МЕДЛАЙН.РУ
Содержание журнала

Архив

Редакция
Учредители

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт теоретической и экспериментальной биофизики
Российской академии наук


ООО "ИЦ КОМКОН"

Адрес редакции и реквизиты

192012, Санкт-Петербург, ул.Бабушкина, д.82 к.2, литера А, кв.378

ISSN 1999-6314


Фундаментальные исследования • Экспериментальная токсикология

Том: 24
Статья: « 22 »
Страницы:. 305-324
Опубликована в журнале: 19 апреля 2023 г.

English version

Токсикокинетические подходы к разработке эффективных и безопасных антидотов цианидов. Экспериментально-теоретические аспекты

Гладких В.Д.

Федеральное государственное унитарное предприятие научно-производственный центр "Фармзащита" Федерального медико-биологического агентства


Резюме
В статье на основании анализа литературных данных охарактеризованы множественные пути биотрансформации эндогенного цианида, обсуждаются токсикокинетические подходы к разработке антидотов цианидов. Акцентируется внимание на недостатках современных антидотов и рассматриваются перспективные направления совершенствования средств антидотной профилактики и терапии острых отравлений цианидами. На роль потенциальных антидотов цианидов, эффективных и безопасных при внутримышечной, ингаляционной и пероральной доставке, претендуют, прежде всего, химические соединения, опосредующие антицианидную активность за счет стимуляции основных механизмов детоксикации эндогенного цианида: сульфанген, кобинамид, производные кетоглутаровой кислоты.


Ключевые слова
антидоты; детоксикация; кобинамид; отравления; токсикокинетика; сульфанген; цианиды; α-кетоглутаровая кислота



(статья в формате PDF. Для просмотра необходим Adobe Acrobat Reader)



открыть статью в новом окне

Список литературы

1. Marrs  T.C. The choice of cyanide antidotes. Clinical and Experimental Toxicology of Cyanides. 1987; 383-401.


2. Gunasekar P.G., Borowitz J.L., Turek J.J., et al.  Endogenous generation of cyanide in neuronal tissue: Involvement of a peroxidase system. J. Neurosci. Res.2000; 61: 570-575.


3. Cipollone R., Visca P. Is there evidence that cyanide can act as a neuromodulator IUBMB Life. 2007; 59: 187-189.


4. Chen K.K., Rose C.L.  Nitrite and thiosulfate therapy in cyanide poisoning. J. Am. Med. Assoc. 1952; 149 (2): 113-119.


5. Chen K., Rose C., Clowes G. Comparative values of several antidotes in cyanide poisoning. Аmer. J. Med. Sci. 1934; 188: 767-781.


6. Hall  A.H., Saiers J., Baud F. Which cyanide antidote? Crit. Rev. Toxicol. 2009; 39: 541-552.


7. Zilker T.  Medical management of incidents with chemical warfare agents. Toxicology. 2005; 214: 221-231.


8. Baselt R.C. Disposition of Toxic Drugs and Chemicals in Man. 11th edn. - Seal Beach, CA: Biomedical Publications, 2011.


9. Pluta R.M., Oldfield E.H., Bakhtian K.D., et al. Safety and feasibility of long-term intravenous sodium nitrite infsion in healthy volunteers. PLoS One. 2011; 6(1): 14504.


10. Зверев М.И. Отравление цианидами. - М.: Медицина, 1983.


11. Paulet G., Le Bars R. Resuscitation after death by cyanide poisoning (study in the dog). J. Physiologie. 1959; 51: 547-548.


12. Mushett C.W., Kelley K.L., Boxer G.E., et al. Antidotal efficacy of vitamin B12a (hydroxo-cobalamin) in experimental cyanide poisoning. Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 1952; 81: 234-237.


13. Marrs T.C. Dicobalt edetate (Kelocyanor) van Heijst (eds.) IPCS/CEC Evaluation of Antidotes Series. Vol. 2: Antidotes for Poisoning by Cyanide. -Cambridge: Cambridge University Press, 1993.


