Токсикокинетика ДНОК при применении потенциального антидота МИГУ-2 Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Оригинальные исследования

Original Researches

МЕДИЦИНА

НЕОТЛОЖНЫХ состояний

®

УДК 615.3:616.94:546.289

ЛУКЬЯНЧУК В.А1, ШЕЙМАН Б.С.2, КРЫЛОВА Е.В.1, БАБЕНКО М.Н.1

1Кафедра фармакологии ГУ «Луганский государственный медицинский университет» 2Украинский центр детской токсикологии, интенсивной и эфферентной терапии НДСБ «Охматдет» МЗ Украины, г. Киев

ТОКСИКОКИНЕТИКА ДНОК ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО АНТИДОТА МИГУ-2

Резюме. В статье представлены результаты экспериментального исследования эффективности применения антидота МИГУ-2 при отравлении динитроортокрезолом (ДНОК), который используется в промышленности и сельском хозяйстве. На основании сравнительных параметров токсикокинетики и токсикодинамики ДНОКу экспериментальных животных в условиях использования антидота и без него сделан вывод об эффективности и детоксикационных свойствах МИГУ-2.

Ключевые слова: токсикокинетика, координационное соединение германия, МИГУ-2, динитроортокрезол.

Введение

Одной из приоритетных проблем медицины неотложных состояний является изучение механизмов формирования, лечения и предупреждения острой патологии химической этиологии. Многие химические вещества оказывают крайне неблагоприятное воздействие на процессы функционирования организма, вызывая глубокие патологические изменения. К таким веществам относятся, в частности, производные 2,4-динитрофенола (2,4-ДНФ) — динитроортокрезол (ДНОК), который используется в промышленности и сельском хозяйстве [2—5, 8].

Теоретической основой поиска и разработки новых фармакологических средств с антидотными свойствами, используемых при отравлениях ДНОК, послужили сведения о механизме его токсического действия, который заключается в разобщении процессов окислительного фосфорилирования. Кроме того, алкилпроизводные 2,4-ДНФ, являясь выраженными прогипоксантами, одновременно обладают и свойствами прооксидантов [4, 8]. В связи с этим поиск потенциальных средств детоксикации антидотного типа действия целесообразно проводить, с нашей точки зрения, среди оригинальных химических соединений, сочетающих свойства ан-тигипоксантов и антиоксидантов.

Согласно данным литературы [9, 11—18] и результатам собственных исследований [15—17], координационные соединения германия с биолигандами различного химического строения обладают низкой токсичностью, высокой гепатопротекторной, мем-бранопротекторной и антигипоксантной активностью с уникальными фармакокинетическими характеристиками. Результаты проведенных нами ранее исследований показали, что высокой антидотно-ле-

чебной активностью при ДНОК-интоксикации обладает оригинальное координационное соединение германия с никотинамидом (лабораторный шифр МИГУ-2) [14].

На современном этапе создания новых лекарственных средств необходимым требованием доклинических исследований является определение параметров фармакокинетики потенциальных препаратов, включая антидоты. Вместе с тем в токсикологической практике хемобиокинетические исследования токсического агента служат критерием оценки антидотной эффективности препарата. В этом аспекте результаты токсикокинетических исследований изучаемого токсиканта представляются крайне необходимыми и актуальными.

Вышеизложенное предопределило цель настоящей работы — сравнительное исследование токси-кокинетики ДНОК в «норме» и на фоне применения потенциального антидота МИГУ-2.

Материалы и методы исследования

Эксперименты выполнены на белых нелинейных крысах массой 160—200 г обоих полов в полном соответствии с требованиями ГП «Государственный экспертный центр МЗ Украины» [10]. Экспериментальной моделью служил патологический процесс, развивающийся у животных при внутрижелудоч-ном введении 1% водного раствора натриевой соли ДНОК в дозе, соответствующей среднесмертельной (ЛД50).

