Введение к работе
Актуальность проблемы. Пневмония относится к числу наиболее распространенных инфекционных заболеваний человека Заболеваемость внегос-питальной пневмонией (ВГП) колеблется от 3 до 15 случаев на 1000 человек в год Ежегодно в России пневмонией заболевают 1,5 млн человек (Авдеев С Н, Чучалин А Г, 2005-2007) Общая летальность при пневмонии составляет около 2-3%, а у пациентов старше 60 лет достигает 20% (Чучалин А Г, 2002, Верткин А Л , 2002) Пневмония занимает первое место среди причин летальности от инфекционных болезней и шестое - среди всех причин летальности
Важнейшим компонентом лечения пневмоний является рациональная антибиотикотерапия Внедрение антибиотиков в практику существенно снизило летальность, но, вместе с тем, создало ряд проблем, главной из которых являются широкое распространение антибиотикорезистентных форм микроорганизмов (Страчунский Л С , 1998-2007, Козлов Р С , 2002, Bartlet J 1995-2007) По данным различных авторов, частота антибиотикорезистентности среди возбудителей внегоспитальной пневмонии составляет 5-30%, а среди возбудителей госпитальной пневмонии достигает 70% (Белобородов В Б, 1998, Woodhead М, 2002) Все это делает особенно актуальным поиск путей повышения эффективности антибактериальной терапии Однако разработка новых лекарственных средств занимает много времени и требует значительных материальных затрат Лишь 2% препаратов, успешно прошедших предклинические испытания, подтверждают свою клиническую эффективность (Белоусов Ю Б , 2006, Варфоломеев С Д , Гуревич К Г , 1999) Необходимо констатировать, что в ближайшей перспективе не предвидится выхода в клинику антибактериальных средств, принципиально отличающихся по эффективности и спектру антимикробной активности от ныне существующих (Segal А, 2005) Вторым путем преодоления резистентности является увеличение дозы известных препаратов Однако высокие дозы антибиотиков могут вызывать развитие побочных и токсических реакций (Никитин АВ, 1999) Особенно важно это для пациентов, находящихся в критических состояниях (Specer RC 1994, Vmcent J-L 1994) По данным U Bang, R В Krammer (2003), частота побочных реакций при проведении антибиотикотерапии среди пациентов реанимационных отделений достигает 30%, причем до 10% этих реакций могут представлять угрозу для жизни
Одним из путей решения данной проблемы является направленный транспорт (НТ) лекарственных веществ НТ представляет собой способ избирательной доставки лекарственного препарата к точке приложения эффекта, призванный обеспечить максимальную концентрацию в органе-мишени без значительного повышения концентрации в других органах и тканях (Северин Н С , 2005, Чазов Е И , Смирнов В Н , 1986) Направленность означает заданное изменение пути прохождения вводимого в организм вещества Реализация идеи направленного транспорта лекарств идет по двум направлениям 1) использование регионарного введения препаратов, 2) применение различ-
ных носителей, или векторов, обладающих тропяостью к определенным органам или их клеткам В качестве векторов в 70-80-е годы прошлого века было предложено использовать аутологичные форменные элементы крови (Самохин ГП, Домогатский СП, 1986). Считается (Тайгулов ЕА, 1991, Лохвицкий С.В , 1992-2006), что органоспецифичность клеточных носителей будет определяться следующими свойствами способностью лейкоцитов мигрировать в очаг воспаления, эритроцитов - фиксироваться эритрофагоцитирующими клетками, (в основном печени и селезенки), тромбоцитов - адгезироваться на повреждённых участках интимы сосуда. В настоящее время существует несколько клинически применимых технологий НТ Наиболее перспективными (в силу безопасности и технической простоты) являются методы, подразумевающие экстракорпоральную обработку интактных клеток крови препаратами, создающими с ними достаточно прочные комплексы (Лохвицкий С В 20,02, Швецов Д А, 1996) При этом доза препарата колеблется от разовой до суточной (Генинг ГП, 1994-2005, Кирдей ЕГ, Дмитриева Л А, 1996, Швецов ДА, 1998). Использование меньших доз сопряжено с риском невозможности создания требуемой концентрации (и, следовательно, отсутствия желаемого эффекта) Объем же клеток, подвергающихся обработке, лимитируется возможностью безопасной их эксфузии и составляет 10-15% объема циркулирующей крови, или 0,7-1,0% от массы тела (Костюченко А.