Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ВНУТРИГЛАЗНОГО ДАВЛЕНИЯ

Глаукома - это широко распространенное во всем мире заболевание и основная причина слепоты в возрастной группе старше 40 лет. Больные глаукомой должны постоянно получать препараты, снижающие внутриглазное давление (ВГД). Но поскольку к препаратам, снижающим ВГД, возникает привыкание, их эффективность со временем может уменьшаться, что диктует необходимость замены на препарат с иным механизмом действия. Поэтому актуальным является разработка новых методов медикаментозного лечения глаукомы. В связи с длительным приемом лекарств, снижающих ВГД, они должны быть мало токсичны и предпочтительно пролонгированного действия. Важно также, чтобы эти препараты сочетали гипотензивное действие с нейропротекторным.

Участие ренин-ангиотензиновой системы (РАС) в патогенезе глаукомы уже в течение нескольких десятилетий привлекает внимание исследователей. Основной эффектор РАС - ангиотензин II (AII) образуется из неактивного предшественника ангиотензина I (AI) с помощью цинк-зависимой металлопротеиназы - ангиотензин-превращающего фермента (АПФ). Одним из главных физиологических эффектов АII является вазоконстрикция, приводящая к возрастанию артериального давления. АII усиливает также образование сильного вазоконстриктора эндотелина, который в глазу, помимо спазма сосудов, вызывает констрикцию трабекулярного аппарата, уменьшая отток водянистой влаги из глаза, что приводит к повышению ВГД. Вторым по важности субстратом АПФ является брадикинин, который разрушается под действием этого фермента. Брадикинин, воздействуя на специфические рецепторы эндотелиальных клеток сосудов, вызывает усиление образования оксида азота NO и простациклина, что приводит к расширению сосудов. Таким образом, действие АПФ, с одной стороны, заключается в образовании сильных вазоконстрикторов, а с другой, в распаде вазодилятатора, что в общем кровотоке способствует повышению артериального давления, а в тканях - развитию ишемии, являющейся одним из ключевых факторов риска глаукомы. Снижение содержания оксида азота, происходящее при повышении активности АПФ, также может служить одним из механизмов участия РАС в патогенезе глаукомы, т.к. оксид азота играет важную роль в регуляции регионарного кровотока в глазу, ВГД и апоптоза ганглиозных клеток сетчатки [Haefliger I.O., Dettmann E.S. Nitric oxide and endothelin in the pathogenesis of glaucoma: an overview // Nitric oxide and endothelin in the pathogenesis of glaucoma / Ed. Haefliger 1.0., Flammer J. USA: Lippincott-Raven Publishers, 1998. P.22-34]. Как в нервных клетках, так и в эндотелии сосудов сетчатки обнаружены АII и рецепторы к нему 1 типа, которые принимают участие в ауторегуляции локального кровотока и передаче нервного импульса; и увеличение образования АII играет важную роль в развитии патологических процессов в сетчатке, в том числе в возникновении оптической нейропатии при глаукоме [Kurihara Т., Ozawa Y., Shinoda К et al. Neuroprotective effects of angiotensin II type 1 receptor (AT1R) blocker, telmisartan, via modulating AT1R and AT2R signaling in retinal inflammation // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2006, V.47, P.5545-5552; Senanayke P., Drazba J., Shadrach K. et al. Angiotensin II and its receptor subtypes in the human retina // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2007, V.48, N 7, P.3301-3311]. Таким образом, повышение локальной активности АПФ способствует повышению ВГД и развитию оптической нейропатии, которые являются основными патогенетическими механизмами развития глаукомы.

Применяемые в настоящее время для лечения сердечно-сосудистой патологии фармакологические формы ингибиторов ангиотензин-превращающего фермента (иАПФ) содержат субстанцию ингибитора, находящегося либо в активной форме, либо в виде проформы, которая в кровотоке при участии эндогенных эстераз постепенно превращается в активную форму, что используется для пролонгации действия ингибитора.

