RU2797835C1 - Средство профилактики церебральной формы острой лучевой болезни - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к медицинской радиологии и может быть использовано для профилактики церебральной формы острой лучевой болезни. Более конкретно изобретение относится к применению лекарственного препарата оротат калия в качестве средства профилактики церебральной формы острой лучевой болезни. Технический результат состоит в предотвращении развития нарушений функций центральной нервной системы, характерных для церебральной формы острой лучевой болезни при облучении в дозах 150-200 Гр, улучшении показателей поведенческой и исследовательской активностей, в снижении частоты двигательно-координационных нарушений. Изобретение позволяет расширить арсенал фармакологических средств профилактики церебральной формы острой лучевой болезни доступным лекарственным препаратом с удобным однократным применением. 4 табл., 4 пр.

Description

Изобретение относится к медицинской радиологии и может быть использовано для профилактики церебральной формы острой лучевой болезни (ОЛБ).

Рассматривая возможные варианты воздействия радиации на человека, следует отметить, что число лиц, подвергающихся риску воздействия ионизирующих излучений (ИИ) в сверхвысоких дозах, будет постоянно возрастать. Во время или сразу после воздействия ИИ в сверхвысоких (порядка десятков и сотен грей) дозах наблюдается развитие резко выраженных нарушений функции центральной нервной системы (ЦНС), что приводит к быстрой потере дееспособности. При этом развивается комплекс характерных синдромов, таких как судорожно-паралитический, неврологический, сосудистый, поведенческие нарушения и др., объединяемых в так называемый церебральный лучевой синдром (ЦЛС) [1, 2]. Для ЦЛС характерно фазное течение, когда вслед за периодом возбуждения следует глубокая адинамия, на фоне которой возможны приступы гиперкинезов и судорог, длящихся в течение нескольких часов до наступления терминального (коматозного) состояния.

Изыскание лекарственных средств, предназначенных для профилактики нарушений функций ЦНС в указанных условиях, является одной из актуальных задач современной медицинской радиологии. Фармакологическая коррекция нарушений при ЦЛС является необходимым условием обеспечения нормальной деятельности ряда специалистов (космонавты, персонал ядерных энергетических и исследовательских установок, личный состав спасательных служб и т.п.) в аварийных и других экстремальных ситуациях, связанных с риском облучения организма ИИ в сверхвысоких дозах при выполнении аварийно-спасательных работ в зоне радиационных поражений [3]. Аналогичные ситуации могут иметь место также при применении оружия, основным поражающим фактором которого является ИИ высоких энергий. Фармакологическая коррекция нарушений при ЦЛС является необходимым условием обеспечения нормальной деятельности лиц, профессионально связанных с риском облучения организма в аварийных и других чрезвычайных ситуациях.

Для профилактики нарушений функций ЦНС, возникающих в результате воздействия ИИ в сверхвысоких дозах используют фармакологические средства -«церебральные» радиопротекторы, обеспечивающие временное сохранение работоспособности организма в подобных ситуациях. К известным средствам, обладающим свойствами «церебральных» радиопротекторов относятся: пентобарбитал [4], ингибитор АДФ-рибозолирования бензамид [5] и некоторые его производные, например 3, N, бутириламинобензамид [6, 7], а также никотинамид [8, 9, 10]. Имеются данные об эффективности в качестве средства профилактики ЦЛС зарегистрированного лекарственного препарата пиразинамида, предназначенного для терапии туберкулеза [11].

Однако указанные лекарственные препараты не в полной мере удовлетворяют основным требованиям, предъявляемым к «церебральным» радиопротекторам. Так, пиразинамид при длительном применении оказывает токсическое действие на печень. Пентобарбитал относится к снотворным средствам, ввиду чего его использование в качестве средства сохранения работоспособности человека в экстремальных ситуациях крайне лимитировано. Бензамид и его производные, обладающие в эксперименте свойствами «церебральных» радиопротекторов, не являются аптечными лекарственными средствами и до сих пор находятся в стадии лабораторных испытаний. Более того, существенным недостатком описанных препаратов является их радиосенсибилизирующая активность на уровне бысторопролифелирующих тканей организма, что ухудшает общий прогноз ОЛБ [12].

