Результат интеллектуальной деятельности: Бициллин-3 как средство профилактики и ранней терапии острых поражений сернистым ипритом

Изобретение относится к области медицины и фармакологии и касается средства профилактики и ранней терапии острых поражений, вызванных резорбтивным действием сернистого иприта, которое может быть использовано в условиях чрезвычайных ситуаций (локальные конфликты, техногенные аварии на объектах по уничтожению химического оружия).

Сернистый иприт относится к ядам политропного типа действия, способным вмешиваться в процессы метаболизма на различных уровнях.

Большое количество отечественных и зарубежных работ посвящено изучению механизмов действия сернистого иприта и разработке лекарственных средств для профилактики и ранней терапии вызываемых им поражений [1, 2]. Однако их всесторонний анализ позволил установить, что до сих пор отсутствуют не только антидотные средства, но и средства патогенетической терапии, достаточно эффективные при поражении данным везикантом и пригодные для быстрого широкого применения.

Актуальность поиска лекарственных препаратов для профилактики и лечения ипритных поражений определяется сохранением вероятности применения сернистого иприта в качестве боевого и диверсионного отравляющего вещества, а также возможностью поражения токсикантом персонала объектов по хранению и уничтожению химического оружия в процессе производственной деятельности. Не следует забывать и о массовом затоплении (свыше 300 тысяч тонн) боевых химических отравляющих веществ в различных районах Балтики, находящихся там со времени окончания Второй мировой войны. По мнению специалистов, с каждым годом возрастает вероятность объемного (залпового) выброса в окружающую среду отравляющих химических веществ (в том числе и иприта), поскольку металлические бочки и конструкции снарядов и бомб в значительной степени коррозировали.

Анализ отечественных и зарубежных разработок по изысканию средств для эффективной профилактики и ранней терапии острых поражений сернистым ипритом позволил сделать заключение о том, что в качестве лекарственного средства для системного использования в указанных целях рекомендуют тиосульфат натрия. При этом однозначного мнения по поводу данного лекарственного средства нет. Так, некоторые исследователи рекомендуют применять тиосульфат натрия только профилактически. Описана возможность его эффективного использования в лечебных целях [3]. По эффективности действия тиосульфат натрия наиболее близок к заявляемому средству и принят в качестве средства-прототипа.

К существенным недостаткам средства-прототипа следует отнести то, что для достижения требуемого эффекта его необходимо вводить только внутривенно и в дозах, приближающихся к максимально переносимым [2, 4]. Данное обстоятельство существенно ограничивает возможности широкого использования средства-прототипа в клинической практике и тем более в условиях чрезвычайных ситуаций.

Цель изобретения - расширение перечня фармакологических средств профилактики и ранней терапии острых поражений сернистым ипритом за счет применения лекарственного средства, обладающего аналогичной по сравнению со средством-прототипом эффективностью, являющегося официнальным лекарственным препаратом, который широко применяется в амбулаторной и клинической практике и доступен при необходимости массового применения.

Указанная цель достигается путем применения в качестве средства профилактики и ранней терапии острых поражений, вызванных резорбтивным действием сернистого иприта, препарата пенициллина-бициллина-3, который является отечественным официнальным лекарственным средством и предназначен для антибактериальной профилактики и терапии инфекционных заболеваний, а также других заболеваний, в патогенезе которых большую роль играют чувствительные к пенициллину бактерии [3, 5-7].

Теоретические предпосылки использования бициллина-3 для профилактики и ранней терапии острых поражений сернистым ипритом связаны с присутствием в молекуле пенициллина атомов серы, образующих SH-группы, которые и способствуют уменьшению поражающего действия сернистого иприта.

Бициллин-3 в аптечной сети представлен в виде порошка во флаконах для приготовления раствора для внутримышечного и подкожного введения.

В отечественных и зарубежных публикациях отсутствуют сведения об использовании бициллина-3 в качестве средства для профилактики и ранней терапии острых поражений сернистым ипритом.

Возможность достижения цели изобретения подтверждается данными проведенных экспериментов, представленных в примерах.

