Автореферат и диссертация по медицине (14.00.25) на тему:Влияние комбинированного применения препаратов железа с антиоксидантами на показатели перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в крови экспериментальных животных
Автореферат диссертации по медицине на тему Влияние комбинированного применения препаратов железа с антиоксидантами на показатели перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в крови экспериментальных животных
На правах рукописи
Айвазян Гарик Гагикович
ВЛИЯНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕПАРАТОВ ЖЕЛЕЗА С АНТИОКСИДАНТАМИ НА ПОКАЗАТЕЛИ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ И АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ В КРОВИ ЭКСПЕРИМЕНТ АЛЬ НЫХЖИВОТНЫХ
14.00.25 - фармакология, клиническая фармакология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук
САРАНСК-2009
003468817
Работа выполнена на кафедре общей и клинической фармакологии ГОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия» Мин-здравсоцразвития России
Научный руководитель: доктор медицинских наук,
профессор Кузин Владимир Борисович,
заведующий кафедрой общей и клинической фармакологии ГОУ ВПО НижГМА Минздрав-соцразвития России, 603005, г. Нижний Новгород, пл. Минина, 10/1
Офнциальныеоппоненты: доктор медицинских наук,
профессор Зорькина Ангелина Владимировна,
заведующий кафедрой поликлинической терапии и функциональной диагностики ГОУВПО «МГУ им. Н.П. Огарева», 430000, г. Саранск, Республика Мордовия, ул. Большевистская, 68
доктор медицинских наук, профессор Ураков Александр Ливиевич, заведующий кафедрой общей и клинической фармакологии ГОУ ВПО «Ижевская государственная медицинская академия», 426034, г. Ижевск, Удмуртская Республика, ул. Коммунаров, 281
Ведущая организация: ГОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет», г. Казань
Защита диссертации состоится « »_2009 года в_часов на
заседании диссертационного совета Д 212.117.08 в ГОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева» (430000, г.Саранск, ул. Большевистская, 68).
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева» (430000, г. Саранск, ул. Большевистская, 68).
Автореферат разослан «_»_2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, профессор
А.Г. Голубев
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. Железо - жизненно важный для организма микроэлемент, принимающий участие в транспорте кислорода, окислительно-восстановительных, иммунобиологических и адаптационно-защитных реакциях. Оно является незаменимым компонентом гемоглобина, миоглобина, ци-тохромов, пероксидаз и каталаз, белков различной молекулярной конфигурации (ферритина, гемосидернна, лактоферрина и др.). Поэтому клиническая картина железодефицитной анемии (ЖДА), в основе которой лежит дефицит железа, складывается из симптомов, связанных с недостатком гемоглобина и дефицитом железосодержащих ферментов, что проявляется в виде анемического и си-деропенического синдромов (Пархутдинова В.В. с соавт., 2005; Блошанский Ю.М., Geisser Р., Хасабов H.H., 2006; Шилов A.M. с соавт., 2006; Ахлямова A.A., 2007; Синчихина М.Е., 2007; Mercuriali F. et al., 1995; Sunco G. et al., 2002).
Вследствие вышеуказанного при данной патологии препараты железа являются основой заместительной фармакотерапии. При этом ферропрепараты классифицируются в зависимости от способа введения: для приема внутрь (содержащие двух- или трехвалентное железо, которые могут быть монокомпонентными или комбинированными), а также для парентерального введения, содержащие трехвалентное железо в виде комплекса с дестраном, сахарозой или глюконатом натрия (Государственный реестр лекарственных средств, 2004; Тихомиров A.JI., 2004; Клиническая фармакология: Национальное руководство, 2009; Lebrecht A., Haberün F., Faberhard J., 1995).
Поскольку терапия железодефицитных состояний - процесс длительный, то актуальным является вопрос о побочных эффектах железосодержащих препаратов, возникновение которых в значительной степени связано с тем, что железо относится к металлам-переносчикам, является мощным катализатором образования свободных радикалов и активных форм кислорода (Defrere S. et al., 2008; Dimitrov J.D. et al., 2008; Mozuraityte R., Rustad T., Storro I., 2008).
Это тем более важно учитывать, так как само железодефицитное состояние характеризуется развитием тканевой гипоксии, при которой также происходит резкая активация свободно-радикального процесса на фоне снижения ан-тиоксидантной защиты организма (Зарубина И.В., Шабанов П. Д., 2004; Новиков В.Е. с соавт., 2005; Бегова C.B., Османова З.М., Омаров Н.С., 2007; Евсеев A.B. с соавт., 2008; Gibson G.E., Huang H. M., 2004).
