Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Нарушения ритма сердца и их коррекция с помощью фармакотерапии (обзор литературы) 18
1.1. Этиология и патогенез нарушений сердечного ритма и проводимости 18
1.2.Классификация и механизмы действия современных антиаритмических средств 30
1.3.Биологическая активность производных ариламидов аминокарбоновых кислот 51
Глава 2. Материалы и методы исследования 56
Глава 3. Острая токсичность и антиаритмическая активность исследуемых соединений при хлоридкальциевой аритмии у мышей 69
3.1. Исследование острой токсичности изучаемых соединений 69
3.1.1. Исследование острой токсичности квадратичных производных, минеральных и органических солей 2-(диэтиламино)- N-(о-толуил) ацетамида 69
3.1.2. Исследование острой токсичности квадратичных производных, минеральных и органических солей 2-морфолино-N-(о-толуил) ацетамида 72
3.1.3. Исследование острой токсичности квадратичных производных, минеральных и органических солей 2-(диэтиламино) -N – (о-бром) пропанамида 74
3.1.4. Исследование острой токсичности производных 2-(алкилпирролидин)-N-(фенил)ацетамида 76
3.1.5. Исследование острой токсичности минеральных и органических солей 2-(диэтиламино)- N-мезитилацетамида 80
3.1.6. Исследование острой токсичности минеральных и органических солей 2-(диэтиламино)-N-(2,6-диметилфенил) ацетамида 81
3.2. Исследование антиаритмической активности соединений на модели хлоридкальциевой аритмии 82
3.2.1. Исследование антиаритмической активности квадратичных производных, минеральных и органических солей 2-(диэтиламино)- N-(о-толуил) ацетамида при хлоридкальциевой аритмии у мышей 83
3.2.2. Исследование антиаритмической активности квадратичных производных, минеральных и органических солей 2-морфолино-N-(о-толуил) ацетамида при хлоридкальциевой аритмии у мышей 85
3.2.3. Исследование антиаритмической активности квадратичных производных, минеральных и органических солей 2-(диэтиламино) -N-(о-бром) пропанамида при хлоридкальциевой аритмии у мышей 87
3.2.4. Исследование антиаритмической активности производных 2- (алкилпирролидин)-N-(фенил)ацетамида при хлоридкальциевой аритмии у мышей 88
3.2.5. Исследование антиаритмической активности минеральных и органических солей 2-(диэтиламино)- N-мезитилацетамида при хлоридкальциевой аритмии у мышей 92
3.2.6. Исследование антиаритмической активности минеральных и органических солей 2-(диэтиламино)-N-(2,6-диметилфенил) ацетамида при хлоридкальциевой аритмии у мышей 93
Глава 4. Антифибрилляторная и антиаритмическая активность исследуемых соединений при нарушениях коронарного кровообращения в эксперименте 99
4.1. Влияние квадратичных производных, минеральных и органических солей 2-(диэтиламино)- N –(о-толуил) ацетамида на течение острой коронарной окклюзии у бодрствующих крыс 99
4.2. Влияние квадратичных производных, минеральных и органических солей 2-морфолино-N- (о-толуил) ацетамида на течение острой коронарной окклюзии у бодрствующих крыс 104
4.3. Влияние производных 2-(алкилпирролидин)-N-(фенил)ацетамида на течение острой коронарной окклюзии у бодрствующих крыс 105
Глава 5. Изучение механизмов антиаритмической активности соединений на экспериментальных моделях с использованием химических веществ, обладающих аритмогенным действием 111
5.1. Антиаритмическая активность соединения ГП-15 112
5.1.1. Исследование антиаритмической активности соединения ГП-15 на модели адреналиновой аритмии 112
5.1.2. Исследование антиаритмической активности соединения ГП-15 на модели строфантиновой аритмии 115
5.1.3. Исследование антиаритмической активности соединения ГП-15 на модели аконитиновой аритмии 119
5.2. Антиаритмическая активность соединения М-18 121
5.2.1. Исследование антиаритмической активности соединения М-18 на модели адреналиновой аритмии 121
5.2.2. Исследование антиаритмической активности соединения М-18 на модели строфантиновой аритмии 122
