Введение к работе
Актуальность проблемы
Несмотря на многочисленные фармакологические достижения по разработке и внедрению в клиническую практику синтетических лекарств, фитотерапия сохраняет высокие позиции в лечебном процессе, благодаря оптимальному сочетанию результативности и безопасности применения многих препаратов растительного происхождения (Волынский Б.Г. и др., 1988; Курякина Н.В. и др., 2000; Соколов С.Я., 2000; Макарова В.Г. и др., 2001). В настоящее время около 25-30% лекарственных средств, представленных на мировом фармацевтическом рынке, составляют препараты растительного происхождения. Мировой импорт лекарственного растительного сырья возрос за последние годы более чем на 40% (Косенко Н.В., Самылина И.А., Сапронова Н.Н., 2000).
Широкий спектр фармакологической активности и выраженные терапевтические свойства предопределяют особое место в ряду наиболее часто используемых фитосредств препаратов из растений семейства аралиевых (Araliaceae), в частности, женьшеня. Их огромные объемы применяются для профилактики и лечения различных заболеваний, в спортивной медицине, как компоненты биологически активных добавок к пище, в косметологии (Лесиовская Е.Е, Пастушенков Л.В., 2003). Убедительным подтверждением этого является тот факт, что на внутреннем рынке США годовой оборот по продаже препаратов женьшеня составляет 300 млн. долларов (Котин А.М., 2001). Однако исключительно небольшие запасы естественно произрастающего женьшеня и трудности его плантационного выращивания, а также подверженность природного и культивируемого растения многочисленным негативным факторам окружающей среды предопределили необходимость поиска путей преодоления данного сырьевого дефицита. Одним из вариантов решения этой проблемы является использование других растений Araliaceae, в частности рода Polyscias.
Растения рода Poliscias произрастают в тропических странах, где издавна пользуются высокой популярностью как ценное лекарственное сырье. Это особенно относится к виду Poliscias folicifolia (полисциас папоротниколистный), включенному в национальные фармакопеи ряда стран. Так, препараты полисциаса назначаются как эффективные средства, стимулирующие физическую работоспособность, процессы ранозаживления, лактации, устойчивость организма к инфекционным болезням, а также в комплексной терапии ревматических заболеваний и невралгии (Михайлова Н.В., 1981; Котин А.М., 2001; Stoun B.G., 1965; Do Tat Loi, 1977; Paphassarang S., 1990).
В России ни один из видов полисциаса не произрастает. Но благодаря разработкам ученых Института физиологии растений РАН им. К.А.Тимирязева и Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии, из корня полисциаса папоротниколистного выделен штамм, который можно выращивать in vitro и получать требуемые количества биомассы культуры ткани этого растения (Слепян Л.И., Арнаутов Н.Н., Грушевицкий И.В., 1975; Михайлова Н.В., 1981). Проведена разработка оптимальный питательной среды, обеспечивающей не только не только наибольший прирост биомассы, но и накопление в ней максимального количества основных биологически активных веществ (Слепян Л.И. и др.; 1981; Михайлова Н.В., Слепян Л.И., 1984; Марченко А.Л., 2000).
Представленные в публикациях данные о результатах исследования фармакологической активности препаратов из биомассы культуры ткани полисциаса папоротниколистного (Кашаускас Л.П., 1991; Лекис А.В. и др.; 1992; Трилис Я.Г., 1996; Котин А.М., 2001) достаточно фрагментарны, что затрудняет объективную оценку по определению значимости этих средств в ряду имеющихся аналогов, полученных по соответствующей биотехнологии. Именно системность информации о сравнительной выраженности медико-биологических свойств позволит определить перспективные возможности практического применения препаратов из биомассы полисциаса папоротниколистного как фитотерапевтических средств.
Цель работы
Комплексное исследование ряда токсикологических и фармакологических свойств препарата из биомассы полисциаса папоротниколистного в рамках максимально жесткого сравнительного анализа с соответствующими характеристиками препарата женьшеня, полученного по аналогичной биотехнологии.
