shkolaput.ru   1 2 3 4


Для более детального изучения фармакокинетики ФЦ и ФЦ-НЧ полезно иметь представление о количественном распределении препаратов в различные органы и ткани.

Для начала рассмотрим наиболее сложные тканевые структуры организма – печень и селезенку. Можно предположить, что ФЦ-НЧ депонируется этих органах. Подтверждением высказанному предположению служат фармакокинетические константы: примерно в 2 раза возрастали константы T½, MRT, итегральный параметр (AUC), а также константа скорости перехода препарата из крови в ткань (К1-2); наблюдали снижение в 1,6 раза общего клиренса (Cl).

Депонирование наночастиц в печени и селезенке можно объяснить с позиции проницаемости сосудов. Селезенка это пример ткани, сосуды которой имеют синусоидное строение, где расстояние между эндотелиальными клетками составляет более 150 нм, а базальная мембрана имеет нерегулярное строение. В печени капилляры также имеют синусоидное строение, при этом базальная мембрана отсутствует полностью. Таким образом, макромолекулы, в том числе и полимерные наночастицы, имеют практически беспрепятственный доступ к клеткам образующим эти органы. Высокое накопление коллоидных препаратов на основе липосом или полимерных наночастиц в органах СМФ (в основном в печении селезенке) определено в ряде работ.

Комплексно учесть особенности фармакокинетики исследуемых вариантов фотосенсибилизатора в легких позволит подход, основанный на анализе фармакокинетических констант. Основные изменения фармакокинетики ФЦ-НЧ были следующие: уменьшались в 1,3-1,6 раза параметры T½, MRT, AUC; повышалась константа общего клиренса (Cl) в 1,3 раза. В условиях данного опыта нам не представилось возможным определить мишень связывания препаратов в почках. В обоих случаях абсолютные значения объема распределения (V) были столь значительны, что можно однозначно говорить о депонировании препаратов в субстрате ткани почек крыс.

Можно констатировать, что наночастицы в силу своего распределения не способны доставлять фотосенсибилизатор в значительных количествах в сердце крыс. При этом, числовые значения концентраций ФЦ-НЧ в сердце, были существенно ниже значений свободного ФЦ.


Картина распределения наночастиц в мышечную ткань крыс была схожа с распределением их в сердце. При сопоставлении числовых значений концентрации между собой прослеживался системный характер. Наблюдали достоверное снижение, примерно в 10 раз параметров T½ и MRT у ФЦ-НЧ по сравнению аналогичными параметрами свободного ФЦ. Примерно во столько же раз повышался общий клиренс (Cl) что, по-видимому, сказывалось на интегральном показателе (AUC), который также снижался в 10 раз.

Наиболее выраженным побочным эффектом при проведении ФДТ рака является значительная фотосенсибилизация кожных покровов, вызываемая высоким накоплением и длительным удерживанием фотосенсибилизаторов в коже.

Действительно, в условиях нашего опыта определено высокое накопление свободного ФЦ в коже до 8,3 мкг/г. Напротив, накопление фотосенсибилизатора, введенного в составе наночастиц в коже было 2-3 раза ниже, а пиковый уровень не превышал 4,3 мкг/г (рисунок 2).




Рисунок 2 - Уровень флуоресцентной метки в коже крыс (n=6)


Отличительные особенности фармакокинетики ФЦ-НЧ были следующие: снижались примерно в 2 раза параметры T½ и MRT и, примерно в 3 раза интегральный параметр (AUC).

В гомогенате головного мозга определяли минимальные концентрации фотосенсибилизатора, которые на максимуме не превышали 1 мкг/г. Статистически значимой разницы между основными параметрами фармакокинетики установить не удалось.

В результате использования наночастиц изменилась интенсивность проникновения фотосенсибилизатора из крови в органы и, соответственно, изменился показатель(F).

Так, например, показатель (F), расчитанный для печени, селезенки, легких и почек у ФЦ-НЧ возрастал в 2-7 раз. В кожу и сердце оба препарата проникали с одинаковой интенсивностью. Показатель(F), рассчитанный для мышечной ткани у ФЦ-НЧ был в 3 раза ниже, аналогичного показателя свободного ФЦ (рисунок 3).




