1. ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Фармакокинетические исследования проводятся на разных этапах создания лекарственных средств: на стадии доклинического экспериментального изучения на животных, при первичных и расширенных клинических испытаниях, а также после внедрения лекарства в практическую медицину.
Предметом экспериментальной фармакокинетики является изучение процессов всасывания, распределения, биопревращения и выделения препарата. Знание фармакокинетических свойств фармакологического средства позволяет обосновать выбор путей и методов его введения, выявить ткани, в которые оно проникает наиболее интенсивно и/или в которых удерживается наиболее длительно, установить основные пути элиминации фармакологического средства. По результатам экспериментального изучения фармакокинетики фармакологического средства возможна выработка ориентировочной схемы его дозирования и применения, обеспечивающей поддержание эффективной концентрации препарата в пределах терапевтического диапазона, которая может быть затем уточнена в ходе клинических испытаний. Важной задачей изучения фармакокинетики оригинального фармакологического средства является оптимизация выбора его лекарственной формы (Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ, 2000). Кроме того, фармакокинетические данные позволяют объяснить различия в реакции организма на лекарственное вещество, предупредить возникновение нежелательных эффектов препарата (Вальдман А.В., Жердев В.П., 1988; Жердев В.П. и др., 2003; Мирошниченко И.И., 2001).
Данная работа посвящена изучению фармакокинетических свойств нового потенциального противопаркинсонического средства - Гимантан в эксперименте на животных. Работа проводилась в соответствии с «Руководством по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ» (2000).
Интерес к данному веществу - потенциальному лекарственному средству для лечения болезни Паркинсона обусловлен тем, что среди хронических заболеваний центральной нервной системы паркинсонизм занимает одно из
центральных мест, являясь наиболее часто встречающимся неврологическим заболеванием (Ортель В.Х., Коршунов A.M., 1997; Lewis et al., 2003). Паркинсонизм, независимо от этиологии и возраста, в котором он начался, значительно сокращает продолжительность жизни (Martin, 1999; Gutman et al., 2003).
В настоящее время комплексное лечение паркинсонизма использует препараты, относящиеся к разным классам фармакологических средств. Некоторые из них показаны практически при всех формах паркинсонизма, другие - имеют специальные показания. Основным способом лечения болезни Паркинсона является применение препаратов, содержащих предшественник дофамина, который, проникая через гематоэнцефалический барьер, в процессе биосинтеза катехоламинов при декарбоксилировании превращается в дофамин -леводопа (L-ДОФА). Однако, наряду с преимуществом перед антипаркинсоническими препаратами других фармакологических групп, ДОФА-содержащие препараты имеют ряд существенных недостатков: снижение эффективности в процессе лечения (Крыжановский Г.Н. и др., 1995) и развивающиеся клинически нежелательные явления (Карабань И.Н., 1996). Кроме того, в терапии паркинсонизма используются ингибиторы моноаминооксидаз и КОМТ, увеличивающие эффективность дофаминзамещающей терапии (Крыжановский Г.И. и др., 1995, Jorga, 1998), холиноблокаторы, агонисты дофаминовых рецепторов, антиоксиданты (Lewis et al., 2003; Gutman et al., 2003).
Многие используемые ныне подходы к лечению заболевания направлены на отдельные звенья его патогенеза и имеют целый ряд существенных недостатков, что требует продолжения поиска и создания новых антипаркинсонических средств, способных комплексно влиять на ряд составляющих патогенетического процесса заболевания.
В комплексной терапии паркинсонизма значительный удельный вес занимают препараты аминоадамантанового ряда, используемые в виде разных солей 1- и 2-аминоадамантана - гидрохлорида (адамантан, мидантан), сульфата (симметрел, вирегит), глюкоронида (глудантан) (Морозов И.С. и др., 2001).