Задачи исследования
1. Провести оценку возможных проявлений различных видов токсичности препарата из биомассы культуры ткани полисцаса папоротниколистного в зависимости от пути его введения, дозы, длительности назначения и функционального состояния организма подопытных животных.
2. Изучить особенности влияния препарата из биомассы полисциаса папоротниколистного на показатели физической работоспособности крыс в условиях различных модификаций плавательного теста.
3. Исследовать биохимические и гистологические характеристики наличия и выраженности гепатопротекторного эффекта препарата из биомассы культуры ткани полисциаса папоротниколистного при назначении животным с экспериментальным тетрахлорметановым гепатитом, а также его антиоксидантные свойства при данной свободно-радикальной патологии.
4. Изучить антигипоксическое действие препарата из биомассы полисциаса папоротниколистного путем оценки его влияния на показатели газового состава и кислотно-щелочного равновесия крови, сывороточные, эритроцитарные и тканевые биохимические параметры в условиях воздействия на подопытных животных факторов, вызывающих развитие острой гипоксической гипоксии.
5. Провести анализ динамики комплекса гематологических и биохимических показателей сыворотки крови и некоторых тканей при назначении препарата из биомассы культуры ткани полисциаса папоротниколистного животным с острой радиационной патологией, моделируемой их однократным гамма-облучением.
6. Изучить антиатеросклеротические свойства испытуемого препарата путем оценки его влияния на показатели липидного спектра крови и параметры перекисного окисления липидов в сосудистой ткани кроликов, находящихся на строго безантиоксидантном рационе.
7. Провести комплексное биохимическое, массаметрическое, функциональное и гистологическое исследование эффективности применения препарата из биомассы культуры ткани полисциаса папоротниколистного при экспериментальных эндокринопатиях – посткастрационном гипогонадизме, аллоксановом диабете, тироксиновом гипертиреозе, мерказолиловом гипотиреозе.
Основные положения, выносимые на защиту
1. По результатам выполненных экспериментов установлено, что по базисному параметру, характеризующему острую токсичность, т.е. по значениям LD50, исследуемый препарат из биомассы культуры ткани полисциаса папоротниколистного при внутрибрюшинном введении не токсичнее препарата женьшеня, полученного по аналогичной биотехнологии, а при пероральном введении он с достаточной статистической надежностью характеризуется большей степенью безопасности. Отсутствие функционально-метаболических и гистологических изменений у крыс, постоянно получавших оцениваемый препарат в течение 2, 4 и 6 месяцев в дозах 0,5 и 5 мл/кг, служит подтверждением высокой степени его безопасности даже при применении в режиме относительно интенсивного и длительного назначения. В моделируемых экспериментальных условиях он практически не проявляет и специфических видов токсичности – аллергенного, мутагенного, эмбриотоксичного эффектов.
2. Использованный комплекс регистрируемых хронометрических параметров и их производных величин при выполнении подопытными животными различных модификаций плавательного теста убедительно свидетельствует о выраженных актопротекторных свойствах препарата из биомассы культуры ткани полисциаса папоротниколистного, не уступающих по значениям большинства показателей соответствующим характеристикам данного действия препарата из биомассы женьшеня.
3. Биохимический анализ состояния перекисного окисления липидов в печеночной ткани крыс при моделировании тетрахлорметанового гепатита подтверждает наличие антиоксидантного эффекта у препарата из биомассы культуры ткани полисциаса папоротниколистного, превосходящего по выраженности таковой у препарата из биомассы женьшеня. Именно этот механизм, вероятнее всего, предопределяет и другие проявления гепатопротекторного действия и степень их выраженности.
4. Судя по результатам развернутого биохимического исследования крови, сравнительной динамике ферментных и метаболических показателей эритроцитов, а также параметров интенсивности перекисного окисления липидов в периферических тканях лабораторных животных с моделируемой острой гипоксической гипоксией, степень антигипоксического действия более значима при применении препарата из биомассы культуры ткани полисциаса папоротниколистного.
5. Оценка динамики комплекса гематологических параметров, биохимических показателей функционально-метаболического состояния эритроцитов и активности перекисного окисления липидов в тканях селезенки и тонкой кишки в различные сроки после радиационного облучения свидетельствует о наличие у сравниваемых препаратов равновыраженного защитного эффекта к его воздействию на подопытных животных. Он проявляется практически на всех этапах 30-дневного контролируемого пострадиационного периода.
