Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы. 10
1.1. Пути повышения антимикробной активности лекарственных средств . 10
1.2. Влияние микроэлементов на течение различных патологических процессов. 19
Глава II. Объекты и методы исследования. 34
2.1. Исследование антимикробной активности препаратов in vitro и in vivo. 34
2.2. Моделирование раневого процесса и исследование антимикробной активности препаратов в эксперименте. 36
2.3. Оценка динамики репаративных процессов в инфицированной ране. 38
2.4. Оценка факторов антиинфекционной защиты организма животных. 38
2.5. Индукция и оценка выраженности иммунного ответа. 39
2.6. Определение токсичности препаратов. 40
2.7. Определение содержания металлов в биологических объектах. 41
2.8 Статистическая обработка полученных данных 42
Глава III. Изучение биологической активности новых производных метронидазола . 43
3.1. Исследование антимикробной активности некоторых производных метронидазола in vitro и in vivo. 43
3.2. Исследование иммуномодулирующей активности и токсичности координационных соединений металлов с метронидазолом . 51
Глава IV. Изучение антимикробной активности мазей, содержащих биокомплексы цинка, меди, кобальта и марганца с метронидазолом . 58
4.1. Исследование влияния на антимикробную активность мазевой основы и состава многокомпонентной мази, содержащей биокомплексы. 58
4.2. Изучение совместимости и биофармацевтической доступности метронидазола и тримекаина при разработке многокомпонентной мази . 64
Глава V. Изучение ранозаживляющих свойств многокомпонентных мазей . 69
Глава VI. Изучение обмена цинка, меди, кобальта и марганца при моделировании инфицированной раны и возможности его коррекции биокомплексом цинка с метронидазолом в эксперименте 85
Заключение 94
Выводы 110
Литература 112
Приложения 134
- Пути повышения антимикробной активности лекарственных средств
- Исследование иммуномодулирующей активности и токсичности координационных соединений металлов с метронидазолом
- Изучение совместимости и биофармацевтической доступности метронидазола и тримекаина при разработке многокомпонентной мази
- Изучение обмена цинка, меди, кобальта и марганца при моделировании инфицированной раны и возможности его коррекции биокомплексом цинка с метронидазолом в эксперименте
Введение к работе
Актуальность темы
В настоящее время инфекционные заболевания имеют большой удельный вес в общей структуре патологии человека. Выделено и идентифицировано более 600 видов микроорганизмов — возбудителей инфекционных процессов различной локализации. Однако во многих случаях лечение и профилактика инфекционных заболеваний продолжают оставаться сложной и трудноразрешимой проблемой в связи с распространением резистентности различных видов микроорганизмов к имеющимся антибактериальным средствам.
Поэтому поиск биологически активных веществ, которые надежно и в короткий срок могут подавлять рост инфекционного агента, купировать болевой синдром и адсорбировать экссудат, т.е. обладать выраженным многонаправленным действием, остается в настоящее время актуальной задачей.
Значительно повысился интерес к использованию лекарственных средств, которые учитывали бы индивидуальные особенности организма больного (и, в первую очередь, состояние иммунной системы), специфику инфекционного процесса и стадии его развития. Одним из факторов, отягощающих течение инфекционной патологии, является нарушение баланса биометаллов.
Комплексообразование уже известных лекарственных средств с биометаллами является одним из эффективных направлений поиска новых биологически активных соединений, так как оно позволяет сочетать в одном веществе различные виды активности, которые к тому же могут взаимно усиливать друг друга, расширять спектр действия, снижать токсичность лекарственных средств.
Настоящая работа посвящена изучению биологической активности новых синтезированных комплексных соединений in vitro и на модели инфицированной раны, а также возможности коррекции баланса биометаллов при этой патологии.
В качестве металлов-комплексообразователей были выбраны марганец, цинк, медь и кобальт, а в качестве лиганда - производное 5-нитроимидазола (метронидазол).
Работа выполнена в соответствии с планом научных исследований Курского государственного медицинского университета (номер государственной регистрации 01.20.02 14925).
Целью работы явилось изучение антимикробной активности новых комплексных соединений цинка, меди, кобальта и марганца с метронидазолом и оценка возможности их использования для лечения экспериментальной инфицированной раны и коррекции металло-лигандного гомеостаза.
Поставленная цель достигалась решением следующих задач.
1. Изучение биологической активности новых комплексных соедине-ний (антимикробная активность, токсичность, вррнднодэдкммтйЙЯ'фтус ор-
ганизма) с целью дальнейшего использования наиболее эффективных из них в составе антимикробных лекарственных препаратов.
-
Исследование влияния новых биокомплексов на течение экспериментальной стафилококковой инфекции.
