МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ШЕМОНАЄВА КАТЕРИНА ФЕДОРІВНА

УДК 615:547.419.5:612-092.9

ФАРМАКОКІНЕТИКА КООРДИНАЦІЙНИХ СПОЛУК

ГЕРМАНІЮ З БІОЛІГАНДАМИ

14.03.05 – фармакологія

А в т о р е ф е р а т

дисертації на здобуття наукового

ступеня кандидата медичних наук

Одеса – 2003

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Одеському державному медичному університеті МОЗ України

Науковий керівник: чл.-кор. АМН України, доктор медичних наук, професор, з. д. н. т. України КРЕСЮН Валентин Йосипович, Одеський державний медичний університет МОЗ України, завідувач кафедри загальної та клінічної фармакології.

Офіційні опоненти:

академік АМН України, доктор біологічних наук, професор, Головенко Микола Якович,

Фізико-хімічний інститут ім. О.В.Богатського НАН України, завідувач відділу фізико-хімічної

фармакології, м. Одеса.

доктор медичних наук, , професор, з. д. н. т. України Лук’янчук Віктор Дмитрович, Луганський державний медичний університет МОЗ України, завідувач кафедри фармакології

Провідна установа: Інститут фармакології та токсикології АМН України, відділ фармакокінетики, м. Київ.

Захист дисертації відбудеться 15 травня 2003 р. о 1100 годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради Д 41.600.01 при Одеському державному медичному університеті

МОЗ України (65026, м. Одеса, пров. Валіховський, 2).

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Одеського державного медичного

університету (65026, м. Одеса, пров. Валіховський, 3).

Автореферат розісланий 14 квітня 2003 р

Вчений секретар спеціалізованої ради

к.мед.н., ст.н.с. Соболєв Р.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Незважаючи на великий арсенал фармакотерапевтичних засобів, які застосовуються в медицині, не всі вони в повній мірі відповідають сучасним вимогам, у зв’язку з чим постійно ведеться пошук нових ефективних і безпечних лікарських засобів (М.Д.Машковський, 2000). Особливу увагу надають створенню нових лікарських засобів із заздалегідь заданими фармакологічними параметрами та високою активністю. Перспективним напрямом вважається синтез координаційних сполук металів з біолігандами – природними метаболітами (Я.Д.Фрідман, 1987; Н.А.Улахович 1997; М.Д.Машковський, 1998). До вказаних речовин відносяться координаційні сполуки германію з біолігандами – нікотиновою та янтарною кислотами (МИГУ-1 та МИГУ-3 відповідно) і нікотинамідом (МИГУ-2). Вивчення фармакодинаміки цих сполук показало, що вони являються фармакологічно активними і, в то й же час, малотоксичними речовинами (В.В.Годован, 1998). Координаційні сполуки германію з біолігандами виявляють нейротропну активність депримуючої дії, а також мембранопротекторні властивості (П.Б.Антоненко, 2001; В.В.Годован, 1998). Висока фармакологічна активність та низька токсичність обумовили їх подальше вивчення для впровадження в клінічну практику. Обов’язковим етапом доклінічного дослідження майбутнього лікарського засобу є вивчення його фармакокінетики і визначення фармакокінетичних параметрів (В.М.Соловйов і співавт., 1980). Вивчення усмоктування біологічно активних речовин (БАР), визначення їх вмісту в плазмі крові і надходження в різні органи і тканини, проходження через гістогематичні бар'єри, визначення шляхів виведення з організму - є необхідними етапами вивчення фармакокінетики. Ці дані дозволять надалі розробити оптимальну лікарську форму, визначити шляхи і способи введення, а також їхню відносну ефективність, біодоступність, кратність прийомів, особливості кінетичної схеми розподілу сполуки в організмі з визначенням депо повільного обміну (І.І.Мірошниченко, 2000; Н.І.Каркіщенко і співав., 2001). Вивчення фармакокінетики нових БАР - координаційних сполук германію з біолігандами - дозволить прогнозувати можливі місця їх дії і комбінування з іншими лікарськими засобами.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Матеріали дисертаційної роботи є фрагментом науково-дослідної програми в рамках цільового завдання МОЗ України “Синтез і фармакологічне вивчення нового класу лікарських засобів на основі координаційних сполук германію з біолігандами” (N держрегістрації 0194U005367).

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження є вивчення фармакокінетики нових БАР - координаційних сполук германію з біолігандами – нікотиновою і янтарною кислотами, нікотинамідом. Для досягнення зазначеної мети вирішувалися такі основні завдання:

1. Обґрунтувати і вибрати дози сполук, враховуючи необхідність порівняння отриманих результатів експерименту по кожній досліджуваній БАР.

2. Розробити високочутливу методику визначення германію в тканинах експериментальних тварин.

3. Визначити особливості процесів усмоктування, розподілу й елімінації германію, що входить до складу молекул досліджуваних сполук.