5.2.3. Исследование антиаритмической активности соединения М-18 на модели аконитиновой аритмии 123
5.3. Антиаритмическая активность соединения К-23 124
5.3.1. Исследование антиаритмической активности соединения К-23 на модели адреналиновой аритмии 124
5.3.2. Исследование антиаритмической активности соединения К-23 на модели строфантиновой аритмии 125
5.3.3. Исследование антиаритмической активности соединения К-23 на модели аконитиновой аритмии 125
Глава 6. Изучение побочных эффектов соединений, проявивших антиаритмическую активность 128
Глава 7. Влияние соединения ГП-15 на системы организма 134
7.1. Влияние соединения ГП-15 на артериальное давление у кроликов 134
7.2. Влияние соединения ГП-15 на параметры ЭКГ 136
7. 3. Влияние соединения ГП-15 на показатели крови крыс 138
Глава 8. Изучение параметров фармакокинетического процесса соединения ГП-15 141
Заключение 145
Выводы 166
Практические рекомендации 168
Список сокращений и условных обозначений 169
Список литературы 170
- Этиология и патогенез нарушений сердечного ритма и проводимости
- Исследование острой токсичности квадратичных производных, минеральных и органических солей 2-(диэтиламино)- N-(о-толуил) ацетамида
- Влияние квадратичных производных, минеральных и органических солей 2-(диэтиламино)- N –(о-толуил) ацетамида на течение острой коронарной окклюзии у бодрствующих крыс
- Изучение параметров фармакокинетического процесса соединения ГП-15
Этиология и патогенез нарушений сердечного ритма и проводимости
Нарушения сердечного ритма и проводимости являются неспецифическими симптомами различных патологических состояний и имеют различное прогностическое значение. Аритмии возникают как при органических заболеваниях сердца (пороки сердца, ишемическая болезнь сердца, миокардиты, дегенеративные поражения проводящей системы сердца, гипертоническая болезнь, кардиомиопатии и др.), так и при некардиальной патологии, при которой проводящая система сердца подвергается различным патологическим нервно-рефлекторным воздействиям (грыжа пищеводного отверстия диафрагмы, желчно-каменная болезнь, плевроперикардиальные спайки и др.). Кроме этого, нарушения ритма сердца и проводимости возникают в результате нарушений гуморальной регуляции, водно-электролитного и кислотно-щелочного равновесия, эндокринных расстройств, а также проявляются после физических (электрическая или механическая травма, гипо- и гипертермия, чрезмерная физическая нагрузка, механическое раздражение при катетеризации полостей сердца) и химических (алкоголь, сердечные гликозиды, симпатомиметики, антиаритмические средства, никотин, кофе и др.) влияний. Однако у довольно значительного числа больных с помощью современных методов исследования не удается обнаружить какие-либо явные этиологические факторы, способствующие развитию аритмий и блокад сердца. Поэтому у них нарушения ритма и проводимости классифицируют как идиопатические [18, 213, 316, 350, 388]. В результате воздействия на сердце вышеперечисленных патологических факторов возникают нарушения фундаментальных биоэлектрических процессов на мембранах специализированных клеток. Вследствие этого развиваются те или иные нарушения ритма и проводимости. В основе возникновения аритмий лежит нарушение функции автоматизма или проводимости или одновременное расстройство обоих из указанных свойств проводящей системы сердца. Неравномерность и лабильность этих нарушений могут привести к так называемой электрической неоднородности миокарда [8, 178, 278, 350, 346, 388].
К аритмиям чаще всего приводят следующие нарушения образования импульса: нарушение автоматизма (синусового узла, эктопических очагов в пределах проводящей системы), появление патологических центров автоматизма в предсердиях или желудочках сердца, замедление ранней и поздней деполяризации и осцилляторные возбуждения клеточных мембран (триггерная активность) [249, 318, 359, 388,389].