-
Разработка состава гидрофильной мази, содержащей новые биокомплексы, предназначенной для лечения гнойно-воспалительных заболеваний.
-
Изучение антимикробной и ранозаживляющей активности многокомпонентных мазей в эксперименте при моделировании инфицированной раны.
-
Исследование возможности- коррекции металло-лигандного гомео-стаза новым комплексным соединением цинка с метронидазолом в эксперименте на модели инфицированной раны.
Научная новизна работы определяется следующим:
-впервые изучена биологическая активность новых синтезированных комплексных соединений металлов с метронидазолом.. Установлено, что новые биокомплексы марганца (II), меди (II), цинка (II) и кобальта (II) с метронидазолом обладают выраженным антимикробным и иммуномодулирующим действием и относятся к классу малотоксичных веществ;
-на модели экспериментальной стафилококковой инфекции показана высокая терапевтическая эффективность комплексов меди, цинка и кобальта с , метронидазолом;
- в эксперименте на животных при лечении инфицированной раны выявлена высокая ранозаживляющая активность разработанной мази на гидрофильной основе, содержащей в своем составе новые комплексы металлов с метронидазолом, тримекаин спирулину платенсис и аскорбиновую кислоту.
Показана возможность коррекции металло-лигандного гомеостаза биокомплексом цинка с метронидазолом при моделировании гнойно-воспалительного процесса.
Практическая значимость работы. Установленная высокая антимикробная активность новых биокомплексов позволяет рекомендовать эти соединения для дальнейшего изучения в качестве препаратов выбора при лечении инфекций, вызванных различными видами облигатно и факультативно анаэробных микроорганизмов.
Предложен состав многокомпонентной мази на гидрофильной основе для лечения инфицированных ран, обеспечивающий выраженный антимикробный и ранозаживляющий эффект и сокращающий сроки лечения.
В эксперименте на модели инфицированной раны установлена возможность коррекции металло-лигандного гомеостаза при использовании нового биокомплекса цинка с метронидазолом.
Проведенные исследования позволяют предложить пути модификации известных лекарственных средств и биологически активных соединений с це-
лью получения высокоэффективных нетоксичных антимикробных препаратов.
По материалам диссертации опубликованы «Методические рекомендации по изготовлению, контролю качества и использованию мазей на полимерных основах, содержащих метронидазол и биокомплекс цинка с метронидазолом» (утверждены ректором Курского государственного медицинского университета 5 января 2004 г.).
Основные положения, выносимые на защиту
-
Новые биокомплексы марганца (II), цинка (II), меди (II) и кобальта (II) с метронидазолом обладают выраженной антимикробной активностью и низкой токсичностью. Комплексообразование с металлами повышает антибактериальное и иммуномодулирующее действие исходного лиганда — метронида-зола.
-
Биокомплексы марганца (II), цинка (II), меди (II) и кобальта (II) с метронидазолом характеризуются высокой терапевтической эффективностью на модели экспериментальной стафилококковой инфекции.
-
Состав и технология гидрофильной мази, содержащей биокомплекс цинка (II), кобальта (II), марганца (II) или меди (II) с метронидазолом, местный анестетик тримекаин, спирулину платенсис, аскорбиновую кислоту и обладающей антимикробным и ранозаживляющим действием.
-
Применение нового биокомплекса цинка с метронидазолом способствует коррекции нарушения металло-лигандного гомеостаза, возникающего при развитии экспериментального инфекционного процесса в организме.
Апробация результатов работы. Основные положения работы представлены на научных конференциях Курского государственного медицинского университета (2001, 2002 гг.), научно-практической конференции «Медицина будущего» (Краснодар, 2002 г.), конференции «Актуальные проблемы медицины и биологии» (Томск, 2003 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Новые медицинские технологии в охране здоровья здоровых, в диагностике, лечении и реабилитации больных» (Пенза, 2003 г.), межкафедральной научной конференции Курского государственного медицинского университета (Курск, 2003 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, 4-х глав экспериментальных исследований, заключения, выводов, списка литературы и приложений. Содержит 137 страниц машинописного текста, 28 таблиц и 12 рисунков. Библиографический указатель включает 218 источников литературы.
Пути повышения антимикробной активности лекарственных средств
Проблема лечения инфекционной патологии и, в первую очередь, хирургической инфекции продолжает оставаться актуальной и не решенной на современном этапе развития медицины и фармации [123, 137, 142, 143, 144] в связи с возрастанием и широким распространением резистентности у патогенных и условно-патогенных бактерий к имеющимся антибиотикам и химиопрепара-там. Поэтому изыскание новых эффективных низкотоксичных антибактериальных веществ является актуальной задачей.