Положительный эффект амантадина при паркинсонизме подтвержден многими исследователями (Schwab et al., 1966; Parkes et al., 1970; Fieschi et al., 1972; Кадыков А.С, 1976; Камянов ИМ., 1976). Кроме того, многие производные адамантана имеют выраженную иммунотропную активность (Арцимович, 1990,
2000). Препараты данной группы обладают рядом преимуществ по сравнению с другими лекарственными средствами. Основным положительным моментом является сравнительно небольшое количество побочных эффектов, а также сохраняющаяся при длительном лечении эффективность.
В ГУ НИИ Фармакологии им. В.В. Закусова РАМН были синтезированы и изучены такие производные адамантана, как мемантин, бемантан, димантан, кемантан, бромантан и другие. В ходе дальнейшего изучения веществ данной группы был синтезирован целый ряд соединений, из которого по итогам первичного скрининга было выделено соединение с наиболее ярко выраженной противопаркинсонической активностью - гидрохлорид М-(адамант-2-ил)гексаметиленимина (А-7 или Гимантан). Доклиническое исследование данного соединения было проведено д.м.н. Е.А. Вальдман в лаборатории психофармакологии НИИ Фармакологии РАМН под руководством проф. Т.А. Ворониной.
Противопаркинсонические свойства А-7 были изучены на моделях акинетико-ригидных и дрожательных проявлений паркинсонического синдрома (Вальдман Е.А. и др., 1999). Результаты исследований показали, что изучаемое соединение обладает способностью устранять акинетико-ригидные проявления паркинсонического синдрома, имея преимущества перед применяемыми в медицинской практике препаратами (Вальдман Е.А. и др., 1999; Неробкова Л.Н. и др., 2000). Одним из основных преимуществ Гимантана перед другими лекарственными препаратами является отсутствие привыкания и синдрома отмены после длительного применения. Установлено, что Гимантан обладает высокой иммунотропной активностью в терапевтической дозе 10 мг/кг (Нежинская ПИ. и др., 2001), что может вносить вклад в реализацию симптоматического и нейропротекторного эффекта препарата.
Таким образом, была показана перспективность дальнейшей разработки Гимантана в качестве потенциального средства для лечения паркинсонизма.
Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования явилось доклиническое изучение фармакокинетики Гимантана и путей его биотрансформации. Для достижения вышеуказанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Исследовать фармакокинетику и распределение радиоактивного эквивалента Гимантана в крови, по органам крыс после однократного внутривенного введения и введения внутрь.
2. Провести проверку гипотезы линейности фармакокинетики Гимантана при однократном внутривенном введении различных доз.
3. Изучить кинетику выведения радиоактивного эквивалента Гимантана из организма крыс.
4. Изучить фармакокинетику Гимантана у кроликов после однократного внутривенного введения субстанции и введения внутрь субстанции и таблетки.
5. Изучить фармакокинетику препарата у кроликов после многоразового введения.
6. Установить количественное содержание неизмененного Гимантана в крови крыс и кроликов, в моче крыс.
7. Изучить выведение Гимантана с мочой, пути биотрансформации и установить химические структуры возможных метаболитов.
Научная новизна. Разработан оригинальный, высокочувствительный и селективный метод определения Гимантана в биологическом материале с использованием капиллярной газовой хроматографии.
Впервые изучены фармакокинетические свойства нового потенциального противопаркинсонического средства - Гимантан. Выявлены абсорбционные свойства тканей организма; доказана линейность зависимости между уровнями содержания 3Н-Гимантана в крови и вводимой дозой; выявлены различия концентрации 3Н-Гимантана в крови и органах при различных способах введения у крыс. Показана особая тропность радиоактивного эквивалента препарата к органу-мишени - стриатуму. Найдено фармакокинетическое обоснование различий в динамике развития эффекта Гимантана при разных способах введения. Установлено, что исследуемое соединение подвергается биотрансформации, особенно активной при пероральном способе введения. Установлено, что количество продуктов метаболизма Гимантана в моче экспериментальных животных значительно превышает количество неизмененного вещества. Выявлены пути биотрансформации и качественный состав возможных метаболитов.