Таким образом, при лечении ЖДА возникает необходимость коррекции изменений процесса свободно-радикального окисления (СРО), обусловленных как проводимой ферротерапией, так и явлениями гипоксии, являющейся одним из основных патогенетических звеньев данного заболевания. Указанная задача может быть решена за счет обоснованного выбора препарата (двух- или трехвалентного железа) и выбора наиболее комплементарного с этим препаратом ан-тиоксиданта.
В связи с вышеуказанным, исследования, посвященные изучению влияния ферропрепаратов, относящихся к различным группам (двух- и трехвапент-
ного железа), на процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ) и антиокси-дантной защиты (АОЗ), а также наиболее комплементарных с ними антиокси-дантов при коротком курсе введения, являются актуальной задачей клинической фармакологии.
Цель исследования. Изучение влияния препаратов железа на показатели перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в крови экспериментальных животных, а также комплементарное™ этих препаратов с антиок-сидантами при коротком курсе введения.
Задачи исследования:
1. Изучить влияние препарата двухвалентного железа сульфата/серин («Актиферрин») в эквитерапевтической дозе на показатели перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в крови экспериментальных животных.
2. Исследовать влияние препарата трехвалентного железа (III) гидроксид полимальтозата (мальтофер) на показатели перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в крови экспериментальных животных при введении его в эквитерапевтической дозе.
3. Изучить комплементарность водорастворимого антиоксиданта этилме-тилгидроксипиридина сукцината (мексидола) с препаратами двухвалентного и трехвалентного железа при коротком курсе введения в эксперименте.
4. Исследовать комплементарность жирорастворимого антиоксиданта витамина Е (токоферола ацетата) с препаратами двухвалентного и трехвалентного железа при коротком курсе введения в эксперименте.
Научная новизна работы. Проведено сравнительное исследование влияния препаратов железа, относящихся к различным группам - двух- и трехвалентного, на динамику показателей перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в крови экспериментальных животных на различных этапах введения этих препаратов.
Доказано, что изучаемые препараты железа, в зависимости от химической структуры, в разные сроки вызывают активацию перекисного окисления липидов. Препарат двухвалентного железа сульфата/серин («Актиферрин») активирует процесс ПОЛ через I сутки его введения, что проявляется в виде увеличения свободно-радикальной активности плазмы, замедлении роста антиоксидантной активности и повышении скорости спада процесса СРО. Препарат трехвалентного железа (III) гидроксид полимальтозат (мальтофер) на ранних этапах обусловливает незначительное, а на более поздних этапах - выраженное влияние на указанный процесс, что подтверждается увеличением скорости спада процесса СРО и снижением активности СОД (через 1 сутки его введения), снижением концентрации МДА (через 5 суток), а также снижением антиоксидантной активности и активности СОД (через 10 суток), увеличением свободно-радикальной активности плазмы и скорости спада процесса СРО (через 20 суток), снижением содержания МДА (через 30 суток).
Установлено, что при коротком курсе введения водорастворимый антиок-сидант этилметилгидроксипиридина сукцинат (мексидол) наиболее комплементарен с препаратом двухвалентного железа «Актиферрином», о чем свидетель-
ствует динамика таких показателей, как потенциальная способность плазмы к СРО, концентрация МДА и активность СОД. Жирорастворимый антиоксидант витамин Е (токоферола ацетат) наиболее комплементарен с препаратом трехвалентного железа мальтофером, что подтверждается динамикой таких показателей, как потенциальная способность плазмы к СРО, концентрация МДА и церу-лоплазмина.
Практическая ценность работы состоит в том, что полученные результаты позволяют оптимизировать терапию железодефицитной анемии на основе обоснованного выбора ферропрепарата с учетом особенностей влияния препаратов двух- и трехвалентного железа на процесс свободно-радикального окисления и сроков активации ими указанных реакций, а также сочетанного назначения с ними наиболее комплементарного антиоксиданта, под контролем динамики показателей перекисного окисления липидов.
Результаты исследований внедрены в деятельность лечебно-профилактических учреждений службы медицинского обеспечения на Горьков-ской железной дороге - филиале ОАО «Российские железные дороги».
По результатам исследования зарегистрирована Заявка на изобретение № 2008149614 «Способ лечения железодефицитной анемии у беременных» в Федеральном институте промышленной собственности Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.
Основные положения работы внедрены и используются в процессе обучения студентов, клинических ординаторов и интернов на кафедре общей и клинической фармакологии ГОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия».
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Существующие различия во влиянии препаратов двух- и трехвалентного железа на процесс перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты проявляются на разных этапах их введения и обусловлены особенностями химической структуры, а также фармакокинетики железосодержащих препаратов.