Одним из подходов, направленных на повышение эффективности используемых в медицине лекарственных средств, является их модификация при воздействии на них физических и химических факторов [66]. В химии координационных соединений большой интерес представляет целенаправленный синтез комплексных соединений биологически активных металлов с физиологически активными органическими лигандами, так как координационно связанный металл обладает значительно большей активностью и меньшей токсичностью [160].
До недавнего времени координационные соединения использовались для выведения из организма избытка токсичных металлов. Систематический поиск необходимых лекарств на основе координационных соединений металлов в нашей стране и за рубежом начался в связи с выяснением роли микроэлементов в жизнедеятельности человека и открытием противораковой активности комплексов платины, противовоспалительной для комплексов меди и золота, про-тивоанемической комплексов железа и цинка и разнообразной терапевтической у металлоферментов [82].
Поиск новых классов химических соединений, обладающих специфической активностью становится все более продолжительным и дорогостоящим и все менее результативным. В связи с этим синтез новых биологически активных соединений вытесняется более рациональным использованием уже известных лекарственных препаратов, у которых путем возможной коррекции можно увеличить специфическую активность, расширить спектр действия и снизить их токсичность для организма [4, 5].
В настоящее время исследования ведутся в следующих направлениях: синтез различных новых классов координационных соединений металлов с ли-гандами - метаболитами или лекарственными веществами, определение их строения и свойств; нахождение корреляций между физико-химическими свойствами полученных соединений и их физиологической активностью; выяснение механизма терапевтического действия комплексов на молекулярном уровне с привлечением реакций, моделирующих различные стадии заболевания или излечения; сравнение терапевтических свойств лекарств и их комплексов с металлами; установление оптимальных концентраций микроэлементов и лечение их избытком или дефицитом.
Известно, что в организме жизненно важные металлы находятся преимущественно в виде координационных соединений [3]. Избыток или недостаток таких металлов, вмешательство токсических веществ и микроорганизмов (потенциальных комплексообразующих соединений) в конкуренцию за металл с полезными комплексообразующими соединениями (составляющими клетки) приводят к нарушению гомеостаза в организме и развитию патологического процесса.
Понимание роли координационных соединений в биосистемах может служить ключом к созданию новых классов эффективных лекарственных средств. Изучению координационных соединений металлов в биологических системах посвящено много обзоров и монографий [6, 92]. Достижения современной науки позволяют систематизировать многочисленные данные о микроэлементном составе животных и растительных организмов [9], о роли микроэлементов в норме и патологии [11, 14, 15, 103, 105, 148, 172], а также рассматривать действие ряда лекарственных препаратов с учетом их потенциальной возможности координироваться с биометаллами [17, 117].
Известно, что в любом здоровом организме должен соблюдаться метал-ло-лигандный гомеостаз, нарушение которого неизбежно приводит к развитию хелатной патологии [18], обусловленной либо повышением, либо понижением концентрации иона металла или лиганда. Одной из причин повышения концентрации лигандов является длительное применение ряда лекарственных средств.
Лигандную патологию и токсическое действие лекарственных средств можно предупредить путем снижения возможности лекарственных средств к комплексообразованию in vivo (например, гликозилирование [5]) или введением в организм синтезированных биокоординационных соединений лекарственных средств (потенциальных лигандов) с определёнными металлами и их солями [93].
Биокомплексы металлов с лекарственными препаратами обычно выполняют транспортную и аккумулирующую роль, а также выступают как функционирующие модели активного центра ферментных систем. Эффективность многих противомикробных и противовирусных препаратов усиливается в присутствии металлов.
Синергичные и антагонистические взаимоотношения биометаллов являются важными критериями, определяющими специфическую активность биокомплексов in vivo. Однако вопрос о физиологическом синергизме и антагонизме биометаллов в составе биокоординационных соединений изучен недостаточно [3].
Синергизм и антагонизм биометаллов в комплексах не только сохраняются, но оказывают существенное влияние и на специфическую активность биокомплексов. Например, синергичный вклад кобальта в процессе восстановления функциональных особенностей почек при обструктивном нефрите выражается в большем индуцировании процесса кроветворения и в угасании воспалительного процесса [21].
Биологическое действие кобальта, в частности его гемостимулирующая активность, довольно широко изучено. Однако попытки использовать в медицинской практике неорганические соединения кобальта не увенчались успехом вследствие их высокой токсичности и выраженного кардиотоксического действия кобальта [36, 38].
В качестве гемостимуляторов нашли применение координационные соединения кобальта с биологически активными лигандами, например, коамидом [99]. Известно, что природными высокоактивными соединениями, содержащими кобальт, являются витамин В12 и кобамидный кофермент.
