способ воздействия на ткань лекарственным препаратом

Формула изобретения

СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ТКАНЬ ЛЕКАРСТВЕННЫМ ПРЕПАРАТОМ, включающий введение препарата в организм с последующей оценкой величины транскапиллярного везикулярного массопереноса препарата в ткань, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют локально-объемное термическое воздействие на ткань в область патологического процесса и при этом величину везикулярного массопереноса препарата в ткань рассчитывают по формуле

C = 1,1 n exp [-0,149(K_t - 123,166)] + 195 (d - 0,5),

где C - величина транскапиллярного везикулярного массопереноса введенного в организм лекарственного препарата, мг/кг ткани в 1 ч;

n - безразмерный коэффициент, зависящий от вида ткани;

K_t - температурно-зависимый модуль упругого растяжения плазматической мембраны эндогелиоцита, выраженный через воздействующую температуру (t, ^oС) как

K_t = -0,833t + 123,166, мДж/м²;

d - концентрация в плазме вводимого в организм лекарственного препарата, мг/мл.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к практической фармакотерапии.

Известные способы введения в организм лекарственных препаратов требуют для получения фармакологического эффекта и увеличения его интенсивности и длительности создания около специфических клеточных рецепторов в ткани или органе определенной концентрации лекарственного препарата, однако, ограничиваемой его возможным токсическим действием на здоровые нормальные ткани и органы, особенно элиминирующие препарат (почки, печень). При этом после попадания в кровоток вещества с молекулярной массой более 1 кДа, полипептидные препараты и вещества, связывающиеся с белками плазмы крови (наряду со значительной долей низкомолекулярных веществ), доставляются к клеткам тканей через микроциркуляторное русло исключительно посредством транскапиллярного везикулярного транспорта. Последний осуществляется за счет образования пиноцитозной везикулы из плазматической мембраны эндотелиоцита.

Одним из главных свойств плазматической мембраны, определяющим ее механические свойства, является термолабильность. На примере мембраны эритроцита показано, что ее способность к механическим деформациям (изгиб, сжатие-растяжение) зависит от температуры и может быть охарактеризована температурнозависимым модулем упругого растяжения.

Однако механо-термодинамические свойства и параметры мембраны эритроцита могут рассматриваться только в качестве аналога плазматической мембраны эндотелиоцита, поскольку последняя способна осуществлять отсутствующую у плазматической мембраны эритроцита функцию образования пиноцитозной везикулы, необходимую для транскапиллярного везикулярного транспорта.

Процесс везикулообразования (пиноцитоз) в эндотелии тканевого капиллярного русла рассмотрен и заключается в локальном изменении плотности свободной энергии плазматической мембраны эндотелиоцита при кластеризации на ней собственно мембранных белков, так и адсорбированных плазменных белков крови, что сопровождается появлением химически индуцированного и изгибающего моментов и искривлением мембраны с образованием кавеоли. Гидростатическое давление крови в просвете сосуда создает в мембране пропорциональное давлению и радиусу кавеоли изотропное натяжение, что обеспечивает энергетику перехода кавеоли в везикулу. Энергия образования везикулы в пиноцитозе в последующей фазе экзоцитоза идет на "разгон" белковых молекул на плазматической мембране из области уничтожения везикулы. Трансэндотелиальный везикуляр- ный транспорт представляет собою единый эндоцитозно-экзоцитозный процесс, происходящий без потери материала плазматической мембраны.

Однако при этом остались вне поля зрения вопросы о термолабильности плазматической мембраны эндотелиоцита, ее влияния на процессе пиноцитоза и возможности разработки способа управления везикулярным транспортом.

На основе изложенного выше представления о механизме пиноцитоза предлагается способ воздействия на термодинамические параметры плазматической мембраны эндотелиоцитов сосудистого русла, что позволяет управлять интенсивностью транскапиллярного везикулярного транспорта и, следовательно, усиливать перенос введенных в организм лекарственных препаратов из капиллярного кровотока в ткань.

В качестве ближайшего аналога рассматривается воздействие лекарственного препарата при парентеральном его введении, описываемого, например, для противоракового препарата фторурацила (М. Д.Машковский, т.2. М. Медицина, 1987, с. 455). Фторурацил, применяемый при иноперабельном и рецидивном раке желудка, толстой и прямой кишки, раке молочной железы, яичников и поджелудочной железы. вводят внутривенно по 10-15 мг/кг в день ежедневно до возникновения токсических явлений (угнетение кроветворения, диарея, рвота, язвенный стоматит), обычно наступающих между 8-м и 15-м днем лечения.

Техническим результатом предлагается считать интенсификацию способа, который состоит в усилении фармакологического эффекта в области патологического процесса за счет создания в ней локально-объемного термического воздействия, что имеет следствием повышение терапевтической эффективности на фоне снижения общей дозовой нагрузки на организм.