14. Baud F. Cyanide: critical issues in diagnosis and treatment. Human Exp. Toxicol. 2007; 26: 191-201.


15. Isom G.E., Borowitz J.L., Mukhdpadhyay S. Enzymes involved in cyanide metabolism. Comprehensive Toxicology. Vol. 3: Biotransformation, 2nd edn. - Oxford: Elsevier Science, 2010.


16. Johnson J.D., Conroy W.G., Isom G.E. Alteration of cytosolic calcium levels in PC12 cells by potassium cyanide. Toxicol. Appl. Pharmacol. 1987; 88: 217-224.


17. Aminlari M., Malekhussein A., Akrami F., Ebrahimnejad A. Cyanide-metabolizing enzyme rhodanese in human tissues: Comparison with domestic animals. Comp. Clin. Pathol. 2007; 16: 47-51.


18. Way J.L, Cannon E., Leung P., et al. Antagonism of cyanide intoxication with rhodanese encapsulated resealed erythrocytes. Adv. Biosci. 1991; 81: 207-211.


19. Wing D.A., Patel H.C., Baskin S.I. The effect of picrylsulfonic acid on in vitro conversion of cyanide to thiocyanate by 3-mercaptopyruvate sulfurtransferase and rhodanese. Toxicol. in Vitro. 1992; 6: 597-603.


20. Borowitz J.L., Kanthasamy A., Isom G.E. Toxicodynamics of Cyanide // Chemical Warfare Agents. San Diego: Academic Press, 1992.


21. Szczepkowski T.W., Wood J.L. The cystathionase rhodanese system. Biochim. Biophys. Acta. 1967; 139: 469-478.


22. Cavallini D., DeMarco C., Mondovi B. The cleavage of cystine by cystathionase and the transulfuration of hypotaurine. Enzymologia. 1960; 22: 161-165.


23. Jarabak R., Westley J. Localization of the sulfur-cyanolysis site of serum albumin to subdomain 3-AB. J. Biochem. Toxicol. 1991; 6: 65-70.


24. Dzombak D.A., Ghosh R.S., Young T.C. Physical-chemical properties and reactivity of cyanide in water and soil. Cyanide in Water and Soil. New York: Taylor & Francis, 2006.


25. Moore S.J., Norris J.C., Ho I.K., Hume A.S. The efficacy of α-ketoglutaric acid in the antagonism of cyanide intoxication. Toxicol. Appl. Pharmacol. 1986; 82: 40-44.


26. Porter D.W., Baskin S.I. The effect of three α-keto acids on 3-mercaptopyruvate sulfurtransferase activity. Biochem. Molec. Toxicol. 1996; 11: 45-50.


27. Isom G.E., Johnson J.D. Sulfur donors in cyanide intoxication. Clinical and Experimental Toxicology of Cyanides. Bristol: Wright, 1987.


28. Nagasawa H.T., Goon D.J., Crankshaw D.L. Novel, orally effective cyanide antidotes. J. Med. Chem. 2007; 50 (26): 6462-6464.


29. Brenner M., Lim J.G., Lee J., et al. Sulfanegen sodium treatment in a rabbit model of sub-lethal cyanide toxicity. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2010; 248: 269-276.


30. Belani K.G., Singh H., Beebe D.S., et al. Cyanide toxicity in juvenile pigs and its reversal by a new prodrug, sulfanegen sodium. Anesth. Analg. 2012; 114(5): 956-961.


31. Clemedson C.J., Hultman H.I., Sörbo B. The antidote effect of some sulfur compounds and rhodanese in experimental cyanide poisoning. Acta Physiol. Scand. 1954; 32: 245-251.


32. Petrikovics I., Cannon E.P., McGuinn W.D., et al. Cyanide antagonism with carrier erythrocytes and organic thiosulfonates. Appl. Toxicol. 1995; 24: 86-93.


33. Petrikovics I., Budal M., Baskin S.I., et al. Characterization of liposomal vesicles encapsulating rhodanese for cyanide antagonism. Drug. Deliv. 2009; 16: 312-319.


34. Baskin S.I., Porter D.W., Rockwood G.A., et al. In vitro and in vivo comparison of sulfur donors as antidotes to acute cyanide intoxication. J. Appl. Toxicol. 1999; 19(3): 173-182.