Л, 2000) В данных условиях концентрация препарата в экстракорпоральной среде инкубации превышает среднетерапевтическую в 500-1000 раз Взаимодействие препаратов с клетками в подобных условиях изучено мало. Остается нерешенным и ряд других фундаментальных и прикладных вопросов НТ В частности, недостаточно изучены особенности фармакокинетики препаратов, связанных с клеточными носителями, их внутриорганизменное распределение Мало данных о влиянии направленного транспорта антибиотиков на гомеостаз, а также о клинической эффективности метода у больных с пневмонией Эти обстоятельства и послужили основанием для проведения настоящего исследования
Цель работы: Оптимизировать фармакокинетику антибактериальных препаратов с помощью их направленного транспорта у больных с внегоспи-тальной пневмонией и тем самым улучшить результаты лечения данной патологии.
Задачи исследования
Изучить механизмы и фармакокинетику связывания антибактериальных препаратов (Р-лактамных, макролидных, аминогликозидных антибиотиков и фторхинолонов) с эритроцитами и лейкоцитами при их экстракорпоральной обработке данными препаратами в концентрациях, используемых при проведении направленного клеточно-ассоциированного транспорта
Изучить характер влияния антибиотиков групп Р-лактамов, макроли-дов, аминогликозидов и фторхинолонов на морфофункциональное состояние форменных элементов крови в условиях реализации клеточно-ассоциирован-ной антибактериальной терапии
Исследовать особенности фармакокинетики и фармакодинамики антибактериальных препаратов, вводимых в ассоциации с клеточными элементами крови, у животных с моделью пневмонии и у больных с внегоспитальнои пневмонией
Изучить особенности реакции гомеостаза (параметров центральной гемодинамики, иммунного статуса, маркеров воспаления и интоксикации) на проведение направленного транспорта антибиотиков у пациентов с внегоспитальнои пневмонией
Исследовать изменения показателей внешнего дыхания, газообмена, кислотно-основного состояния у больных с внегоспитальнои пневмонией на фоне внутривенного введения антибиотиков и клеточно-ассоциированной ан-тибиотикотерапии
Исследовать спектр возбудителей и их чувствительность к антибиотикам при внегоспитальнои пневмонии различной степени тяжести и произвести оценку микробиологической эффективности направленного транспорта антибактериальных препаратов
На основании анализа клинических показателей сравнить результаты лечения внегоспитальнои пневмонии при помощи направленного транспорта и внутривенного введения антибиотиков
Научная новизна
Впервые раздельно проведен анализ механизма связывания различных антибиотиков лейкоцитами и эритроцитами применительно к условиям проведения направленного транспорта Определены константы связывания антибактериальных препаратов с этими форменными элементами Показано, что при экстракорпоральной обработке антибиотиками в концентрациях, на 2-3 порядка превышающих среднетерапевтические, сохраняются типичные механизмы взаимодействия препаратов с клетками для (3-лактамных антибиотиков — сорбция на мембране, для макролидов, аминогликозидов и фторхинолонов — свободная трансмембранная диффузия
Впервые изучено влияние высоких (превышающих терапевтические в 500-1000 раз) концентраций антибиотиков на морфофункциональное состояние форменных элементов крови in vitro Показано, что введение в клеточную массу (З-лактамных антибиотиков в концентрации 5-10 мг/мл изменяет морфологию эритроцитов и оказывает повреждающее действие на лейкоциты Обработка клеток крови макролидами, аминогликозидами и фторхинолонами в концентрациях, превышающих терапевтические в 500-1000 раз, не приводит к повреждению клеток, вызывает стимуляцию отдельных функций лейкоцитов.