Никотинамид, хотя и относится к числу официнальных лекарственных препаратов, выпускается в таких лекарственных формах, в которых действующее вещество содержится в дозах не более 50 мг, что недостаточно для профилактики ЦЛС [8]. Известно, что расчетная разовая радиозащитная доза никотинамида для человека составляет не менее 0,5 г (10 таблеток по 0,05 г) [10]. Данное обстоятельство существенно ограничивает возможности практического применения никотинамида в качестве «церебрального» радиопротектора. По принадлежности к числу аптечных лекарств и по достигаемому эффекту никотинамид наиболее близок к заявляемому средству и принят в качестве средства-прототипа.

Таким образом, рассмотренные средства не могут найти широкого применения в качестве средств профилактики церебральной формы ОЛБ.

Целью изобретения явилось расширение арсенала фармакологических средств профилактики ЦЛС за счет применения лекарственного средства, не уступающего средству-прототипу по эффективности, являющегося официнальным лекарственным препаратом, но значительно более доступного в случае необходимости массового применения, и характеризующегося удобством однократного применения.

Указанная цель достигается путем применения в качестве средства профилактики ЦЛС отечественного официнального лекарственного препарата оротат калия, предназначеного для терапии нарушений белкового обмена, в том числе возникающих при заболеваниях печени (вызванных острыми и хроническими интоксикациями), прогрессирующей мышечной дистрофии, инфаркте миокарда, алиментарной и алиментарно-инфекционной дистрофии у детей, анемии и других состояний, требующих стимуляции анаболических процессов. Оротат калия является стимулятором репликации нуклеиновых кислот, участвующих в синтезе белка, активизирует репаративные и регенеративные процессы в тканях. Его введение усиливает образование альбуминов в печени, особенно в условиях действия на организм длительной гипоксии, возникающей при некоторых заболеваниях, например, при сердечной недостаточности. Препарат улучшает переносимость сердечных гликозидов, способствует увеличению диуреза. Оротат калия применяется курсом на протяжении 20-40 сут в дозе для взрослых 0,25-0,5 г 2-3 раза в сутки за 1 ч до еды или через 4 ч после еды. При необходимости курс введения препарата можно повторять с интервалом в 1 мес.

Расчетная доза оротата калия, для предотвращения постлучевого нарушения функций ЦНС для взрослых составляет 130-170 мг. Так как форма выпуска оротата калия представляет собой таблетки по 0,1 и 0,5 г [12], радиозащитную дозу можно принять внутрь в виде 1 таблетки. Существуют данные литературы, свидетельствующие о том, оротат калия оказывает заметное модифицирующее действие на радиационное поражение животных. Оно выражается в увеличении выживаемости, сдвигах и сокращении сроков гибели, в удлинении средней продолжительности жизни животных, облученных в костномозговом диапазоне доз [13]. Поэтому, профилактический прием оротата калия не скажется на общий прогноз ОЛБ у человека. Сведений о применении оротата калия в качестве «цербрального» радиопротектора в доступной литературе не обнаружено.

Возможность достижения цели изобретения подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Определение оптимальной дозы заявляемого средства по влиянию его на выраженность нарушений функций ЦНС у облученных крыс.

Эксперименты выполнены на белых беспородных-крысах самцах, массой 180-200 г. Из подопытных животных были сформированы 3 группы: контрольная и две опытные. Животных подвергали общему относительно-равномерному гамма-облучению в дозе 200 Гр. Животным группы «контроль облучения» внутрибрюшинно вводили дистиллированную воду в объеме 0,5 мл на крысу за 3-5 мин до облучения. Средство-прототип (никотинамид) вводили до облучения внутрибрюшинно в оптимальные сроки (за 3-5 мин) и в оптимальных дозах (100 мг/кг). Заявляемое средство (оротат калия) вводили за 3-5 мин до облучения внутрибрюшинно в различных дозах (1; 10 и 150 мг/кг). За облученными животными наблюдали в течение 6 ч. Отмечали количество животных с признаками ранних нарушений функций ЦНС, а также их продолжительность и выраженность. Статистическую обработку контролируемых показателей в экспериментальных группах проводили при помощи U-критерия Манна-Уитни. Различия считали достоверными при Р ≤0,05.

