Медико-биологический
информационный портал
для специалистов
 
БИОМЕДИЦИНСКИЙ ЖУРНАЛ Medline.ru

СОДЕРЖАНИЕ ЖУРНАЛА:
Физико-химическая биология

Клиническая медицина

Профилактическая медицина

Медико-биологические науки


АРХИВ:

Фундаментальные исследования

Организация здравохраниения

История медицины и биологии



Последние публикации

Поиск публикаций

Articles

Архив :  2000 г.  2001 г.  2002 г. 
               2003 г.  2004 г.  2005 г. 
               2006 г.  2007 г.  2008 г. 
               2009 г.  2010 г.  2011 г. 
               2012 г.  2013 г.  2014 г. 
               2015 г.  2016 г. 

Редакционная информация:
        Опубликовать статью
        Наша статистика


 РЕДАКЦИЯ:
Главный редактор

Заместители главного редактора

Члены редколлегии
Специализированные редколлегии


 УЧРЕДИТЕЛИ:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
"Институт токсикологии Федерального медико-биологического агентства"
(ФГБУН ИТ ФМБА России)

Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук.

ООО "ИЦ КОМКОН".




Адрес редакции и реквизиты

199406, Санкт-Петербург, ул.Гаванская, д. 49, корп.2

ISSN 1999-6314

Российская поисковая система
Искать: 


ТОМ 5, СТ. 90 (стр. 256-257)

ТОКСИКОКИНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИНТОКСИКАЦИИ НОРБОРНАНОМ У КРЫС

В.Д. Гладких*, В.Б. Назаров*, А.И. Головко**, М.Б. Иванов**, С.П. Сидоров**, Ю.В. Шилов**

* Военный университет радиационной, химической и биологической защиты, г. Москва
** Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова, г. Санкт-Петербург


РЕЗЮМЕ

На основе анализа экспериментальных данных показано, что проявления токсического процесса при интоксикации обратимыми и необратимыми ингибиторами хлор-ионных каналов ГАМК-рецепторов принципиально однотипны. Различия, в быстродействии, обусловлены скорее токсикодинамическими, а не токсикокинетическими процессами, протекающими в организме грызунов. Не исключается вероятность общности процессов биотрансформации посредством монооксигеназной системы, в силу их высокой гидрофобности.

Ключевые слова: норборнан, токсикокинетика, токсикодинамика, хлор-ионофор, ГАМК-рецептор, судороги.

ВВЕДЕНИЕ

Согласно современным представлениям судорожная активность соединений "клеточной структуры" обусловлена нарушением ГАМК - зависимой хлор ионной проводимости нейрональных мембран. Соединения данного класса: пикротоксин, дисульфотетраазаадамантан (ДСТА), t-бутилбициклофосфат (t-БЦФ), t-бутилбициклоортобензоат (t-БЦОБ) - обратимо; пара - и мета - изоцианатные аналоги t-БЦОБ, норборнан - необратимо блокируют хлорионофор ГАМКА - рецепторно-канального комплекса (РКК) [2, 9].

Имеющиеся экспериментальные данные по оценке характера проявлений токсического процесса при отравлении антагонистами хлор-ионных каналов (ХИК) ГАМКА-рецепторов свидетельствуют о принципиальном сходстве течения интоксикации необратимыми и обратимыми блокаторами ХИК. У животных отравленных эквитоксичными дозами ДСТА и норборнана наблюдаются однотипные симптомы интоксикации. При этом, для обратимых блокаторов ХИК характерно стремительное развитие интоксикации, а проявления токсического действия норборнана характеризуются наличием скрытого периода в развитии симптомов интоксикации и отсроченной гибелью животных [2, 6, 8, 10].

Таким образом, различия в характере быстродействия, оцениваемые по времени возникновения судорог ("tсуд") и времени гибели ("tгиб"), являются отличительным признаком проявления интоксикации обратимыми и необратимыми блокаторами ХИК на уровне летальных доз. В то же время соотношение величин "tгиб" к "tсуд", характеризующее напряжённость адаптивно-компенсаторных реакций при отравлении эквитоксичными дозами "клеточных конвульсантов", приблизительно равно, как в случае обратимых, так и необратимых блокаторов ХИК.