Он достигается тем, что для увеличения местной концентрации вводимого в организм препарата производят локально-объемное термическое воздействие на ткань, что при изменении свободной энергии поверхности мембраны во время образования на ней белкового кластера из собственно мембранных белков и белков адсорбированных из плазмы крови сопровождается появлением обуславливаемых величиной температурнозависимого модуля упругого растяжения химически индуцированного и изгибающего моментов и искривлением мембраны с образованием кавеоли, переходящей под действием гидростатического давления крови, создающего в мембране изотропное натяжение, в свободную пиноцитозную везикулу, и при этом величину транскапиллярного везикулярного массопереноса в ткань введенного лекарственного препарата находят согласно эмпирическому выражению

С 1,1nexp[-0,149(К_t 123,166)] +

+195(d 0,5), где С величина транскапиллярного везикулярного массопереноса введенного в организм лекарственного препарата (мг/кг ткани в час);

n безразмерный коэффициент, зависящий от вида ткани;

К_t температурнозависимый модуль упругого растяжения плазматической мембраны эндотелиоцита, выражаемый через воздействующую температуру (t,^oC) как

К_t -0,833t + 123,166 (мДж/м²); d концентрация в плазме крови вводимого в организм лекарственного препарата (мг/мл).

Известный в онкологии способ гипертермии имеет целью лечение некоторых видов опухолей, используя феномен пониженной резистентности раковых клеток к воздействию высоких температур. При этом часто применяется одновременное проведение химиотерапевтических мероприятий. Однако метод онкологической гипертермии принципиально отличается от предложенного способа как по механизму биофизического процесса, происходящего в ткани, так и по сути биологического эффекта и не может быть приложен к поставленной цели, поскольку при высоких температурах везикулярный транспорт нарушается и клетки нормальных (нераковых) тканей оказываются в сублетальном состоянии.

Предложенный способ основан на ранее неизвестном знании о биофизическом механизме везикулообразования (пиноцитоз) в эндотелии и, соответственно, транскапиллярного везикулярного транспорта в условиях термического воздействия на ткань, что позволяет принципиально по-новому проводить лекарственную терапию за счет ее локальной интенсификации в очаге патологического процесса.

Реализация способа базируется на возможности создавать локальное объемное термическое воздействие на ткань или орган в определенном интервале температур различными по своей физической природе методами теплового воздействия (прямое действие тепла, СВЧ, УВЧ и др.) при одновременном создании в крови необходимой терапевтической концентрации лекарственного препарата, вводимого в организм парентерально или per os.

Способ иллюстрируется примером транскапиллярного везикулярного транспорта в скелетной мышце, а именно в M.cremaster крыс in vivo введенного в кровоток такого высокомолекулярного лекарственного препарата, как гамма-глобулин. M.cremaster представляет собою тонкостенный мешочек (толщиной около 0,5 мм) для testes, сформированный из передней абдоминальной мускульной стенки и образующий вместе с кожей scrotum.

У модели крыс (вес 100-120 г) этот мускул связан с кожей слабо развитой и легко сдираемой соединительной тканью без повреждения капиллярной сети мышцы, что позволяет проводить внешнюю перфузию M.cremaster и определять в перфузате (инкубационной среде) введенное в организм меченное вещество, переходящее в перфузат из крови посредством транскапиллярного везикулярного транспорта, что в конечном счете дает возможность характеризовать величину этого транспорта. Кровеносные капилляры M.cremaster имеют типичную для скелетной мускулатуры ультраструктуру, иннервацию и проявляют типичные реакции на вазоактивные вещества, приложенные локально или системно. Кроме того, капиллярная система скелетной мускулатуры крыс, в отличие от мускулатуры других животных, всегда практически полностью раскрыта независимо от физиологического состояния мышц и потому представляет случай микроциркуляторного русла, параметры которого мало зависят от внешних условий, что дает возможность продемонстрировать действие термического воздействия на транскапиллярный везикулярный транспорт практически без дополнительных эффектов на капиллярное русло ткани.