Предположение авторов о возможности использования в качестве лиган-да водорастворимых полимеров, в частности поливинилпирролидона, с целью расширения области применения комплексов кобальта оказалось правильным и ими были синтезированы биокомплекы кобальта, изучена биологическая активность кобальтсодержащих комплексов поливинилпирролидона. Введение кобальта в состав полимерного комплекса позволило придать полимеру наряду с его дезинтоксикационными дополнительные гемостимулирующие свойства [38].
Эффективность действия введенных в организм микроэлементов, связанных с лекарственными средствами, зависит от нескольких важных факторов -от природы центрального атома, характера и прочности связи металл-лиганд, от исходного содержания вводимых (в виде биокомплексов лекарственных средств) микроэлементов в крови, печени и поражённых органах при конкретной патологии, а также от влияния указанных микроэлементов на рост бактерий, вызывающих эту патологию [5].
Выявлено, что общая резистентность организма повышается и выздоровление больных ускоряется при введение в организм недостающих микроэлементов в виде их комплексных соединений (медь - 50, кобальт - 35, феррамид и ДР-) [19]. Положительные результаты были получены при использовании в комплексном лечении острых бронхитов ферроплекса, а также препаратов кобальта и меди [122]. Новые железосодержащие антибиотики: феррикроцин и ферриоксамин В, весьма эффективны в отношении стафилококков. Описаны ферроценильные металлоорганические соединения с противомикробной активностью [10]. Комплексные соединения железа, никеля и кобальта оказались эффективными при лечении тифо-паратифозной инфекции, а комплексное соединение кобальта с метионином (кобальт - 30) и меди с пиридберином (купе-рин) - при экспериментальном шигеллезе [28].
Имеются сообщения [32] об использовании комплексов меди (купрале-на, дикупрена, морруата меди, пермалона) в качестве противовоспалительных средств для лечения таких заболеваний, как туберкулез, ревматоидный артрит, ревматизм, стафилококковый спондилит, гонококковый артрит, синдром Рейтера, системная красная волчанка, саркоидоз.
Растворы серебра и его соли уже более 100 лет используют для борьбы с возбудителями бактериальных и вирусных инфекций. В работе А.С.Казаченко и соавт. установлено, что комплексные соединения золота с цистеином, глицином, гистидином и триптофаном обладают избирательным антибактериальным действием и низкой токсичностью [67], а комплексные соединения серебра с гистидином и триптофаном проявляют более высокую антимикробную активность, имеют более широкий спектр действия и также являются низкотоксичными [95].
Исследование иммуномодулирующей активности и токсичности координационных соединений металлов с метронидазолом
Одной из главных задач лечения инфекционных заболеваний и, в частности, гнойной хирургической инфекции является разработка средств, направленных на элиминацию вызвавших её микроорганизмов и повышение иммунобиологической защиты. Для этих целей применяются широкий спектр препаратов, обладающих также и антибактериальным действием. Однако применение фармакологических препаратов в лечебной практике возможно только при их безвредности для организма человека. В клинике в последние годы широко применяются как иммуностимуляторы, так и ряд биологических и фармакологических иммунокорригирующих средств для лечения острой и хронической инфекции. Известно, что микроэлементы обладают высокой активностью в процессах иммуногенеза [71], поэтому важное значение имеют исследования влияния новых биокомплексов метронидазола на показатели иммунного ответа.
Исследование проводили на крысах-самцах линии Вистар массой 120-150 г. Исследуемые препараты вводили внутримышечно в твине и физ. растворе в течение 5 дней в дозе 30 мг/кг. Через 5 дней животных иммунизировали эритроцитами барана (ЭБ) и определяли в селезёнке количество антитело- (АОК) и розеткообразующих клеток (РОК).
Изучение иммуномодулирующих свойств новых биокомплексов показало (таблица 12), что введение производного 5-нитроимидазола (метронидазола) существенно не влияло на формирование гуморального иммунного ответа, индуцированного эритроцитами барана. Об этом свидетельствовал тот факт, что количество АОК в селезенке крыс, получавших физ. раствор и метронидазол, существенно не отличались друг от друга.
Однако повышение числа РОК почти в 2 раза по сравнению с контролем, отмеченное в случае введения метронидазола в твине, указывает на влияние данного препарата на Т-клеточное звено иммунитета. У биокомплекса марганца с метронидазолом не наблюдалось достоверных отличий в показателях имму-нореактивности по сравнению с лигандом. Введение же биокомплексов цинка, кобальта и, особенно, меди с метронидазолом активизировало иммуномодулирующее действие лиганда на формирование гуморального иммунного ответа на эритроциты барана. Об этом свидетельствовал факт повышения по сравнению с лигандом количества АОК в 1,5-2 раза. Количество РОК в селезёнке крыс, получавших биокомплексы метроидазола существенно не отличались от лиганда за исключением соединения с цинком.
