Введение
Известно, что резорбция препаратов при внутритканевом введении зависит от нескольких факторов: анатомических особенностей (интенсивности лимфо- и кровоснабжения) зоны внутритканевого введения, реакции окружающих тканей на вводимый препарат, молекулярной массы препарата.
Биотрансформация лекарственных веществ, введенных в ткань, предполагает изменение строения химического препарата под действием окружающей биологической среды [2]. Изменение структуры молекулы, вследствие биотрансформации, отражается на ее биологической активности. При этом, если в процессе такой трансформации активный центр молекулы, который опосредует эффект ее взаимодействия с биологическим субстратом, не меняется, то причиной модификации биологического действия будет изменение транспортно-распределительных отношений, т. е. фармакокинетики. От фармакодинамики и фармакокинетики зависит специфическое действие любого препарата. Первое понятие определяет зависимость между концентрацией лекарственного средства и вызываемым им эффектом, второе - зависимость между дозой и концентрацией лекарственного вещества в крови и тканях организма. Эти два направления фармакологии нельзя рассматривать как приложение одного к другому, так как обе дисциплины имеют общий объект исследования - систему «лекарственное вещество - организм».
Противоопухолевые препараты воздействуют на биохимические процессы, одновременно протекающие как в опухолевых, так и в нормальных тканях организма. Поэтому требования к фармакокинетике этих соединений имеют ряд особенностей, связанных с низкой избирательностью их действия [4]. Одной из важнейших задач химиотерапии является повышение избирательности действия противоопухолевых препаратов, которая зависит от накопления эффективной концентрации лекарственного вещества в месте их полезного действия и длительного ее поддержания. При этом химиопрепарат должен как можно меньше накапливаться в местах активного воздействия на интактные ткани.
В связи с этим целью настоящего исследования было изучение в эксперименте способности плазмы крови депонировать химиопрепарат в месте его введения.
Материал и методы
В работе были использованы 40 самцов белых беспородных крыс в возрасте 8-10 месяцев массой 280-320 граммов. При экспериментальном моделировании интраоперационно химиопрепараты, инкубированные с аутоплазмой периферической крови, вводили в паренхиму печени животных. Использованы следующие химиопрепараты: 5-фторурацил («Лэнс», Россия), цисплатин («Pharmacia & Upjohn», Италия).
Животные были разделены на 2 основные группы:
1-я - 20 крыс, которым в паренхиму печени вводили 25 мг (0,125 мл) 5-фторурацила, инкубированного с 0,125 мл плазмы крови. Исследования проводили через 30 мин, 1 час, 2 часа, 3 часа после введения препарата.
2-я - 20 крыс, которым в паренхиму печени вводили 0,5 мг цисплатина, инкубированного с 0,25 мл плазмы крови. Исследования проводили через 1 сутки, 3 суток и 7 суток после введения препарата.
В качестве контроля были использованы 2 группы крыс:
1-я - 20 крыс, которым в паренхиму печени вводили 25 мкг (0,125 мл) 5-фторурацила. Исследования проводили через 30 мин, 1 час, 2 часа, 3 часа после введения препарата.
2-я - 20 крыс, которым в паренхиму печени вводили 0,5 мг цисплатина. Исследования проводили через 1 сутки, 3 суток и 7 суток после введения препарата.
Изучали уровень введенных химиопрепаратов в месте введения и сыворотке крови животных в указанные временные интервалы. Кровь у крыс забирали из подключичной вены в пробирки с антикоагулянтом, центрифугировали, полученную плазму инкубировали в течение 30 мин с химиопрепаратами и интраоперационно вводили животным в паренхиму печени. Операцию проводили под эфирным наркозом. Медикаментозный сон животных наступил через 1-2 мин. Продолжительность анестезии составляла 10 мин.
Результаты и их обсуждение. Мы провели анализ уровня содержания 5-фторурацила в паренхиме печени и сыворотке крови крыс. Установлено, что через 30 мин от момента внутритканевой инъекции 5-фторурацила количество препарата в паренхиме печени после введения его на аутоплазме, практически в 5 раз превосходило таковое после введения его на традиционном растворителе (табл. 1).
Таблица 1
Уровень 5-фторурацила в паренхиме печени крыс в динамике эксперимента
|
Сроки исследования |
Концентрация препарата (мкг) |
|
|
контрольная группа |
основная группа |
|
|
30 мин |
2,7±0,2 |
13,5±0,71 |
|
60 мин |
0,87±0,1 |
13,2±0,91 |
|
120 мин |
0 |
6,0±0,42 |
Примечание: 1 - достоверно по отношению к показателю в контрольной группе при р≤0,05; 2 - достоверно по отношению к предыдущему сроку исследования при р≤0,05.
