ПЕРСПЕКТИВЫ И ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НОВОЙ МЕТОДИКИ ВИДОВОЙ ЭКСТРАПОЛЯЦИИ ДОЗЫ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ

Малков Алексей Борисович

врач по медико-социальной экспертизе Федерального Казенного Учреждения «Главное бюро медико-социальной экспертизы по Красноярскому краю»,

РФ, г. Красноярск

E-mail: genesis-med@yandex.ru

Винник Юрий Семенович

д-р мед. наук, заведующий кафедрой общей хирургии им. проф. М.И. Гульмана Красноярского государственного медицинского университета им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого,

РФ, г. Красноярск

Якимов Сергей Владимирович

д-р мед. наук, проф. кафедры общей хирургии им. проф. М.И. Гульмана Красноярского государственного медицинского университета им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого,

РФ, г. Красноярск

E-mail: ozon6969@mail.ru

Сергеева Екатерина Юрьевна

д-р биол. наук, проф. кафедры патологической физиологии им. проф. В.В. Иванова Красноярского государственного медицинского университета им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого,

РФ, г. Красноярск

E-mail: e.sergeeva77@mail.ru

OPPORTUNITIES AND SPECIFIC USING THE NEW METHODOLOGY OF SPECIES DOSE EXTRAPOLATION OF DRUGS

Aleksej Malkov

doctor-expert of Federal Governmental Institution “Head office for medical and social assessment of the Krasnoyarsk Territory”,

Russia, Krasnoyarsk

Jurij Vinnik

doctor of Medical Science, head of general surgery department named after prof. M.I. Gul'man of Krasnoyarsk State Medical University named after prof. V.F. Voino-Yasenetsky,

Russia, Krasnoyarsk

Sergej Jakimov

doctor of Medical Science, professor of general surgery department named after prof. M.I. Gul'man of Krasnoyarsk State Medical University named after prof. V.F. Voino-Yasenetsky,

Russia, Krasnoyarsk

Ekaterina Sergeeva

doctor of Biological Science, professor of pathological physiology department named after prof. V.V. Ivanov of Krasnoyarsk State Medical University named after prof. V.F. Voino-Yasenetsky,

Russia, Krasnoyarsk

АННОТАЦИЯ

Статья содержит описание методики видовой экстраполяции дозы исследуемого лекарственного вещества с приведением соответствующей формулы. В качестве апробации данной методики был определен безопасный для человеческого организма коридор доз газообразного озона при его интраабдоминальном введении. При этом в эксперименте на кроликах была изучена местная и общая токсичность различных доз газообразного озона и произведена экстраполяция экспериментальных доз с кролика на человека.

ABSTRACT

The article contains a description of the methodology of species dose extrapolation for investigational drugs with introduction of corresponding formula. As approbation of this methodology the safe for the human body corridor of ozone-gas doses for intra-abdominal introduction was determined. Thus in experiment on rabbits local and general toxicity of various doses of ozone-gas had been studied and extrapolation of experimental doses from the rabbit to human had been made.

Ключевые слова: озоно-кислородная смесь; газообразный озон; доза; видовая экстраполяция; безопасность; токсичность; брюшная полость; пневмоперитонеум.

Keywords: ozone-oxygen mixture; ozone-gas; dose; species extrapolation; safety; toxicity; abdominal cavity; pneumoperitoneum.

Испытание любых потенциальных лекарственных средств неизбежно начинается с экспериментов на различных видах животных [5, с. 10]. Одним из наиболее важных аспектов изучения новых фармакологических веществ является экспериментальное определение их терапевтической и токсической дозы [2, с. 9]. При этом проблема надежной экстраполяции экспериментальных доз на человеческий уровень до настоящего времени полностью не решена [1, с. 9].

Цель работы.

Апробация новой методики видовой экстраполяции дозы лекарственных веществ на примере определения безопасного для человеческого организма коридора доз газообразного озона при его интраабдоминальном введении.

Материалы и методы.

Исследование было проведено на 160 здоровых кроликах породы «Шиншилла» обоего пола с массой тела в пределах 2–3,5 кг, которые были разделены на 4 группы по 40 особей в каждой в зависимости от концентрации газообразного озона (ГО), однократно введенного в брюшную полость. На животных моделировали ненапряженный пневмоперитонеум с групповыми концентрациями озона в озоно-кислородной смеси (ОКС) 40, 60, 80 и 100 мг/л соответственно, увеличивая давление в брюшной полости ровно на 1 мм.рт.ст. с получением индивидуального вводимого объема газа для каждой особи. Далее ОКС оставляли в брюшной полости и осуществляли расчет дозы озона для каждой особи по стандартной формуле:

где:

D_оз. – расчетная доза озона ОКС, вводимой в брюшную полость животного (мг/кг);

C_оз. – концентрация озона во введенной ОКС (мг/л);

V_cм. – индивидуальный вводимый объем ОКС (л);

M_кр. – масса тела экспериментального животного (кг);

P – индивидуальный массово-объемный коэффициент (ИМОК) (л/кг).

