Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

ВЛИЯНИЕ НОВЫХ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА В СОСТАВЕ ПОЛИМЕРНЫХ ФОРМ НА МОДЕЛИРОВАННОЕ ВОСПАЛЕНИЕ

Тихонова Я. В. 1 Самофалов А. С. 1 Артюшкова Е. Б. 1 Калуцкий П. В. 1 Лазурина Л. П. 1
1 ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет Минздравсоцразвития России»
Проблема лечения гнойных ран далека от разрешения в связи с появлением резистентных и полирезистентных форм микроорганизмов к имеющимся антибактериальным препаратам. Представление о раневом процессе постоянно меняется вместе с развитием медицины, микробиологии и технических наук и постоянно находится в центре пристального внимания клиницистов, приобретая медико-социальное значение. Постоянное внимание к этой сложной и актуальной проблеме объясняется также увеличением числа гнойно-воспалительных заболеваний, тяжестью их течения, прогрессирующим возрастанием антибиотикоустойчивых и антибиотикозависимых микроорганизмов. Цель исследования заключалась в изучении влияния иммобилизованных форм, содержащих новые производные железа и меди, на воспаление в эксперименте. Применение комбинированных гелей, содержащих комплексные соединения железа и нитроимидазола цинка с производными β-пиридинкарбоновой кислоты позволило получить хороший эффект при лечении гнойных раневых процессов стафилококковой этиологии, так как обеспечило высокую противомикробную активность, обезболивающий эффект и регенеративное действие, влияющие на сроки лечения ран.
антимикробные препараты
лекарственные формы
биологически активные вещества.
1. Арзамасцев Е. В. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / Е. В. Арзамасцев, В. П. Фисенко, Э. А. Бабаян. – М.: Ремедиум, 2000. – 115 с.
2. Беленький М. Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта / М. Л. Беленький. – М.: Наука, 1971. – 177 с.
3. Даценко Б. М. Методические рекомендации по экспериментальному (доклиническому) изучению лекарственных препаратов для местного лечения гнойных ран / Б. М. Даценко, Н. Ф. Калиниченко, В. К. Лепехин [и др.]. – М., 1995. – 45 с.
4. Игнатов Ю. Д. Методические рекомендации по экспериментальному изучению местноанестезирующих средств / Ю. Н. Васильев, В. Н. Жуков [и др.]. − М., 1990. – 49 с.
5. Кузин М. И. Хирургические болезни / под ред. М. И. Кузина. – М.: Мед. лит., 2002. – 516 с.
6. Хабриев Р. У. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / Р. У. Хабриев. – М.: Медицина, 2005. − 832 с.

Введение

Проблема лечения гнойных ран и раневой инфекции издавна является одной из важнейших в медицине, занимая ведущее место в хирургической заболеваемости. Обусловлено это изменившимся характером патогенных микроорганизмов, сложностью в выборе лечебной тактики, отсутствием унифицированных антибактериальных средств и методов лечения.

Ранее в проведенных исследованиях было показано, что комплексные соединения железа обладают выраженной противомикробной активностью,  проявляя  иммуномодули- рующие свойства, и относятся к классу малотоксичных веществ. Поэтому целью исследования явилось изучение влияния новых комплексных соединений в составе полимерных форм на моделированное воспаление.

Материалы и методы исследования

Для решения поставленных задач применен комплекс фармакологических, микробиологических и гистологических методов анализа. Все экспериментальные работы проводили согласно «Руководству по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ» (В. П. Фисенко, Е. В. Арзамасцев, Э. А. Бабаян) [1] с определением LD50 (М. А. Беленький, Е. В. Арзамасцев) [1, 2], согласно «Руководству по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ (под редакцией Хабриева Р. У.) [6], «Методических рекомендаций по экспериментальному (доклиническому) изучению лекарственных препаратов для местного лечения гнойных ран» (Б. М. Даценко, Н. Ф. Калиниченко, В. К. Лепехин) [3], «Методических рекомендаций по экспериментальному изучению местноанестезирующих средств» (Ю. Д. Игнатов, Ю. Н. Васильев, В. Н. Жуков) [4], «Руководства для врачей» (под редакцией М. И. Кузина, Б. М.  Костюченок) [5]. В процессе экспериментальных исследований комплексных соединений были использованы теплокровные животные 3 видов (белые крысы линии Вистар массой 180–220 г, кролики породы Шиншилла массой 2,5-3,0 кг, морские свинки массой 320-350 г) обоего пола.