Научно-практическая значимость. Разработанный метод определения Гимантана с использованием капиллярной газовой хроматографии предложен для широкого применения в практике при проведении фармакокинетических исследований соединений класса адамантана.
Найденные фармакокинетические закономерности позволяют дать некоторые практические рекомендации при создании лекарственной формы. Разработанная в ГУ НИИ фармакологии им. В.В.Закусова РАМН таблетированная лекарственная форма Гимантана обладает высокой относительной биодоступностью и может быть рекомендована для клинических исследований.
Полученные результаты вошли в материалы доклинического изучения Гимантана, утвержденные Медико-биологической комиссией НИИ Фармакологии РАМН, для представления в Минздрав РФ и получения разрешения на проведение клинических испытаний в качестве средства лечения паркинсонизма.
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
2.1. ПАРКИНСОНИЗМ
Паркинсонизм - хроническое заболевание нервной системы человека, которое проявляется нарушениями преимущественно двигательной сферы в виде симптомов гипокинезии, тремора и мышечной ригидности, к которым могут присоединяться вегетативные расстройства (гиперсаливация, гипергидроз), и нарушения психики (брадифрения, депрессия, деменция).
Среди хронических заболеваний центральной нервной системы паркинсонизм занимает одно из центральных мест, являясь одним из наиболее часто встречающихся неврологических заболеваний. Его частота составляет 100 - 200 больных на 100000 населения. Заболеваемость прогрессирует с возрастом: на 100000 населения в возрасте до 54 лет ежегодно приходится 5 новых случаев, в возрасте 55-64 года - 32, в возрасте 65-74 года - 113, 75 лет и более - 254 (Ортель В.Х., Коршунов A.M., 1997). Паркинсонизм, независимо от этиологии и возраста, в котором он начался, значительно сокращает продолжительность жизни. Смертность среди больных паркинсонизмом почти в 3 раза выше, чем в остальной популяции того же возраста, пола и расы (Вейн A.M. и др., 1981).
2.1.1. ПАТОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЗАБОЛЕВАНИЯ
В настоящее время установлено, что в патологический процесс при паркинсонизме вовлекаются почти все уровни нервной системы, начиная от коры мозга, подкорковых структур, стволовых и спинальных образований и кончая периферическими нервами, мионевральными синапсами и мышцами. На каждом из перечисленных уровней с помощью современных методов обнаружены разнообразные изменения функционального состояния морфологических структур (Вейн A.M.и др., 1981).
В то же время многочисленные эксперименты на животных и нейрофизиологические исследования больных паркинсонизмом до сих пор не позволяют найти и локализовать конкретный фокус в мозговых структурах, ответственный за возникновение того или иного симптома (акинезия, тремор, ригидность) паркинсонизма (Трохачев А.И., 1971). Таким образом, изучение
ю
патогенеза паркинсонизма привело на определенном этапе к парадоксальной ситуации, которая заключалась в том, что при наличии объективно выявляемых распространенных нейродинамических нарушений на разных уровнях нервной системы фактически отсутствуют указания на конкретные структуры мозга, которые могли бы сами по себе (без привлечения других структур) обусловить целостную картину заболевания или его отдельные симптомы.
Нет ни одной структуры мозга, изолированное повреждение которой могло бы вызвать синдром паркинсонизма в эксперименте. В то же время полисистемность нарушений является характерной чертой этого синдрома.
Считается, что болезнь Паркинсона вызвана нарушением функционального равновесия между возбуждающими холинергическими и угнетающими дофаминергическими нейронами, с существенным уменьшением количества последних. В механизмах компенсации дефицита нейромедиатора дофамина может участвовать целый комплекс нейромедиаторных и нейропептидных систем, которые составляют аппарат регуляции дофаминергической нигростриатной и холинергической интрастриатной систем. В состав данного аппарата входят ГАМК-ергическая, серотонинергическая, глутаматергическая системы, субстанция П -, нейрокинин А-, энкефалин-, холицистокинин-, соматостатин-, нейротензин-ергические системы.