С помощью меченых лейкоцитов и эритроцитов изучены особенности биокинетики данных клеток при введении в организм после экстракорпоральной обработки антибактериальными препаратами
4 Произведено изучение фармакокинетики антибиотиков при направ
ленном клеточно-ассоцированном транспорте у кроликов с экспериментальной
пневмонией и у больных с внегоспитальной пневмонией Построена математическая модель, описывающая изменения системной и локальной (в ткани легкого) концентраций антибиотиков при их направленном клеточно-ассоци-ированном транспорте
5 Впервые проведено исследование тканевого распределения антибак
териальных препаратов (эритромицина и гентамицина) у кроликов с экспери
ментальной пневмонией при введении их с изолированными лейкоцитами и
эритроцитами Установлено, что введение данных препаратов в ассоциации с
изолированными лейкоцитами не сопровождается изменением фармакокине-
тики и распределения При введении с эритроцитами зарегистрировано нако
пление препаратов в ткани легкого, печени и селезенки, а также отсутствие
избирательного накопления в очаге воспаления
6 Определены особенности метаболического ответа на клеточно-
ассоциированную антибактериальную фармакотерапию у больных с внегоспи
тальной пневмонией Показано, что детоксицирующему эффекту метода
предшествует обострение симптомов генерализованной воспалительной реак
ции
Проведен анализ влияния направленного транспорта антибактериальных препаратов на иммунный статус и течение синдрома эндогенной интоксикации при внегоспитальной пневмонии различной степени тяжести
Исследован региональный спектр возбудителей и их чувствительность к антибиотикам при внегоспитальной пневмонии различной степени тяжести Дана оценка микробиологической эффективности направленного транспорта антибактериальных препаратов в сравнении с внутривенным путем введения
9. Проведен сравнительный анализ клинической эффективности лечения внегоспитальной пневмонии с помощью клеточно-ассоциированной антибактериальной терапии Установлено, что данный метод улучшает результаты лечения тяжелой пневмонии за счет более раннего купирования клинических проявлений и снижения количества осложнений заболевания
Практическая значимость
Определен перечень антибактериальных препаратов, потенциально пригодных для введения по методике направленного транспорта
Дано фармакологическое обоснование целесообразности применения направленного транспорта антибактериальных препаратов при тяжелой внегоспитальной пневмонии Усовершенствованы схемы терапии данной категории больных
3 Установлено, что при среднетяжелой пневмонии применение направленного транспорта антибиотиков сопровождается позитивным клиническим эффектом, но не уменьшает стоимости лечения
Модифицирован метод клеточно-ассоциированной фармакотерапии на основе использования в качестве корректора связывания антибиотика с форменными элементами диметилсульфоксида
Разработан способ оценки тяжести иммунной дисфункции и прогноза эндогенной интоксикации при гнойно-воспалительных заболеваниях на основе оценки гематологических показателей
Положения, выносимые на защиту
Экстракорпоральная обработка форменных элементов крови антибиотиками в концентрациях, превышающих среднетерапевтические на 2-3 порядка, сопровождается связыванием лекарственных веществ с клетками Для Р-лактамных антибиотиков характерен сорбционный механизм аккумуляции на клетках, а для аминогликозидов, фторхинолонов и макролидов - диффузионный
Экстракорпоральная обработка крови антибактериальными препаратами в концентрациях, на 2-3 порядка превышающих среднетерапевтические, сопровождается неспецифическими изменениями морфофункционального состояния эритроцитов уменьшением мембранного потенциала, увеличением жесткости мембраны, снижением деформабельности и повышением агрегаци-онной активности
3 Характерными изменениями фармакокинетики антибактериальных
препаратов при введении по методике направленного транспорта являются
снижение пиковой концентрации в плазме, увеличение времени выведения,
снижение площади под фармакокинетической кривой в интервале 0-180 мин.