6. Оцениваемый препарат вызывает достаточно выраженный и близкий по количественным характеристикам к препарату женьшеня профилактический эффект к воздействию факторов, индуцирующих атерогенез у кроликов. При назначении в варианте лечебного антиатеросклеротического средства терапевтическая активность препарата из биомассы полисциаса папоротниколистного, проявляющаяся как по значениям динамики показателей липидного спектра сыворотки крови, так и параметров интенсивности перекисного окисления липидов в гомогенате стенки аорты, более выражена.
7. Биохимический, массаметрический, функциональный и гистологический анализы течения экспериментальных эндокринопатий, моделируемых у крыс, свидетельствуют о равновыраженной эффективности применения сравниваемых препаратов при посткастрационном гипогонадизме и мерказолиловом гипотиреозе. Степень протективного действия препарата из биомассы культуры ткани полисциаса папоротниколистного при аллоксановом диабете и тироксиновом гипертиреозе по большинству регистрируемых показателей превосходит соответствующие эффекты препарата из биомассы женьшеня.
Научная новизна
Впервые проведено сравнительное экспериментальное исследование широкого комплекса токсикологических показателей и фармакодинамических характеристик препаратов из биомассы культуры ткани полисциаса папоротниколистного и женьшеня, позволившее установить степень безопасности применения оцениваемого препарата и выраженность его профилактических и терапевтических свойств.
Результаты оценки токсикологических характеристик препарата из биомассы культуры ткани полисциаса папоротниколистного (острая, хроническая токсичность, аллергенность, мутагенность, эмбриотоксичность) с использованием различных методов регистрации их возможных проявлений (функциональные, биохимические, массаметрические, гематологические, гистологические, математико-статистические) убедительно свидетельствуют о безопасности его использования в широком диапазоне доз и длительности назначения.
Впервые путем скринингового анализа влияния широкого диапазона доз на показатели плавательного теста лабораторных животных установлены эквитерапевтические соотношения препаратов из биомассы культуры ткани женьшеня и полисциаса папоротниколистного, используемые в дальнейшем в качестве одной из основ, обеспечивающей корректность проводимого сравнения.
Впервые в условиях жесткой стандартизации проведена оценка эффективности применения препаратов из биомассы культуры ткани полисциаса папоротниколистного и женьшеня при ряде экспериментальных эндокринологических патологий (аллоксановый диабет, тироксиновый гипертиреоз, мерказолиловый гипотиреоз, посткастрационный гипогонадизм) и их способности повышать устойчивость организма к интенсивной физической нагрузке, воздействию радиации, атерогенных факторов, гепатотоксических агентов и гипоксии.
По результатам исследования особенностей изменения параметров перекисного окисления липидов в различных биосубстратах при модулируемых экспериментальных патологиях впервые установлена более выраженные антиоксидантные свойства у препарата из биомассы культуры ткани полисциаса папоротниколистного по сравнению с препаратом женьшеня, что во многом предопределило сравнительную выраженность и других проявлений гепатопротекторного, антигипоксического, антиатеросклеротического, антидиабетического и антигипертиреозного эффектов.
Изучение динамики параметров, отражающих состояние гормонообразующей активности щитовидной железы в различные сроки после прекращения введения лабораторным животным субтоксических доз мерказолила, позволило определить максимальную продолжительность сохранения гипотиреоза как основу экспериментальной модели по оценке эффективности влияния препаратов с метаболическим типом действия (к которым относятся и фитоадаптогены) на течение этой эндокринной патологии. На разработанный способ моделирования экспериментального гипотиреоза получен Патент на изобретение (№97120428).
Практическая значимость
Практическим итогом проведенного исследования стала базирующаяся на полученных результатах обоснованность применения препарата из биомассы культуры ткани полисциаса папоротниколистного в качестве эффективного актопротекторного средства, что особенно актуально в спортивной медицине при интенсивных физических нагрузках, при пребывании в экстремальных ситуациях, а также в гериатрии и в период восстановления после длительной вынужденной иммобилизации.