В литературе имеются сведения о влиянии приема иАПФ на зрительные функции при глаукоме. Показано, например, что у больных гипертонической болезнью и глаукомой с нормальным давлением, принимающих иАПФ, дефекты полей зрения развиваются в меньшей степени, чем у больных, принимающих другие антигипертензивные средства [Hirooka К., Baba Т., Fujimura Т. et al. Prevention of visual field defect progression with angiotensin-converting enzyme inhibitor in eyes with normal-tension glaucoma // Am. J. Ophthalmol. 2006. V.142. №3. P.523-525]. По данным Rekik R., у больных глаукомой прием внутрь иАПФ рамиприла в течение 3 месяцев приводит к повышению остроты зрения и улучшению состояния полей зрения, но не оказывает влияния на ВГД. Автор полагает, что нейропротекторное действие рамиприла связано с улучшением локальной ауторегуляции кровотока [Rekik R. Experience with Ramipril (Triatec®) in the treatment of glaucomatouse neuropathy // J. Fr. Ophtalmol. 2002. V.25. №4. P.357-365]. Constad W.H. и соавт. [Constad W.H., Fiore P., Samson C. et al. Use of angiotensin converting enzyme inhibitor in ocular hypertension and primary open-angle glaucoma // Am. J. Ophthalmol. 1988. V.105. №6. P.674-677] обнаружили, что местное применение иАПФ SCH 33861 у больных с глазной гипертензией и первичной открытоугольной глаукомой вызывает значительное снижение ВГД, но меньшее по сравнению с известным противоглаукомным препаратом тимололом. В исследовании Захаровой И.А. и соавт.[Захарова И.А., Махмутов В.Ю., Приставка В.А. и др. Клиническая оценка эффективности сочетанного применения местных и общих гипотензивных средств у больных первичной глаукомой с гипертонической болезнью // Вести, офтальмол. 2002. Т. 118, С.44-46] показано, что применение иАПФ капотена вызывало расширение полей зрения у трети больных и способствовало стабилизации зрительных функций.

Нами ранее было показано, что инстилляции различных ингибиторов АПФ, как активной формы, так и проформы вызывают снижение ВГД у кроликов. Нами установлено, что инстилляции эналаприлата (активная форма) и эналаприла (проформа) оказывают значительное влияние на гидродинамику глаза, увеличивая отток и продукцию водянистой влаги, и вызывают снижение активности АПФ в слезе и водянистой влаге [Чеснокова Н.Б., Кост О.А., Никольская И.И., Безнос О.В., Давыдова Н.Г., Столярова Е.П., Биневский П.В., Павленко Т.А. Влияние местного применения ингибиторов ангиотензин-превращающего фермента на внутриглазное давление, гидродинамику глаза и активность ангиотензин-превращающего фермента в слезе и водянистой влаге (экспериментальное исследование) // Российский офтальмологический журнал. 2009. т.2., №1, с.42-49].

Таким образом, как данные литературы, так и наши исследования свидетельствуют о том, что иАПФ могут значимо снижать ВГД, оказывать благоприятное воздействие на регионарный кровоток и гидродинамику глаза, а также на функционирование нервных клеток сетчатки, то есть на основные звенья патогенеза глаукомы.

Подсчитано, что при инстилляциях только около 5-10% введенного лекарственного вещества проникает в переднюю камеру глаза. Это заставляет использовать препараты в высокой концентрации, что усиливает вероятность побочных эффектов и удорожает лечение.

Использование нанотехнологий в значительной степени позволит решить многие проблемы доставки лекарственных препаратов в глаз. Применение нанотехнологий в фармации подразумевает использование наноносителей или измельчение лекарственных субстанций до частиц, размеры которых измеряются нанометрами. Преимуществами включения глазных лекарственных препаратов в наночастицы является увеличение биодоступности, пролонгация действия препарата. Это позволит снизить дозу лекарственного препарата, частоту введения препарата, а следовательно, снизить как местные, так и общие побочные реакции. Лекарственные препараты на наноносителях уже начинают внедряться в медицинскую практику и весьма вероятно, что в XXI веке они займут лидирующие позиции на фармацевтическом рынке. В офтальмологии особенно актуальна и перспективна разработка глазных лекарственных форм на основе нанотехнологий в связи с трудностью доставки лекарственных веществ в различные разделы глаза.