Таким образом, комплексные соединения цинка, меди и кобальта с мет-ронидазолом оказывают стимулирующее действие на гуморальное звено иммунного ответа.
Важным фактором антиинфекционной защиты, определяющим дальнейшее развитие инфекционного процесса, является её неспецифическое звено. Результаты исследования влияния биокомплексов на фагоцитарную активность лейкоцитов (таблица 13) показали, что более высокие показатели фагоцитоза отмечены в группах животных, которым вводили биокомплексы цинка, кобальта и меди с метронидазолом. Так, у этих животных фагоцитарный индекс значительно превышал показатели как контрольной группы, которой вводили физ. раствор, так и группы, которой вводили метронидазол.
Изучение активности кислородзависимых бактерицидных систем ней-трофилов в тесте восстановления нитросинего тетразолия (НСТ-тест) также свидетельствует о стимулирующем влиянии исследованных биокомплексов. При этом наиболее высокие показатели отмечались в группе животных получавших комплекс цинка с метронидазолом. Отсутствие разницы в показателях спонтанного НСТ-теста и наличие положительной динамики в стимулированном его варианте привело к увеличению функционального резерва нейтрофи-лов. Использование же комплекса кобальта с метронидазолом оказывало выраженный стимулирующий эффект на кислороднезависимые бактерицидные системы нейтрофилов, определяемые в тесте на лизосомальные катионные белки. Стимуляция бактерицидных систем нейтрофилов послужила источником усиления завершенности фагоцитоза под действием комплексов метронидазола с металлами.
Что касается воздействия исследованных препаратов на гуморальные факторы неспецифической защиты организма животных, то можно отметить их положительное влияние. Изменения такого интегрального показателя гуморальных факторов неспецифической защиты организма, как бактерицидная активность сыворотки крови, характеризовались статистически более высокими значениями в группах опытных животных по сравнению с группой контроля.
Таким образом, установлено, что изучаемые биокомплексы повышают фагоцитарную активность нейтрофилов и стимулируют бактерицидную активность сыворотки крови крыс. Кроме того, на основании полученных данных можно констатировать факт более выраженного по сравнению с метронидазо-лом иммуномодулирующего действия биокомплексов метронидазола на гуморальное звено иммунитета.
С целью определения безвредности новых синтезированных биокомплексов нами было проведено изучение их токсичности. При этом изучалась токсичность самого лиганда (метронидазола) и его комплексных соединений с медью, цинком, кобальтом и марганцем. Проведенные исследования показали (таблица 14), при внутрибрюшинном введении изучаемых веществ в дозах: метронидазол - до 620 мг/кг, комплексы цинка, меди и марганца с метронидазолом - до 180 мг/кг, комплекса кобальта с метронидазолом - до 120 мг/кг не отмечалось заметных признаков интоксикации экспериментальных животных. Увеличение доз препаратов в 1,5-2 раза вызывало появление начальных признаков интоксикации, которые характеризовались кратковременным возбуждением и двигательным беспокойством животных, сменявшиеся через 30-45 минут после введения постепенно нарастающим угнетением. При этом не было выявлено существенных различий в картине острого отравления мышей изучаемыми веществами в испытанных дозах. Увеличение испытуемых доз препаратов приводило к гибели отдельных животных. При этом ориентировочные среднесмертельные дозы для изучаемых веществ при внутрибрюшинном введении мышам установлены на следующем уровне: метронидазол - 940 мг/кг, комплексы цинка, меди и марганца с метронидазолом - 280 мг/кг, комплекса кобальта с метронидазолом — 180 мг/кг. Дальнейшее увеличение испытуемых доз препаратов приводило к гибели отдельных животных.
Точные показатели ЛД5о, установленные в развернутом опыте на 2-м этапе исследований, представлены в таблице 15.
Сопоставление токсичности изучаемых веществ по показателям ЛД50 свидетельствует о том, что наименее токсичным является производное 5-нитроимидазола (метронидазол), а наиболее токсичным - комплекс кобальта с производным 5-нитроимидазола. Наряду с этим следует отметить, что как базовый препарат, так и синтезированные на его основе биокомплексы цинка, кобальта, меди и марганца характеризуются сравнительно низкой токсичностью и в соответствии с классификацией токсичности, принятой ВОЗ, относятся к классу малотоксичных веществ.