Массу тела кроликов измеряли непосредственно до выведения их из эксперимента, которое осуществляли через 4 часа, 1, 7 и 30 суток для каждых 10-ти особей в пределах имеющихся групп с прижизненным забором артериальной крови из полости левого желудочка для оценки окислительного стресса и посмертным изъятием образцов внутренних органов для оценки контактной и внеочаговой гистотоксичности озона. Сроки выведения животных из эксперимента были выбраны на основании фаз адгезиогенеза, установленных при применении различных повреждающих агентов в брюшной полости Липатовым В.А. и соавторами [4, с. 10]. ИМОК был рассчитан с целью оценки восприимчивости особей к установленным концентрациям озона во вводимой ОКС. На основании полученных индивидуальных значений дозы озона были рассчитаны ее среднегрупповые значения.

Среднегрупповые значения массы тела, вводимого объема и ИМОК сравнивались параметрически на наличие достоверных различий при помощи t-критерия Стьюдента с поправкой Бонферрони для более чем двух независимых выборок, так как групповые выборки подчинялись нормальному закону (p>0,05), что было установлено посредством W критерия Шапиро-Уилка для малых выборок (n<50). Методика интраабдоминальной инсуффляции ОКС позволила стандартизировать индивидуальные характеристики получаемой дозы озона через сведение их к двум введенным константам: давлению и концентрации ГО.

Для видовой экстраполяции полученных в эксперименте среднегрупповых значений дозы озона нами были использованы материалы по экспериментальной токсикологии из второго издания руководства по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ под общей редакцией члена-корреспондента РАМН, профессора Р.У. Хабриева и работ В.М. Шумейко, а также экспериментальные данные В.А. Липатова [1, с. 9; 3, с. 10; 5, с. 10]. Доза озона рассчитывалась для человека со среднестатистической массой тела, равной 70 кг. На основании вышеуказанных материалов нами была разработана формула:

,

где:

D_чел. – расчетная доза озона для человека со среднестатистической массой 70 кг, приуроченная к фиксированной экспериментальной концентрации озона (мг/кг);

D_кр. – среднегрупповая экспериментальная доза озона (мг/кг);

K – перитонеальный коэффициент экстраполяции, показывающий различие между соотношениями площади поверхности тела и площади поверхности брюшной полости у кролика и человека;

L – метаболический коэффициент экстраполяции, показывающий соотношение между метаболизмом человека и кролика;

M_{кр.(экс.)} – среднегрупповая масса экспериментальных животных (кг);

M_{чел.(таб.)} – среднестатистическая масса человека, равная 70 кг;

S_{т.чел.(таб.)} – фиксированная табличная площадь поверхности тела человека со среднестатистической массой 70 кг (м²);

S_{т.кр.(экс.)} – расчетная площадь поверхности тела кролика, полученная из среднегрупповой массы экспериментальных животных с помощью формулы И.П. Улановой (м²);

S_{бр.пол.чел.(таб.)} – фиксированная табличная площадь поверхности брюшной полости человека со среднестатистической массой 70 кг (м²);

S_{бр.пол.кр.(таб.)} – фиксированная табличная площадь поверхности брюшной полости кролика со среднестатистической массой 2,5 кг(м²);

S_{т.кр.(таб.)} – фиксированная табличная площадь поверхности тела кролика со среднестатистической массой 2,5 кг (м²);

P _{чел.(таб.)} – фиксированное табличное значение основного обмена человека со среднестатистической массой 70 кг (ккал/кг);

P _{кр.(таб.)} – фиксированное табличное значение основного обмена кролика со среднестатистической массой 2,5 кг (ккал/кг).

Площадь поверхности тела животных была рассчитана на основании среднегрупповых значений их массы тела с помощью известной формулы И.П. Улановой:

,

где:

S – расчетная площадь поверхности тела экспериментального животного (см²);

M – известная масса экспериментального животного (г).

Результаты и обсуждение.