В настоящее время фармацевтических препаратов, приготовленных с использованием нанотехнологий, для местного лечения глазных болезней не имеется. Однако в последнее десятилетие за рубежом уже проводятся исследования по разработке новых глазных лекарственных форм на наноносителях. Получены положительные результаты экспериментальных исследований по включению в наноносители лекарственных препаратов, снижающих внутриглазное давление (пилокарпина, картеолола и др.), антибиотика амикацина, а также индометацина и циклоспорина A [Ticho U., Blumental M., Zonis S., Gal A., Blank I., Mazor Z. A clinical trial with Piloplex - a new long-acting pilocarpine compound: preliminary report. // Ann. Ophtalmol. 1979. V.4. P.555-56; Harmia Т., Speiser P., Kreuter J., Boye Т., Gumy R., Kubis A. Enhancement of the miotic response of rabbits with pilocarpine-loaded poly-butylcyanoacrylate nanoparticles. // Int. J. Pharm. 1986. V.33. P.187-193; Marchal-Heussler L., Fessi H., Devissaguet J., Hoffman M., Maicent P. Colloidal drug delivery system for the eye: a comparison of the efficacy of three different polymers: polybutylcyanoacrylate polylactic-co-glycolic acid, poly-ε-caprolactone. // S.T.P. Pharm. Sci. 1992. V.2. P.98-104; Marchal-Heussler L., Sirbat D., Hoffman M., Maicent P. Poly(s-Caprolactone) Nanocapsules in Carteolol Ophtalmic Delivery. // Pharm. Res. 1996. V. 10. P. 386-391; Alonso M., Losa C., Calvo P., Vila-Jato J. Approaches to improve the association of amikacin sulphate to poly(alkylcyanoacrylate) nanoparticles. // Int. J. of Pharm. 1991. V.68. P.69-76; Badawi A., Laithy H., Qidra R., Mofty H., Dally M. Chitosan Based Nanocarriers for Indomethacin Ocular Delivery. // Arch. Pharm. Res. 2008. V.31. P.1040-1049; Calvo P., Sancnez A., Martinez J., Lopez M., Calonge M., Pastor J., Alonso M. Polyester Nanocapsules as New Topical systems for Cyclosporin A. // Pharm.Res. 1996. V.2. P.311-316; Loftsson Т., Stafansson E. Cyclodextrin nanotechnology for ophthalmic drug delivery. US Patent № US 2007/0020336 A1, prior. 25.01.2007].

Экспериментально доказано значительное увеличение биодоступности этих лекарственных веществ и пролонгация их действия при применении в составе наночастиц.

Недавно были предложены наночастицы на основе фосфата кальция (кальций-фосфатные наночастицы, КФН) для применения в офтальмологии. Эти частицы представляют несомненный интерес, так как они нетоксичны, неиммуногенны и биодеградируемы.

Методика получения КФН была впервые упомянута и запатентована в 2002 году [Bell S., He Q., Могсо Т. Therapeutic Calcium Phosphate Particles and Methods of Manufacture and Use. US Patent №6355271 B1, prior.12.03.2002].

Эксперименты по внедрению в КФН ингибитора карбоангидразы, который эффективно снижает ВГД, показали, что такой препарат снижает ВГД намного эффективнее не только водного раствора этого вещества, но и коммерческого препарата бринзоламида. При этом никаких побочных эффектов при использовании частиц выявлено не было [X.Zhang, W.Yaun, D.Zhau, J. Wu. Lyceum Chinense and Calcium Phosphate Nanoparticles for Ophthalmic Drug Delivery //Nanotech. 2008. V.2. P.401-404].

На основе экспериментальных данных по внедрению ингибиторов допаминовых рецепторов в КФН был получен патент, в котором предполагается включение целого ряда офтальмологических препаратов в наночастицы [Не Q., Chu Т.-С., Potter D. Biodegradable Calcium Phosphate Nanoparticles as a New Vehicle for Ocular Delivery of a Potential Ocular Hypotensive Agent. // J. of Ocular Pharm. and Therap. 2002. V.18. P.507-514]. Однако в этот круг лекарственных препаратов не включены препараты группы иАПФ. В патенте не предлагаются режимы (дозы, кратность, сроки) применения нанопрепаратов местного действия на уровне решения конкретной задачи, а именно для лечения конкретного заболевания.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является способ снижения внутриглазного давления с помощью местного или системного использования иАПФ в количестве от 0,001 до 5 мг (Horovitz Z.P. Method for treating glaucoma with topical or systemic ACE inhibitor compositions. Patent US 4442089, 1984). Задачей настоящего изобретения является использование ингибиторов АПФ, как в активной форме, так и в виде проформы, внедренных в кальций-фосфатные наночастицы, для лечения глаукомы.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является усиление и пролонгация эффекта снижения внутриглазного давления с уменьшением риска местных и общих побочных реакций.