4. Розрахувати фармакокінетичні параметри МИГУ-1, 2 та 3.

5. З'ясувати шляхи і особливості кінетики екскреції германію, після введення комплексних сполук МИГУ-1, 2, 3 та обчислити параметри екскреції.

6. Провести порівняльний аналіз отриманих експериментальних даних і описати кінетичні схеми розподілу та виведення речовин.

Об'єктом дослідження є фармакокінетика нових БАР - координаційних сполук германію з біолігандами – нікотиновою і янтарною кислотами, нікотинамідом.

Предметом дослідження є особливості усмоктування, розподілу в організмі, депонування і виведення досліджуваних БАР.

Методи дослідження: хімічні, фармакокінетичні, математичні, статистичні.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше розроблено високочутливий метод визначення германію в тканинах тварин, за допомогою якого вперше вивчені процеси абсорбції, розподілу й елімінації комплексних сполук германію з біолігандами. На підставі проведених експериментальних досліджень вперше доведено, що кінетика кожної із сполук має свої особливості. Встановлено, що процеси абсорбції, при введенні МИГУ-3, протікають швидше, в порівнянні з МИГУ-1 та 2.

Вперше описані фармакокінетичні схеми розподілу вказаних БАР. Отримані результати дослідження дозволили ґрунтовно довести, що МИГУ-1, 2 та 3 в організмі розподіляються нерівномірно. Вперше встановлено, що найвищий вміст германію, після введення сполук, визначається в печінці та нирках, а найнижчий – в головному мозку. Вперше доведено, що вивчені БАР нерівномірно розподіляються між плазмою і форменними елементами крові. На підставі експериментальних даних вперше доказано, що лінійний зв'язок між вмістом германію в плазмі і тканинах, після введення вказаних БАР, не завжди спостерігається.

Вперше побудовані математичні моделі, доведена правомірність розрахунків фармакокінетичних параметрів досліджуваних сполук в рамках одно- та двохкамерних моделей з усмоктуванням та без усмоктування, розраховані фармакокінетичні параметри. На підставі отриманих параметрів вперше доведено, що процеси абсорбції сполук протікають значно швидше, ніж процеси елімінації, а найвища швидкість елімінації БАР - з головного мозку.

Вперше визначені шляхи, кінетика та параметри екскреції координаційних сполук германію з біолігандами. На підставі експериментальних даних вперше доведено, що всі сполуки із організму виділяються переважно із сечею. Отримані результати дослідження дозволили довести відсутність кумуляції сполук в організмі.

Вперше подана порівняльна характеристика кінетики кожної із сполук у різних органах і тканинах, а також проведений порівняльний аналіз їх фармакокінетичних параметрів.

Практичне значення отриманих результатів. Дані, отримані при вивченні процесів абсорбції, розподілу й елімінації, дозволяють визначити, як швидко й у яких концентраціях германій з'являється в органі-мішені і як довго там знаходиться. Дані про час появи речовини в тканинах, величину і час досягнення максимального рівня, швидкість і характер зниження вмісту дозволяють розробити оптимальні схеми дозування, кратність прийомів і можливість комбінування з іншими лікарськими засобами. Закономірності і відмінності фармакокінетики досліджуваних сполук в органах і тканинах являються основою для розробки раціональної фармакотерапії.

Отримані експериментальні дані щодо розподілу БАР в органах і тканинах, величини і часу появи піка концентрації є основою для подальшого вивчення їх фармакодинаміки і прогнозування можливих місць біофази дії. Фармакокінетичні параметри, отримані на основі експериментальних даних, дозволяють судити про розподіл речовин всередині- і міжклітинній рідині, що має велике значення для лікувальної практики. Вивчене співвідношення між концентрацією речовини в плазмі крові й інших тканинах дозволяє визначити наявність або відсутність лінійного зв'язку між ними, що дає можливість розробити раціональний режим дозування з метою одержання максимального терапевтичного ефекту. Отримані дані щодо швидкості абсорбції сполук дозволяють вибрати оптимальні шляхи введення речовин, а аналіз фармакокінетичних параметрів - оцінювати їхню відносну біодоступність. Результати вивчення шляхів і параметрів екскреції БАР дозволяють судити про тривалість утримання речовини тканинами, а також про кумулятивні процеси, що має практичне значення при розробці оптимальних схем лікування.

Одержані фармакокінетичні характеристики досліджених БАР свідчать про їх перспективність і дозволяють рекомендувати для подальшого дослідження фармакодинаміки, встановлення механізмів дії та впровадження в клінічну практику.