Изменение нормального автоматизма наблюдается при воздействии на синоатриальный узел различных патогенных факторов. В физиологических условиях наибольшей скоростью автоматизма, т.е. способностью осуществлять во время диастолы спонтанную деполяризацию, увеличивающую мембранный потенциал, обладают автоматические клетки синоатриального узла. Пейсмекерные клетки других частей проводящей системы сердца, расположенные в предсердиях, атриовентрикулярном соединении, ножках пучка Гиса, волокнах Пуркинье, являются лишь потенциальными латентными водителями импульсов. Нормальная активность в них возникает при трансмембранном потенциале приблизительно равном 90 мВ, а при достижении –60 мВ может возникнуть патологический автоматизм [79, 337]. Эти латентные центры автоматизма при уменьшении скорости диастолической деполяризации синоатриального узла в результате поражения узла или ваготонии, способствующих увеличению скорости спонтанной активации латентных пейсмекеров, могут доминировать. Причины возникновения патологического автоматизма – нарушение кислотно-щелочного и электролитного равновесия, ишемия и повреждение миокарда, воздействие катехоламинов [169, 233, 250, 297, 318, 337, 350, 352]. Частота генерации импульсов в синусовом узле и латентных очагах автоматизма проводящей системы сердца регулируется, в основном, нейрогуморальными факторами.
Главная роль в регуляции автоматизма синусового узла принадлежит вегетативной нервной системе. При усилении симпатического тонуса, реализующегося через 1–адренорецепторы, возрастает вероятность открытия пейсмекерных каналов. Увеличение пейсмекерного тока приводит к тому, что клетки синусового узла достигают значения порогового потенциала и начинают генерировать импульсы с большей частотой, что вызывает увеличение частоты сердечных сокращений. Кроме того, активация симпатической нервной системы увеличивает вероятность открытия потенциалзависимых кальциевых каналов, при этом пороговый потенциал смещается в область более отрицательных значений. Таким образом, диастолическая деполяризация раньше достигает порогового потенциала. Автоматизм клеток синусового узла увеличивается под влиянием симпатической нервной системы как за счет смещения порогового потенциала в область более отрицательных величин, так и увеличения силы пейсмекерного тока [50, 118, 136, 233, 239].
Снижение автоматизма синусового узла обусловлено снижением активности симпатической нервной системы и активацией парасимпатической. При холинергической стимуляции, передающейся синусовому узлу по волокнам блуждающего нерва, уменьшается вероятность нахождения «пейсмекерных» ионных каналов в активном состоянии. Как следствие снижается сила пейсмекерного тока, увеличивается продолжительность фазы медленной деполяризации и уменьшается собственная частота импульсации клеток синусового узла. Кроме того, в этом случае потенциалзависимые кальциевые каналы с большей вероятностью будут находиться в закрытом состоянии и, следовательно, пороговый потенциал сместится в область менее отрицательных значений. С другой стороны, при холинергической стимуляции увеличивается вероятность открытия определенных типов калиевых каналов, которые переносят положительные ионы калия из клеток в окружающую среду, что сопровождается гиперполяризацией мембраны и увеличением максимального отрицательного диастолического потенциала. Уменьшение силы пейсмекерного тока, увеличение максимального отрицательного диастолического потенциала и смещение порогового потенциала в область менее отрицательных значений приводит к снижению собственной частоты импульсации клеток синусного узла и, следовательно, к уменьшению частоты сердечных сокращений [79, 244].
Очевидно, что лекарственные средства, влияющие на активность вегетативной нервной системы, могут регулировать частоту импульсов, генерируемых синусовым узлом. Например, на фоне использования -адреноблокаторов уменьшается симпатический тонус, замедляется фаза медленной деполяризации и снижается частота сердечных сокращений. Напротив, препараты, обладающие антихолинергическими свойствами и снижающие тонус блуждающего нерва, ускоряют фазу медленной деполяризации и увеличивают частоту сердечных сокращений [124, 254, 267, 350].
