Введение к работе
Актуальность темы. Проблема рациональной терапии пневмонии не теряет актуальности многие годы из-за широкой распространенности и высокой летальности, которая у пожилых пациентов и при тяжелом течении достигает 20% (Чучалин А.Г. и соавт., 2010; Ноников В.Е., 2010; Фесенко О.В., Синопальников А.И., 2011). Основным компонентом лечения пневмоний по материалам согласительных рекомендаций Европейского респираторного общества и Европейского общества клинической микробиологии и инфекционных заболеваний (2011) является антибактериальная терапия (АБТ). Широкое применение антибиотиков наряду с положительными аспектами создало ряд проблем, среди которых ведущими являются большое распространение антибиотикорезистентных форм микроорганизмов и расширение спектра побочных (в т.ч. токсических) эффектов (Козлов Р.С. и соавт., 2010; Синопальников А.И., 2010-2012; Lim W.S. et al., 2009; Hess G. et al., 2010). Все это делает актуальным поиск путей повышения эффективности АБТ пневмонии.
Существенное значение в достижении адекватной концентрации лекарственных средств в очаге инфекции имеют способы их доставки (Яковлев С.В., 2006; Зильбер Э.К., 2009; Белобородов В.Б., 2012; Allewelt M. et. al., 2004; Yu V.L., Chang F.Y., 2006). При тяжелой пневмонии применяются внутримышечный и внутривенный пути введения; введение АБП в легочную артерию не привело к значимому повышению эффекта. При использовании внутрилегочного электрофореза (Шойхет Я.Н. и соавт., 2002), эндобронхиального (Чернеховская Н.Е., 2008) и эндолимфатического путей введения (Кабанов С.Н., 2003) получены обнадеживающие результаты, однако эти методы применяются в основном при лечении гнойно-деструктивных осложнений пневмонии.
Одним из путей решения данной проблемы является направленный транспорт (НТ) антибактериальных препаратов (АБП). Этот метод позволяет обеспечить максимальную концентрацию препарата в органе-мишени без значительного повышения его концентрации в других органах и тканях (Петров Р.В. и соавт., 2003; Северин Е.С. и соавт., 2005). В настоящее время предложено несколько методик НТ, эффективных при пневмонии (Швецов Д.А., 1996; Лохвицкий С.В., 1996; Пятаев Н.А. и соавт., 2005, 2007; Гуревич К.Г. и соавт., 2008).
Одним из нерешенных клинико-фармакологических вопросов, связанных с НТ, является разработка и патофизиологическое обоснование оптимального количества клеток-носителей для обеспечения эффективного транспорта АБП при лечении пневмонии. Т.П. Генинг (1988-1998), И.Г. Левин (1998) и Y. Hubner et al. (2005) для направленной доставки препарата в легочную ткань используют аутоэритроциты, которые при НТ секвестрируются в капиллярах малого круга, обеспечивая повышение концентрации препарата в легких. Однако секвестрация форменных элементов может оказывать неблагоприятное влияние на орган дыхания, что может поставить под сомнение безопасность метода НТ АБП. Изложенные обстоятельства, требующие уточнения, послужили основанием для данного исследования.
Цель работы. Изучение влияния направленного транспорта некоторых антибактериальных препаратов на морфофункциональное состояние легких и оценка эффективности различных модификаций методики у животных с экспериментальной пневмонией.
Основные задачи:
-
Установить оптимальные параметры инкубации для максимальной нагрузки эритроцитов антибиотиками при проведении направленного транспорта.
-
Изучить особенности системной и локальной фармакокинетики эритромицина при использовании различных модификаций методики его направленного транспорта у интактных кроликов и при экспериментальной пневмонии.
-
Исследовать изменения морфофункционального состояния легких (транскапиллярного обмена жидкости, газообменной функции, гистологической структуры) у интактных животных при проведении направленного транспорта эритромицина и цефотаксима с помощью различных объемов клеток-контейнеров.
-
Проанализировать эффективность различных модификаций метода направленного транспорта эритромицина в дозе 10 мг/кг у кроликов с экспериментальной пневмонией.
Научная новизна:
1. Изучены особенности аккумуляции антибактериальных препаратов различных групп форменными элементами крови животных. Показано, что для препаратов, не проникающих во внутриклеточное пространство, эффективность сорбции повышается с увеличением гематокрита среды инкубации и достигает максимума при значении Ht=75-80%.
2. Показано, что типичными особенностями фармакокинетики эритромицина при введении в ассоциации с аутоэритроцитами являются увеличение его концентрации в легочной ткани в 5-6 раз на фоне снижения плазменной концентрации в 2-4 раза, при этом увеличение количества клеток-носителей свыше 10,5 109 клеток/кг не приводит к повышению эффективности транспорта.
3. Исследовано влияние направленного транспорта антибиотиков на функциональное состояние легких. Установлено, что использование большого количества (32,7 109 клеток/кг) экстракорпорально модифицированных аутоэритроцитов оказывает негативное влияние на функциональное состояние легких (увеличивает количество интерстициальной жидкости, ухудшает газообменную и метаболическую функции).