Положення і висновки роботи впроваджені в навчальний процес і використовуються при читанні лекцій та на практичних заняттях кафедри загальної та клінічної фармакології Одеського державного медичного університету.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто був зроблений патентно-інформаційний пошук і аналіз наукової літератури за темою дисертації, визначено мету та завдання дослідження, розроблені методики дослідів, визначені та відпрацьовані фармакокінетичні моделі експерименту, розроблено алгоритм, згідно з яким виконано весь обсяг експериментальних досліджень. Виконано статистичну обробку отриманих результатів, оформлені таблиці і графіки. Опрацьовано програмне забезпечення, за яким визначені фармакокінетичні параметри у модельних системах. Зроблено аналіз і порівняння усмоктування, розподілу та елімінації германію, який міститься в складі даних сполук, а також отриманих фармакокінетичних показників, сформульовані висновки, опубліковані основні положення дисертації.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи були викладені і знайшли позитивну оцінку на III науково-практичній конференції з міжнародною участю “Нове у клінічній фармакології та фармакотерапії захворювань внутрішніх органів” (м. Київ, 2000), науково-практичній конференції “Ліки – людині” (м. Київ, 2000), на VII Міжнародній науково-практичній конференції “Современные достижения валеологии и спортивной медицины” (м. Одеса, 2001), на II конференції Українського товариства нейронаук з міжнародною участю, присвяченій 70-річчю кафедри фізіології Донецького державного медичного університету (м. Донецьк, 2001), на конференції “Актуальні питання дитячих інфекцій” (м. Одеса, 2001), на II Національному з’їзді фармакологів України “Фармакологія 2001 – крок у майбутнє” (м. Дніпропетровськ, 2001), на науково-практичній конференції з міжнародною участю “Клінічна фармакологія метаболічних коректорів та взаємодія ліків в клінічній практиці (м. Вінниця, 2002).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 15 наукових робіт, із яких 7 статей у фaхових наукових журналах, 1 стаття у збірниках наукових праць і 6 тез доповідей на науково-практичних конференціях, 1 патент на винахід.

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційну роботу викладено на 220 сторінках машинопису. Вона складається із вступу, огляду літератури, опису матеріалів та методів дослідження, 2-х розділів власних досліджень, аналізу й узагальнення результатів досліджень, висновків та списку використаних джерел. Роботу проілюстровано 24 таблицями і 62 рисунками, які займають 37 повних сторінок. Список використаної літератури містить 257 джерел, з яких 139 вітчизняних та російськомовних, 118 іноземних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали і методи дослідження. Дослідження проведені на 343 щурах-самцях лінії Вістар статевозрілого віку масою 150-180 г. Фармакокінетику вивчали по іону-комплексоутворювачу. Вміст германію визначали екстракційно-фотометричним методом (В.А.Назаренко, 1973; M.Nakaho з співав., 1984; В.Й.Кресюн зі співавт., 2000). Дози комплексів вибирали таким чином, щоб забезпечити оптимальні концентрації германію в тканинах, та враховували їх низьку токсичність, широкий діапазон доз застосування (1/10 – 1/135 ЛД50) (В.В.Годован, 1998; П.Б.Антоненко, 2001). Дози сполук розраховували по еквіваленту германію, для кожної з БАР вони дорівнювали 37,5 мг/кг. Розрахункова доза склала: МИГУ-1 - 361 мг/кг, МИГУ-2 - 368 мг/кг, МИГУ-3 - 186 мг/кг. Сполуки вводилися одноразово внутрішньоочеревинно. Дослідження проводили в кілька етапів - через слідуючи інтервали часу: 0,15; 0,30; 1, 2; 4; 8; 24 год; тварин декапітували згідно з правилами (О.В.Стефанов зі співавт., 2001). Для дослідження використовували наважки по 500 мг проб серця, селезінки, легень, м'язової та жирової тканин, печінки, нирок та головного мозку. Цільну кров і плазму відбирали в кількості 1 мл. Для вивчення абсорбції, розподілу та елімінації сполук використовували 3160 проб тканин щурів. Для запобігання втрат германію, який знаходився в тканинах, їх гомогенізували шляхом лужного гідролізу (В.Й. Кресюн та співавт.), при цьому германій, завдяки своїй амфотерності, у лужному середовищі переходив у розчинний германат калію. Потім визначали вміст германію. Екскрецію кожної сполуки в одному інтервалі часу вивчали на 9 щурах (всього 27), яких утримували в обмінних клітках. Сечу й фекалії збирали протягом 5 діб. Отримані дані логарифмували і будували графіки залежності концентрації германію від часу експерименту в напівлогарифмічних координатах (ln C - t) (І.І.Мірошниченко, 2000; Н.І.Каркищенко зі співавт., 2001). Для моделювання фармакокінетичних процесів використовували лінійні фармакокінетичні моделі, оскільки усі процеси, які формалізували, описувалися кінетичними рівняннями першого порядку. У випадку моноекспоненційної залежності концентрації германію від часу, фармакокінетика досліджуваної тканини описувалася в рамках однокамерної моделі, при біекспоненційній залежності - в рамках двохкамерної моделі. Якщо речовина проникала безпосередньо в камеру в інтервалі до 15 хв експерименту, тоді усмоктування не враховувалось (В.Н.Соловйов зі співавт., 1980; P.B.Laub at al., 1998, D.Bourne, 2001). На основі експоненційних рівнянь були створені комп'ютерні програми для розрахунку фармакокінетичних параметрів сполук (Метод. рекоменд. Фарм. комітету МОЗ України, 1995; М.Я.Головенко зі співавт., 2002). Якщо визначення параметрів фармакокінетики виявлялося неможливим (наприклад, інтенсивність процесів надходження не дозволяла визначити параметри швидкої фази), розрахунки робили позамодельним методом з використанням спеціальної програми (В.В.Піотровський зі співавт., 1988). Координаційні сполуки германію з біолігандами (МИГУ-1, 2 та 3) синтезовані в Одеському національному університеті ім.І.І.Мечникова на кафедрі загальної хімії та полімерів під керівництвом проф. І.Й.Сейфуліної. Обробку результатів досліджень виконували методами варіаційної статистики за допомогою програми “Primer Biostatistics” (США, 1994) з використанням критерію Стьюдента. Зміни вважалися статистично достовірними при P < 0,05. Експериментальна частина роботи була виконана в лабораторії кафедри загальної та клінічної фармакології і в ЦНДЛ ОДМУ.