Выявленное гепатопротекторное свойство препарата из биомассы культуры ткани полисциаса папоротниколистного является достаточно важной фармакодинамической характеристикой, которая предопределяет возможность его использования в условиях повышенного риска гепатотоксического эффекта различных лекарственных средств, производственных токсинов, обладающих сходным с четыреххлористым углеродом механизмом деструктивного влияния на печень. Кроме того, антиоксидантные свойства, четко проявившиеся на использованной модели экспериментального тетрахлорметанового гепатита, предопределяют целесообразность апробации его эффективности и при других патологиях, в происхождении которых ключевое значение принадлежит активации свободно-радикального окисления.
Антигипоксическое действие исследованного препарата может быть реализовано при многочисленных состояниях различного генеза, сопровождающихся кислородной недостаточностью, а его радиопротекторные свойства – для повышения устойчивости организма к радиации особенно в регионах с повышенным риском ее воздействия.
Препарат из биомассы культуры ткани полисциаса папоротниколистного вызывает достаточно выраженный профилактический эффект при воздействии факторов, индуцирующих атерогенез, что расширяет перспективы его практического применения в качестве антиатеросклеротического средства.
Установленная достаточно высокая гонадотропная активность препарата полисциаса папоротниколистного в условиях андрогенной недостаточности, сопоставимая с действием препарата из биомассы женьшеня, может быть использована при различных широкораспространенных половых расстройствах функционального генеза.
Антигипергликемическое действие исследуемого препарата после его клинического подтверждения может явиться основой его применения в качестве вспомогательного средства в эндокринологической практике, особенно с учетом того обстоятельства, что и многие другие фармакодинамические характеристики полисциаса папоротниколистного могут оказывать положительное влияние на течение сахарного диабета и препятствовать развитию возможных осложнений.
Полученные данные о четком положительном влиянии на проявления тироксиновой интоксикации позволяют реально прогнозировать возможную перспективу клинического применения оцениваемого препарата при гипертиреозе. Это может способствовать снижению дозировок применяемых тиреостатиков, а стало быть повышению безопасности проводимой терапии.
Установленная эффективность препарата из биомассы полисциаса папоротниколистного при мерказолиловом гипотиреозе может служить основой обоснования его использования в эндокринологической практике в качестве: вспомогательного средства базисной фармакотерапии гипотиреоза, повышающего ее результативность и безопасность; средства, способствующего восстановлению и стабилизации сниженных при гипотиреозе андрогенного статуса и физической работоспособности; эффективного средства, предупреждающего развитие и устраняющего побочные эффекты мерказолила – одного из наиболее широко применяемого тиреостатика.
Внедрение
Комплексы биохимических параметров, обоснованные и использованные в диссертационной работе для оценки актопротекторного и антигипоксического эффектов, внедрены в исследовательский процесс лабораторий ГНУ НИИ пчеловодства Россельхозакадемии для анализа наличия и выраженности соответствующих эффектов комбинированных апипрепаратов новых технологий как высокоинформативные стандартизированные методы корректной сравнительной оценки при проведении экспериментальных исследований их биологической активности.
Результаты исследования используются при чтении лекций и проведении практических занятий по фармакогнозии (по теме «Растения семейства аралиевых»), фармакологии и фармакотерапии (по теме «Психостимуляторы, ноотропы, адаптогены») на кафедре фармакогнозии с курсом ботаники и на кафедре фармакологии с курсом фармакотерапии ФПДО Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рязанский государственный медицинский университет им. акад.И.П. Павлова Росздрава».