© Лукьянчук В.Д., Шейман Б.С., Крылова Е.В.,

Бабенко М.Н., 2014 © «Медицина неотложных состояний», 2014 © Заславский А.Ю., 2014

Все крысы были разделены на 2 группы: первая группа — контрольная, представлена животными, которым вводили ДНОК. Вторая группа — опытная, это животные с ДНОК-интоксикацией, получавшие МИГУ-2 в специально разработанном дозовом режиме (87,34 мг/кг за 48 мин до начала и 112,87 мг/кг через 5 мин после поступления яда в желудок) [14].

Количественное содержание ДНОК в крови определяли через 1, 6, 12 и 24 ч с момента его введения в организм [1].

Расчет токсикокинетических показателей ДНОК проводили с помощью разработанной компьютерной программы [7] в рамках двухчастевой модели с всасыванием с использованием методических приемов [19] на основе функции зависимости концентрации от времени в логарифмических координатах. Учитывая нормальность распределения экспериментальных данных и равность дисперсий, полученные результаты обрабатывали статистически с использованием t-критерия Стьюдента [6].

Рассчитывали следующие параметры: на этапе всасывания — константу скорости всасывания (K01), период полуабсорбции (t1/2;i), максимальную концентрацию препарата (яда) (Cmax) и время ее достижения (tmax); на этапе распределения — объем распределения (Vd), период полураспределения (tj/2), площадь под токсикокинетической кривой (AUC), кажущуюся начальную концентрацию (C0); на этапе элиминации — константу скорости элиминации (Kel), период полуэлиминации (tj/2,el), общий клиренс (Clj,), среднее время пребывания яда в организме (MRT).

Рисунок 1. Токсикокинетика ДНОК при внутриже-лудочном введении без использования МИГУ-2 и на фоне его применения

Результаты и их обсуждение

На основании результатов определения концентрации ДНОК в крови в изучаемой динамике нами была построена кинетическая кривая (рис. 1), которая положена в основу расчета токсикокинетических параметров яда при применении потенциального антидота и без него.

Известно, что одним из ключевых этапов ток-сикокинетики ксенобиотиков является процесс их абсорбции из места внесосудистого введения в системный кровоток, от которого в значительной степени зависят скорость, характер и степень развития отравлений. В связи с этим на первом этапе исследования особое внимание уделялось расчету параметров, характеризующих процесс всасывания ДНОК в изучаемых условиях эксперимента (табл. 1).

Характеризуя этап всасывания яда у животных контрольной и опытной групп, следует обратить внимание на константу скорости всасывания (К01) в сравнительном аспекте. Из данных, приведенных в табл. 1, видно, что ДНОК без применения МИГУ-2 быстро поступает в системный кровоток и величина К01 составляет 3,01 ч-1. В то же время на фоне введения МИГУ-2 исследуемый пестицид примерно в 2,5 раза медленнее всасывается в кровь.

Тесно связанный с К01 обратно пропорциональной зависимостью период полуабсорбции характеризует время, необходимое для поступления половины введенной дозы в системный кровоток. Так, если в контроле 11/2 а составляет 0,23 часа, то в опытной группе этот параметр увеличивается в 2,5 раза и составляет 0,57 часа.

Анализ величин С в обеих сравниваемых груп-

тах * г ^

пах показывает, что у крыс контрольной группы этот параметр имеет сравнительно высокую величину — 73,02 мкг/мл, которая достигается уже через 3 часа от момента поступления яда в организм, что позволяет судить о достаточно малом латентном периоде развития ДНОК-интоксикации. В опытной же группе животных концентрация ДНОК снижается в 1,7 раза в сравнении с животными контрольной группы и составляет 42,4 мкг/л.

Следовательно, выявленные изменения в кинетике ДНОК в сторону замедления процесса всасывания указывают на способность потенциального антидота отдалять и уменьшать реализацию токси-кодинамических эффектов ДНОК.