Результати досліджень та їх обговорення. Аналіз експериментальних даних показав, що після введення МИГУ-1, германій швидко надходить у печінку, нирки і селезінку (T1/2a складав 4, 7 і 9 хв відповідно), трохи повільніше - у жирову тканини і головний мозок (30 хв і 1 год 17 хв відповідно). Найбільша концентрація германію визначається в нирках, печінці і селезінці, а найменша – у головному мозку, куди германій надходить повільно, однак швидко елімінує (T1/2= 2 год). Повільно елімінує комплекс з серця (T1/2=41 год ).

Всі досліджувані тканини характеризуються наявністю процесів абсорбції й елімінації. Германій досягає максимальних концентрацій в інтервалі часу до 2 год (крім головного мозку), а елімінує – значно повільніше. Величина площі під фармакокінетичною кривою всіх органів перевищує аналогічні значення плазми крові. Це свідчить про те, що МИГУ-1 хорошо проникає в тканини. Серед вивчених органів найбільша величина площі під фармакокінетичною кривою, а, значить, і найвища відносна біодоступність, виявляється для нирок (AUC = 1289 мкггодмл-1).

Період напіврозподілу сполук, у рамках двохкамерних моделей з усмоктуванням, значно коротший періоду напіввиведення. Так, наприклад, для серця T1/2,б =28 хв, а T1/2=28,31 год. При цьому речовина швидше переноситься з центральної камери в периферичну, чим у зворотному напрямку (для нирок, наприклад, k12=0,62 год-1, k21= 0,06 год-1). Причому, швидкість процесу переносу з центральної камери в периферичну вища для нирок, а зворотного процесу – для серця. Повільна елімінація сполуки з серця обумовлює тривалий середній час її перебування (MRT=41 год), а в головному мозку – навпаки (MRT=3 год).

Після введення МИГУ-2 германій теж швидко надходить у досліджувані органи і тканини (особливо в нирки, печінку, селезінку). Органами найбільшої концентрації являються нирки, печінка і м'язова тканина, а найменшої – легені. Високу концентрацію в печінці можна пояснити наявністю в складі МИГУ-2 нікотинаміду, а в нирках вона дозволяє припустити ренальний шлях екскреції речовини. Для всіх досліджуваних тканин характерні процеси абсорбції.

Германій швидко елімінує із головного мозку (T1/2= 3 год) і повільно з легень (T1/2=17 год), а з печінки, нирок і селезінки - з однаковою швидкістю (T1/2=5 год). Середній час перебування сполуки в досліджуваних органах коливається в межах 3 год (головний мозок) – 82 год (серце) і залежить від швидкості елімінації. Значення показника удаваного об’єму розподілу МИГУ-2 коливаються в широких межах (від Vd = 0,3 мл у нирках до Vd = 3 мл у легенях). Високий показник удаваного об’єму розподілу в легенях свідчить про ступінь захвату сполуки тканиною і розподіл її у міжклітинній і внутрішньоклітинній рідині. Низькі значення даного показника в нирок і печінки. Короткий період напіврозподілу визначається в серці - T1/2Ь = 32 хв, дещо вищий показник у жировій і м'язовій тканинах (39 і 48 хв). Показник удаваної початкової концентрації для зазначених органів відрізняється, найвищий відмічається для нирок (C0=145 мкг/г), а найнижчий - для серця (C0=4 мкг/г).