В таблице 1 показано влияние средства-прототипа и заявляемого средства на выраженность развития ранних нарушений функций ЦНС у крыс, облученных в дозе 200 Гр.

Результаты проведенных экспериментов показали, что воздействие ИИ в дозе 200 Гр приводит к развитию ранних нарушений функций ЦНС у 100% животных, при этом продолжительность их недееспособности составляет 64±28 мин (таблица 1). Иную картину наблюдали при введении средства-прототипа или заявляемого средства. Профилактическое введение средства-прототипа в 100% случаев предотвращало развитие нарушений функций ЦНС у облученных животных. Выраженность нарушения функций ЦНС при введении заявляемого средства зависит от дозы. При его введении в дозе 1 мг/кг недееспособность развивалась у 58% облученных крыс, а продолжительность этого состояния составляла 39±14 мин. Введение заявляемого средства в дозе 10 мг/кг предотвращало возникновение нарушений функций ЦНС у облученных крыс в 100% случаев. Дальнейшее увеличение вводимой дозы заявленного средства приводило к возникновению нарушений спонтанной двигательной активности облученных крыс в 17% случаев, при этом продолжительность недееспособности составляла 24±6 мин. Следует отметить, что нарушения функций ЦНС при введении заявленного средства в дозе 150 мг/кг облученным крысам, вероятно связано с общетоксическими свойствами оротата калия, так как даже у необлученных животных наблюдали снижение спонтанной двигательной активности.

В связи с тем, что наименьшая из исследованных доз заявляемого средства, препятствующая развитию нарушений функций ЦНС у облученных животных, составляет 10 мг/кг, ее следует признать близкой к оптимальной. Именно в этой дозе заявляемое средство применяли в дальнейших исследованиях. Так как коэффициент межвидового пересчета доз с крысы на человека составляет 5,9, то доза заявляемого средства близкая к оптимальной для человека составляет: 10:5,9=1,69 (мг/кг), что для человека массой 80 кг составляет 1,69 х 80=135 мг.

Пример 2. Исследование влияния средства-прототипа и заявляемого средства на способность облученных крыс к активному избеганию в тесте «Избегание плаванием».

Эксперименты выполнены на белых беспородных-крысах самцах, массой 180-200 г. Из подопытных животных были сформированы 3 группы: контрольная и две опытные. Для проведения теста «Избегание плаванием» крыс предварительно обучали в течение 3-х дней выбираться по толстой веревке, подвешенной к планке, нависающей над центром бассейна с водой, диаметром 70 см. [15]. Тренировку животных заканчивали, когда крысы уверенно выполняли тест, при этом время, в течение которого они находили веревку и полностью поднимались по ней из воды составляло 34±9 с. Для проведения эксперимента животных подвергали неравномерному кранио-каудальному гамма-облучению в дозе на область головы 150 Гр (мощность дозы на область головы 13 Гр/мин). Крысам контрольной группы внутрибрюшинно за 3-5 мин до облучения вводили дистиллированную воду в объеме 0,5 мл. Средство-прототип (никотинамид) вводили внутрибрюшинно за 3-5 мин до облучения в дозе 100 мг/кг (оптимальная доза). Заявляемое средство (оротат калия) вводили внутрибрюшинно в дозе 10 мг/кг за 3-5 мин до облучения. Сразу после окончания воздействия ИИ животных тестировали. Способность крыс к активному избеганию оценивали по времени, затраченному животным на поднятие по веревке из воды. Статистическую обработку проводили при помощи U-критерия Манна-Уитни. Различия считали достоверными при Р≤0,05.

В таблице 2 показано влияние средства-прототипа и заявляемого средства на способность крыс, облученных в дозе 150 Гр, к активному избеганию в тесте «Избегание плаванием».