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы представлены:
– на Международном уровне: Х Азиатско-Тихоокеанском Конгрессе по гастроэнтерологии и VII Азиатско-Тихоокеанском Конгрессе по эндоскопии (Йокогама, Япония, 1996); I и II Международных научно-практических конференциях «Пожилой больной. Качество жизни» (Москва, 1996, 1997); III Международном Африканском Конгрессе африканской ассоциации по изучению болезней печени (Каир, Египет, 1988); Международном совещании «Физиолого-биохимические аспекты изучения лекарственных растений» (Новосибирск, 1998); V Международной конференции «Актуальные вопросы клинической фармакологии» (Москва, 1998); IV Международном конгрессе «Реабилитация в медицине и иммунореабилитация» (Сочи, 1998); Международной конференции «Фармация в XXI веке: инновации и традиции» (С.-Петербург, 1999); Международном научном форуме «Достижения клинической фармакологии» (Москва, 1999); Международной научно-практической конференции «Интермед-2001» (Рыбное, 2001); I Международной научно-практической конференции по пчеловодству и пчелотерапии «Белорусский мёд-2002» (Минск, 2002); Международной научно-практической конференции по апитерапии (Рязань, 2002); III, IV, V, VI, VII, X, XI Международных конгрессах «Парентеральное и энтеральное питание» (Москва, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2006, 2007); VI Международной научной конференции «Фитотерапия, биологически активные вещества естественного происхождения в современной медицине» (Черноголовка, 2006).
– на Российском уровне: I Съезде Российского научного общества фармакологов «Фундаментальные исследования, как основа создания лекарственных средств» (Москва, 1995); V, VI, VII, VIII, X, ХII, XV Национальных конгрессах по болезням органов дыхания (Москва, 1995, Новосибирск, 1996, Москва, 1997, 1998, С-Петербург, 2000, Москва, 2002, 2005); I, II, III, VIII, ХI Российских Гастроэнтерологических Неделях (С-Петербург, 1995, Москва, 1996, 1977, 2002, 2005); III, IV, V, VI, VII, VIII, IХ, ХI, ХII Российских Национальных конгрессах «Человек и лекарство» (Москва, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2004, 2005); I Российском конгрессе «Парентеральное питание в гастроэнтерологии» (Москва, 1996); I, II, IV Всероссийских научно-практических конференциях «Актуальные вопросы эндокринологии» (Пермь, 1977, 2000, 2002); IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Экология и здоровье человек» (Самара, 1997); Всероссийской научно-практической конференции «От materia media к современным медицинским технологиям» (С.-Петербург, 1998); II конгрессе с международным участием «Паллиативная медицина и реабилитация в здравоохранении» (Москва, 1998); VI Всероссийском съезде кардиологов (Москва, 1999); Всероссийской научной конференции с международным участием «Актуальные проблемы клинической фармакологии» (С-Петербург, 1999); Всероссийской научно-практической конференции «Экологозависимая патология» (Чита, 1999); VI, VII, IХ, Х, ХII, XIII Российских конференциях «Гепатология сегодня» (Москва, 2001, 2002, 2004, 2005, 2007, 2008); VIII, Х, ХI Республиканских конференциях с международным участием «Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения» (Рязань, 2004, 2006, 2007).
– на региональном уровне: 2-м научном конгрессе «Традиционная медицина: теоретические и практические аспекты» (Чебоксары, 1996); межрегиональной научно-практической конференции, посвящённой 50-летию онкологической службы Рязанской области (Рязань, 1996); региональной научной конференции «Проблемы фармакологии и фармации на Дальнем Востоке» (Хабаровск, 1997.); юбилейной конференции, посвященной 100-летию Санкт-Петербургского Государственного медицинского университета им. акад. И.П.Павлова «Прогресс и проблемы в лечении заболеваний сердца и сосудов» (С-Петербург, 1997); межрегиональной научно-практической конференции «Современные технологии в медицине» (Томск, 1998); VII межрегиональной научно-практической конференции по апитерапии (Рязань, 2000); межрегиональной научно-практической конференции «Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения» (Рязань, 2000); научно-практической конференции «Фитотерапия, лазеротерапия, биологически активные вещества естественного происхождения в XXI веке» (Черноголовка, 2000); ежегодной научной конференции РязГМУ (Рязань, 2006).
Публикации
По теме диссертации опубликованы 95 печатных работ.
Объем и структура диссертации
Диссертация изложена на 328 странице машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, данных собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 303 отечественных и 147 зарубежных источников. Диссертация иллюстрирована 50 рисунками и 70 таблицами, включенными в Приложение.