При введении в ассоциации с эритроцитами регистрируется увеличение кон
центрации препаратов в ткани легких, печени и селезенки, снижение концен
трации в крови, моче, почечной, мышечной и жировой ткани
Особенностью метаболического ответа на клегочно-ассоциированную антибактериальную терапию у пациентов с внегоспитальной пневмонией является обострение генерализованной воспалительной реакции с последующим регрессом симптомов интоксикации, происходящем более быстрыми темпами, чем при внутривенном введении антибактериальных препаратов
Изменения функционального состояния легких на фоне проведения направленного транспорта являются вторичными и обусловлены динамикой основного патологического процесса (легочного воспаления) Эффективное купирование воспалительной реакции и рассасывание инфильтрата альвеолярной ткани сопровождаются более быстрым восстановлением оксигенирующей функции легких и способствует коррекции кислотно-основного состояния
6 Преимущества направленного транспорта перед внутривенным
введением антибиотиков проявляются в том случае, когда в этиологической
структуре заболевания значительное место занимают микроорганизмы с про
межуточной резистентностью к применяемым препаратам
7 При среднетяжелой пневмонии применение клеточно-ассоциирован
ной антибиотикотерапии не влияет на результаты лечения При тяжелой
пневмонии направленный транспорт антибиотиков повышает эффективность
терапии за счет сокращения продолжительности клинических проявления заболевания, уменьшения частоты легочных осложнений
Апробация работы Материалы диссертации доложены на VI-X Всероссийских Съездах анестезиологов-реаниматологов (Москва, Санкт-Петербург, Иркутск, 1998-2006), XXVII-XXXIH конференциях ученых Мордовского госуниверситета «Огаревские чтения» (Саранск, 2001-2007), заседаниях Мордовских обществ терапевтов и анестезиологов-реаниматологов (Саранск, 2002-2007), XTV научных чтениях, посвященных памяти академика Н Н Бурденко (Пенза, 2004), IV Всероссийской научно-практической конференции «Эфферентная, иммунокорригирующая и интенсивная терапия в клинической практике» (Ижевск, 2004), VI Всероссийском конгрессе «Науки о человеке» (Томск, 2005), VI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Озон в биологии и медицине» (Нижний Новгород, 2005), X Всероссийской научно-практической конференции «Молодые ученые в медицине» (Казань, 2005), П-Ш Всероссийских научно-методических конференциях «Стандарты и индивидуальные подходы в анестезиологии, реаниматологии и интенсивной терапии» (Геленджик, 2005-2006), научно-практической конференции «Проблемные вопросы медицины критических состояний» (Большое Болдино, 2006), V республиканской научно-практической конференции «Наука и инновации в Республике Мордовия» (Саранск, 2006), Международной научной конференции «Актуальные проблемы современных наук теория и практика» (Днепропетровск, 2006), IX Международном конгрессе Международной ассоциации клинических микробиологов и антимикробных химиотерапевтов по антимикробной терапии (Москва, 2007)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 36 печатных работ, из них 10 статей - в журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов работ, представляемых на соискание ученой степени доктора наук Получен патент РФ на изобретение, 5 свидетельств на рацпредложения Исследования по теме диссертации выполнены в рамках федеральных целевых программ «Университеты России - 2005» и «Развитие научного потенциала высшей школы 2006-2008»
Внедрение в практику. Результаты диссертационной работы внедрены в практику работы Больницы скорой медицинской помощи г Саранска, Мордовской республиканской клинической больницы, Городской клинической больницы № 4 г Саранска Материалы диссертации используются в учебном процессе в ГОУВПО «Мордовский госуниверситет им Н П Огарева», ГОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет Росздрава», Военно-медицинском институте ФСБ России
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 314 страницах печатного текста, состоит из введения, обзора литературы, пяти глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 472 источника (из них 197 отечественных и 275 зарубежных) Работа содержит 80 таблиц и иллюстрирована 38 рисунками