Противоположная картина отмечена в сыворотке крови в этот срок исследования. Наибольшее количество обнаружено после внутритканевого введения 5-фторурацила на физиологическом растворе - 15,7±1,2 мкг, тогда как после введения препарата на аутоплазме в сыворотке крови крыс препарат в этот срок не определялся (табл. 2).
Через 1 час после внутритканевого введения 5-фторурацила на физиологическом растворе его уровень снизился в 3,1 раза, тогда как после введения химиопрепарата на аутоплазме содержание его в паренхиме печени сохранялось на уровне предыдущего срока исследования (табл.1). В сыворотке крови после введения его на физиологическом растворе в этот срок исследования уровень препарата не определялся (табл. 2). Иная картина отмечена после введения препарата на аутоплазме: через 1 час его концентрация составила 1,5 мкг.
Через 2 часа после введения 5-фторурацила крысам 1-й контрольной группы в паренхиме печени его уровень не определялся. После введения препарата крысам 1-й основной группы его уровень составил 45,5 % от определенного в предыдущий срок исследования. В сыворотке крови крыс через 2 часа от момента введения препарата на физиологическом растворе уровень его не определялся, а после введения на аутоплазме отмечен пик его содержания (табл.1).
Таблица 2
Уровень 5-фторурацила в сыворотке крови крыс в динамике эксперимента
|
Сроки исследования |
Концентрация препарата (мкг) |
|
|
контрольная группа |
основная группа |
|
|
30 мин |
15,7±0,2 |
0 |
|
60 мин |
0 |
1,5±0,2 |
|
120 мин |
0 |
5,9±0,81 |
Примечание: 1 - достоверно по отношению к предыдущему сроку исследования при р≤0,05.
Через 3 часа препарат не определялся в печени и сыворотке крови крыс ни при одном способе введения.
Наши результаты согласуются с данными литературы о том, что снижение на 90 % содержания 5-фторурацила в крови больных после внутривенного введения в больших дозах происходит в течение 1 часа [3].
Далее мы провели анализ уровня содержания цисплатина в паренхиме печени и сыворотке крови крыс. Показано, что через 1 сутки после внутритканевой инъекции цисплатина наибольшее количество препарата определялось в паренхиме печени при использовании аутоплазмы для введения. Содержание препарата на 23,8 % превосходило таковое при использовании традиционного растворителя (табл. 3).
Таблица 3
Уровень цисплатина в паренхиме печени крыс в динамике эксперимента
|
Сроки исследования |
Концентрация препарата (мкг) |
|
|
контрольная группа |
основная группа |
|
|
1 сутки |
200,7±9,2 |
262,5±11,71 |
|
3 суток |
42,8±0,1 |
193,7±10,91 |
|
7 суток |
0 |
11,3±0,82 |
Примечание: 1 - достоверно по отношению к показателю в контрольной группе при р≤0,05; 2 - достоверно по отношению к предыдущему сроку исследования при р≤0,05.
В сыворотке крови крыс после введения цисплатина на физиологическом растворе в этот срок исследования обнаружено 40±2,1 мкг препарата, а в сыворотке животных 2 основной группы препарат не определялся (табл. 4).
Через 3 суток после внутритканевого введения цисплатина на аутоплазме в паренхиме печени сохранялся достаточно большой его уровень, хотя по сравнению с предыдущим сроком содержание препарата снизилось на 26,2 %. При использовании традиционного растворителя в паренхиме печени обнаруживалось в 4,5 раза меньше препарата, чем в ткани соответствующей основной группы (табл. 3).
Таблица 4
Уровень цисплатина в сыворотке крови крыс в динамике эксперимента
|
Сроки исследования |
Концентрация препарата (мкг) |
|
|
контрольная группа |
основная группа |
|
|
1 сутки |
40,0±2,1 |
0 |
|
3 суток |
108,2±14,21 |
81,5±9,2 |
|
7 суток |
0 |
0 |
Примечание: 1 - достоверно по отношению к предыдущему сроку исследования при р≤0,05.
В сыворотке крови крыс 2-й контрольной группы через 3 суток после введения цисплатина на физиологическом растворе отмечен пик концентрации препарата - в 2,7 раза выше, чем в предыдущий срок исследования. В этот срок исследования в сыворотке крови крыс 2-й основной группы после внутритканевой инъекции цисплатина на аутоплазме обнаружена значительная концентрация препарата (табл. 4).