4. Установлено, что при экспериментальной пневмонии направленный транспорт эритромицина (10 мг/кг) с помощью аутоэритроцитов в малых количествах (10,5 109 клеток/кг) является более эффективным по сравнению с использованием прототипной методики (с помощью аутоэритроцитов в количестве (32,7 109 клеток/кг) и внутривенным введением препарата на изотоническом растворе хлорида натрия. Это подтверждается увеличением частоты эрадикации возбудителя и снижением летальности экспериментальных животных.
Практическая значимость:
1. Установление зависимости экстракорпорального насыщения эритроцитов от типа взаимодействия антибактериальных препаратов с мембраной клетки-носителя позволило сформировать оптимальные технологические параметры для проведения направленного транспорта антибиотиков.
2. Идентичность системной и локальной фармакокинетики при доставке эквивалентных доз эритромицина (10 мг/кг) в интактную легочную ткань и в очаг воспаления при использовании прототипной и модифицированной методик направленного транспорта предоставляет возможность для снижения объемной массы аутоэритроцитов в 3 раза, что значительно расширяет возможности использования модифицированной технологии.
3. Более полноценная эрадикация возбудителя, отсутствие негативных морфофункциональных проявлений со стороны органа дыхания и снижение летальности при лечении экспериментальной пневмонии эритромицином (10 мг/кг) с использованием модифицированной методики направленного транспорта по сравнению с прототипной методикой и внутривенными введениями эритромицина в дозах 10 и 30 мг/кг позволяют считать данную технологию методом выбора.
4. Разработан способ экспериментального исследования общего, клеточного и интерстициального объемов жидкостных секторов в легких.
Положения, выносимые на защиту:
1. Эффективность экстракорпорального насыщения аутоэритроцитов антибиотиками зависит от типа их взаимодействия с мембраной клетки. Для препаратов, проникающих во внутриклеточное пространство эритроцитов, максимум насыщения достигается при использовании клеточной взвеси с максимально возможным гематокритом. Для препаратов, сорбирующихся на поверхности клеток, эффективность насыщения максимальна при обработке клеток растворами антибиотиков с максимально возможной концентрацией препарата.
2. Введение интактным кроликам эритромицина в дозе 10 мг/кг по методике направленного транспорта с помощью эритроцитов сопровождается увеличением концентрации препарата в ткани легкого и снижением его концентрации в крови. В исследованном количественном диапазоне клеток-носителей изменения фармакокинетики данных препаратов идентичны.
3. Использование для направленного транспорта антибиотиков высоких объемных доз аутоэритроцитов приводит к развитию вторичной легочной дисфункции в виде нарушения жидкостного баланса, оксигенирующей функции легких и морфологическим изменениям легочной ткани.
4. Антимикробный и противововоспалительный эффекты эритромицина при экспериментальной пневмонии наиболее выражены при направленном транспорте с использованием аутоэритроцитов в количестве 10,5 109 клеток/кг по сравнению с другими изучаемыми технологиями. Это подтверждается результатами бактериологического исследования, динамикой показателей синдрома системного воспалительного ответа, оксигенирующей функции легких и выживаемости животных.
Внедрение в практику. Результаты проведенных исследований внедрены в научно-исследовательскую работу и учебный процесс Медицинского института ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н.П. Огарёва», а также в практику ГБУЗ РМ «Республиканская клиническая больница № 3» и ГБУЗ РМ «Республиканская клиническая больница № 4». По теме диссертации внедрено рационализаторское предложение.
Апробация работы.
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на VI Всероссийском съезде анестезиологов и реаниматологов (СПб, 2006); на международной научной конференции «Актуальные проблемы современных наук: теория и практика» (Днепропетровск, 2006); на Всероссийской научной конференции «Молодые ученые в медицине» (Казань, 2007); на VI республиканской научно-практической конференции «Наука и инновации в Республике Мордовия» (Саранск, 2007); на XIII научной конференции молодых ученых Мордовского университета (Саранск, 2008); на научной конференции «Огаревские чтения» (Саранск, 2009); на XVI межгородской конференции молодых ученых СПбГМУ «Актуальные проблемы патофизиологии» (СПб, 2010); на межрегиональной научно-практической конференции «Актуальные вопросы хирургии, травматологии и интенсивной терапии» (Саранск, 2011); на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные вопросы медицинской науки» (Ярославль, 2012).
Часть научно-исследовательской работы выполнена в рамках Аналитической ведомственной целевой программы Минобрнауки Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы», тема 2.1.1/3918.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ. Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 124 страницах текста компьютерного набора, содержит 14 таблиц и 17 рисунков. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и библиографического списка, включающего 122 отечественных и 91 иностранных источника. Работа выполнена в соответствии с тематическим планом научных исследований ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н.П. Огарёва» «Направленный транспорт химиопрепаратов с помощью корпускулярных носителей и молекулярных нановекторов». Номер госрегистрации 01200907218.