При попарном анализе достоверности различий групповых выборок по массе тела животных и индивидуальному вводимому объему ОКС посредством t-критерия Стьюдента более половины имеющихся пар значимо отличалось друг от друга (p<0,05). Однако ИМОК не имел значимых межгрупповых различий при всех попарных сравнениях (p>0,05). Следовательно, рассчитанные в эксперименте среднегрупповые значения дозы озона зависели только от фиксированных групповых концентраций озона во вводимой ОКС. Среднегрупповые значения массы тела животных, вводимого объема ОКС, ИМОК и дозы озона представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Среднегрупповые значения дозы озона и показателей, используемых для ее расчета

При экстраполяции полученных в эксперименте среднегрупповых значений дозы озона на человека нами были рассчитаны площади поверхности тела животных 4-х групп на основании среднегрупповых значений их массы тела по формуле И.П. Улановой. Площадь поверхности тела у животных, получавших интраабдоминально ОКС с концентрацией озона 40 мг/л, была равна 0,152 м², при 60 мг/л – 0,141 м², при 80 мг/л – 0,147 м², а при 100 мг/л – 0,158 м². Значения остальных показателей были взяты из таблиц видового переноса, приведенных в работах Р.У. Хабриева, В.М. Шумейко и В.А. Липатова, для среднестатистического кролика с массой тела 2,5 кг и среднестатистического человека массой 70 кг и представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Значения показателей для животных и человека, необходимых для видовой экстраполяции дозы озона

Концентрационные дозы озона, рассчитанные при видовой экстраполяции среднегрупповых экспериментальных значений дозы озона, представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Среднегрупповые значения дозы озона, экстраполированные на человеческий уровень

На основании результатов экспериментального изучения местной и системной интоксикации организма после однократного интраабдоминального воздействия концентрированным ГО было установлено, что его доза до 7,08 мг/кг при концентрациях 40 и 60 мг/л у кроликов является абсолютно безопасной. Экстраполяция данного значения на человеческий уровень показала, что абсолютно безопасным коридором для человеческого организма при однократном интраабдоминальном введении ОКС являются дозы озона, не превышающие 2,22 мг/кг.

Однократная интраабдоминальная инсуффляция ГО в дозе 9,52 мг/кг при его концентрации 80 мг/л приводит к умеренной, обратимой интоксикации организма кроликов с явлениями незначительного асептического воспаления во внутренних органах на микроскопическом уровне. Экстраполяция данной экспериментальной дозы на человеческий уровень показала, что ОКС с дозой озона от 2,22 до 3,03 мг/кг может быть разумно использована для ситуационного интраабдоминального введения, являясь относительно безопасной.

Интраабдоминальная инсуффляция ОКС при однократной дозе озона 12,4 мг/кг и его концентрации 100 мг/л вызывает у кроликов выраженную, субкомпенсированную интоксикацию организма, оставляя слабовыраженные местные органические нарушения на микроскопическом уровне в виде фиброза в отдаленном периоде. Экстраполяция последних данных на человеческий уровень показывает, что ОКС с дозой озона от 3,03 до 4,08 мг/кг и выше при однократном интраабдоминальном применении может быть токсичной для человека и должна использоваться с крайней осторожностью.

Полученные при видовой экстраполяции дозы озона привязаны к относительно большому объему ОКС, достаточному для создания у человека ненапряженного пневмоперитонеума с нахождением озона в брюшной полости в течении всего периода его разложения. Следовательно, при создании непродолжительного тотального озонового пневмоперитонеума, инсуффляции в брюшную полость малых объемов ОКС, либо при поверхностной озоновой обработке тканей брюшной полости теоретически возможно использование концентраций озона выше 100 мг/л.

Список литературы:

1. Застосування методів швидкої екстраполяції у фармакологічних дослідженнях. / В.М. Шумейко, Н.І. Шарикіна, О.О. Хавич, М.В. Шумейко // Фармакологія та лікарська токсикологія. – 2009. – Том 11. – № 4. – С. 39–41.
2. Каркищенко Н.Н. Альтернативы биомедицины: руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских технологиях / Н.Н. Каркищенко, С.В. Грачева. – Москва, 2010. – 344 с.
3. Липатов В.А. Концепция профилактики послеоперационного спаечного процесса брюшной полости с применением барьерных средств (экспериментально-клиническое исследование): Автореф. дис. … докт. мед. наук / В.А. Липатов. – Курск, 2013. – 48 с.
4. Мясников А.Д. К вопросу о современных принципах профилактики послеоперационного спаечного процесса брюшной полости. / А.Д. Мясников, В.А. Липатов // Современные подходы науки и практики в хирургии: Материалы межрегиональной конференции, посвященной 70-летию заслуженного деятеля науки РФ, профессора В.И. Булынина. Сб. – Воронеж, 2002. – С. 154–157.
5. Хабриев Р.У. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / Р.У. Хабриев. – 2-ое изд., перераб. и доп. – Москва: Изд-во «Медицина», 2005. – 832 с.