Рисунок 3 - Интенсивность перехода флуоресцентной метки из крови в ткани и органы крыс (n=6)


В целом ряде работ, обобщенных в книге Kreuter J., установлены корреляции между степенью накопления коллоидных препаратов печенью и выраженностью побочных эффектов. Подобные взаимосвязи, имеющие самостоятельное значение и хорошо отражают зависимость токсического эффекта от фармакокинетических особенностей лекарственного соединения, входящего в состав полимерных наночастиц.

Для оптимизации фармакокинетики ФЦ-НЧ использовали разрешенные для клинического применения в Западной Европе, США и России поверхностно-активные вещества (ПАВ): полисорбат 80 (ПС 80), плюроник F 68 (П 68), полоксамер 407 (П 407) и полоксамин 908 (П 908).

Основной смысл процесса модификации поверхности полимерных наночастиц ПАВ заключался в повышении уровня флуоресцентной метки (фотосенсибилизатора) в крови и снижение такой метки в печени эксериментальных животных.

Итак, на начальном этапе распределения (α-фазе) кривые всех модифицированных препаратов имели схожий кинетический профиль, на этом участке фармакокинетической кривой концентрация фотосенсибилизатора возрастала на 7,5-92,9%. В -фазе распределения разница нивелируется. Через сутки после введения, концентрация ФЦ-НЧ, модифицированного П 908 была в 1,5 раза ниже у немодифицированного ФЦ-НЧ. Не было зафиксировано достоверного изменения концентрации ФЦ-НЧ модифицированного ПС 80 по сравнению с контролнм (ФН-НЧ). В результате модификации поверхности наночастиц – П 407 и П 68 наблюдали повышение уровня фотосенсибилизатора в 1,5 раза и 2,4 раза соответственно.

Для количественного описания процесса распределения модифицированных наночастиц в организме крыс использовали общепринятые фармакокинетические параметры. В результате использования ПАВ отмечались следующие изменения фармакокинетических констант препаратов, расчитанных для крови: повышались параметры (T½) и (MRT) на 2,8-7,6 ч-1, а интегральный параметр (AUC) в 1,2-1,9 раза; показатель (Cl) модифицированных наночастиц был снижен примерно 1,2 - 2 раза, а константы скорости перехода (K1-2) и (K2-1) в 2,6 – 3,2 раза и 1,7 - 3,2 раза, соответственно.


Интересно отметить, что параметр T½ соответствующий свободному ФЦ был выше аналогичного параметра модифицированных наночастиц в 1,2-1,6 раза.

Результатом модификации поверхности наночастиц биосовместимыми ПАВ явилось существенное снижение уровня фотосенсибилизатора в печени. Так, в гомогенате печени пиковый уровень препарата, введенного в составе модифицированных наночастиц П 908 и П 407, был ниже примерно в 3 раза уровня препарата сравнения. Модификация наночастиц ПС 80 и П 68 приводила к двукратному снижению уровня фотосенсибилизатора в печени крыс. Параметры фармакокинетики подтверждают наши наблюдения: снижаются в 1,5-2 раза параметры (T½) и (AUC); повышаются параметры (Cl) и (V).

Показатель (F), расчитанный для печени были ниже в 1,4-9,3 раза аналогичный показателей ФЦ-НЧ и выше в 1,7-3,6 раза аналогичного показателя свободного ФЦ. Исключением явилась модификация поверхности наночастиц П 407 при которой показатель (F) был примерно в 2 раза ниже аналогичного показателя свободного ФЦ.

В целом ряде экспериментальных работ установлены корреляции между терапевтическим эффектом и величиной площади под фармакокинетической кривой (AUC) химиотерапевтических средств. Попытки вовлечения интегрального параметра (AUC), при выборе оптимального ПАВ для модификации поверхности наночастиц отражают стремление учесть упомянутую выше «эффективность» лекарств. В нашей работе это стремление выразилось в составлении ряда по мере убывания, которого приводятся интегральные показатели (AUC), рассчитанные для крови для всех использованы в работе модификаторов: П 407>ПС 80>П 908>П 68 (рисунок 4).



Рисунок 4 - Изменение величины AUC при использовании различных сурфактантов

Вероятно, комплексно учесть особенности фармакокинетики модифицированных наночастиц позволит также подход, основанный на анализе числовых значений концентраций препаратов. С этой целью в сравнительном аспекте изучалось накопление модифицированных наночастиц, оцененное по уровню флуоресцентной метки (фотосенсибилизатора) и наночастиц, не подвергавшихся видоизменению.