Снижение автоматизма синусного узла приводит к возникновению замещающего ритма, источником которого являются участки проводящей системы, расположенные более дистально. Сокращение сердца, вызванное импульсом из такого латентного очага, называют замещающим, или выскальзывающим, а последовательность сокращений при стойком нарушении образования импульсов в синусовом узле - замещающим, или выскальзывающим ритмом. Замещающие ритмы выполняют защитную функцию, поддерживая относительно высокую частоту сердечных сокращений при выраженном замедлении импульсации из синусового узла [213, 367].
Как уже отмечалось, подавление автоматизма синусового узла может быть следствием активации парасимпатической нервной системы. Вместе с тем разные участки сердца имеют разную чувствительность к стимуляции парасиматической системы. Наиболее чувствительны к парасимпатической иннервации синусовый и атриовентрикулярный узлы, чувствительность проводящей системы предсердий несколько меньше. Проводящая система желудочков наименее чувствительна к действию ацетилхолина. Умеренная парасимпатическая стимуляция замедляет синусовый узел, и водитель ритма мигрирует в другие очаги автоматизма в предсердиях. Выраженное повышение парасимпатического тонуса не только уменьшает автоматизм синусового узла и эктопических очагов в предсердиях, но может блокировать проведение импульсов к атриовентрикулярному узлу, что приводит к появлению желудочкового замещающего ритма [182, 250, 276, 337].
Латентные водители ритма могут определять частоту сокращений сердца, если их собственная скорость деполяризации будет больше частоты импульсации синусового узла. Несинусовые ритмы и отдельные сокращения называют эктопическими, или гетеротопными. В зависимости от локализации водителя ритма (миокард предсердий, область предсердно-желудочкового узла, проводящая система и миокард желудочков) эктопические ритмы (три и более эктопических сокращений подряд) и отдельные сокращения подразделяют на предсердные, предсердно-желудочковые и желудочковые. При снижении автоматизма синусного узла обычно возникают замещающий предсердный или замещающий предсердно-желудочковый ритмы. Однако если автоматизм этих ближайших к синусному узлу центров тоже снижен, то возникает замещающий желудочковый ритм. При редком ритме наблюдаются отдельные замещающие сокращения из лежащих ниже отделов проводящей системы, особенно после больших пауз [202, 273, 388].
Исследование острой токсичности квадратичных производных, минеральных и органических солей 2-(диэтиламино)- N-(о-толуил) ацетамида
В ряду квадратичных производных и солей 2-(диэтиламино)- N-(о-толуил) ацетамида было исследовано 24 соединения. Результаты представлены в таблице 3.1.
Определение острой токсичности этих соединений позволило установить, что вещества, относящиеся к группе минеральных и органических солей, проявили менее выраженную токсичность по сравнению с группой квадратичных производных 2-(диэтиламино)- N-(о-толуил) ацетамида, это вещества ГП-1, ГП-11, ГП-14, ГП-15, ГП-16, ГП-17 и ГП-30. Их показатели ЛД50 находятся в пределах от 44,7 до 89,0 мг/кг. Наименее токсичное из них соединение ГП-11 в 1,6 раза превосходит лидокаин, но оказалось в 1,5 раза токсичнее амиодарона.
Наиболее токсичными оказались производные 2-(диэтиламино)- N-(о толуил) ацетамида, их показатели ЛД50 находятся в пределах от 4,6 до 32,5 мг/кг. Исключением стало соединение ГП-29, которое обладает минимальной токсичностью в изучаемой группе, его ЛД50 составила 103,0 мг/кг, т. е. оно может быть отнесено к классу умеренно токсичных [19]. При внутривенном введении оно оказалось менее токсичным по сравнению с большинством эталонных антиаритмических препаратов: в 2,6 раза по сравнению с лидокаином, в 4,5 раза — с пропранололом, в 9,8 раза — с верапамилом и сравнимо лишь с амиодароном.