Результаты экспериментов показали, что облучение приводит к угнетению способности животных к активному избеганию. Как видно из данных, приведенных в таблице 2, сразу после кранио-каудального облучения в дозе 150 Гр время выполнения крысами теста составляло 68±22 с, а спустя 10 мин увеличивалось до 99±23 с. Профилактическое введение средства прототипа позволяло сохранить способность облученных животных к активному избеганию. Срок, в течение которого облученные крысы выбирались из воды сразу и через 10 мин после облучения составлял 40±6 и 40±11 с, соответственно. Сходное действие оказывало профилактическое введение заявляемого средства. В этом случае время выполнения животными теста сразу после облучения составляло 51±8 с, а через 10 мин после облучения сокращалось до 35±5 с.

Таким образом, в тесте «Избегание плаванием» показано, что заявляемое средство по показателю время выполнения теста не уступает средству прототипу.

Пример 3. Исследование влияния средства-прототипа и заявляемого средства на способность облученных крыс выполнять целенаправленные движения в тесте «Веаm-walking».

Эксперименты выполнены на белых беспородных-крысах самцах, массой 180- 200 г. Из подопытных животных были сформированы 3 группы: контрольная и две опытные. Для проведения теста «Beam-walking» крыс предварительно обучали в течение 3-х дней пересекать перекладину шириной 2,5 см и длиной 122 см, расположенную на высоте 100 см от пола [16, 17]. Животных подвергали неравномерному кранио-каудальному гамма-облучению в дозе на область головы 150 Гр (мощность дозы на область головы 13 Гр/мин). Крысам контрольной группы внутрибрюшинно за 3-5 мин до облучения вводили дистиллированную воду в объеме 0,5 мл. Средство-прототип (никотинамид) вводили внутрибрюшинно за 3-5 мин до облучения в дозе 100 мг/кг (оптимальная доза). Заявляемое средство (оротат калия) вводили внутрибрюшинно в дозе 10 мг/кг за 3-5 мин до облучения. Сразу после окончания облучения животных тестировали на перекладине. Способность животных выполнять целенаправленные движения оценивали по выраженности двигательных нарушений и общему времени, затраченному крысой на пересечение перекладины. Статистическую обработку проводили при помощи U-критерия Манна-Уитни. Различия считали достоверными при Р≤0,05.

В таблице 3 показано влияние средства-прототипа и заявляемого средства на способность крыс, облученных в дозе 150 Гр, выполнять целенаправленные движения в тесте «Beam-walking».

Тестирование крыс на перекладине показало, что облучение приводит к угнетению способности выполнять целенаправленные движения. Как видно из данных, приведенных в таблице 3, после кранио-каудального облучения в дозе 150 Гр практически у всех (91,7±8,3%) животных наблюдали двигательные нарушения, а время, в течение которого они пересекали перекладину составляло 206,3±27,2 с. Профилактическое введение средства прототипа позволяло сохранить способность выполнять целенаправленные движения облученными животными. Двигательные нарушения наблюдали лишь у 8,3±8,3% крыс, а время пересечения ими перекладины составляло 10,7±3,7 с, что было в 19 раз меньше чем у животных, которым не вводили средство-прототип. Сходную картину наблюдали при профилактическом введении заявляемого средства. Профилактическое введение оротата калия приводило к сокращению количества животных, с выраженными нарушениями работоспособности до 41,6±14,2% и позволяло сохранить способность крыс к целенаправленным действиям. Время пересечения перекладины животными, которым вводили заявленное средство сокращалось в 23 раза и составляло 9,0±1,2 с.

Таким образом, в тесте «Beam-walking» показано, что заявляемое средство по показателю «время пересечения перекладины» не уступает средству-прототипу.

Пример 4. Исследование влияния средства-прототипа и заявляемого средства на тяжесть двигательно-координационных нарушений у облученных крыс в тесте «Rotarod».