Установлено увеличение интегрального показателя (AUC) для всех используемых в работе модифицированных наночастиц, а достоверное повышение уровня флуоресцентной метки на терминальном отрезке фармакокинетической кривой определено лишь для наночастиц модифицированных плюроником F 68. Это обстоятельство побудило нас проводить дальнейшие исследования, используя для модификации поверхности наночастиц, выбранный ПАВ.

Следует отметить, что попытки изменения свойств поверхности коллоидных носителей лекарств различными ПАВ с целью оптимизации фармакокинетики наночастиц в организме предпринимались и ранее, однако работ посвященных использованию плюроника F 68 для этих цели мы не нашли. Это явилось другим объяснением использования в нашей работе плюроника F 68 (П 68) для модификации поверхности полимерных наночастиц.

Итак, в результате нековалентного взаимодействия модификатора П 68 с поверхностью наночастиц регистрировалось изменение фармакокинетики фотосенсибилизатора, входящего в их состав.

Прежде всего, наблюдали изменение уровня фотосенсибилизатора в крови. В -фазе уровень фотосенсибилизатора был выше в 1,2-1,7 раза уровня немодифицированного ФЦ-НЧ. В -фазе, особенно на терминальном отрезке фармакокинетической кривой уровень исследуемого варианта фотосенсибилизатора был в 2-5 раз выше уровня препарата сравнения (рисунок 5).



Рисунок 5 - Уровень флуоресцентной метки, введенной в составе модифицированных наночастиц в крови крыс, n=6


Фармакокинетические параметры (T½) и (MRT) увеличились по сравнению с аналогичными константами препарата сравнения на 2,8 и 3,6 ч-1 соответственно. Константа скорости перехода (K1-2) снижалась более чем в 3 раза. Интегральный показатель (AUC) достоверно возрастал на 23,3% (таблица 3).

Таблица 3 - Параметры фармакокинетики флуоресцентной метки, введенной в составе модифицированных наночастиц в крови крыс, n=6


Препараты

Параметр

Ед. изм.

ФЦ-НЧ

ФЦ-НЧ+П 68

Линейный коэффициент, А

Конц.

20,500,40

15,801,70

Линейный коэффициент, B

Конц.

13,100,20

12,500,10

Константа скорости, 

1час

4,020,19

1,500,45

Константа скорости, 

1час

0,070,003

0,050,001

Время полувыведения, Т12

Час

0,170,01

0,460,17

Время полувыведения, Т12

Час

10,400,40

13,200,10

Среднее время удерживания, MRT

Час


14,700,60

18,300,20

Константа скорости, К1-2

1час

2,320,12


0,750,28

Константа скорости, К2-1

1час

1,610,08

0,690,17

Константа элиминации, Кэл

1час

0,170,01

0,110,01

Объем распределения, V1

Л

0,450,01

0,530,03

Общий клиренс, Cl

Млмин

1,240,03

1,010,01

Площадь под кривой, AUC

Конц.*час

202,05,00

249,02,00

При изучении топографической фармакокинетики целенаправленно выбирали органы с хорошим кровоснабжением или высоким содержанием макрофагальных элементов (печень, легкие селезенку или почки). Другую группу представляли органы, со слабым кровоснабжением или для которых, в норме, не типично большое скопление макрофагальных элементов (сердце, мышечная ткань, кожа, головной мозг). Как и в предыдущих случаях начинали изучение с печени, где наблюдалось резкое снижение уровня модифицированного ФЦ-НЧ на всем отрезке фармакокинетической кривой. В течение 15 часов уровень фотосенсибилизатора не превышал 5-7 мкг/г. В конце опыта, т.е. через 48 часов уровень модифицированного ФЦ-НЧ в печени был ниже уровня немодифицированного ФЦ-НЧ более чем в 2,6 раза (рисунок 6).


Рисунок 6 - Уровень флуоресцентной метки, введенной в составе модифицированных наночастиц в печени крыс, n=6



Анализ фармакокинетических констант выявил следующее: повысились параметры (T½) и (MRT) более чем в 2 раза; повысился общий клиренс (Cl) примерно в 2 раза; снизился интегральный параметр (AUC) примерно в 2 раза.