Объекты исследования: соединения, синтезированные на кафедре биологической и химической технологии КГМУ под лабораторными шифрами: PMnFe, PFdFe; образцы цельной крови и биологические ткани экспериментальных животных. При выполнении работы были использованы  штаммы микроорганизмов и грибов, полученные из коллекции ГИСК им. Л. А. Тарасевича (г. Москва): StaphylococcusaureusATCC 25923, Staphylococcusaureus 209-Р, BacillussubtilisATCC 6633, BacilluscereusATCC 10702, EscherichiacoliATCC 25922, ProteusvulgarisATCC 4636, PseudomonasaeruginosaATCC 27853, CandidaalbicansNCTC 2625.

Для изучения терапевтической эффективности полимерных форм, содержащих новые комплексные соединения, на крысах моделировали гнойную рану. Полнослойные кожные раны 2х2 см наносили крысам под эфирным наркозом на лишенном волосяного покрова участке спины в области холки. Инфекцию кожной раны вызывали путем нанесения на поверхность раны взвеси суточной агаровой культуры  Staphylococcusaureus № 552 в количестве 0,2 мл с концентрацией 1 млрд.м.т./мл с последующим  ушиванием раны. Спустя 3 суток в ране развивался воспалительный процесс с выраженным отеком и гиперемией кожного покрова. Исследованию подвергались биоптаты края (дна) раны до начала и в процессе лечения (3,5,7,11,14 сутки) изучаемыми металлокомплексами  (основные группы животных), лигандами и мазью «Левомеколь» (группы сравнения животных) и группа животных без лечения (контрольная группа). Для получения биоптата иссекался участок ткани на всю глубину раны, фиксировался в 10–12 % растворе нейтрального формалина с последующей проводкой по восходящим спиртам. Приготовленные срезы окрашивались гематоксилин-эозином. Препараты исследовались методом световой микроскопии. Все полученные данные подвергнуты статистической обработке с помощью программного комплекса «Биостатистика».

Результаты исследования и их обсуждение

Для повышения биологической активности известных лекарственных средств применен целенаправленный синтез комплексных соединений железа с производными нитроимидазола и  нитрофурана. В качестве препаратов сравнения при определении противовоспалительного действия служили полимерные формы, содержащие производные нитроимидазола и нитрофурана.

Изучали влияние полимерных форм, содержащих комплексные соединения железа, на острое экссудативное воспаление конечности крыс по стандартной методике.

Исследуемые иммобилизированные формы наносили на лапку в количестве 250 мг. Повторные измерения объема лапки крысы проводили спустя  3 часа, в момент наибольшего развития воспалительного отека при данной модели, окончательное измерение объема лапки проводили через сутки, на стадии затухания острого экссудативного воспаления лапки крысы. Прирост объема лапки составлял степень выраженности стадии экссудации. Для сравнения изучали влияние на воспалительный процесс основы – плацебо (5 %-ный гель ГПМЦ). В результате проведенного исследования было установлено, что изучаемые полимерные иммобилизированные формы, содержащие комплексные соединения железа, обладали выраженной противоэкссудативной активностью, достоверно отличались от иммобилизированных форм, содержащих лиганды (таблица 1).

Таблица 1. Динамика воспалительного отека (мл)

Группы животных

Объем лапки исходный

Р,%

Объем лапки через 3 часа

Объем лапки через сутки

Нелеченые животные,

n = 6

1,07±0,04

 

1,65±0,07

1,21±0,05

Животные, получавшие

гель-плацебо,

n = 6

1,02±0,05

4,67  р>0,05

1,50±0,08

1,15±0,06

Животные, получавшие

гель с PMn,

n =6

0,97±0,04

9,34 р>0,05

1,24±0,06

0,05±0,05

Животные, получавшие

гель с PMnFe,

n =6

0,95±0,05

11,21 р>0,05

1,14±0,05

0,97±0,04

Животные, получавшие

гель с PFd,

n =6

0,96±0,04

10,28 р>0,05

1,20±0,06

1,06±0,05

Животные, получавшие

гель с PFdFe,

n =6

0,93±0,05

13,08 р>0,05

0,15±0,05

0,99±0,04

 Примечание: p – показатель достоверности отличий к объему лапок на исходном уровне к группе нелеченых животных (контроль); %  – к показаниям нелеченых животных.