2. Препарат двухвалентного железа сульфата/серин («Актиферрин») активирует процесс перекисного окисления липидов уже на ранних этапах его введения (через 1 сутки), а препарат трехвалентного железа (III) гидроксид по-лимальтозат (мальтофер) на ранних этапах обусловливает незначительное, а на более поздних этапах - выраженное влияние на указанный процесс.
3. При коротком курсе введения водорастворимый антиоксидант этилме-тилгидроксипиридина сукцинат (мексидол) наиболее комплементарен с препаратом двухвалентного железа «Актиферрином», а жирорастворимый антиоксидант витамин Е (токоферола ацетат) - с препаратом трехвалентного железа мальтофером.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации представлены и обсуждены на 2-й Российско-китайской научной конференции по фармакологии «Фундаментальная фармакология и фармация -клинической практике» (Пермь, 2006); Международном конгрессе «Развитие фармакоэкономики и фармакоэпидемиологии в Российской Федерации» (Моек-
ва, 2006); XIV Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2007); III съезде фармакологов России «Фармакология - практическому здравоохранению» (Санкт-Петербург, 2007); VI Международном конгрессе «Доказательная медицина - основа современного здравоохранения» (Хабаровск, 2007); XV Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2008).
Публикации. По теме диссертации имеется 9 публикаций, в том числе 1 - в издании, рекомендованном ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследований, двух глав собственных исследований, обсуждения результатов исследований, выводов, практических рекомендаций, библиографического списка. Работа изложена на 167 страницах текста компьютерного набора, иллюстрирована 14 рисунками, 24 таблицами. Библиографический список содержит 298 названий работ, из них 170 отечественных и 128 зарубежных автора.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Работа выполнена на кафедре общей и клинической фармакологии с использованием экспериментально-лабораторной базы Центральной научно-исследовательской лаборатории ГОУ ВПО НижГМА.
Эксперименты проведены на 290 белых нелинейных крысах-самцах с исходной массой 70-75 г, у которых в течение трех месяцев создавалась модель алиментарной железодефицитной анемии (МУК 2.3.2.721-98. Пищевые продукты и пищевые добавки. Определение безопасности и эффективности биологически активных добавок к пище, 1998). При этом контролировались вышеуказанные гематологические показатели (табл. 1), а при снижении гемоглобина на 35% от исходного уровня считалось, что у животных имеется анемия (Красникова И.М., 2003). Для подтверждения ее железодефицитного характера часть животных забивали и определяли концентрацию сывороточного железа. Затем у животных определялись показатели ПОЛ и АОЗ. Отбор крови для определения уровня гемоглобина и количества эритроцитов проводился из хвостовой вены, для определения содержания сывороточного железа и показателей ПОЛ (АОЗ) животных забивали методом декапитации. При этом животным предварительно вводили гепарин.
В последующем из оставшейся части животных осуществлялось формирование групп животных методом случайных чисел, и животным опытных групп вводили препараты железа и антиоксиданты в эквитерапевтических дозах. При выборе доз руководствовались средними терапевтическими дозами, в которых изучаемые препараты рекомендованы для клинического применения (Государственный реестр лекарственных средств, 2004). Пересчет доз с человека на крыс осуществлялся с учетом коэффициентов поверхности тела по методу эквитерапевтических доз (Freireich E.J., 1966).
Таблица]
Динамика гематологических показателей на этапе моделирования
Этап исследования показателя Показатель
НЬ, г/л Ег, хЮ /л СЖ, м км оль/л
Исходный уровень без анемии 145,20±2,67 4,56±0,17 46,65±2,73
Исходный уровень при анемии 93,65±1,89 3,65±0,14 27,15±1,61
Примечания: НЬ - уровень гемоглобина; Ег - количество эритроцитов; СЖ - содержание сывороточного железа.
Животным контрольной группы перорально вводили дистилированную воду. Все серии экспериментальных исследований выполнялись параллельно. В течение всего периода исследований проводилось взвешивание и наблюдение за поведением животных.
Распределение животных по сериям представлено в таблице 2.
Таблица2
Характеристика серий экспериментальных животных
Серии эксперимента Характеристика серии Количество крыс
Контрольная ЖДА, п/о вода дистиллированная, 30 суток 60
«Актиферрин» ЖДА, п/о «Актиферрин» 17,14 мг/кг (в пересчете на Ре2+), 30 суток 60
Мальтофер ЖДА, п/о мальтофер 17,14 мг/кг (в пересчете на Ре элементарное), 30 суток 60
«Актиферрин»/ мексидол ЖДА, п/о «Актиферрин» 17,14 мг/кг, в/м мексидол 25,71 мг/кг, 5 суток 20
«Актиферрин»/ токоферол ЖДА, п/о «Актиферрин» 17,14 мг/кг, в/м токоферол 8,57 мг/кг, 5 суток 20
Мальтофер/ мексидол ЖДА, п/о мальтофер 17,14 мг/кг, в/м мексидол 25,71 мг/кг, 5 суток 20
Мальтофер/ токоферол ЖДА, п/о мальтофер 17,14 мг/кг, в/м токоферол 8,57 мг/кг, 5 суток 20
Примечания: п/о - перорально; в/м - внутримышечно.