Не менее важным представляется характеристика распределения ДНОК под влиянием МИГУ-2 из

Таблица 1. Токсикокинетические параметры ДНОК на этапе его всасывания у животных в контроле

и при применении МИГУ-2 (п = 7/8)

Параметры Обозначение, размерность Контроль Опыт

Константа скорости абсорбции К Ч-1 3,01 ± 0,12 1,21 ± 0,11*

Период полуабсорбции ^1/2,а' 4 0,23 ± 0,07 0,57 ± 0,05*

Максимальная концентрация препарата (яда) C , мкг/мл max' ' 73,02 ± 12,14 42,40 ± 3,95*

Время достижения максимальной концентрации t , ч max' 3 3

Примечание: здесь и в табл. 2-4: * — p < 0,05 в сравнении с контрольной группой.

центральной камеры в периферические органы и ткани (табл. 2).

Как видно из табл. 2, величина V у контрольных животных в 1,4 раза превышает значения, идентифицированные в опытной группе, что свидетельствует о способности МИГУ-2 препятствовать депонированию ДНОК в организме.

Исходя из величины периода полураспределения, процесс поступления яда в периферическую камеру кинетической модели распределения в контроле занимает сравнительно короткий промежуток времени, что является немаловажным фактором, определяющим скорость наступления ДНОК-интоксикации и тяжесть клинических проявлений. Это также подтверждается величиной ЛИС, которая у животных без применения МИГУ-2 составляет 2535,4 мкчмл-1.

Введение же изучаемого антидота выгодно изменяет процессы перехода токсиканта в периферические камеры, о чем свидетельствует увеличение периода полураспределения ДНОК в 1,7 раза. Кроме того, под влиянием МИГУ-2 в 2,1 раза уменьшается величина ЛИС и в 1,7 раза — кажущаяся начальная концентрация.

Таким образом, анализ распределения ДНОК из центрального кровотока в периферические камеры демонстрирует, что лечебно-профилактическое введение МИГУ-2 значительно модифи-

цирует характер распределения и депонирования яда, что способствует снижению интенсивности его токсикодинамических эффектов и в конечном итоге уменьшает опасность возникновения ДНОК-интоксикации.

Учитывая центральную роль печени и почек в реализации токсического действия любого ксенобиотика, и ДНОК в том числе, было целесообразно изучить его кинетические процессы именно в этих органах (табл. 3).

Из полученных результатов следует, что ДНОК у животных контрольной группы достаточно интенсивно поступает в печень и почки, о чем свидетельствуют практически все изучаемые токсикокинети-чесие параметры.

При применении же МИГУ-2 у крыс в условиях отравления ДНОК происходит значительная модификация всех изучаемых токсикокинетических параметров. Так, в частности, под влиянием МИГУ-2 происходит уменьшение поступления и накопления ДНОК за счет снижения величины С в печени и

^ тах

почках крыс. Также усиливается процесс исчезновения ДНОК из анализируемых органов вследствие практически 2-кратного увеличения в них экскреторно-элиминационных процессов (в 2 и 1,6 раза соответственно). Кроме того, при применении МИГУ-2 уменьшается среднее время пребывания яда в печени и почках с одновременным снижением

Таблица 2. Влияние МИГУ-2 на характер распределения ДНОК из центральной камеры

в периферические (п = 7/8)

Параметры Обозначение, размерность Контроль Опыт

Общий объем распределения V, мл 962,41 ± 64,97 674,36 ± 31,29*

Период полураспределения ^1/2, а, 4 5,90 ± 0,65 9,77 ± 0,51*

Площадь под токсикокинетической кривой АиС, мк» ч • мл-1 2535,4 ± 31,4 1188,00 ± 22,36*

Кажущаяся начальная концентрация С0, мкг/мл 60,23 ± 7,33 36,00 ± 4,21*

Таблица 3. Влияние применения МИГУ-2 на токсикокинетические параметры ДНОК в печени