Изучаемые гели, содержащие лиганды, проявляли схожее противоэкссудативное действие. Снижение стадии экссудации отмечалось и через 3 часа, и через сутки после индукции экспериментального воспаления  как для животных, получавших гели с PMn и PFd, так и для животных, получивших гели с PMnFe и PFdFe. Через 3 часа эксперимента действие гелей, содержащих лиганды (PMn и PFd), обеспечивало выраженное угнетение экссудативной фаза воспаления: отек был на 28,98 % и 31,78 % меньше, чем в контроле (нелеченые животные). Через сутки этот показатель был меньше показателя контрольной группы (нелеченые животные) на 5,60 % и 3,73 % (р<0,05) соответственно. Через 3 часа эксперимента действие гелей, содержащих комплексные соединения железа (PMnFe и PFdFe) обеспечивало выраженное угнетение экссудативной фазы воспаления: отек был на 36,45 %  и 33,65 % меньше, чем в контроле (нелеченые животные). Через сутки этот показатель был меньше показателя контрольной группы (нелеченые животные) на 11,21 % и 7,47 % (р<0,05) соответственно. Противовоспалительную эффективность исследуемых образцов  гелей рассчитывали по формуле:

P = [(Vk – V0)/Vk] ·100% , где:

P – процент угнетения воспаления,

Vk – среднее увеличение объема отечной лапки в контроле,

Vo – среднее увеличение объема отечной лапки у леченых животных.

РГПPMn=[(0,58–0,27)/0,58]·100%=53,43%РГПPMnFe=[(0,58–0,19)/0,58]·100%=67,24 %

РГПPFd=[(0,58–0,24)/0,58]·100%=58,62%РГПPFdFe=[(0,58–0,22)/0,58]·100%=62,07 %

РГП-плацебо=[(0,58–0,48)/0,58]·100%=17,24 %

Противовоспалительная эффективность гелей, содержащих лиганды (PMn и PFd), составляла 53,43 % и 58,62 % соответственно, а противовоспалительная эффективность иммобилизированных форм, содержащих комплексные соединения железа (PMnFe и PFdFe), составляла 67,24 %  и 62,07 % соответственно. Противовоспалительная эффективность геля- плацебо составляла – 17,24 %.

Таким образом, противовоспалительная активность гелей, содержащих лиганды (PMn и PFd), в 3,1 и 3,4 раза превосходила гель-плацебо. В случае иммобилизированных форм, содержащих комплексные соединения железа (PMnFe и PFdFe), противовоспалительная активность в 3,9 и 3,6 раза превосходила гель-плацебо  соответственно.

Анализ результатов динамики развития гиперемии позволил установить, что у животных, получавших гели, содержащие  PMn и PFd, через 3 часа эксперимента гиперемия была меньше относительно контроля в 1,8 и 1,9 раза  соответственно, а у животных, получавших иммобилизированные формы, с содержанием  PMnFe и PFdFe гиперемия снижалась в 2,4 и 2,1 раза соответственно. Через сутки у животных, получавших иммобилизированные формы, с содержанием  PMnFe и PFdFe, гиперемия снижалась в 2,0 и 1,7 раза относительно контроля.

Все ингредиенты (кроме комплексных соединений железа с производными нитроимидазола и нитрофурана), входящие в состав полимерных форм, являются официальными препаратами с хорошо изученными свойствами, в том числе и токсикологическими характеристиками. Комбинация изучаемых комплексных соединений железа фармакологическими веществами предлагается впервые, так как позволяет предположить возможность фармакологического синергизма входящих ингредиентов в иммобилизированные формы.