Установлено, что новые биокомплексы металлов с производным 5-нитроимидазола (метронидазолом) не обладали раздражающим и аллергизи-рующим действием на кожу морских свинок в 0,1% и 0,5%-ных концентрациях, не оказывали отрицательного воздействия на морфологическую структуру кожи и печени. Препараты не проявляли общетоксического действия на экспериментальных животных: аппетит, привес, реактивность, подвижность, состояние кожи и шерсти не отличались от контроля.
Таким образом, данные, полученные в ходе исследования, свидетельствуют, что изучаемые координационные соединения цинка, кобальта, меди, марганца с производным 5-нитроимидазола (метронидазол) обладают иммуномо-дулирующим действием. Наибольшее влияние они оказывают на факторы неспецифической резистентности и иммунного ответа. Выявленная высокая специфическая активность и эффективность действия комплексов, возможно, объясняется проявлением аналогии строения биокомплексов (где металл связан с 5-нитроимидазольными остатками через атом азота в положении 3 и молекулой воды) и активного центра важнейшего фермента-карбоангидразы (где в частности, цинк связан с тремя имидазольными остатками гистидина и одной молекулой воды) (рисунок 1). Учитывая их низкую токсичность, отсутствие раздражающего эффекта и антибактериальную активность целесообразно было провести испытания антимикробной активности этих комплексов на модели экспериментальной гнойной раны.
Изучение совместимости и биофармацевтической доступности метронидазола и тримекаина при разработке многокомпонентной мази
Одной из основных задач местного лечения инфицированных ран и ожогов является проблема устранения болевого синдрома. При выборе лекарственного вещества для этой цели учитываются следующие факторы: время наступления анестезии, её длительность и глубина, токсические свойства анестетика, ограничивающие область его применения, а также растворимость и совместимость с другими компонентами [163, 174]. С учётом перечисленных требований для местной анестезии, согласно литературным данным, очень часто используется тримекаин [135, 171], который в 3-5 раз превосходит новокаин, сохраняет активность в кислой среде, которая характерна для гнойной раны, и усиливает активность лекарственных средств при сочетании с ним [86, 106].
Принимая во внимание положительные стороны данного анестетика, мы вводили его в состав разрабатываемой сложной мази в концентрации 3%. Кроме того, имеются сведения о том, что тримекаин обладает антимикробным действием [147].
Таким образом, мы полагали, что введение тримекаина в состав сложных мазей, содержащих метронидазол и его биокомплексы, обеспечит им ценные качества, необходимые в терапии местных гнойно-воспалительных процессов.
Учитывая, что в процессе развития раневой инфекции в организме наблюдаются значительные изменения в его иммунобиологической защите и содержании микроэлементов и то, что применяемые для лечения ран препараты должны воздействовать на все составляющие патогенеза инфицированной раны, целесообразным представлялось включение в их состав таких веществ, как спирулина и аскорбиновая кислота. Это вызвано тем, что установлено их участие как в процессах дезинтоксикации, так и в стимуляции репаративных процессов и механизмов резистентности. Однако для включения указанных субстанций в состав разрабатываемых мазей для лечения раневой инфекции необходимо иметь представление об антибактериальной активности этих веществ.
Изучение антибактериальной активности спирулины платенсис и аскорбиновой кислоты проводили методом диффузии в агар. Спирулину платенсис и аскорбиновую кислоту готовили в виде растворов с концентрацией препаратов 10 мг/мл. Исследование проводилось на 8 тест-микробах S. aureus АТСС 25923, S. aures 209 P, В. cereus ATCC 10702, B. subtilis ATCC 6633, P. vulgaris ATCC 4636, С albicans NCTC 2625, E. coli ATCC 25922, P. aeruginosa ATCC 27853. Результаты эксперимента представлены в таблице 23.
Зона задержки роста в отношении грамположительных микроорганизмов составляла в среднем от 8,3 до 9,3 мм для спирулины платенсис и 6,3-8,6 мм для аскорбиновой кислоты. Для грамотрицательных микроорганизмов эти значения были соответственно 10,3 - 13,0 и 7,3 - 8,0 мм. По отношению к культуре С. albicans как спирулина платенсис, так и аскорбиновая кислота характеризовались зоной задержки роста со средним значением диаметра 8,0 мм.
Таким образом, можно констатировать, что спирулина платенсис и- аскорбиновая кислота обладают небольшой антибактериальной активностью в отношении всех исследованных тест-микробов. Учитывая полученные данные и сведения об иммуностимулирующем действии данных веществ, можно предположить, что введение их в состав мазей для лечения инфицированных кожных поражений существенно не отразится на антибактериальной активности мази, но может повысить её ранозаживляющие свойства.