Таким образом, установлено, что минеральные соли 2-(диэтиламино)- N-(о-толуил) ацетамида, в среднем, в 4 раза менее токсичны по сравнению с его квадратичными производными, а также в 1,6 раза – по сравнению с лидокаином, в 2,9 раза - с пропранололом, в 6,1 раза — с верапамилом, но в 2 раза токсичнее амиодарона, при этом все они могут быть отнесены к веществам 3 класса — умеренно токсичным веществам [19].
Влияние квадратичных производных, минеральных и органических солей 2-(диэтиламино)- N –(о-толуил) ацетамида на течение острой коронарной окклюзии у бодрствующих крыс
Для выявления антифибрилляторного действия были выбраны вещества, относящиеся к квадратичным производным, минеральным и органическим солям 2-(диэтиламино)- N –(о-толуил) ацетамида ГП-15 и ГП-25, проявившие наибольшую антиаритмическую активность на модели хлоридкальциевой аритмии, а также соединение ГП-29, обладающее наименьшей токсичностью. ЛД50 соединения ГП-15 составила 65,0 мг/кг, соединения ГП-25 - 32,5 мг/кг и соединения ГП-29 – 103,0 мг/кг. Эффективная антиаритмическая доза (ЭД50) у веществ ГП-15 и ГП-25 оказалась равной 1,4 мг/кг, а у вещества ГП-29 -27,4 мг/кг. Антиаритмический индекс (ЛД50 /ЭД50) был равен 46,4 для соединения ГП-15, 23,2 для соединения ГП-25 и 3,8 для соединения ГП-29, в то время как у препарата сравнения лидокаина он находится на уровне 5,1.
Данные, полученные в результате опытов по изучению течения острой коронарной окклюзии у бодрствующих крыс, отражены в таблице 4.1.
При сравнении результатов контрольных опытов и опытов с применением исследуемых веществ обнаружено, что возникающая на фоне окклюзии коронарной артерии аритмия часто переходит в фибрилляцию.
В контроле нарушения ритма сердца наблюдаются в 87% опытов, фибрилляция развивается у 66% животных и у большинства крыс заканчивается летально (53%). На ЭКГ отмечается резкое смещение сегмента ST, чаще вверх от изоэлектрической линии уже в первые секунды окклюзии, после чего развиваются нарушения ритма, вплоть до фибрилляции (рисунок 4.1).
На фоне предварительного введения лидокаина аритмии регистрируются в 50% случаев, то есть статистически значимого снижения частоты их возникновения по сравнению с контролем не отмечается, однако при этом только у 30% животных наблюдаются вспышки фибрилляции желудочков, что значительно меньше, чем в контрольных опытах.
Соединения ГП-15 и ГП-29 статистически значимо по сравнению с контрольными результатами уменьшают общее число случаев развития аритмий, а также значительно уменьшают частоту их возникновения по сравнению с лидокаином. При этом все исследованные соединения предупреждают переход аритмии в фибрилляцию желудочков (рисунок 4.2).
Однако, при использовании соединения ГП-25 несмотря на то, что фибрилляция желудочков у жмвотных возникает лишь в 10% случаев, общая частота аритмий по сравнению с контрольными опытами не изменяется. Кроме того, отмечается высокий уровень смертности животных, соответствующий контрольным результатам. При этом нужно отметить, что все 40% крыс погибали на фоне развития брадикардии.
В опытах с введением животным соединения ГП-15 и лидокаина смертность на фоне окклюзии коронарной артерии у бодрствующих крыс отсутствовала.
Таким образом, наибольший интерес из новых производных 2-(диэтиламино)- N –(о-толуил) ацетамида вызвало соединение ГП-15, так как именно это вещество обладало максимальным антиаритмическим индексом, при этом его применение позволило значительно снизить вероятность возникновения фибрилляции желудочков и исключить риск внезапной смерти при окклюзии коронарной артерии.