Фармакокинетические профили препаратов в легких слабо отличались друг от друга. При сравнении числовых значений параметров фармакокинетики не удалось выявить статистически достоверной разницы между ними.

При рассмотрении фармакокинетических профилей препаратов в почках также трудно установить разницу.

Анализ фармакокинетических констант не выявил достоверной разницы между параметрами (T½) и (MRT) у исследуемых вариантов фотосенсибилизатора. Константа общего клиренса (Cl) была ниже аналогичной константы немодифицированного ФЦ-НЧ в 1,4 раза. Интегральный параметр (AUC) у модифицированного ФЦ-НЧ был выше (AUC) варианта сравнения примерно на 30%. Уровень модифицированного препарата в селезенке на большом отрезке фармакокинетической кривой (примерно 15 часов) был ниже в 1,6-4,3 раз уровня немодифицированного ФЦ-НЧ (рисунок 7).



Рисунок 7 - Уровень флуоресцентной метки, введенной в составе модифицированных наночастиц в селезенке крыс, n=6


В течение 9 часов, числовые значения используемых в работе вариантов фотосенсибилизатора в сердце достоверно не отличались друг от друга. На терминальном отрезке фармакокинетической кривой уровень модифицированного ФЦ-НЧ был в 2,1-4,2 раза выше уровня препарата сравнения.

Снижались в 1,2 раза фармакокинетические константы (T½) и (MRT) у модифицированного ФЦ-НЧ. Наблюдалось незначительное, но достоверное повышение константы (Cl) на 5,5%. Значение интегрального показателя (AUC) было достоверно ниже на 5% аналогичного значения варианта сравнения.

В мышечной ткани крыс оба варианта фотосенсибилизатора накапливаются в минимальных количествах.


При этом не выявлено достоверной разницы между показателями (T½), (MRT) и (V), но отмечено, достоверное повышение в 2,4 раза общего клиренса (Cl) у модифицированого ФЦ-НЧ что, по-видимому, отразилось на снижении более чем в 2 раза интегрального показателя (AUC).

В предыдущей серии опытов мы установили, что немодифицированный ФЦ-НЧ поступает в кожу в гораздо меньших концентрациях, чем свободный ФЦ.

При условии модификации наночастиц зафиксировано изменение распределения фотосенсибилизатора в коже крыс (уровень модифицированного ФЦ-НЧ был выше в 1,2-2,6 раза уровня немодифицированного ФЦ-НЧ) (рисунок 8).



Рисунок 8 - Уровень флуоресцентной метки, введенной в составе модифицированных наночастиц в коже крыс, n=6


Ранее было показано, что лекарства, для которых преодоление гемато-энцефалического барьера (ГЭБ) было не возможным, в составе наночастиц с модифицированной полисорбатом 80 (ПС 80) поверхностью проникали в головной мозг. В числе лекарственных соединений, для которых показана такая возможность доставки в головной мозг - энкефалин – гексапептид даларгин, аналгетики киоторфин, лоперамид, миорелаксант тубокурарин и противоопухолевый антибиотик доксорубицин.

В своей работе А.К. Аманбаева показала увеличение накопления алюминиевого комплекса фталоцианина, ассоциированный с полимерными наночастицами модифицированными ПС 80 в головном мозге крыс, что явлилось новым подтверждением складывающегося общего положения о роли ПС 80 в переносе наночастиц через гематоэнцефалический барьер. Этим же автором установлена относительная селективность распределения модифицированного препарата в головном мозге крыс между тканью глиобластомы и здоровой тканью.

В условиях нашего эксперимента, в результате сложного математического анализа были получены результаты накопления исследуемых вариантов фотосенсибилизатора в гомогенате головного мозга крыс. При этом уровни концентраций исследуемых препаратов в гомогенате мозга были столь незначительны, что вызвало определенные трудности при сопоставлении результатов накопления препаратов в головном мозге с результатами накопления в других органах и тканях.


Модифицированный плюроником F 68 (F 68) ФЦ-НЧ удалось определять в течение 6 часов от момента введения, при этом на максимуме концентрация фотосенсибилизатора не превышала 0,5 мкг/г.