В результате проведения комплексного исследования был разработан состав многокомпонентной мази, способной обеспечить разнонаправленное действие в терапии местных гнойно-воспалительных процессов кожи и слизистых оболочек.
Эффективность многокомпонентной мази основана на сочетании антимикробного вещества, местного анестетика, растворов спирулины платенсис и аскорбиновой кислоты, оказывающих влияние на иммунную систему, регенерацию тканей (кроме того витамин С выступал в качестве консерванта) и гидрофильной основы.
Состав мази: Биокомплекс металла (цинк, медь, кобальт, марганец) с метронидазолом -1,0
Тримекаин - 3,0
Аскорбиновая кислота - 5,0
Спирулина платенсис - 1,0
Гидрофильная основа - 90,0
Учитывая неодинаковую антибактериальную активность компонентов мази в приведенной прописи мы сочли необходимым изучить антимикробное действие этих мазей. Антимикробная активность многокомпонентных мазей, содержащих новые биокомплексы, приведена в таблице 24. Многокомпонентные мази были приготовлены на 5% глицерогеле NaKMTJ.
Полученные данные свидетельствуют, что введение в состав мази триме-каина, спирулины платенсис и аскорбиновой кислоты в ряде случаев увеличивает их антибактериальную активность по сравнению с мазями, содержащими одни биокомплексы.
Таким образом, на основании результатов комплексного исследования in vitro показано, что разработанная многокомпонентная мазь на гидрофильной основе, в состав которой входят новые биокомплексы меди, цинка, кобальта с метронидазолом, тримекаин, спирулина платенсис и аскорбиновая кислота, обладает выраженной специфической активностью и соответствует, в силу этого, своему медицинскому назначению.
Изучение обмена цинка, меди, кобальта и марганца при моделировании инфицированной раны и возможности его коррекции биокомплексом цинка с метронидазолом в эксперименте
Сформулированные представления о роли микроэлементов в саморегулируемой системе гомеостаза характеризуют выраженное влияние их на обмен веществ [76], повышение защитных сил-организма [51, 177, 185] и течение биохимических реакций, обусловленных вхождением биометаллов в структуру биологически активных соединений (ферменты, белки, гормоны, витамины, пигменты и др.) [127, 128].
Успехи химии и биологии способствуют прогрессу в медицине, вскрывая молекулярные основы патологических процессов и предлагая пути их коррекции [43, 72]. Компенсаторно-приспособительные реакции организма, нацеленные на восстановление нарушенного гомеостаза и нормализацию соотношений между распадом и синтезом структур, формируются на основе различных комбинаций его нормальных функций, сопровождающихся усилением одних функций при одновременном торможении других.
Здоровый организм обладает саморегулируемой системой гомеостаза в которой определенную роль играют микроэлементы. Их уровень в крови и тканевой жидкости подчиняется определенным физиологическим закономерностям. Для большинства микроэлементов основными регуляторными механизмами гомеостаза являются процессы всасывания, преимущественно из желудочно-кишечного тракта, а также экскреция их с мочой и калом [169, 183, 202].
Исследования в области биохимии патологических процессов, свидетельствуют о значительных изменениях в обмене и балансе микроэлементов на субклеточном, тканевом и организменном уровне [159], своевременная коррекция которых, согласно экспериментальным и клиническим данным, может привести к эффективному лечению.
Одним из путей успешной и целенаправленной коррекции нарушенного баланса микроэлементов является установление закономерности в изменении микроэлементного состава крови, поражённых органов и тканей при той или иной патологии. Сведения об изменении микроэлементного баланса при патологических состояниях организма исключительно важны [15, 167, 176], но до настоящего времени разрознены. Авторами применяются различные методы исследования и способы количественной оценки результатов определения микроэлементов в биологических объектах, поэтому полученные данные могут сравниваться лишь по общей направленности сдвигов в микроэлементном обмене.
В связи с этим настоящее исследование было посвящено изучению нарушения обмена биометаллов при моделировании инфицированной раны. Известно влияние микроэлементов на процессы иммуногенеза [65, 97]. Кровь раньше и более отчетливо отражает физиологические сдвиги в обмене биометаллов, чем отдельные ткани. Ткани поджелудочной железы, печени, почек и селезёнки в физиологических условиях выполняют, по-видимому, отчасти и депонирующую функцию в обмене биометаллов. Изменения концентрации биометаллов в них больше связаны с факторами, обуславливающими их поступление и расходование. Определение биометаллов выполняли как в крови, так и в органах экспериментальных животных (печень, почки, селезёнка).
Анализ данных количественного содержания биометаллов в динамике показал, что в крови экспериментальных животных при изучаемом патологическом процессе наблюдаются значительные сдвиги в содержании всех биометаллов по сравнению с показателями здоровых животных (таблица 27).