Крысу весом 90-115 г наркотизируют введением внутрибрюшинно 2%-ного нембутала на дистиллированной воде из расчете 0,25 мл на 100 г веса крысы. Животное закрепляют на препаравальном столике, подогреваемом во избежание вследствие действия нембутала понижения температуры тела, до 35-36^оС, вентральной стороной наружу. Делают на коже scrotum небольшой срединный надрез и тупым способом осторожно отделяют кожу от поверхности M.cremaster. Выделенный мускул вместе с testes пропускают через пластиковое кольцо с боковыми щечками, на которые натягивают и закрепляют лигатурой кожу scrotum. Затем на внутренней поверхности левого бедра делают небольшой надрез кожи, открывают доступ к бедренной вене без выделения ее из подлежащих тканей и внутривенно вводят необходимую дозу меченного изотиоцинатом флюоресцеина (ФИТЦ) гамма-глобулину, приготовляемого из лиофильно высушенного препарата производства Института эпидемиологии и микробиологии им.Н.Ф.Гамалеи путем разведения его физиологическим раствором, подщелоченным 7%-ным раствором бикарбоната натрия до рН 7,4-7,5. После этого препаравальный столик вместе с прикрепленным на нем животным закрепляют на штативе таким образом, чтобы M.cremaster вместе с testes оказались погруженными в тканевую баню с термостатируемой инкубационной средой постоянного объема. Тканевая баня представляет собою небольшой двустенный стеклянный сосуд, между стенками которого с помощью ультратермостата прогоняется подогретая до определенной температуры вода, чем, собственно, и обеспечивается термическое воздействие на мышцу и транскапиллярный везикулярный транспорт ее капиллярного русла. Рабочий объем тканевой бани заполняют 5 мл раствора Хэнкса, рН которого подгоняют до величину 7,4-7,5 добавлением 7% раствора бикарбоната натрия. Перемешивание инкубационного раствора в тканевой бане, т.е. поверхностная перфузия, происходит естественным путем за счет спонтанных вертикальных перемещений testes в такт дыхательным движениям животного. Инкубацию мышцы проводят в течение 1 часа, после чего перфузионный раствор сливают через штуцер на дне тканевой бани в пенициллиновый флакон и переносят в морозильную камеру холодильника, где проба хранится вплоть до определения в ней концентрации меченного ФИТЦ гамма-глобулина на спектрофлюориметре при характеристичной волне эмиссии для ФИТЦ, равной 518 нм и длине волны экстинкции 295 ним.

В таблице приведены величины транскапиллярного везикулярного транспорта в m. cremaster в зависимости от температуры ее прогрева и дозы введенного внутривенно меченного ФИТЦ-гамма-глобулина, представленной как его концентрация в плазме крови мг/мл.

Анализ этих данных с использованием метода множественной регрессии показывает, что, с одной стороны, наблюдается очевидная линейная зависимость транскапиллярного везикулярного массопереноса в ткани от концентрации в плазме крови введенного в организм препарата, поскольку в объеме пиноцитозной везикулы транспорт любого вещества будет прямо пропорционален его концентрации в плазме, и с другой стороны, его экспоненциальная зависимость от действующей на ткань температуры, определяемая температур- но-зависимым модулем упругого растяжения плазматической мембраны эндотелиоцита, что в конечном итоге дает эмпирическое выражение вида

С 1,1n exp[-0,149K_t 123,166)] +

+ 195(d 0,5) где С величина транскапиллярного везикулярного массопереноса введенного в организм лекарственного препарата (мг/кг ткани в час);

n безразмерный коэффициент, характеризующий относительную среднюю плотность капиллярной сети ткани, принятый для скелетной мышцы равным 1 и, например, для сердечной мышцы и коркового вещества мозга, равный 2 и 0,25, соответственно;

К_t температурнозависимый модуль упругого растяжения плазматической мембраны эндотелиоцита, выражаемый на основании данных (1,2) через воздействующую на ткань температуру (t,^oC) как

К_t -0,833t + 123,166 (в мДж/м²); d концентрация в плазме крови вводимого в организм лекарственного препарата (мг/кг).

Из данных таблицы следует, что рассмотренная функция действительна только в определенном интервале температурного воздействия на ткань от 0 до 41^оС. На температурном участке 41-46^оС происходит скачкообразное повышение выхода из кровотока меченного гамма-глобулина, что однозначно говорит о нарушении естественного механизма проницаемости капиллярной стенки для высокомолекулярных веществ, в нормальных условиях осуществляемого за счет везикулярного транспорта. Объем транскапиллярного везикулярного транспорта, как видно из рассмотрения его механизма, практически мало зависит от природы вводимого в организм вещества.

Приведенное эмпирическое уравнение, характеризующее величину транскапиллярного везикулярного массопереноса в ткань введенного в организм лекарственного препарата, следует рассматривать как оценочное в практическом использовании способа интенсификации проникновения в ткань лекарственных препаратов.

Предложенный способ после соответствующих клинических испытаний может быть использован при лечении в дерматологии, отоларингологии, стоматологии, гинекологии, проктологии, онкологии и терапии внутренних болезней. Его практическая реализация открывает возможность повысить эффективность лекарственного воздействия на очаг патологического процесса при снижении общей вводимой дозы лекарственного препарата и его токсического воздействия на организм.

Способ не требует использования специфической химической или технической подготовки и может быть осуществлен с помощью оборудования обычных клиник с применением штатной аппаратуры и методов теплового воздействия, а уменьшение расхода лекарственных средств и времени лечения позволит снизить затраты по сравнению с традиционными методами терапии.