Изучение влияния иммобилизированных форм, содержащие комплексные соединения железа (PMnFe и PFdFe) на раздражающее действие проведено in vivo на переднем сегменте слизистой оболочки глаза морских свинок и кроликов, n=3. Оценку раздражающего действия проводили по 5-ти бальной шкале in vivo на слизистой оболочке глаз животных через 30 секунд и 2 минуты по выраженности отека и гиперемии. Лабораторные образцы гелей, содержащие  PMnFe и PFdFe, закладывали под верхнее веко экспериментальных животных, после чего делали заключение об оценке раздражения, которое складывалось из суммирования балла гиперемии и балла отека. Соотношение методу площадью, захваченной эритемой и отеком на экспериментальной слизистой оболочке конъюнктивы и площадью контрольной, определяло индекс первичного раздражения. Вещества, вызывающие реакцию с индексом 1–2, являются слабыми раздражителями, с индексом 3–5 – умеренными, а с индексом больше 5 – сильными. Второй глаз экспериментального животного служил в качестве контроля. Значение раздражающего действия геля-плацебо (контроль) через 2 минуты равно 2 балла, то есть слабое раздражающее действие. В гелях, содержащих PMn и PFd, значение раздражающего действия было 2 балла и 3 балла соответственно, что соответствует умеренному раздражающему действию изучаемых гелей. В гелях, содержащих  PMnFe и PFdFe, значение раздражающего действия было равно 1 баллу и 2 баллам соответственно, что соответствует очень слабо выраженному раздражающему действию. Аналогичные результаты были получены на слизистой оболочке глаза кроликов. Проведенные исследования позволили сделать вывод, что  гель-плацебо и гели, содержащие PMnFe и PFdFe, при применении на слизистую оболочку обладают слабо выраженным  раздражающим действием, а гели, содержащие  PMn и PFd, – умеренным раздражающим действием.

Таким образом, гели, содержащие комплексные соединения железа, являются безопасными по действию на слизистые оболочки экспериментальных животных по месту их применения и могут быть рекомендованы для дальнейшего изучения с целью применения для лечения и профилактики воспалительных процессов инфекционной и неинфекционной этиологии.

Кожно-раздражающее действие изучаемых  гелей оценивали по выраженности отека и гиперемии скарифицированной кожи морских свинок и кроликов. Кожную реакцию оценивали через сутки на поврежденной правой стороне и сравнивали с интактным (левым) боком экспериментального животного. Результаты раздражения кожи экспериментальных животных оценивали по 5-ти балльной шкале, суммируя баллы гиперемии и баллы отека. Результаты по изучению местно-раздражающего действия на морских свинках и кроликах свидетельствовали о том, что гели, содержащие  комплексные соединения железа PMnFe и PFdFe, вызывали эффект с индексом 1,2±0,07 и 1,4±0,08 соответственно, через 1 сутки после их нанесения, при этом интенсивность кожной реакции составляла 1,2±0,05 и 1,3±0,06 соответственно. При регистрации кожной реакции через трое суток интенсивность кожной эритемы составляла 1,0±0,05 и 1,3±0,06 балла, а индекс раздражающего действия – 1,1±0,06 и 1,2±0,07 соответственно.

Таким образом, комплексные соединения железа в составе гелей обладали слабым раздражающим действием на кожу экспериментальных животных, так как индекс раздражающего действия не превысил 2. Поэтому представляло интерес изучение противомикробной активности лабораторных образцов гелей, содержащих изучаемые комплексные соединения железа, местный анестетик и никотиновую кислоту или ее комплексное соединение с цинком, с целью применения для лечения гнойных ран в эксперименте. Контролем служил гель, содержащий вместо комплексных соединений  производные нитроимидазола и нитрофурана. Результаты микробиологических исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2. Противомикробная активность комбинированных полимерных гелей

гр.