Забой животных осуществлялся через 1 сутки, 3, 5, 10, 20 и 30 суток введения препаратов железа, либо через 1 сутки и 5 суток введения препаратов железа с антиоксидантами (по 10 крыс из каждой группы на каждом из указанных сроков, через 24 ч после введения препаратов). Объектом исследования являлась кровь и свежеприготовленная плазма экспериментальных животных. При этом исследовались гематологические показатели (уровень гемоглобина - на каждом из указанных сроков, количество эритроцитов и концентрация сывороточного железа - через 30 суток введения препаратов железа), а также показатели ПОЛ и АОЗ (на каждом из перечисленных этапов забоя).
Определение уровня гемоглобина, количества эритроцитов и сывороточного железа проводилось с помощью фотометрического метода. Выполнено 250 определений уровня гемоглобина, 100 - количества эритроцитов и 60 - концентрации сывороточного железа.
Для определении интенсивности СРО и антиоксидантной активности (АОА) плазмы крови использовалось измерение хемилюминесценции (XJI) с определением показателей потенциальной способности биологического объекта к ПОЛ (Гщах), светосуммы ХЛ (S) (обратно пропорциональной АОА) и тангенса угла наклона кинетической кривой ХЛ (tga2) (характеризующего скорость спада кинетической кривой ХЛ, то есть скорость снижения процесса СРО) на био-хемилюминометре БХЛ-06 (Кузьмина Е.И., Нелюбин A.C., Щенникова М.К., 1983).
Анализ содержания малонового диальдегида (МДА) проводился по реакции с тиобарбитуровой кислотой по методу Smith J.B. (1976). Исследование активности супероксиддисмутазы (СОД) выполнялось по методу Nischikimi М. (1972), каталазы - по методу Aebi Y. (1970). Изучение концентрации церуло-плазмина осуществлялось с помощью иммуно-турбидиметрического метода на биохимическом автоматическом анализаторе Olympus AU640.
Выполнено 270 исследований, включающих одновременное определение показателей ИБХЛ, концентрации малонового диальдегида, активности супероксиддисмутазы и каталазы, а также содержания церулоплазмина.
Статистическая обработка полученных результатов проводилась с использованием лицензионного статистического пакета «STADIA 7.0/prof» (№ копии 1434) и оценкой уровня значимости различий между двумя выборками с помощью параметрических и непараметрических критериев.
РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХИССЛЕДОВАНИЙ
В результате проведенных исследований было установлено, что препарат двухвалентного железа сульфата с серином («Актиферрин») вызывает статистически значимое увеличение максимальной интенсивности ХЛ (1тах), характеризующей потенциальную способность биологического объекта к свободно-радикальному окислению (СРО) или его свободно-радикальную активность (CPA), уже через 1 сутки его введения (на 18,89%; Р<0,01 по сравнению с исходным уровнем). Через 3 суток это повышение становится менее выраженным, чем у животных контрольной группы (Р<0,01). Через 20 и 30 суток введения «Актиферрина», напротив, регистрируется снижение указанного показателя по сравнению с исходным уровнем (на 15,08% и 5,08% соответственно; Р<0,05 на обоих указанных этапах), которое при этом не отличается от группы контроля (рис. 1). Таким образом, препарат «Актиферрин» увеличивает CPA плазмы именно на ранних этапах его введения (через 1 сутки), вызывая «ранний» окси-дативный стресс, что согласуется с данными литературы о влиянии препаратов двухвалентного железа на процесс СРО (Блошанский Ю.М., Geisser Р., Хасабов H.H., 2006; Kang J.O., 2001; Defrere S. et al., 2008; Dimitrov J.D. et. al, 2008; Hiong S. et al., 2008; Weinberg E.D., 2008).
исходный I уровень
20 30 сутки
исходный 1 уровень
20 30 сутки
..........*. *.
* >
** **
¡тПШ
исходный уровень
■
10
20 30 сутки
® актиферрин ЕЗмальтофер И контроль
Рис. 1. Динамика максимальной интенсивности хемилюми-несцентного свечения (1гаа