Эксперименты выполнены на белых беспородных-крысах самцах, массой 180-200 г. Из подопытных животных были сформированы 3 группы: контрольная и две опытные. Для проведения теста «Rotarod» крыс предварительно тренировали удерживаться в течение 5 мин на стержне, диаметром 6 см, вращающемся со скоростью 16 об./мин [17, 18]. Животных подвергали неравномерному кранио-каудальному гамма-облучению в дозе на область головы 150 Гр (мощность дозы на область головы 13 Гр/мин). Крысам контрольной группы внутрибрюшинно за 3-5 мин до облучения вводили дистиллированную воду в объеме 0,5 мл. Средство-прототип (никотинамид) вводили внутрибрюшинно за 3-5 мин до облучения в дозе 100 мг/кг (оптимальная доза). Заявляемое средство (оротат калия) вводили внутрибрюшинно в дозе 10 мг/кг за 3-5 мин до облучения. Сразу после окончания облучения и через 10 мин после окончания облучения, животных тестировали. Тяжесть двигательно-координационных нарушений животных оценивали по времени, в течение которого крыса была в состоянии удержаться на вращающемся стержне. Статистическую обработку проводили при помощи U-критерия Манна-Уитни. Различия считали достоверными при Р≤0,05.

В таблице 4 показано влияние средства-прототипа и заявляемого средства на выраженность двигательно-координационных нарушения у крыс, облученных в дозе 150 Гр, оцениваемых в тесте «Rotarod».

Тестирование показало, что облучение приводит к развитию двигательно-координационных нарушений. Как видно из данных, приведенных в таблице 4, сразу после кранио-каудальнего облучения в дозе 150 Гр крысы удерживались на вращающемся стержне в течение 3,6±2,3 с, а спустя 10 мин, когда проходили ранние неврологические расстройства, в течение 85,4±27,3 с. Профилактическое введение средства-прототипа позволяло предотвратить нарушения координации у облученных животных. Время удержания животных на вращающемся стержне сразу после окончания облучения увеличивалось в 40 раз, а через 10 мин - в 2,5 раза по сравнению с временем удержания крыс контрольной группы и составляло 163,5±61,3 и 218,3±49,5 с, соответственно. Сходную картину наблюдали при введении заявляемого средства. Профилактическое применение оротата калия приводило к увеличению времени удержания крыс на вращающемся стержне сразу после облучения в 5 раз, а через 10 мин - в 2 раза по сравнению с показателем в контрольной группе и составляло 15,7±6,7 и 165,8±53, с, соответственно.

Таким образом, в тесте «Rotarod» установлено, что заявляемое средство по показателю «время нахождения на вращающемся стержне» через 10 мин не уступает средству прототипу.

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о достижении цели изобретения - расширении арсенала фармакологических средств профилактики ЦЛС за счет использования в качестве «церебрального» радиопротектора зарегистрированного официнального лекарственного препарата - оротата калия, не уступающего по эффективности официнальному лекарственному средству никотинамид (средству-прототипу).

Заявляемое средство удовлетворяет критерию «новизна», так как впервые предложено использовать для профилактики развития ЦЛС официнальный лекарственный препарат «Оротат калия». Введение данного средства позволяет предотвращать развитие церебральной формы ОЛБ, проявляющегося в способности предотвращать развитие нарушений функций ЦНС при облучении в дозах 150-200 Гр.

Заявляемое средство соответствует критерию «изобретательский уровень», так как на основании доступной информации возможность применения оротата калия в качестве «церебрального» радиопротектора не представляется очевидной.

Соответствие заявляемого изобретения критерию «пригодность для применения» подтверждается приведенными примерами, показавшими доступность оротата калия, а также результатами исследований, подтвердившими его высокую эффективность при облучении в сверхвысоких дозах. Препарат является официнальным лекарственным средством и доступен для практического применения по новому назначению в той лекарственной форме, в которой он поступает в аптечную сеть.

Список литературы

1. Легеза, В.И. К вопросу о патонейрофизиологических механизмах ранней реакции на облучение в высоких дозах / В.И. Легеза, Ю.С. Турлаков // Радиобиологический съезд. Пущине 1983. Киев 20-25 09.1993. - С.584-585.

2. Малаховский, В.Н. Острые лучевые церебральные нарушения как эффект повреждения ДНК нейронов / В.Н. Малаховский // Радиобиология. - 1993. - Т. 33, вып.3. - С. 392-397.