Дофаминергическая и холинергическая системы.
Экстрапирамидный контроль за моторной активностью осуществляется с участием двух сбалансированных нейромедиаторных систем. В одной из них нейромедиатором служит ацетилхолин, в другой - дофамин. Дофаминергическая нигростриатная и холинергическая интрастриатная системы взаимно регулируются по реципрокному типу. Активность холинергических нейронов стриатума контролируется тормозными дофаминергическими нейронами нигростриатной системы.
За исключением медикаментозно обусловленных при всех других формах в черном веществе (исходной точке нигростриатных и нигропаллидарных нейронов) происходит дегенерация меланинсодержащих клеток, которая не поддается лечению. После работы Хасслера, (Hassler, 1931), детально описавшего архитектонику черной субстанции, было показано, что при паркинсонизме страдают нейроны в основном в области компактной зоны (pars compacta) черной субстанции. Эти изменения заключаются в распаде клеточных элементов с заменой их глиозной тканью, исчезновении пигмента из нейронов и
п
атрофии этого участка мозга. В результате гибели нейронов в нигростриатно-паллидарной системе падает содержание нейромедиатора дофамина. Ограничение биосинтеза и освобождение дофамина (стриатный дофаминодефицитный синдром) приводит к функциональному преобладанию холинергической системы. Таким образом, в стриатуме нарушается функциональное равновесие между возбуждающими холинергическими и угнетающими дофаминергическими нейронами.
ГАМК-ергические интрастриатная, стриатонигральная и интранигральная системы
ГАМК относится к тормозным медиаторам центральной нервной системы и в наибольшей концентрации содержится в черной субстанции мозга. Система ГАМК-ергических интрастриатных нейронов осуществляет тормозной контроль холинергических нейронов стриатума, обладающих ГАМК-рецепторами.
ГАМК-нейроны оказывают тормозное влияние на синтез и оборот ацетилхолина и соответственно на биоэлектрическую активность холинергических нейронов хвостатого ядра и нейронов таламуса, инактивация которых имеет значение в патогенезе тремора (М.Я.Волошин, 1990). Ингибирование ГАМК-передачи приводит к резкому усилению холинергической трансмиссии. Эффект регуляторных влияний ГАМК зависит от активности глутаматергической кортикостриатной системы, на нейрональных телах и афферентах которой имеются ГАМК-рецепторы (Barcholini, etal., 1981).
ГАМК-система оказывает регуляторное влияние на активность дофаминергическои нигростриатнои системы, терминали которой имеют ГАМК-рецепторы. Около 70 % ГАМК-ергических нейронов стриатума образуют синаптические контакты с аксонами дофаминергических нигростриатных нейронов. Аксоны стриатных ГАМК- нейронов образуют мощный вход в черную субстанцию и осуществляют тормозной контроль дофаминсинтезирующих нейронов (Ribak C.E., 1987; Klitenick, etal., 1992;). ГАМК тормозит базальный и индуцированный синтез, освобождение и оборот дофамина (Bowery, et al., 1980). Этот эффект блокируется антагонистами ГАМК-В-рецепторов, что свидетельствует о том, что тормозные влияния ГАМК на активность дофаминергических нейронов осуществляются ГАМК-В-рецепторами. Стимуляция ГАМК-А-рецепторов подавляет эти влияния.
Стриатонигральная ГАМК-ергическая система взаимодействует с дофаминергическои нигростриатнои системой по реципрокному типу. Активация
12
дофамина подавляет функции тормозного контроля ГАМК, а ослабление дофаминовых влияний усиливает активность ГАМК-ергической системы (Besson6 etal., 1987; Lindefors, etal., 1987).
Неоднозначность изменений активности ГАМК-системы стриатума отражает различную степень ее участия в компенсаторных механизмах на различных стадиях паркинсонизма. Естественным механизмом компенсации дефицита тормозного дофаминового контроля при паркинсонизме может являться ГАМК-система стриатума.