Пример 1. Сравнительное исследование эффективности средства-прототипа и заявляемого средства по критерию выживаемости подопытных животных при остром поражении, возникшем вследствие действия сернистого иприта.

Эксперименты выполнены на беспородных белых крысах-самцах массой 180-220 г, полученных из питомника «Рапполово» РАМН (Санкт-Петербург). Перед экспериментом всех подопытных животных в течение 14 сут содержали под карантинным наблюдением в стандартных условиях вивария. В ходе эксперимента из подопытных животных с помощью метода рандомизации были сформированы три группы: первая опытная (10 особей), вторая опытная и контрольная (по 18 особей в каждой).

Системное введение сернистого иприта осуществляли внутримышечно в объеме 0,5 мл/100 г массы тела. Для получения рабочего раствора сернистого иприта непосредственно перед опытом в маточный раствор добавляли раствор диметилсульфоксида (ДМСО) в дистиллированной воде с таким расчетом, чтобы конечная концентрация ДМСО составляла 4%.

Средство-прототип (тиосульфат натрия) и заявляемое средство (бициллин-3) растворяли в изотоническом растворе хлорида натрия ex tempore.

Использовали тиосульфат натрия в виде 30% раствора в ампулах (ОАО «Новосиб-химфарм», Новосибирск), который разводили изотоническим раствором хлорида натрия в соотношении 1:2 и вводили подопытным животным первой опытной группы в дозе 2500 мг/кг, внутрибрюшинно в объеме 2,5 мл/200 г массы тела.

Заявляемое средство вводили подопытным животным второй опытной группы подкожно в область спины в объеме 0,5 мл/100 г массы тела. При этом доза заявляемого средства составляла 200 тыс. ЕД/кг (что соответствует 125 мг/кг [4]).

Подопытным животным контрольной группы лекарственные средства не вводили.

В ходе эксперимента оценивали эффективность раннего лечения, проводимого через 1 мин после острого поражения, возникшего при внутримышечном введении сернистого иприта в дозе 4,25 мг/кг, по изменению выживаемости подопытных животных к 14 сут лечения.

Критерием эффективности действия средства-прототипа и заявляемого средства служило увеличение выживаемости подопытных животных.

При статистической обработке контролируемых показателей в экспериментальных группах вычисляли их основные дескриптивные статистики: среднее значение, стандартное отклонение, медиану, интерквартильный размах и моду. Гипотезу о нормальном распределении проверяли с использованием критерия Колмогорова-Смирнова, равенство генеральных дисперсий - с помощью критерия Левена. Поскольку распределение величин в вариационных рядах соответствовало нормальному и дисперсии распределений были равны, при сравнении показателей статистическую значимость различий с соответствующей контрольной группой оценивали с помощью t-критерия Стьюдента. Статистически значимыми считали различия, при которых показатель уровня статистической значимости р≤0,05. Для каждой из непрерывных величин использовали данные в формате M (среднее значение) ± m (стандартная ошибка среднего значения).

Результаты исследований, представленные в таблице 1, свидетельствуют, что выживаемость подопытных животных к 14 сут наблюдения после введения им как средства-прототипа, так и заявляемого средства практически одинакова и составляет, соответственно, 90,0±10,0% и 76,0±12,0%, что в 2,4 раз и 2,1 раз превосходит показатель контрольной группы, животным которой лекарственные средства не вводили. При этом по сравнению со средством-прототипом заявляемое средство вводили в 20 раз меньшей дозе, подкожно и в 5-кратно меньшем объеме, что существенно уменьшает нагрузку на организм.

Пример 2. Сравнительное исследование эффективности средства-прототипа и заявляемого средства при их профилактическом применении для терапии поражений сернистым ипритом.

Эксперименты выполнены на беспородных белых крысах-самцах массой 180-220 г, полученных из питомника «Рапполово» РАМН (Санкт-Петербург). Перед экспериментом всех подопытных животных в течение 14 сут содержали под карантинным наблюдением в стандартных условиях вивария. В ходе эксперимента из подопытных животных с помощью метода рандомизации были сформированы три группы по 6 особей в каждой: две опытные и контрольная.