Технический результат достигается за счет местного введения в глаз иАПФ в составе кальций-фосфатных биодеградируемых наночастиц с радиусом от 30 до 350 нм в диапазоне концентраций 0,1% - 3%.

Доставка иАПФ в глаз с помощью биодеградируемых кальций-фосфатных наночастиц позволяет снизить дозу и частоту применения препарата, что уменьшит риск местных и системных побочных эффектов и улучшит качество жизни больных глаукомой.

Способ осуществляют следующим образом. Растворы иАПФ (в виде активной формы или в виде проформы), внедренные в кальций-фосфатные наночастицы с радиусом, не превышающем 350 нм, в диапазоне концентраций 0,1% - 3%, применяют местно в виде капель для снижения внутриглазного давления.

Для получения частиц использована модифицированная нами методика, основанная на методе, предложенном в работе [Bell S., He Q., Моrсо Т. Therapeutic Calcium Phosphate Particles and Methods of Manufacture and Use. US Patent №6355271 B1, prior. 12.03.2002]. В этой работе после смешивания растворов хлорида кальция и фосфата калия частицам давали состариться в течение 48 часов перед воздействием ультразвуком. В этом случае помимо частиц с радиусом 50-200 нм образуются также частицы с радиусом от 400 до 500 нм. Мы использовали метод, при котором смешивание эквимолярных растворов хлорида кальция и фосфата калия проводилось одновременно с ультразвуковым воздействием продолжительностью 30 мин. После этого частицы оставляли стабилизироваться. В результате мы получали частицы с радиусом только до 350 нм.

Ингибиторы АПФ были внедрены в КФН, для чего были подобраны условия получения частиц путем варьирования температуры и рН среды, а также способа введения ингибитора. Для контроля полученной наносистемы определяли размеры частиц методом динамического светорассеяния.

Нами была проведена сравнительная оценка влияния иАПФ в растворе и иАПФ, включенных в состав наночастиц, на ВГД у нормотензивных кроликов. Адекватную модель глаукомы у животных воспроизвести невозможно, а имеющиеся модели глазной гипертензии не отражают процессы, протекающие при глаукоме. Поэтому для оценки гипотензивного действия различных препаратов принято использовать нормотензивных кроликов, поскольку физиологическое действие на них гипотензивных средств больше соответствует действию этих препаратов у больных глаукомой [Глушков Р.Г.; Машковский М.Д.; Бунин А.Я. и др. Антиглаукоматозное средство. Патент РФ A61F 9/00, №97105474/14 от 10.04.1999; Orihashi M, Shima Y, Tsuneki H, Kimura I. Comparative study on the combined effects of bunazosin and nipradilol or timolol on intraocular pressure in normotensive rabbits // Jpn J Ophthalmol. 2005 Nov-Dec; 49(6):523-6].

В работе было задействовано 30 кроликов (40 глаз) породы шиншилла весом 2-3 кг.

Каждую серию экспериментов воспроизводили дважды после двухнедельного перерыва.

Было проведено 3 серии экспериментов. В первой серии сравнивали влияние на ВГД кроликов 3% лизиноприла (активная форма иАПФ), внедренного в КФН, с действием простого раствора 3% лизиноприла. Во второй серии сравнивали действие 0,125% эналаприлата (активная форма иАПФ) в КФН и 0,125% раствора эналаприлата. В третьей серии сравнивали действие 1% эналаприла (проформа иАПФ) в КФН и 1% раствора эналаприла.

ВГД измеряли по стандартной методике Маклакова (тонометром Маклакова) после предварительной двукратной инстилляции 0,4%-ного раствора местного анестетика инокаина. У всех животных до начала экспериментов измеряли ВГД ежедневно в течение 2-х недель, чтобы животные привыкли к процедуре и для определения диапазона нормальных значений ВГД. Уровень ВГД замеряли до и через 1, 3 и 6 часов после инстилляции иАПФ.

В предварительных экспериментах мы показали, что инстилляция пустых КФН не приводит к изменению ВГД, что согласуется с литературными данными [Не Q., Chu T. - C., Potter D. Biodegradable Calcium Phosphate Nanoparticles as a New Vehicle for Ocular Delivery of a Potential Ocular Hypotensive Agent. // J. of Ocular Pharm. and Therap.2002. V.18. P.507-514].