35. Chan A., Balasubramanian M., Blackledge W., et al. Cobinamide is superior to other treatments in a mouse model of cyanide poisoning. Clin. Toxicol. (Phila). 2010; 48: 709-717.


36. Hayward G.C., Hill H.A., Pratt J.M., et al. The chemistry of vitamin B12. Part IV: The thermodynamic trans effect. J. Chem. Soc.1965; 12: 6485-6493.


37. Broderick K.E., Potluri P., Zhuang S., et al. Cyanide detoxification by the cobalamin precursor cobinamide. Exp. Biol. Med. 2006; 231: 641-649.


38. Brenner M., Kim J.G., Mahon S.B., et al. Intramuscular cobinamide sulfite in a rabbit model of sublethal cyanide toxicity. Emerg. Med. 2009; 55: 352-362.


39. Chan A., Crankshaw D.L., Monteil A., et al. The combination of cobinamide and sulfanegen is highly effective in mouse models of cyanide poisoning. Clin. Toxicol. (Phila). 2011; 49: 366-373.


40. Патент США ? 5674904, кл. 514/574. - Опублик. 07.10.1997.


41. Schwartz C., Morgan R.L., Way L.M. et al. Antagonism of cyanide intoxication with sodium pyruvate. Toxicol. Appl. Pharmacol. 1979; 50: 437-441.


42. Hume A.S., Moore S J., Hume A.T. Effects of alpha-ketoglutaric acid on the distribution of cyanide and acidosis associated with cyanide intoxication. Toxicologist. 1996; 3: 98.


43. Bhattacharya R., Tulsawani R.K. In vitro and in vivo evaluation of various carbonyl compounds against cyanide toxicity with particular reference to alpha-ketoglutaric acid. Drug. Chem. Toxicol. 2008; 31: 149-161.


44. Norris J.C., Utley W.A., Hume A.S. Mechanism of antagonising cyanide induced lethality by α-ketoglutarate acid. Toxicology. 1990; 9: 3-9.


45. Bhattacharya R., Satpute R.M., Hariharakrishnan J., et al. Acute toxicity of some synthetic cyanogens in rats and their response to oral treatment with alpha-ketoglutarate. Food. Chem. Toxicol. 2009; 47: 2314-2320.


46. Bhattacharya R., Lakshmana Rao P.V., Vijayaraghavan R. In vitro and in vivo attenuation of experimental cyanide poisoning by α-ketoglutarate. Toxicol. Lett. 2002; 128: 185-195.


47. Kravzov J., Ríos C, Altagracia M., Jiménez D. Comparison of cobalt edetate and alpha-ketoglutarate as antidotes against cyanide intoxication in mice. Proc. West. Pharmacol. Soc. 1994; 37: 43-44.


48.Hariharakrishnan J., Satpute R.M., Bhattacharya R. Cyanide-induced changes in the levels of neurotransmitters in discrete brain regions of rats and their response to oral treatment with α-ketoglutarate. Indian J. Exp. Biol. 2010; 48: 731-736.


49.Hariharakrishnan J., Satpute R.M., Prasad G.B., Bhattacharya R. Oxidative stress mediated cytotoxicity of cyanide in LLC-MK2 cells and its attenuation by Alpha-ketoglutarate and N acetyl cysteine. Toxicol. Lett. 2009; 185: 132-141.


50. Satpute R.M., Hariharakrishnan J., Bhattacharya R. Effect of alpha-ketoglutarate and N acetyl cysteine on cyanide-induced oxidative stress mediated cell death in PC12 cells. Toxicol. Ind. Health. 2010; 26: 297-308.


51.Satpute R.M., Hariharakrishnan J., Lomash V., et al. Oxidative stress and tissue pathology caused by subacute exposure to ammonium acetate in rats and their response to treatments with alpha-ketoglutarate and N acetyl cysteine. Toxicol. Ind. Health. 2012.


52. Rockwood G.A., Duniho S.M., Briscoe C.M. Toxicity in rhesus monkeys following administration of the 8-aminoquinoline 8-[(4-amino 1-methylbuthyl) amino]-5-(1-hexyloxy)-6-methoxy 4-methylquinoline (WR242511). J. Med. Toxicol. 2000; 4 (3): 157-166.