Изучение параметров фармакокинетического процесса соединения ГП-15
Фармакокинетику соединения ГП-15 изучали на кроликах после однократного введения вещества в краевую вену уха. Данные по количественному содержанию исследуемого вещества в плазме крови животных представлены в таблице 8.1 и на рисунке 8.1, из которых видно, что максимальная концентрация исследуемого вещества отмечается на второй минуте после введения и составляла 1,17 мкг/мл.
Затем, уже через 5 мин после введения, концентрация соединения ГП-15 в крови начинает резко снижаться, причем снижение имеет биэкспоненциальный характер, предполагая первоначальную быструю фазу распределения, сменяющуюся более медленной фазой элиминации. Препарат быстро связывается с белками крови и без предварительного гидролиза последних уже через 10 мин эксперимента в крови не обнаруживается. После гидролиза белков (в результате подготовки проб к хроматографированию) можно пронаблюдать, как снижается концентрация вещества в крови. Через 60 мин после введения эта величина снижается в 15 раз (0,08 мкг/мл) и приближается к нулевому уровню.
Характеристика полученных данных без расчета и анализа параметров фармакокинетики лекарственного средства практически невозможна. В связи с этим проведена линеаризация экспериментальных данных фармакокинетики соединения в координатах «lg C – t». Это позволило формализовать кинетику препарата в виде одночастевой модели без всасывания, которая описывается уравнением: Сt = А е- Kel t , где Сt – концентрация препарата во времени; А – степень всасывания препарата; Kel – константа элиминации. Параметры уравнения, представляющего основные математические выражения одночастевой модели без всасывания, определены методом логарифмирования с использованием специальной программы [184].
По полученным данным были рассчитаны продолжительность периода полувыведения (Т1/2), константа элиминации (Kel), общий клиренс (ClТ), общая площадь под фармакокинетической кривой (AUC), объем распределения (DV). Расчетные показатели приведены в таблице 8.2.
Основные фармакокинетические параметры свидетельствуют не только о большой скорости создания высокой концентрации исследуемого соединения в крови, но и о том, что оно относительно долго определяется в крови и имеет период полувыведения 8,351 мин. Высокое значение объема распределения (DV = 1013,758 мл) указывает на то, что соединение ГП-15 активно проникает в биологические жидкости и ткани, при этом доля препарата, выводимая из организма за минуту, незначительна, о чем говорит небольшая величина константы элиминации (Kel = 0,08298). В ходе исследования было определено и значение общего клиренса – интегративного показателя фармакокинетики, характеризующего способность плазмы крови освобождаться от чужеродного соединения. Для соединения ГП-15 его величина составила 84,122 мл/мин. Относительно высокий показатель клиренса свидетельствует о том, что биотрансформация вещества происходит достаточно быстро.
При внутривенном введении химического соединения возможно оценить его абсолютную биологическую доступность, которая определяется значением площади под фармакокинетической кривой. Быстрое снижение концентрации соединения ГП-15 в плазме крови обусловливает малую величину площади под фармакокинетической кривой (AUC = 16,6 мкг/мл ч). Судя по этой характеристике, оно обладает небольшой биологической доступностью.
Таким образом, в результате проведенного исследования установлено, что снижение концентрации соединения ГП-15 в крови кроликов носит быстрый и биэкспоненциальный характер. Соединение быстро проникает в органы и ткани и обладает выраженной способностью подвергаться процессам биотрансформации. Данный факт позволяет предположить не только возможность использования лекарственного препарата, созданного на основе вещества, как средства экстренной помощи во время приступа аритмии, но и возможность производить повторное купирование аритмий при внутривенном способе введения, без развития токсических эффектов, которые могут проявиться из-за накопления вещества в организме. Кроме того, появляется возможность при некоторых нарушения ритма сердца вводить препарат капельным способом.