и почках животных (п = 7/8)

Параметры Обозначение, размерность Печень Почки

Контроль Опыт Контроль Опыт

Константа скорости абсорбции К ч-1 01' 0,49 ± 0,03 0,21 ± 0,01* 0,79 ± 0,35 0,63 ± 0,41

Период полуабсорбции в орган W а, 4 1,41 ± 0,21 3,30 ± 0,15* 0,87 ± 0,51 1,100 ± 0,067

Максимальная концентрация препарата (яда) в органе C , мкг/мл max' ' 23,51 ± 2,51 15,21 ± 1,31* 18,31 ± 2,31 15,24 ± 1,54*

Время достижения максимальной концентрации t , ч max' 12 12 6 6

Константа скорости элиминации К ,, ч-1 el' 0,11 ± 0,01 0,22 ± 0,01* 0,15 ± 0,01 0,24 ± 0,02*

Период полуэлиминации t1/2, 4 6,30 ± 0,54 3,15 ± 0,46* 4,62 ± 0,37 2,89 ± 0,31*

Площадь под токсикокинетической кривой AUC, мк» ч • мл-1 251,17 ± 15,61 164,38 ± 12,36* 253,46 ± 18,76 214,36 ± 15,34

Среднее время пребывания в органе MRT, ч 9,01 ± 0,74 4,55 ± 0,39* 6,67 ± 0,55 4,17 ± 0,51*

Таблица 4. Влияние МИГУ-2 на токсикокинетические параметры ДНОК на этапе его элиминации

(n = 7/8)

Параметры Обозначение, размерность Контроль Опыт

Константа скорости элиминации Ке|, ч-1 0,024 ± 0,008 0,031 ± 0,088*

Период полуэлиминации tl/2, 4 27,83 ± 2,04 22,36 ± 6,34*

Общий клиренс ClT, мл/ч 42,97 ± 5,88 57,11 ± 3,28*

Среднее время пребывания в организме MRT, ч 41,31 ± 2,54 32,25 ± 3,15*

его депонирования, о чем свидетельствует достоверное изменение площади под токсикокинетиче-ской кривой.

Следовательно, одной из составляющих анти-дотно-лечебной активности МИГУ-2 является его способность уменьшать скорость и количество поступившего яда в жизненно важные органы.

Наиболее важным этапом токсикокинетики является процесс элиминации из центральной камеры кинетической модели распределения (табл. 4).

Как следует из табл. 4, ДНОК имеет период полуэлиминации 27,83 ч-1, что объясняется сравнительно длительной персистенцией яда в организме, в основном за счет липофильных депо в малова-скуляризированных органах и тканях [4]. При этом скорость исчезновения ДНОК из организма без проведения фармакокоррекции довольно низкая, о чем свидетельствуют величины Ке1 и С1т. Слабая интенсивность процесса элиминации обусловливает длительное (41,31 ч) пребывание ксенобиотика в организме.

В группе животных, леченных МИГУ-2, процессы экскреции и элиминации ДНОК из крови крыс протекают в 1,3 раза интенсивнее, о чем свидетельствует увеличение константы скорости элиминации и, соответственно, уменьшение периода полуэлиминации. Более того, в условиях фармакотерапии МИГУ-2 скорость очищения центрального кровотока от яда увеличивается в 1,33 раза, а среднее время его пребывания в организме сокращается на 9 ч вследствие ускорения его выведения, снижения скорости и степени всасывания в системный кровоток.

