических
превращений, указывают на то, что аморфизация соединения является следствием происходящей селективной деструкции системы химических связей с последующей трансформацией стереохимического строения молекулы кальциевой соли глюконовой кислоты.
Доклинические исследования проводили на 5 группах крыс-самцов, из 6 особей в каждой, в течение месяца перорально принимающих в сутки 150мг Кальций-МАКГ-(1), таблетированный
кристаллический кальция глюконат-(2), дисперсный кристаллический кальция глюконат-(З), кальция глицерофосфат-(4), комплекс кальций+витамин D3 витрум-(5) с контрольной группой-(6). В плазме крови определяли уровень общего кальция и оценивали активность щелочной фосфатазы. Морфологические исследования проводили в тканях органов, участвующих и наиболее реагирующих на изменения кальциевого обмена - желудка, толстого и тонкого кишечника, печени, почек, легких, сердца, селезенки, надпочечников, хряща и головного мозга. Применение Кальций-Макг приводило к повышению уровня кальция в крови и снижению активности щелочной фосфатазы относительно 2, 3 и 6-й групп. В 4-й и 5-й группах происходило снижение уровня общего кальция и повышение активности щелочной фосфатазы. Однако морфологические исследования структуры органов показали отсутствие деструктивных изменений (Рис.2б, 3б) в исследуемых гистологических препаратах животных, принимающих Кальций-МАКГ, несмотря на возможную, по показаниям содержания кальция в крови, тенденцию к развитию гиперкальциемии.
Клиническую апробацию Кальций-МАКГ с целью определения его терапевтической эффективности проводили на 3-х группах пациентов. В каждой группе наблюдалось не менее 100 пациентов. Первую группу составляли дети в возрасте от 4-х месяцев до 17 лет с диспласти-ческими и дегенеративно-дистрофическими процессами, гипокальциемией, локальными дефектами костных тканей, костными кистами, переломами у которых при типовом лечении с высокой вероятностью стояла угроза инвалидизации (рис.4, 5).
Рис.2. (а) - известковые метастазы в почке при гиперкальциемии; (б) - нормальная структура почки в эксперименте
Рис.3. (а) - известковые метастазы в миокарде при гиперкальциемии; (б) - нормальная структура миокарда в эксперименте
(а). 26.11.2001
13.05.2003
(б), 24.11.2003 25.08.2005
Рис.4. Возраст 4 месяца. Диагноз: дисплазия левого тазобедренного сустава.
(а) - типовое лечение без применения Кальций-МАКГ. За 18 месяцев лечения головка бедренной кости у ребенка в возрасте 2-х лет соответствует 6 мес. возрасту. Ребенок на инвалидности
(б) - За 27 месяцев (с 13.05.2003) лечения с применением Кальций-МАКГ головка бедренной кости сформирована. Ребенок здоров, с инвалидности снят.
Вторую группу составляли пациенты старше 17 лет с гипокальциемией, много-оскольчатыми переломами, разрушением суставов стоп, системным остеопорозом и т.п., при которых комплексное лечение с применением других лекарственные средств было-бы неэффективным (рис.6). Третья группа была отобрана для определения терапевтической эффективности Кальций-МАКГ при лечении тяжелых стоматологических заболеваний, которые обычными лекарственными средствам практически не поддаются лечению (Рис.7):
пациенты старше 17 лет с заболеваниями зубов и пародонта различной степени тяжести (одонтогенная кистогранулема, хронический генерализованный пародонтит, кистоз и т.п.). Кальций-МАКГ применялся перорально.
Суточная доза в зависимости от возраста пациентов не превышала 3000 мг., т.е.
в пересчёте на Са2+ - не более 270 мг. У всех пациентов проводили рентгенологический контроль, контролировали уровень кальция, фосфора и щелочной фосфатазы в сыворотке крови, проводили УЗИ почек.
Положительная динамика наблюдалась у всех без исключения пациентов: нормализовалось содержание кальция в крови; происходило заполнение костных полостей и восстановление структуры ткани; исчезали показания к плановым оперативным вмешательствам; наблюдалась ускоренная консолидация переломов; в течение 1-2 месяцев исчезли жалобы на кровоточивость десен и неприятный запах из полости рта, уменьшалась подвижность зубов, происходило активное восстановление костной структуры.
Эффективность препарата сохранялась у всех
(а) 01.11.2003 (б) 14.05.2004
Рис.5. Возраст 8 лет. Диагноз: хронический остеомиелит дистального метафиза правого бедра.
(а) рецидив через 9 мес. после операции: боли в ноге, киста.
(б) через 6 мес. применения Кальций-МАКГ. Восстановление костной
структуры.
возрастных категорий пациентов, до 70-ти лет и старше. Побочных явлений и осложнений не отмечалось. Особо следует отметить, что терапевтическая эффективность Кальций-МАКГ была выявлена без дополнительного применения витаминов группы Д и регулирующих процесс ремоделирования костной ткани препаратов.
I
г
II
(в) 27.11.2007
(а) 13.04. - 05.09.2006 (б)12.09 - 05.02.2007
Рис.6. Возраст 47 лет. Диагноз: Многооскольчатый перелом правой большеберцовой и малоберцовой костей.
(а) - без приема Кальций-МАКГ за 5 мес. применения аппарата Илизарова сращения нет.
(б) без приема Кальций-МАКГ за 5 мес. сращение слабой степени. Образован ложный сустав. По современным представлениям требовалась повторная операция
(в) - За 9 мес. применения МАКГ без операции произошло сращение отломков и ложного сустава. Гипс снят, пациент передвигается без опорной трости.
В целом, полученные результаты комплексных исследований указывают на то, что полученная впервые в мире и не имеющая мировых аналогов модифицированная
нанодисперсная рентгеноаморфная форма кальциевой соли глюконовой кислоты [4] может быть уникальным высокоэффективным и безвредным препаратом для комплексного лечения патологии обмена кальция.
(а) 31.06.2005 (б) 17.08.2005 Рис.7. Возраст 48 лет. Диагноз: радикулярная киста верхней челюсти, очаг разряжения >10 мм.
(б) через 1,5 месяца приема Кальций-МАКГ без зубосохраняющей операции
1. Рекомендации рабочей группы ВОЗ по обследованию и лечению больных с остеопорозом // Остеопороз и остеопатии, 1999, №4, с.2-6.
2. Л.И.Беневоленская, О.М.Лесняк Остеопороз. Диагностика, профилактика и лечение. // Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2005, 176с.
3. В.В.Болдырев Методы получения и модификации лекарственных препаратов, основанные на достижениях химии твёрдого тела // Бюллетень СО РАМН, 2000, №2(96), с.143-148.
4. Г.Н. Коныгин, Н.С.Стрелков, Е.П.Тюлькин, В.В.Поздеев, П.Н.Максимов, А.Н.Филиппов, С.Б.Шишкин, Ф.З.Гильмутдинов, Г.А.Дорофеев, Е.П.Елсуков, Способ лечения гипокальциемий, остеопорозов, переломов // Патент РФ № 2268053, 20.01.2006 г.