МИГУ-3 найшвидше проникає у тканини, оскільки через 15 хв після введення у крові, плазмі, нирках, печінці, головному мозку, селезінці і жировій тканині визначається максимальна концентрація германію. В серце, легені і м'язову тканину він поступає повільніше. Найбільша концентрація виявляється в нирках, печінці, жировій та м'язовій тканинах, а найменша – в головному мозку. МИГУ-3 швидко елімінує з головного мозку (T1/2=2 год) і повільно - із селезінки (T1/2=24 год), що обумовлює короткочасне його перебування в головному мозку (MRT=3 год) і досить тривале - у селезінці (MRT=34 год). Однаковий середній час перебування в нирках і легенях (MRT=5 год). Низький показник удаваного об‘єму розподілу визначається в нирках (Vd=0,33 мл), а високий – у м‘язовій тканині (Vd=12 мл), що свідчить про різну ступінь захвату сполуки тканинами. Найвища швидкість переносу речовини з центральної камери в периферичну відмічається для жирової тканини, а зворотного процесу – селезінки (k12=1,96 год-1, k21= 0,34 год-1).

Дослідами доказано, що фармакокінетика досліджуваних сполук, визначена по германію, має суттєві відмінності, проте в деяких органах і тканинах вона має й загальні риси. Особливо багато подібного виявлено при аналізі фармакокінетики МИГУ-1 і 2. Особливості фармакокінетики сполук пов'язані з їх хімічною структурою і фізико-хімічними властивостями. МИГУ-1 і 2 являються комплексами тетрахлориду германію з нікотиновою кислотою і нікотинамідом відповідно, добре розчинні в ліпідах. Заміна гідроксильної групи на аміногрупу в молекулі ліганду (нікотинова кислота – нікотинамід) приводить до підвищення гідрофобності МИГУ-2 у порівнянні з МИГУ-1. Тому германій, після введення МИГУ-2, швидше проникає у тканини, ніж МИГУ-1, хоча цей процес займає певний проміжок часу. МИГУ-3, на відміну від МИГУ-1 і 2, є похідним діоксиду германію і являє собою не заряджений бісхелат, де дві гідроксильні групи знаходяться в транс-положенні. МИГУ-3 має високу здатність до утворення водневих зв'язків, а, значить, збільшуються місця контактів з біологічними субстратами. Це сприяє швидкому проникненню германію в тканини.

Величини максимальних концентрацій МИГУ-1, 2 і 3, коливаються в широких межах. У більшості тканин (за винятком крові, плазми і легень), максимальна концентрація МИГУ-2, вища, у порівнянні з МИГУ-1, а МИГУ-3 – вища, ніж МИГУ-2 (за винятком селезінки, печінки, серця і головного мозку). Після введення МИГУ-1 і 2, їх вміст в більшості тканин у певні інтервали часу однаковий, що пояснюється подібністю їхньої хімічної структури. Час досягнення максимальної концентрації в більшості органів і тканин теж збігається. Виняток складає селезінка і жирова тканина, де пік концентрації МИГУ-2 визначається раніше, а також кров і плазма, де пік концентрації визначається пізніше. Найвища концентрація сполук визначається в нирках і печінці, а найнижча - в головному мозку, що, очевидно, пов’язано із захисною функцією гематоенцефалічного бар'єру.

Після введення МИГУ-1, близько 73-83 % германію, визначеного в кожен інтервал часу, накопичується в добре васкуляризованих органах, із них 48-64 % у паренхіматозних, органах виділення – 43-59 %. У добре васкуляризованих органах, після введення МИГУ-2, визначається 57-83 % германію, із них у паренхіматозних – 42-63 %, тільки органах виділення – 32 -60 %. Для МИГУ-3 – у добре васкуляризованих органах – 56-68 %, із них у паренхіматозних – 40-61 %, органах виділення – 26-58 %.

Для всіх органів і тканин, після введення МИГУ-1 і 2, спостерігалися процеси абсорбції, розподілу та елімінації, тому розрахунки проводилися в рамках камерних моделей з усмоктуванням. Для крові, плазми, нирок, печінки, головного мозку, селезінки і жирової тканини, після введення МИГУ-3, фармакокінетичні параметри розраховувалися в рамках камерних моделей без усмоктування, для серця, легень і м'язової тканини – з усмоктуванням. У рамках однокамерних моделей описується фармакокінетика сполук в головному мозку і плазмі крові, після введення МИГУ-1 і 2 - у селезінці і печінці, після введення МИГУ-1 і 3 – нирках і легенях. У рамках двокамерних моделей описується фармакокінетика МИГУ-1 і 2 в серці, МИГУ-1 і 3 – крові, МИГУ-2 і 3 - жировій і м'язовій тканинах. В той час, коли в більшості тканин визначаються максимальні концентрації сполук, доведена наявність стаціонарної фази концентрації МИГУ-1 і 2 (1 і 2 год експерименту) та МИГУ-3 (15 і 30 хв) в крові, оскільки вона являється камерою швидкого обміну з тканинами. Швидше з крові елімінує МИГУ-2 і, вже через 24 години, він в крові не визначається. МИГУ-1, елімінує повільно, через 24 години експерименту його концентрація в крові така, як через 4 год після введення МИГУ-3.