Через 7 суток от момента инъекции цисплатина на физиологическом растворе и аутокрови в месте введения его уровень не определялся. После введения препарата на аутоплазме его уровень составил 4,3 % от впервые определенного, в абсолютном измерении количество препарата после инъекции на аутоплазме в этот срок исследования было 11,3±2,1 мкг (табл.4). В сыворотке крови крыс 2-й контрольной и 2-й основной групп через 7 суток от момента введения препарата уровень его не определялся (табл. 4).
Возможности интерпретации экспериментальных данных, позволяющие получить дополнительную информацию, расширяются при использовании математических моделей для вычисления фармакокинетических констант противоопухолевых препаратов [1].
Поэтому сочли целесообразным сравнить объемы распределения химиопрепаратов при внутритканевом введении в паренхиму печени крыс на традиционном растворителе и после инкубации с аутоплазмой. Объем распределения служит хорошим примером абстрактной сути фармакокинетики: это не объем как таковой, а концепция, которая помогает понять то, что мы наблюдаем, и предсказать некоторые свойства препарата, а также рассчитать другие фармакокинетические данные [5].
Мы использовали следующую формулу:
Vd= Доза/Со, где Со - концентрация препарата в плазме крови.
Следует подчеркнуть, что объем распределения - это полностью условная величина, предполагающая равномерность распределения лекарственного соединения по всем секторам организма. Вместе с тем расчет указанной величины может дать ценную информацию об изменении свойств лекарственного вещества и доказать, что инкубация его, в данном случае с аутоплазмой животных, приводит к биотрансформации препарата.
Установлено, что после внутритканевого введения 5-фторурацила на физиологическом растворе он элиминируется из крови в течение 30 мин при низких значениях объема распределения, т.е. местное введение цитостатика на традиционном растворителе способствует быстрому поступлению его в кровяное русло с последующим выведением из организма подопытных животных (табл. 5).
В этот отрезок времени препарат, введенный в паренхиму печени после инкубации с аутоплазмой, еще не появлялся в крови. Спустя час от момента введения 5-фторурацила на аутоплазме величина объема распределения свидетельствовала о повышенном захвате не депонированной его части тканями организма.
Таблица 5
Условный объем распределения 5-фторурацила в организме крыс в зависимости от способа его введения
|
Сроки. Показатели |
На физ. растворе (1-я группа) |
На аутоплазме (2-я группа) |
|
|
30 мин |
Vd |
1,6±0, 3 |
- |
|
Co (мкг) |
15,7±0,2 |
0 |
|
|
1 час |
Vd |
- |
16,7±1,1 |
|
Co (мкг) |
0 |
1,5±0,2 |
|
|
2 часа |
Vd |
- |
4,3±0,4 |
|
Co(мкг) |
0 |
5,9±0,2 |
|
Объем распределения цисплатина после инъекции в паренхиму печени на физиологическом растворе свидетельствовал о повышенном захвате и распределении в ткани организма через 1 сутки, тогда как повышенное значение объема распределения после введения препарата на аутоплазме отмечено через 3 суток (табл. 6).
Таблица 6
Условный объем распределения цисплатина в организме крыс в зависимости от способа его введения
|
Сроки |
Показатели |
На физ. растворе (1-я группа) |
На аутоплазме (2-я группа) |
|
1 сут |
Vd |
12,4±0,3 |
- |
|
Co |
40,0±0,8 |
0 |
|
|
3 сут |
Vd |
- |
6,1±0,7 |
|
Co |
0 |
81,5±10,7 |
Из приведенных результатов следует, что аутоплазма обладает повышенной депонирующей способностью. Доказано, что после внутритканевого введения инкубированных с аутоплазмой химиопрепаратов время пребывания лекарственного вещества в месте его введения - паренхиме печени - увеличивается. Причем, это происходит вне зависимости от основного механизма действия цитостатиков и традиционной для них фармакокинетики, т.е. аутоплазма является универсальным депонирующим агентом для внутритканевого введения цитостатиков различного класса.
Таким образом, несмотря на то, что фармакокинетика определяет индивидуальные особенности распределения препаратов в организме, основанные на экспрессии генов и уровне индивидуальной чувствительности, можно утверждать следующее: использование аутоплазмы для внутритканевого введения цитостатиков позволяет депонировать их и удлинять сроки пребывания в регионе их полезного действия.
Рецензенты:
Шихлярова Алла Ивановна, д-р биол. наук, профессор, главный научный сотрудник отделения биотерапии онкологических заболеваний Института аридных зон ЮНЦ РАН, г. Ростов-на-Дону.
Николаева Надежда Владимировна, д-р мед. наук, ассистент кафедры онкологии Ростовского государственного медицинского университета, г. Ростов-на-Дону.