Из представленных данных видно, что содержание цинка и кобальта в крови экспериментальных животных значительно уменьшается к 7-9 суткам эксперимента, а количество марганца и меди увеличивается в 1,5 и 3 раза соответственно по сравнению с показателями крови здоровых животных.
Изменения микроэлементов свидетельствуют о включении компенсаторно-приспособительных реакций организма, нацеленных на восстановление на 88 рушенного металло-лигандного гомеостаза и затрагивающих сложные процессы перераспределения металлов между органами, мобилизуя их из органов-депо в системы с защитно-регулирующими функциями, что подтверждалось нарушением содержания биометаллов в изучаемых органах экспериментальных животных.
Корреляционный анализ позволил установить парную корреляционную зависимость в крови животных. Прямая корреляционная зависимость выявлена для пар: медь/марганец, цинк/кобальт и обратная - цинк/медь, цинк/марганец, медь/кобальт (коэффициент корреляции в интервале от ±0,75 до ±0,85), что и послужило основой правомерности выбора пар элементов для расчета их коэффициентов соотношений.
В результате была выявлена закономерность в изменении показателей соотношений элементов в крови экспериментальных животных при моделировании инфицированной раны, заключающаяся в снижении коэффициентов соотношений цинк/медь, цинк/марганец и увеличении - медь/марганец и медь/кобальт (таблица 28).
Такие изменения взаимосвязей между биометаллами, по-видимому, отражают более глубокие перестройки в метаболизме при моделировании разных патологических процессов, являющиеся выражением адаптации организма к этим процессам.
Следует выделить значение существующей сопряжённости в метаболических процессах в организме биометаллов, обладающих переменной валентностью, что с позиций электронной структуры элементов, устойчивости координационных связей во многом определяет способность к проявлению свойств антагонистов или конкурентов за места связывания в активных центрах.
Вышесказанное подтверждает правомерность изучения не столько абсолютных уровней отдельных элементов, сколько отношений тех пар, которые близки по характеру участия в микроэлементном обмене и других биохимических процессах, но в то же время способны проявлять конкурирующие свойства в зависимости от целого ряда условий.
Основываясь на выявленных нарушениях топографии биометаллов в крови экспериментальных животных, корреляционных зависимостях и показателях соотношений, представилось возможным в качестве объективного прогностического критерия при инфицированной ране выбрать соотношение цинк/медь, являющееся отражением реактивности организма при нарушении металло-лигандного гомеостаза (таблица 28, серия 1).
Установлено, что снижение показателя соотношения цинк/медь более чем в 4 раза свидетельствует о тяжести и неблагоприятном протекании процессов в инфицированной ране.
Выявленные закономерности изменения уровней биометаллов и показателей их соотношений при экспериментальной инфицированной ране показали необходимость коррекции нарушенного металло-лигандного гомеостаза. С этой целью была изучена возможность использования нового координационного соединения цинка (II) с метронидазолом. Анализ полученных результатов показал, что именно введение синтезированного биокомплекса при моделировании инфицированной раны способствует накоплению цинка в крови (рисунок 12). Установлена также тенденция нормализации показателя соотношения цинк/медь (таблица 28, серия III).
В результате проведенного гистологического исследования органов и тканей установлены определенные структурные изменения поджелудочной железы, печени, почек и селезенки. Положительный эффект введения биоком 91 плекса цинка (II) с метронидазолом подтверждался менее выраженными деструктивными процессами в паренхиматозных органах по сравнению с введением чистого метронидазола и модельными экспериментами.
Большое значение для лечебно-профилактических целей имеет целенаправленная коррекция микроэлементного статуса организма у больных с гнойными ранами. Это определяется тем, что гнойная рана является не локальной травмой, а болезнью целого организма, связанного с нарушением иммунного статуса, уровней металлов в крови и показателей их соотношений, изменение которых может служить прогнозом степени тяжести и течения заболевания.
Повреждение мембраны клеток при острых воспалительных и некротических поражениях ткани способствует выходу биометаллов из клеток и установлению дефицита микроэлементов, в частности цинка, который оказывает стабилизирующее действие на цитоплазматические мембраны, препятствуя высвобождению гидролитических ферментов, таких как катепсин Д и колла-геназа, контролирующих скорость распада поврежденных тканей [1].
Эффективность действия координационного соединения цинка (П) с метронидазолом при экспериментальной гнойной ране оценивалась по ослаблению экссудативно-инфильтративных явлений в кожи и прилегающих мышцах, активизации формирования грануляционной ткани, ускорению очищения раны от струпа по сравнению с моделью инфицированной раны.