Состав гелей

Диаметр зоны задержки роста тест-штаммов, мм (М±m)

S.aureus ATCC 209-P

E.coli

ATCC 25922

B.subtilis  ATCC 6633

B.cereus ATCC 10702

C.albicans

NCTC 2625

1

PMn,  ХС, Тримекаин

18,8±0,9

17,2±0,4

18,6±0,7

18,8±0,8

18,2±0,6

2

PMnFe, ХС, Тримекаин

28,9±1,51

27,8±1,41

28,6±1,51

28,8±1,31

28,7±1,41

3

PMnFe, PNcZn, ХС, Тримекаин

38,4±1,81,2

40,5±2,01,2

37,2±1,91,2

38,3±1,91,2

30,8±1,51,2

Примечание: PMn – производное нитроимидазола; PMnFe – комплексное соединение железа с производным нитроимидазола; PNcZn – комплексное соединение цинка с производным β-пиридинкарбоновой кислоты; 1 – достоверность различий средних относительно 1-й группы (р<0,05); 2 – достоверность различий средних относительно 2-й группы (р<0,05).

Как следует из полученных данных, комбинированные гелевые формы, содержащие комплексные соединения железа и цинка  с производными нитроимидазола и β-пиридинкарбоновой кислоты, достоверно имели более значимую противомикробную активность по сравнению с полимерными формами, содержащими лиганды, диаметр зоны задержки роста возрастал в отношении изучаемых штаммов в 1,5–2,5 раза.

Изучение ранозаживляющей активности гелей проводили на модели полнослойной гнойной раны в эксперименте на лабораторных животных (крысы линии Вистар). Животные были разделены на несколько групп: животные с моделью инфицированной раны без лечения (серия 1 – контрольная группа); животные с моделью инфицированной раны, для лечения которых использовался гель, содержащий производное нитроимидазола (PMn) (серия 2 – группа сравнения); животные с моделью инфицированной раны, для лечения которых применялся гель, содержащий   комплексные соединения  железа и с производными  нитроимидазола (PMn) и β-пиридинкарбоновой кислоты (серия 3 – опытная группа); животные с моделью инфицированной раны, для лечения которых использовалась мазь «Левомеколь» (серия 4 – группа сравнения). Высокая скорость заживления ран в первые 5 суток наблюдения свидетельствует о фармакологической активности лабораторных образцов гелей в фазу экссудации. Цитограмма клеток подтверждала ускорение процессов очищения раны и ее регенерации: уменьшение количества нейтрофилов в поле зрения в 1,5 раза, увеличение числа макрофагов и фибропластов в 2,0-2,5 раза. Проведенные гистологические исследования позволили установить, что введение в состав гелей новых комплексных соединений железа и цинка в комбинации  PMnFe и PNcZn активизировало процессы регенерации и созревания соединительной ткани, а также рост эпителия по поверхности раны, т.е. способствовало ранозаживляющей активности в ране как относительно группы контроля (серия 1), так и групп, которым применяли для лечения гель, содержащий производное PMn (серия 2) и мазь «Левомеколь» (серия 4). Изменения площади гнойных ран, клинические, микробиологические и гистологические данные, полученные в ходе исследования регенеративного действия гелей, содержащих комплексные соединения железа и цинка, свидетельствовали об их высокой терапевтической активности. Иммобилизированные гелевые формы комплексных соединений железа и цинка при лечении гнойных ран в первой фазе воспалительного процесса способствовали сокращению сроков заживления с 16 суток до 12 суток.

Таким образом, применение комбинированных гелей, содержащих комплексные соединения железа и нитроимидазола цинка с производными β-пиридинкарбоновой кислоты позволило получить хороший эффект при лечении гнойных раневых процессов стафилококковой этиологии, так как обеспечило высокую противомикробную активность, обезболивающий эффект и регенеративное действие, влияющие на сроки лечения ран.

Рецензенты:

Ляшев Юрий Дмитриевич, д.м.н., профессор кафедры патофизиологии Курского государственного медицинского университета, КГМУ, г. Курск.

Привалова Ирина Леонидовна, д.б.н., профессор кафедры нормальной физиологии Курского государственного медицинского университета, КГМУ, г. Курск.


Библиографическая ссылка

Тихонова Я. В., Самофалов А. С., Артюшкова Е. Б., Калуцкий П. В., Лазурина Л. П. ВЛИЯНИЕ НОВЫХ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА В СОСТАВЕ ПОЛИМЕРНЫХ ФОРМ НА МОДЕЛИРОВАННОЕ ВОСПАЛЕНИЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=7383 (дата обращения: 21.05.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252