Системное введение сернистого иприта осуществляли как указано в примере 1.

Перед экспериментом средство-прототип и заявляемое средство растворяли в изотоническом растворе хлорида натрия ex tempore.

Как и в примере 1, тиосульфат натрия использовали в виде 30 % раствора в ампулах, разводили его изотоническим раствором хлорида натрия в соотношении 1:2 и вводили подопытным животным первой опытной группы в дозе 200 мг/кг, внутрибрюшинно, в объеме 2,5 мл/100 г массы тела.

Подопытным животным второй опытной группы вводили заявляемое средство подкожно в область спины в объеме 0,5 мл/100 г массы тела, в дозе 200 тыс. ЕД/кг (что соответствует 125 мг/кг).

Подопытным животным контрольной группы лекарственные средства не вводили.

Эффективность профилактики поражений подопытных животных сернистым ипритом при введении средства-прототипа или заявляемого средства за 1 час до внутримышечного введения сернистого иприта в дозе 4,25 мг/кг оценивали по критерию выживаемости подопытных животных к 14 сут после воздействия сернистого иприта.

Критерием эффективности действия исследуемых средств служило увеличение выживаемости подопытных животных. Статистическую обработку контролируемых показателей в экспериментальных группах проводили как указано в примере 1. Статистически значимыми считали различия, при которых показатель уровня статистической значимости р<0,05. Для каждой из непрерывных величин использовали данные в формате М (среднее значение) ± m (стандартная ошибка среднего значения).

Экспериментально установлено (таблица 2), что профилактическое введение за 1 час до острого воздействия сернистого иприта как средства-прототипа, так и заявляемого средства приводит к 100% и 50 % выживаемости животных, соответственно, первой и второй опытных групп при 33% выживаемости в контрольной группе. При этом по сравнению со средством-прототипом заявляемое средство вводили в 20 раз меньшей дозе, подкожно и в 5-кратно меньшем объеме, что свидетельствует о его преимуществе.

Пример 3. Сравнительная оценка эффективности средства-прототипа и заявляемого средства при раннем лечении острых поражений сернистым ипритом по коэффициенту защиты.

Эксперименты выполнены на беспородных белых крысах-самцах массой 180-220 г, полученных из питомника «Рапполово» РАМН (Санкт-Петербург). Перед экспериментом всех подопытных животных в течение 14 сут содержали под карантинным наблюдением в стандартных условиях вивария. В ходе эксперимента из подопытных животных с помощью метода рандомизации были сформированы четыре группы по 8 особей в каждой: три опытные и контрольная.

Системное введение сернистого иприта осуществляли как указано в примере 1.

Средство-прототип и заявляемое средство растворяли в изотоническом растворе хлорида натрия ex tempore.

Средство-прототип (тиосульфат натрия) использовали в виде 30% раствора в ампулах, разводили его изотоническим раствором хлорида натрия в соотношении 1:2 и вводили подопытным животным первой опытной группы в дозе 2500 мг/кг, внутрибрюшинно, в объеме 2,5 мл/100 г массы тела.

Заявляемое средство (бициллин-3) вводили подопытным животным второй опытной группы подкожно в область спины в объеме 0,5 мл/100 г массы тела, в дозе 200 тыс. ЕД/кг (что соответствует 125 мг/кг).

Животным третьей опытной группы вводили изотонический раствор хлорида натрия.

Животным контрольной группы лекарственные средства не вводили.

Критерием эффективности действия исследуемых средств служил коэффициент защиты (К_З), рассчитываемый как отношение среднелетальной дозы (ЛД₅₀) в соответствующей опытной группе к ЛД₅₀ в контрольной группе. Расчет ЛД₅₀ проводили методом пробит-анализа по В.Б. Прозоровскому [8].