Серотонин (Серотонергическая мезостриатная и мезонигральная системы)
Дофаминергическая нигростриатная система функционирует в постоянном взаимодействии с серотонинергическими мезенцефальными системами. Поэтому дефицит дофамина приводит не только к гиперактивации холинергических нейронов в стриатуме, но и нарушениям в соотношении "дофамин-серотонин".
Стриарный комплекс (хвостатое ядро и скорлупа) получает дофаминергические волокна из черной субстанции и серотонинергические - из дорзальных ядер шва (Dray, 1981; Wirtshafter, et al., 1987). Черная субстанция иннервируется серотонинсинтезирующими нейронами, аксоны которых начинаются от дорсального и частично медиального ядер шва среднего мозга. (Бархатова В.П., 1988; Nicolaou, et al., 1979; Dray, 1981). Серотониновые терминали образуют прямые синаптические контакты с дофаминергическими нейронами (Chinaglia, et al., 1993). Серотонинергические влияния, регулирующие синтез дофамина, осуществляются с помощью серотониновых рецепторов второго типа (5-НТ-2 рецепторы), расположенных на теле и нейритах нигростриатных нейронов (Dewar, et al., 1990).
В стриатуме взаимодействие дофамин-серотонин осуществляется по реципрокному типу (Dray, 1981; Пикок, 1982; Waldmeier & Delini-Stula, 1979). В норме стриатный серотонин оказывает тормозное влияние на активность дофаминсинтезирующих нейронов. Повышение уровня серотонина приводит к снижению синтеза и высвобождения дофамина (Ennis, et al., 1981; Westfall & Tittermary, 1982). Ослабление серотониновой передачи высокоселективным антагонистом 5НТ-2 рецепторов ритансерином при внутрибрюшинном его введении значительно повышает синтез дофамина (М.Г.Богданов, 1991).
13
Дофамин, в свою очередь, также оказывает тормозное влияние на активность серотонинергической системы. Дефицит дофамина, вызванный нейротоксическим повреждением нигростриатных нейронов, приводит к резкой активации серотониновой мезостриатной системы.
Снижение серотонинергической передачи оказывает выраженный антипаркинсонический эффект. Это показано на модели паркинсонизма, индуцированного интранигральным введением иона 1-метил-4-фенил-пиридиния (МФП+). Введение в стриатум антител к серотонину приводило к уменьшению тяжести паркинсонических симптомов вплоть до транзиторной или полной их ликвидации (Крыжановский Г.Н. и др., 1993).
Глутаматергическая кортикостриатная система
Холинергическая стриатная и дофаминергическая нигростриатная системы взаимодействуют с глутаматергической кортикостриатной системой. Стриатум имеет мощный глутаматный выход почти из всех областей коры головного мозга с наибольшим числом проекций от моторных и сенсорных ее отделов. Глутаматергические аксоны кортикальных нейронов подходят непосредственно к холинергическим стриатным нейронам. Нейриты холинергических нейронов обнаруживают рецепторы к глутамату (Wooten G.F., 1987).
Глутамат является возбуждающим нейромедиатором стриатных нейронов, контролирующих двигательную активность (Scatton, 1987). Активация глутаматной передачи приводит к ослаблению спонтанной локомоции, а уменьшение глутаматных влияний усиливает моторику.
Агонисты NMDA-рецепторов, участвующих в глутаматной передаче, стимулируют освобождение ацетилхолина в срезах стриатума и тормозят высвобождение дофамина в срезах бледного шара (Lehmann J. & Langer S.Z., 1982;ShindouT. etal., 1992).
В норме дофаминергическая нигростриатная система оказывает тормозящее воздействие на активность возбуждающих глутаматной и холинергической систем. Стимуляция Д2 рецепторов тормозит высвобождение глутамата и ацетилхолина в стриатуме (Реагсе, 1992), а ослабление дофаминовой трансмиссии приводит к повышению уровня стриатного глутамата. Дофаминергическая денервация неостриатума ведет к повышению активности структур, находящихся под контролем Д2-рецепторов и снижению регулируемых Д1-рецепторами.