При анализе фармакокинетических констант установлено: снижение примерно в 1,5 раза показателей (T½) и (MRT), а интегрального показателя (AUC) в 1,8 раза; повышение на 22% общего клиренс (Cl) по сравнению с немодифицированным ФЦ-НЧ.

Можно считать, что модификация поверхности наночастиц П 68 не приводила к повышенному накоплению фотосенсибилизатора в головном мозге крыс, как это наблюдалось при использовании полисорбата 80 (ПС 80).

Снижался показатель (F), рассчитанный для печени в 1,4 раза, для селезенки в 2,5 раза, для легких в 1,2 раза, для мышечной ткани в 3 раза, для сердца в 1,3 раза, для головного мозга в 2,5 раза и, наоборот, повышался на 7,5% для почек и на 95% для кожи (рисунок 9).




Рисунок 9 - Интенсивность перехода фотосенсибилизатора, введенного в составе модифицированных наночастиц из крови в органы


Резюмируя вышеизложенное, можно констатировать существенное перераспределение фотосенсибилизатора, вводимого в составе модифицированных наночастиц в организме крыс что, разумеется, не является исключительной особенностью наших экспериментов. В подтверждении этой точки зрения в работе приведены многочисленные примеры соответствующих исследований, однако в целом, мы впервые установили данный феномен для препарата предназначенного для фотодинамической терапии рака.

Заключение

Установлено увеличение интегрального показателя (AUC) для всех используемых в работе модифицированных наночастиц, а достоверное повышение уровня флуоресцентной метки на терминальном отрезке фармакокинетической кривой определено лишь для наночастиц модифицированных плюроником F 68. Это обстоятельство побудило нас проводить дальнейшие исследования, используя для модификации поверхности наночастиц, выбранный ПАВ.


В результате проведенных исследований, можно констатировать существенное перераспределение фотосенсибилизатора, вводимого в составе модифицированных наночастиц в организме крыс что, разумеется, не является исключительной особенностью наших экспериментов.

Выводы

1 Фармакокинетика алюминиевого комплекса фталоцианина при однократном внутривенном введении характеризуется следующими параметрами: биэкспоненциальная кривая элиминации; период полувыведения и среднее время удерживания 20,7 ч-1 и 28,9 ч-1 соответственно; тотальный клиренс - 0,4 мл/мин; площадь под кривой - 625 мкг/мл/ч; кажущийся объём распределения - 0,35 л; высокое накопление в печени, селезенке, легких, коже и почках.

2 Фармакокинетика алюминиевого комплекса фталоцианина, ассоциированного с наночастицами имеет следующие особенности: снижение уровня накопления фотосенсибилизатора в коже с 8,3 мкг/г до 4,3 мкг/г; более быстрый переход из центральной камеры в периферическую (площадь под кривой - 202 мкг/мл/ч; кажущийся объём распределения - 0,45 л); депонирование фотосенсибилизатора в ткани печени, селезенки и почек.

3 В результате модификации поверхности наночастиц ПАВ (полисорбат 80, плюроник F 68, полоксамер 407 и полоксамин 908) наблюдается повышение времени циркуляции фотосенсибилизатора в начальной фазе распределения в крови, повышаются значения параметров периода полувыведения и среднего времени удерживания на 2,8-7,6 часа и в 1,2-1,9 раза соответственно, снижаются в 1,2 - 2 раза показатели тотального клиренса. Одновременно существенно замедляется процесс накопления модифицированных наночастиц в печени о чем свидетельствуют основные фармакокинетические параметры: снижение в 1,5-2 раза параметров T½, MRT и AUC; снижение в 1,4-9,3 раза показателя интенсивности перехода (F) модифицированных препаратов из крови в печень.

4 Фармакокинетика наночастиц, модифицированных плюроником F 68, претерпевает следующие изменение: повышается в 1,2-1,7 раза уровень фотосенсибилизатора в -фазе распределения; повышаются значения параметров периода полувыведения и среднего времени удерживания на 2,8 и 3,6 ч соответственно; возрастает на 23,3% интегральный показатель AUC; снижается показатель перехода препарата из крови в органы в 1,2 –3 раза, за исключением почек и кожи где этот показатель повышался на 7,5% и 95% соответственно; снижается суммарный уровень препарата в печени, селезенке, сердце, мышцах и головном мозге и повышается в почках, легких и коже.



<< предыдущая страница   следующая страница >>