Аналіз фармакокінетичних параметрів показав, що в рамках однокамерних моделей у плазму і головний мозок швидше поступає МИГУ-3 (до 15 хв). Кінетика вмісту МИГУ-1 і 2 в плазмі крові має загальні риси і відрізняється від МИГУ-3 (рис.1).

Рис.1. Кінетика германію в плазмі крові після одноразового внутрішньоочеревинного введення МИГУ-1, 2, 3 (37,5 мг/кг).

МИГУ-1 накопичується в плазмі повільніше, у порівнянні з МИГУ-3, і досягає максимальних величин через 30 хв, МИГУ-2 – через 2 год. Величини максимальних концентрацій відрізняються: МИГУ-3>МИГУ-1>МИГУ-2. Найбільша швидкість елімінації з плазми крові характерна для МИГУ-1.

Розподіл германію між плазмою і форменими елементами крові, після введення кожної з сполук, відрізняється. Поряд з цим, у певних інтервалах часу, спостерігаються загальні риси. Через 15 хв після введення МИГУ- 1, у плазмі визначалося 68 % від вмісту германію, знайденого в крові, а у формених елементах – 32 %, потім його концентрація в плазмі знижувалася і до 8 год експерименту складала 14 %. Через 24 год весь германій, який визначався у крові, був повністю зв'язаний з форменими елементами. Германій, що міститься в складі МИГУ-2, швидше розподіляється у формені елементи, тому що через 15 хв у плазмі визначається тільки 41 % германію, а у формених елементах – 59 %. До 2 год вміст германію в плазмі збільшується, досягаючи 63 %, а в наступні інтервали часу – зменшується, і, до 8 год, германій повністю накопичується у формених елементах. При введенні МИГУ-3, високий вміст германію в плазмі (84 %) спостерігається вже через 15 хв експерименту, у формених елементах міститься всього 16 %. Через 1 год концентрація германію в плазмі знижується, досягаючи 52 %, потім збільшується, і, через 8 год, становить 69 % . Через 24 год в плазмі визначається 41 % германію, а у формених елементах - 59 %. Таким чином, у формені елементи крові швидше розподіляється германій, що міститься в складі МИГУ-2. При цьому для всіх трьох досліджуваних БАР характерне накопичення германію у формених елементах через 24 год експерименту.

Вміст сполук в головному мозку, у порівнянні з іншими тканинами, невисокий, причому різко зменшується після досягнення максимальних величин у зв'язку з інтенсивною елімінацією. МИГУ-2 надходить у головний мозок швидше, ніж МИГУ-1, але повільніше, ніж МИГУ-3. Швидкість елімінації МИГУ-1 з головного мозку вища, ніж МИГУ-2 і 3.

Вміст МИГУ-2 і 3 в печінці приблизно в 2 рази перевищує вміст МИГУ-1, при цьому піка концентрації швидше досягає МИГУ-3 (15 хв). У рамках однокамерних моделей у печінку швидше поступає МИГУ-1, у порівнянні з МИГУ-2, і елімінує теж швидше. Серед всіх досліджуваних органів самий високий вміст БАР визначається в нирках. МИГУ-3 швидше поступає в нирки, у порівнянні з іншими сполуками, але й елімінує теж швидше. Повільна елімінація МИГУ-1, у порівнянні з МИГУ-2 і 3, приводить до збільшення середнього часу утримання речовини тканиною нирок і площі під фармакокінетичною кривою, а, отже, і відносної біодоступності (рис.2).

Рис.2. Кінетика германію в нирках після одноразового внутрішньоочеревинного введення МИГУ-1, 2, 3 (37,5 мг/кг).

Серце відноситься до добре васкуляризованих органів, але концентрація сполук в ньому невисока, а профілі кривих кінетики подібні (рис.3). При введенні МИГУ-1 і 2 час досягнення піка концентрації в серці складає 2 год, а МИГУ-3 – 1 год. З тканини серця повільніше елімінує МИГУ-2. В легенях вміст МИГУ-1 і 2 в усіх інтервалах часу (окрім 2 год) майже однаковий, збігається і час досягнення піка концентрації - 1 год. МИГУ-3 у тканині легень досягає більш високих концентрацій, але трохи пізніше, через 2 год. МИГУ-2 значно швидше поступає в легені, у порівнянні з МИГУ-3, а елімінує – повільніше. По тривалості перебування в тканині легень сполуки можна розташувати таким чином: МИГУ-1 > МИГУ-2 > МИГУ-3. У тканину селезінки швидше поступає МИГУ-3, але максимальна концентрація вища після введення МИГУ-2. МИГУ-1 у 2 рази швидше поступає в селезінку, ніж МИГУ-2, а елімінує приблизно з однаковою швидкістю. Тривале перебування в тканині селезінки характерно для МИГУ-3. У м'язовій тканині сполуки досягають піка концентрації одночасно, через 1 год, при цьому найвища концентрація характерна для МИГУ-3. МИГУ-1 і 3 із м'язової тканини елімінують швидше, ніж МИГУ-2, що приводить до зменшення середнього часу утримання речовин м'язовою тканиною і відносної біодоступності.