3. Maalouf, М. Biological Effects of Space Radiation on Human Cells: History, Advances and Outcomes / M. Maalouf, M. Durante, N. Foray // J. Radiat. Res. - 2011. - Vol.52. -P. 126-146.

4. Andrews, H.L. Medication of early radiation death in guinea pigs / H.L. Andrews, K.C. Brace // Am. J. Physiol. - 1956. - Vol.187, №2. - P. 378-380.

5. Ильин, Л.А. Фармакологические средства профилактики церебральной формы острой лучевой болезни / Л.А. Ильин, К.С. Мартиросов, В.В. Зорин // VI съезда по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность). Тезисы докладов. Т. 1. Москва, 25-28 октября 2010 г. - М.: РУДН, 2010. - С.193.

6. Патент RU 2229882 С2 Кириллова Г.В., Ковтун В.Ю., Огородникова В.В., Фетисова Н.И. «Лекарственное средство», опубл. 10.06.2004.

7. Красильников, И.И. Бензамид как структурная основа новых лекарственных препаратов с широким спектром биологической активности / И.И. Красильников, О.Ф. Алферова, А.В. Степанов, Г.В. Цикаришвили // Хим. фарм. журн. - 1995. - №8. - С. 19-22

8. Машковский, М.Д. Лекарственные средства / М.Д. Машковский. - Изд. 13-е. - Харьков: Торсинг, 1997. - Т. 2. - С.93.

9. Тихомиров, П.В. Влияние ингибиторов поли-АДФ-рибозилирования на состояние ГАМК-ергических рецепторов при облучении в высоких дозах / П.В. Тихомиров, А.Ю. Кондаков // Российская конференция «Острые проблемы разработки противолучевых средств: консерватизм или модернизация». Тезисы докладов. Москва, 13-14 ноября 2012 г. - М.: РУДН, 2012. - С.60.

10. Легеза, В.И. Медицинские средства противорадиационной защиты: Пособие для врачей / Под ред. В.И. Легезы и А.Н. Гребенюка. - СПб.: Изд-во «Лань», 2001. - 95 с.

11. Патент на изобретение RU 2537170 С1 Драчев И.С., Красильников И.И., Краев С.Ю. «Средство профилактики церебральной формы острой лучевой болезни», опубл. 27.12.2014.

12. Владимиров, В.Г. Экспериментальное изучение амидов ароматических карбоновых кислот в качестве радиосенсибилизирующих средств / В.Г. Владимиров, И.И. Красильников, Ю.Е. Беляев и др. // Радиобиология. - 1992. - Т. 32, вып.2. - С.261-265.

13. Машковский, М.Д. Лекарственные средства / М.Д. Машковский. - Изд. 14-е. - М.: Новая волна, 2002. - Т. 2. - С.170.

14. Кожокар, А.Ф. О модификации радиационного поражения оротовой кислотой / А.Ф. Кожокар, Л.В. Алексеева, Ю.А. Заславский и др. // Радиобиология. - 1981. - №5. - С.784-787.

15. Буреш, Я. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения / Я. Буреш, О. Бурешова, Дж. Хьюстон - Москва. - 1991. - 399 с.

16. Goldstein, L.B. Beam-walking in rats: studies towards developing an animal model of functional recovery after brain injury / L.B. Goldstein, J.N. Davis // J. Neurosci. Methods. -1990.-Vol.31, №2. - P. 101-107.

17. Амикишиева, А.В. Поведенческое фенотипирование: современные методы и оборудование/ А.В. Амикишиева // Вестник ВОГиС.- 2009. - Т. 13, №3. - С.529-542.

18. Hamm, R.J. (1994). The Rotarod Test: An Evaluation of Its Effectiveness in Assessing Motor Deficits Following Traumatic Brain Injury / R.J. Hamm, B.R. Pike, D.M. O'Dell et al. // J. Neurotrauma. - 1994. - Vol.11, №2. - P. 187-196.

Средство профилактики церебральной формы острой лучевой болезни

Средство профилактики церебральной формы острой лучевой болезни

Claims (1)

1. Применение оротата калия в качестве средства профилактики церебральной формы острой лучевой болезни.