Обсуждение полученных результатов

Обобщающий анализ полученных данных показывает, что ДНОК вследствие своей высокой ли-пофильности активно всасывается в организм, где депонируется и длительное время персистирует. Это, вероятно, и является следствием поражения энергозависимых процессов почечной экскреции вследствие разобщения процессов окислительного фосфорилирования, характерного для ДНОК [4, 8]. Применение с лечебно-профилактической целью МИГУ-2 формирует выгодные в плане де-токсикации изменения токсикокинетики ДНОК, направленные на снижение его абсорбции в желудочно-кишечном тракте, скорости и степени поступления яда в паренхиматозные органы (печень и почки), а также ускоряет элиминацию яда из биосред.

Таким образом, одним из путей реализации де-токсикационного действия МИГУ-2 при острой пероральной ДНОК-интоксикации является модификация всех этапов токсикокинетики яда, что значительно снижает степень его токсического воздействия на организм в целом и на жизненно важные биотрансформационные и экскреторные органы в частности.

Список литературы

1. Буркацкая Е.Н. Лабораторная диагностика интоксикаций пестицидами / Е.Н. Буркацкая, Г.Г. Лысина, В.Н. Карпен-ков. — М, 1978. — 232 с.

2. Каган Ю.С. Общая токсикология пестицидов. — К.: Здоров'я, 1981. — 176 с.

3. Мельников Н.А. Пестициды: Химия, технология, применение. — М.: Химия, 1987. — 213 с.

4. Лукьянчук В.Д. Молекулярные основы механизма токсического действия и разработка принципов детоксикации ди-нитрофенольных соединений: Автореф. дис... д-ра мед. наук: 14.03.06. — К., 1988. — 42 с.

5. Трахтенберг И.М. Приоритетные аспекты проблем медицинской экологии в Украине (взгляд токсиколога) // Современные проблемы токсикологии. — 1998. — № 1. — С. 5-8.

6. Гланц С. Медико-биологическая статистика / Пер. с англ. — М.: Практика, 1999. — 459 с.

7. Методические рекомендации по компьютерным расчетам фармакокинетических параметров лекарственных средств (линейные частевые модели) / Н.Я. Головенко, В.Д. Лукьянчук, О.В. Жук [и др.]. — К.: Государственный научно-экспертный центр лекарственных средств, 1999. — 70 с.

8. Кравець Д. С. Токсикокшетика динтроортокрезолу в умовах профшактичного застосування силiбору з ацетатом альфа-токоферолу: Автореф. дис... канд. мед. наук: 14.03.06. — К., 2001. —20 с.

9. Кресюн В.Й. Сравнительная фармакокинетика новых координационных соединений с биолигандами / В.Й. Кре-сюн, Е.Ф. Шемонаева, А.Г. Видавская // Вкник психiатрü та психофармакотерапй'. — 2002. — № 1. — С. 56-65.

10. Доклинические исследования лекарственных средств: Метод. реком. / Под ред. чл.-корр. АМН Украины А.В. Стефа-нова. — К, 2002. — 567с.

11. Шемонаева К.Ф. Фармакоктетика координацшних спо-лук герматю з бюлкандами: Автореф. дис... канд. мед. наук: 14.03.05. — Одеса, 2003. — 20с.

12. Вiдавська Г.Г. Фармакокнетика нових бiологiчно ак-тивних речовин на основi оксiетилiдендифосфонату герматю з ткотиновою кислотою, нiкотинамiдом i магтем: Автореф. дис... канд. мед. наук: 14.03.05. — Одеса, 2003. — 19 с.

13. Чадова Л.В. Скритнг i порiвняльна ощнка ефективностi протишемiчних засобiв серед координащйних сполук герматю з бтлкандами при гострй цереброваскуляртй недостатностi / Л.В. Чадова, 1.Й. Сейфуллна, В.М. Ткаченко // Одеський ме-дичний журнал. — 2005. — № 6. — С. 19-22.

14. Лукьянчук В.Д. Разработка дозового режима герма-нийорганического соединения МИГУ-2 на модели острой перо-ральной ДНОК-интоксикации / В.Д. Лукьянчук, М.Н. Бабенко, Д.С. Кравец // Современные проблемы токсикологии. — 2005. — № 1. — С. 47-50.