До тканин зі слабкою васкуляризацією відноситься жирова тканина, проте вміст МИГУ-2 і 3 в ній вищий, ніж у деяких добре васкуляризованих органах (легенях, серці, селезінці) (рис. 3).

Рис.3. Кінетика германію в жировій тканині після одноразового внутрішньоочеревинного введення МИГУ-1, 2, 3 (37,5 мг/кг).

МИГУ-3 швидко проникає у жирову тканину (15 хв), у порівнянні з МИГУ-1 і 2 (2 год), швидко досягає високої концентрації, але найвища швидкість елімінації характерна для МИГУ-1. Проведені дослідження кінетики сполук не виявили органів чи тканин, що могли б бути депо повільного обміну.

Оцінка інтенсивності надходження сполук в тканини характеризується також шляхом обчислення тканинної доступності, яка коливається в широких межах. Найвищий показник тканинної доступності, при введенні МИГУ-1, характерний для нирок і складає 4,46; а найнижчий – для головного мозку – 0,20; після введення МИГУ-2, найвищий показник визначається для жирової тканини - 11,14; а найнижчий – для головного мозку – 0,81; МИГУ-3 - найвищий - для нирок – 6,11; найнижчий – для головного мозку – 0,25 ум. од. Таким чином, найнижча тканинна доступність була характерна для головного мозку, що, очевидно, пов'язано із захисною функцією гематоенцефалічного бар'єру.

Експериментами доведено, що лінійний зв'язок між концентрацією речовини в плазмі крові та органах-мішенях не завжди спостерігається. Цей фактор необхідно враховувати в клінічній практиці при розробці схем раціонального дозування, тому що не завжди збільшення вмісту сполуки в плазмі крові приведе до збільшення вмісту в органах-мішенях. Співвідношення між концентрацією германію в плазмі крові (тест-об'єкт) та інших тканинах експериментальних тварин (тест-тканина), як можливих відсіків біофази дії, характеризує гістерезис.

Значний гістерезис при зміні співвідношень концентрації германію в плазмі крові, з одного боку, і головному мозку, серці, нирках і жировій тканині, після введення МИГУ-1, з іншого боку, дозволяє визначити ці тканини як периферичний відсік кінетичної схеми розподілу. Відсутність петлі гістерезису на графіках зміни концентрації германію залежно від часу, у таких органах і тканинах як печінка, селезінка, легені, м'язова тканина і плазма, після введення МИГУ-1, дозволяє визначити їх як центральний відсік кінетичної схеми розподілу. Після введення МИГУ-2, жирова тканина і нирки являються периферичними, а печінка, серце, легені, головний мозок, селезінка, м'язова тканина - центральними відсіками кінетичної схеми розподілу. Серце, легені і м'язова тканина, після введення МИГУ-3, визначаються як периферичний, а печінка, головний мозок, селезінка, нирки і жирова тканина - центральний відсік кінетичної схеми розподілу.

З організму сполуки виділяються, переважно, через нирки, тому параметри сумарної екскреції визначаються процесом виділення із сечею (рис.4).

Рис.4. Кінетика сумарної екскреції (сеча і фекалії) германію після одноразового внутрішньоочеревинного введення МИГУ-1, 2, 3 (37,5 мг/кг).

Найбільш інтенсивно процес екскреції проходить протягом 48 год, що дозволило виділити цей період як швидку фазу елімінації. За 48 год, при введенні МИГУ-1, виділяється 70 % уведеного германію, МИГУ-2 – 75 %, а МИГУ-3 – 63 %. Германій, що міститься в складі МИГУ-3, виводиться повільніше, ніж МИГУ-1 і 2. Сумарне накопичення германію в екскрементах, після введення сполук, дещо відрізняється. Більше всього в сечі і фекаліях за 120 год накопичується германій, що входить до складу МИГУ-3 (90 %), трохи менше – МИГУ-2 (85 %) і МИГУ-1 (82 %), із них з сечею 84, 63, 78 % відповідно.

Аналіз фармакокінетичних параметрів екскреції сполук показав, що період напіввиведення германію із сечею відрізняється мало і складає для МИГУ-1 і МИГУ-2 – 21; МИГУ-3 – 20 год. Період напіввиведення германію з фекаліями навпаки, коливається в широких межах. При цьому параметри виділення германію з калом істотно не впливали на фармакокінетичні показники сумарного виділення. Сумарний період напіввиведення германію, після введення МИГУ-1, дещо перевищує аналогічні показники для МИГУ-2 і МИГУ-3 - 20; 18 і 19 год відповідно. При введенні МИГУ-1, германій в організмі щурів утримувається довше, у порівнянні з МИГУ-2 і 3 - 30; 26 і 27 год відповідно.