53. Marino M.T., Urquhart M.R., Sperry M.L. Pharmacokinetics and kinetic-dynamic modeling of aminophenones as methaemoglobin forms. J. Pharm. Pharmacol. 1997; 49(3): 282-287.


54. Nicholls P., Soulimane T. The mixed valence state of the oxidase binuclear centre: How thermos thermaphilus cytochrome Ba3 differs from classical Aa3 in the aerobic steady state and when inhibited by cyanide. Biochim. Biophys. Acta. 2004; 1655: 381-387.


55. Bhattacharya R., Vijayaraghavan R. Promising role of α-ketoglutarate in protecting the lethal effects of cyanide. Hum. Exp. Toxicol. 2002; 21: 297-303.


56. Dulaney M.D., Brumley M., Willis J.T., Hume S. Protection against cyanide toxicity by oral alpha-ketoglutaric acid. Vet. Hum. Toxicol. 1991: 33: 571-575.


57. Bhattacharya R., Niranjan L. Protective efficacy of various carbonyl compounds and their metabolites, and nutrients against acute toxicity of some cyanogens in rats: biochemical and physiological studies. Interdisciplinary Toxicology 2017; 10(1): 1-10.


58. Tulsawani R.K., Kumar D., Bhattacharya R. Effect of pretreatment of α-ketoglutarate on cyanide-induced toxicity and alterations in various physiological variables in rodents. Biomed. Environ. Sci. 2007; 20: 56-63.


59. Mittal G., Singh T., Kumar N., et al. Radiolabeling and dose fixation study of oral alpha-ketoglutarate as a cyanide antidote in healthy human volunteers. Clin. Toxicol. 2010; 48: 509-515.


60. Mathangi D.C., Shyamala R., Vijayshree R., et al. Effect of alpha-ketoglutarate on neurobehavioral, neurochemical and oxidative changes caused by sub-chronic cyanide poisoning in rats. Neurochem. Res.2011; 36: 540-548.


61. Tulsawani R.K., Debnath M., Pant S.C., et al. Effect of sub-acute oral cyanide administration in rats: Protective efficacy of α-ketoglutarate and sodium thiosulfate. Chem. Biol. Inter. 2005; 156: 1-12.


62. Patra D. Serum kinetics study of α-ketoglutarate in Wistar rats following single oral administration. A project report. Jai Research Foundation, Valsad, India to DRDE, Gwalior.- Personal communication (Study No. 1573). 2005; 1: 27.


63.Патент RU2553275. Смешанные кобальт(II)овые соли кетокарбоновых и меркаптокарбоновых кислот или их гидраты или их сольваты, способ их получения и применение в качестве антидотов цианидов / В.Ю. Ковтун, Ю.А. Давидович, В.Д. Гладких и др.- Опубл. 10.06.2015.


64. Баландин Н.В., Ковтун В.Ю., Гладких В.Д. и др. Доклиническая оценка инновационного лечебно-профилактического антидота цианидов на основе смешанной кобальтовой (II) соли меркаптоуксусной и пировиноградной кислот. Современные проблемы науки и образования. 2014;  3: 521.


65 Баландин Н.В., Ковтун В.Ю., Гладких В.Д. и др. К вопросу фармакокинетики лекарственной формы потенциального лечебно-профилактического антидота цианидов на основе смешанной кобальтовой (2 +) соли меркаптоуксусной и пировиноградной кислот. Фундаментальные Исследования. 2014; 9(5): 1023-1026.


66. Давидович Ю.А., Вершинина Г.В., Гладких В.Д. и др. Экспериментальная оценка возможности создания профилактического антидота монооксида углерода и цианидов на основе металлокомплексных соединений с псевдопептидными лигандами. Медлайн.ру. 2019; 20: 71-80.


67. Вершинина Г.В., Гладких В.Д., Баландин Н.В. и др. К вопросу разработки комбинированного антидота монооксида углерода и цианидов на основе дигидрата диацетата кобальтового (II) комплекса N-меркаптоацетил -L -аргинина //Сборник статей по материалам XXY-ой международной научно-практической конференции «Наука России: Цели и задачи». 2021; Ч.1.:16-19.