15. Скрининг потенциальных церебропротекторов в ряду новых координационных соединений германия с комплексонами и гидроксикарбоновыми кислотами на модели тотальной ишемии головного мозга/В.Д. Лукьянчук, Е.В. Крылова, И.И. Сейфулли-на [и др.]// Журнал экстремальной медицины им. Г.О. Можае-ва. — 2008. — Т. 9, № 4. — С. 123-126.

16. Особливостi бютрансформаци нового потенцшного церебропротектора В1Т1Н-1 у нормi та при церебральному шемiчному iнсультi / О.В. Крилова, В.Д. Лук 'янчук, В.Г. Тка-ченко [та т.] // Фармакологы та лкарська токсикологы. — 2009. — № 3 (10). — С. 5-20.

17. Спектр розподлення координацшног сполуки герматю з шрацетамом в органiзмi щурiв в нормi та за умов теми головного мозку /В.Й. Кресюн, В.Д. Лук 'янчук, О.В. Крилова [та ш.]// Журнал АМН Украгни. — 2010. — № 1. —С. 149-159.

18. Фармакокнетичний профыь М1ГУ-5 в нормi та на мо-делi ендотоксеми / Лук 'янчук В.Д., Лучишин Т.Р., Кравець Д. С. [та н.]//Журнал АМН Украгни. — 2012. — Т. 18, № 4. — С. 529535.

19. Лук 'янчук В.Д. Введення до загальног фармакокинети-ки: Навчальний поабник/В.Д. Лук 'янчук, Д.С. Кравець. — Лу-ганськ, 2013. — 115 с.

Получено 17.01.14 ■

Лук'янчукВ.Д.1, Шейман Б.С.2, Крилова е.В.1, Бабенко М.Н.1

1Кафедра фармакологи ДУ «Луганський державний медичний ун!верситет>

2Укра1нський центр дитячоI токсикологи, IнтенсивноI й еферентноI терапП НДСЛ «Охматдит» МОЗ Укра'ни, м. Ки1в

ТОКСИКОЮНЕТИКА ДНОК ПРИ ЗАСТОСУВАНЖ ПОТЕНЦШНОГО АНТИДОТУ М1ГУ-2

Резюме. У статп наведет результата експерименталь-ного дослщження ефективноста застосування антидоту М1ГУ-2 при отруенш динироортокрезолом (ДНОК), що використовуеться у промисловосл й сшьському господар-ств1 На пiдставi порiвнянних параметрiв токсикокшетики й токсикодинамiки ДНОК в експериментальних тварин в умовах застосування антидоту й без нього зроблено ви-сновок про ефектившсть i детоксикацшш властивосп М1ГУ-2.

Ключовi слова: токсикокшетика, координацшна сполу-ка гермашю, М1ГУ-2, динироортокрезол.

Lukyanchuk V.D.1, Sheyman B.S.2, Krylova Ye.V.1, Babenko M.N.1

Department of Pharmacology of State Institution «Lugansk

State Medical University», Lugansk

2Ukrainian Center for Pediatric Toxicology, Intensive

and Efferent Therapy of National Children's Specialized

Hospital «Mother and Child Healthcare» of Ministry

of Healthcare of Ukraine, Kyiv, Ukraine

TOXICOKINETICS OF DNOC WHEN APPLYING A POTENTIAL ANTIDOTE MIGU-2

Summary. The article presents the results of experimental study of the effectiveness of MIGU-2 antidote application in poisoning with dinitroorthocresol (DNOC), which is used in industry and agriculture. Based on comparative parameters of toxicokinetics and toxicodynamics of DNOC in experimental animals under conditions of antidote use and without it, we made a conclusion about the efficiency and detoxification properties of MIGU-2.

Key words: toxicokinetics, germanium coordination compound, MIGU-2, dinitroorthocresol.