Проведенные исследования показали, что иАПФ, внедренные в наночастицы, вызывали достоверно более сильное и более продолжительное снижение ВГД по сравнению с этими же ингибиторами, примененными в виде простого раствора. Усиление эффекта снижения ВГД при включении ингибитора АПФ в наночастицы свидетельствует о том, что наночастицы увеличивают степень проникновения ингибитора во внутренние структуры глаза, где ингибитор удерживается в течение более длительного времени. В то же время, очевидно, что включение проформы иАПФ в состав наночастиц не препятствует ее последующему преобразованию в активную форму в тканях глаза.

Примеры

Пример №1. Кролик №3. Инсталляция 3% раствора лизиноприла - активной формы ингибитора АПФ

До закапывания препарата кролику в течение двух недель ежедневно проводили измерение ВГД для того, чтобы кролик привык к процедуре и для определения фоновых значений ВГД. ВГД измеряли по стандартной методике Маклакова после предварительной местной анестезии лидокаином. Наши предварительные исследования показали, что парный глаз не может быть контрольным, потому что при закапывании ингибитора давление в контрлатеральном глазу также несколько снижается. Поэтому во всех экспериментах ВГД после введения в глаз ингибитора сравнивали с его исходным значением. Закапывали ингибитор с помощью дозатора в количестве 50 мкл. После измерения исходного ВГД в оба глаза, начиная с правого, закапывали У/о раствор лизиноприла в фосфатном буфере. ВГД на обоих глазах измеряли через 1, 2, 3 и 6 часов после закапывания. Оценивали разницу между исходными значениями ВГД и в различные временные промежутки после закапывания препарата (Δ ВГД).

Как видно из приведенных данных, под влиянием инстилляции 3% раствора лизиноприла у кролика № 3 ВГД снижалось в течение 3-х часов на 2-3 мм рт.ст., а через 6 часов ВГД практически нормализовалось.

Пример №2. Кролик №7. Инсталляция 3% лизиноприла в наночастицах, средний радиус частиц 130 нм.

Метод исследования такой же, как в примере №1.

После инстилляции 3% лизиноприла в наночастицах значения ВГД у кролика №7 были снижены в течение 3-х часов на 3-4 мм рт.ст.; через 6 часов ВГД еще не достигало исходного уровня и было ниже его на 2 мм рт ст.

Пример №3. Кролик №11. Инсталляция 0,125% раствора эналаприлата (активная форма ингибитора АПФ)

Метод исследования такой же, как в примере №1.

У кролика №3 после инсталляции 0,125% раствора эналаприлата в течение 3 часов давление было снижено на 2-4 мм рт.ст., а через 6 часов - на 1-2 мм рт.ст.

Пример №4. Кролик №18. Инсталляция 0,125% эналаприлата в наночастицах, средний радиус частиц 230 нм.

Метод исследования такой же, как в примере №1.

У кролика №18 после инсталляция 0,125% эналаприлата в наночастицах значения ВГД были снижены в течение 3-х часов на 3-6 мм рт.ст., а через 6 часов - на 5 мм рт.ст.

Пример №5. Кролик №25. Инстилляция 1% раствора эналаприла (проформа ингибитора АПФ)

Метод исследования такой же, как в примере №1.

У кролика №25 после инстилляции 1% раствора эналаприла в течение 3-х часов ВГД было снижено на 3-4 мм рт.ст., а через 6 часов - на 2-3 мм рт.ст.

Пример №6. Кролик №29. Инстилляция 1% эналаприла в наночастицах со средним радиусом 80 нм.

Метод исследования такой же, как в примере №1.

У кролика №29 после инстилляции 1% эналаприла в наночастицах в течение по крайней мере 6 часов ВГД было снижено на 6 мм рт.ст.

Таким образом, приведенные примеры свидетельствуют, что внедрение ингибиторов АПФ в наночастицы усиливает и пролонгирует действие ингибиторов АПФ, находящихся как в активной форме, так и в виде проформы, на внутриглазное давление. Это с очевидностью позволяет снизить дозу и частоту применения препарата, что приводит к снижению местных и системных побочных эффектов и улучает качество жизни больных глаукомой. Пределы рекомендуемых нами концентраций для разных ингибиторов от 0,1% до 3%.