Представленные в таблице 3 данные свидетельствуют, что изотонический раствор хлорида натрия, используемый в качестве растворителя исследуемых средств, не оказывал влияния на их токсичность при введении с лечебной целью. Коэффициент защиты (Кз) был таким же, как и в контрольной группе животных, которым лекарственные средства не вводили.

Использование средства-прототипа сразу после системного введения сернистого иприта позволяет обеспечить выраженное детоксицирующее действие (Кз при этом составил 1,36). Следует отметить, что наблюдаемый эффект возможен при введении средства-прототипа в достаточно больших дозах, составляющих около половины ЛД₅₀.

В случае использования заявляемого средства обеспечивается такой же высокий уровень терапевтического эффекта как и в случае использования средства-прототипа. Значение Кз также составляет 1,36. При этом существенно, что заявляемое средство по сравнению со средством-прототипом вводили в 20 раз меньшей дозе, подкожно и в 5-кратно меньшем объеме.

Таким образом, экспериментально установлено, что заявляемое средство (бициллин-3) по сравнению со средством-прототипом (тиосульфат натрия) обладает равной защитной эффективностью в отношении резорбтивного действия сернистого иприта, но применяется в намного меньших дозе и объеме при более оптимальном пути введения, что свидетельствует о его преимуществе при необходимости массового использования в профилактических целях и при раннем лечении.

Заявляемое изобретение удовлетворяет критерию «новизна», так как впервые для эффективной профилактики и ранней терапии острых поражений сернистым ипритом предложено использовать официнальное лекарственное средство - бициллин-3, которое обычно применяют в лабораторной и клинической практике для антибактериальной профилактики и терапии инфекционных заболеваний, а также других заболеваний, в патогенезе которых большую роль играют чувствительные к пенициллину бактерии.

Заявляемое изобретение удовлетворяет критерию «изобретательский уровень», так как в известных и доступных источниках информации нет сведений, указывающих на целесообразность использования бициллина-3 в качестве средства профилактики и ранней терапии острых поражений сернистым ипритом и возможность достижения высокой эффективности указанного официнального лекарственного средства при подкожном введении в существенно меньших дозе и объеме.

Соответствие заявляемого изобретения критерию «пригодность для применения» подтверждается результатами приведенных примеров, показавшими, что по профилактической и терапевтической эффективности бициллин-3 не уступает широко применяемому для этих целей тиосульфату натрия, но при этом его можно вводить подкожно и в существенно меньших дозе и объеме, что немаловажно при необходимости массового применения в условиях чрезвычайных ситуаций. Для профилактики и терапии острых поражений сернистым ипритом предложено использовать доступный аптечный лекарственный препарат, широко применяемый в медицине.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Nitrogen mustard exposure of murine skin induces DNA damage, oxidative stress and activation of MAPK/Akt-AP1 pathway leading to induction of inflammatory and proteolytic mediators / D. Kumar [et al.] // Toxicol. Lett. 2015. Vol. 235. P. 161-171.

2. Topical nitrogen mustard exposure causes systemic toxic effects in mice / D.G. Goswami [et al.] // Experimental and Toxicologic Pathology. 2015. Vol. 67, №2. P. 161-170.

3. Медикаментозная профилактика ранних проявлений острого резорбтивного действия алкилирующих веществ / Методические рекомендации / Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт токсикологии Федерального медико-биологического агентства», М., 2012, 44 с.

4. Машковский М.Д. Лекарственные средства. Пособие для врачей. М.: «Новая волна», с. 770-774.

5. Беликов В.Г. Фармацевтическая химия. Высшая школа. 1985. С. 717.

6. Калмыков А.А., Аминев P.M., Магомедов М.М., Поляков B.C. Опыт бициллинопрофилактики острых болезней органов дыхания в учебном центре // ВМЖ, 2012, №2, с. 16-18.

7. Внутренние болезни. Военно-полевая терапия. Под ред. А.Л Ракова и А.Е. Сосюкина. СПб.: Фолиант, 2003, с. 153.

8. Прозоровский В.Б. Практическое пособие по ускоренному определению средних эффективных доз и концентраций биологически активных веществ. Байкальск, 1994, 46 с.