ВИСНОВКИ

Вперше вивчена фармакокінетика координаційних сполук германію з біолігандами – нікотиновою та янтарною кислотами (МИГУ-1 та МИГУ-3 відповідно) і нікотинамідом (МИГУ-2), які являються фармакологічно активними і, в той же час, малотоксичними речовинами. Вперше розроблена спеціальна пробопідготовка тканин для подальшого екстракційно-фотометричного визначення в них мікрокількостей германію. Розраховані фармакокінетичні параметри сполук.

1. Доведена правомірність розрахунків фармакокінетичних параметрів досліджуваних сполук в рамках одно- та двохкамерних моделей з усмоктуванням та без усмоктування. Показники абсорбції свідчать, що швидкість надходження германію в одні і ті ж тканини для вивчених БАР різна. Найвища швидкість надходження визначається для селезінки при введенні МИГУ-2 (t1/2а=3 хв), а найнижча – для головного мозку після введення МИГУ-1 (t1/2а=1 год 28 хв).

2. Результати експерименту показали, що всі сполуки швидко надходять у тканини, оскільки германій у них визначається вже через 15 хв після одноразового внутрішньоочеревинного введення. При введенні МИГУ-3, через 15 хв визначається максимальна концентрація германію в плазмі, нирках, печінці, головному мозку, селезінці та жировій тканині. При введенні МИГУ-1 і 2 у більшості тканин (легені, нирки, печінка, серце, м‘язова та жирова тканини) пік концентрації спостерігається впродовж 1-2 год.

3. Досліджені сполуки розподіляються в організмі щурів нерівномірно. Через 15 хв, після введення МИГУ-1, найбільший вміст германію визначається в печінці, а найменший – в головному мозку, після введення МИГУ-2 і 3 найбільший – в нирках, а найменший - в легенях (МИГУ-2) та серці (МИГУ-3). Для всіх сполук, на протязі експерименту, найвища концентрація германію визначається в нирках та печінці, а найнижча – в головному мозку.

4. Вивчені БАР нерівномірно розподіляються між плазмою і форменими елементами крові. Через 15 хв, після введення МИГУ-1, у плазмі визначається 68 % германію від знайденого в крові, для МИГУ-2 - 41 %, МИГУ-3 - 84 %, після чого його концентрація змінюється хвилеподібно з переважним накопиченням германію у формених елементах у інтервалі до 24 год.

5. Встановлено, що МИГУ-1, 2 та 3 добре проникають через клітинні бар‘єри, хоча тканинна доступність їх різна. Межі коливання тканинної доступності складають: МИГУ-1 – 0,2-4,5; МИГУ-2 – 0,8-11,1; МИГУ-3 – 0,25-6,1 одиниць, що свідчить про найвищу тканинну доступність МИГУ-2. Найвищий показник тканинної доступності визначається для нирок і найнижчий – для головного мозку.

6. Встановлено, що лінійний зв‘язок між вмістом германію в плазмі і тканинах, не завжди спостерігається. Так, при введенні МИГУ-1, 2 і 3 в печінці і селезінці, МИГУ-1 і 2 в легенях і м‘язовій тканині, МИГУ-2 і 3 в головному мозку, МИГУ-2 - серці, МИГУ-3 - нирках та жировій тканині спостерігається лінійна залежність концентрації германію в плазмі і вказаних тканинах, тобто вони відносяться до центрального відсіку кінетичної схеми розподілу. Нирки і жирова тканина (при введенні МИГУ-1 і 2), серце (МИГУ-1 і 3), головний мозок (МИГУ-1), легені та м‘язова тканина (МИГУ-3) відносяться до периферичного відсіку кінетичної схеми розподілу і лінійний зв‘язок між концентрацією БАР в плазмі і в тканинах відсутній.

7. Доведено, що швидкість елімінації залежить від виду тканини та структури БАР. Швидкість елімінації сполук з тканин, які описуються в рамках однокамерних моделей переважає, а значення періоду напіввиведення коливаються в межах від 1,85 год (головний мозок) до 16,78 год (легені). Висока швидкість елімінації сполук із головного мозку, оскільки період напіввиведення складає 1,85-2,75 год. В рамках двохкамерних моделей період напіввиведення сполук коливається від 13,16 (МИГУ-3, печінка), до 81,69 год (МИГУ-2, серце).

8. Встановлено, що всі сполуки виділяються з організму переважно із сечею, період напіввиведення складає 20 – 21 год. Період напіввиведення кишковим трактом, навпаки, коливається в широких межах, однак істотно не впливає на показники сумарного процесу. Сумарне виведення вказаних БАР за 5 діб дослідження складає 82, 85 і 90 % відповідно, що свідчить про відсутність їх кумуляції.

9. Таким чином, структура, фізико-хімічні властивості та фармакокінетичні характеристики досліджених БАР свідчать про перспективність подальшого дослідження їх фармакодинаміки, встановлення механізмів дії та впровадження в медичну практику.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.