14
Ослабление глутаматной передачи посредством МК-801 на фоне экспериментального паркинсонизма, индуцированного МФТП, МФП+ или резерпином, приводит к полной защите от нейротоксина (Zeevalk, et al., 1994) или к значительному уменьшению тяжести паркинсонических симптомов (Turski, et al., 1991).
Сохранность стриатных NMDA-рецепторов при паркинсонизме делает возможным применение их антагонистов в комплексной терапии этого заболевания. Разработка этого направления лекарственной терапии болезни Паркинсона является наиболее перспективной и значимой в последнее время.
2.1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ, ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ
В настоящее время все формы паркинсонизма подразделяют на три основные группы:
1. Первичный (идиопатический) паркинсонизм, делящийся на
• болезнь Паркинсона
• ювенильный паркинсонизм;
2. Симптоматический паркинсонизм, включающий в себя
• постэнцефалический
• лекарственный
• сосудистый
• токсический
• травматический
• паркинсонизм, связанный с паратиреоидными нарушениями, гепатоцеребральной дегенерацией, опухолью мозга и т.д.;
3. Паркинсоноподобный синдром, входящий в структуру клинических проявлений различных форм мультисистемной дегенерации (МСД) и обозначаемый как "плюс паркинсонизм", который, в свою очередь делится на
• спорадическую МСД (прогрессирующий супрануклеарный паралич, стриатно-нигральная дегенерация, кортико-базальная дегенерация, болезнь Альцгеймера и т.д.)
• наследственную МСД (болезнь Вильсона, семейная кальцификация базальных ганглиев, семейный паркинсонизм с деменцией и перефирической нейропатией, нейроакантоцитоз и т.д.) (Крыжановский Г.Н., 1995).
15
Имея общий синдром двигательных нарушений, эти заболевания различаются по этиологии и первичному или вторичному характеру поражения дофаминергической нигростриатной системы.
2.1.2.1. Основные этиологические формы паркинсонизма
Среди известных этиологических форм паркинсонизма в современной литературе чаще всего обсуждаются идиопатические, постэнцефалические и сосудистые варианты.
Выделение идиопатической формы паркинсонизма в качестве самостоятельной группы основано на том факте, что ни одна из известных в настоящее время этиологических причин паркинсонизма не может объяснить происхождение идиопатической формы заболевания, т.е. этиология болезни Парки неона остается фактически неизвестной.
Имеются основания полагать, что в развитии болезни Паркинсона важное значение имеет наследственная предрасположенность, хотя некоторые исследователи отрицают наследственные формы паркинсонизма. Дебют заболевания может зависеть от психоэмоционального стресса и провоцироваться воздействием экзогенных и эндогенных факторов, повреждающих нигростриатные нейроны.
Типичный возраст начала манифестации клинических симптомов болезни Паркинсона 45 - 52 года, когда происходит значительное снижение активности дофаминергической нигростриатной системы, позволяющее отнести болезнь Паркинсона к возрастзависимой патологии. Ювенильный паркинсонизм отличается ранним, после 21 года, возрастом начала болезни.
Симптоматический постэнцефалический паркинсонизм может являться следствием энцефалита, вызванного вирусами гриппа, кори, ветряной оспы, стафилококком, возбудителями эпидемического энцефалита Экономо и т.д.
Симптоматический лекарственный паркинсонизм нередко возникает под влиянием лекарственных препаратов, блокирующих Д2-рецепторы и тем самым снижающих дофаминовую передачу (аминазин, галоперидол, эглонил). Паркинсонические симптомы могут проявляться на фоне длительного приема резерпина, альфа-метилдофа, флунаризина, лития, истощающих катехоламинергические депо, и некоторых других препаратов (циннаризин).
16 |