Различия в характере быстродействия обратимых и необратимых блокаторов хлор-ионофора сохраняются в широком диапазоне вводимых доз: от 1 до 10 ЛД50. Анализ выявленных зависимостей быстродействия от дозы позволяет полагать, что срыв адаптивно-компенсаторных реакций при увеличении интенсивности воздействия наступает быстрее в случае необратимых блокаторов ХИК, чем в случае обратимых.

Как уже отмечалось, обратимые (по сравнению с необратимыми) блокаторы ХИК, характеризуются определёнными особенностями проявления токсического действия. В какой мере эти различия обусловлены особенностями токсико-кинетических, в какой, - спецификой токсико-динамических процессов?

Универсальными параметрами для описания токсикокинетики и токсикодинамики физиологически активных веществ (ФАВ) являются коэффициенты их распределения в различных водно-органических системах (logP). При изучении физико-химической природы физиологической активности конвульсантов "клеточной структуры" широко используются различные методы математического моделирования зависимости "структура - активность". В полученных корреляционных уравнениях обращают на себя внимание большие величины коэффициентов при членах, учитывающих гидрофобные свойства молекул. Анализ различных моделей (применительно к различным структурным типам "клеточных конвульсантов") свидетельствует о том, что биодоступность этих соединений определяется их гидрофобными, а взаимодействие с биомишенями - гидрофобными и стерическими характеристиками заместителей в различных положениях базовых циклических структур [5].

Целью нашего исследования явилось сравнительное исследование особенностей распределения в тканях обратимых и необратимых блокаторов ГАМК-зависимых ХИК в зависимости от их гидрофильности на примере ДСТА и норборнана, характеризующихся одинаковым уровнем токсичности.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Количественное определение концентрации веществ в растворах выполняли на газожидкостном хроматографе (GC HP5890 & FID фирмы Hewlett Packard. США) с пламенно-ионизационным детектором, путем разделения анализируемой пробы в капиллярной колонке детектирования с последующей регистрацией сигналов детектора в цифровой форме на ЭВМ. Определение концентрации норборнана и ДСТА в биопробах (кровь, печень, мозг) производили при различных путях введения крысам исследуемых веществ в дозах 2-6 ЛД50. Пробы биотканей готовили по стандартным методикам. Экстрагирование веществ из плазмы проводили при помощи хлористого метилена, из мозга и печени - ацетонитрилом. Количественное определение исследуемых веществ осуществляли по площади пика, с учётом результатов предварительной калибровки хроматографа и построенного градуировочного графика зависимости величины сигнала атомно-эмиссионного детектора по углероду. Диапазон определяемых концентраций ФАВ составлял от 10-6 до 1 мг/мл. Предел допускаемых значений погрешности результатов измерения, выполняемых по данной методике, не превышал + 10% при доверительной вероятности не менее 0,95. Допускаемые расхождения между двумя параллельными определениями составляли 7%.

В дальнейшем, полученные количественные характеристики содержания норборнана и ДСТА в различных средах, с помощью формулы log P = log(Coct-CH2O)/CH2O, где Coct - концентрация вещества в насыщенном растворе октанола; CH2O - концентрация вещества в воде, трансформировали в параметры гидрофобности.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Установлено, что токсико-кинетические кривые распределения ДСТА и норборнана при введении их в эквитоксичных дозах носят принципиально однотипный характер. Токсико-кинетические кривые распределения норборнана (рис.1), приведённые в качестве примера, отражают фазность развития интоксикации. В пробах плазмы крови исследуемое вещество обнаруживается на 3 минуте с достижением максимальной концентрации к 5 минуте. В дальнейшем наблюдается снижение (к 10 мин) и повторный рост концентрации к 25 минуте. Снижение концентрации вещества в крови совпадает по времени с развитием судорожной реакции, повторное увеличение - приходится на период постконвульсивной депрессии. Тенденция полимодального характера изменения концентрации норборнана во времени, отражающая фазный характер течения интоксикации, наблюдается и при исследовании вещества в пробах печени и мозга. В тканях печени максимумы концентрации вещества приходятся, так же, как и в крови, на латентные периоды, в тканях мозга - на периоды судорожной активности. Можно полагать, что фазность изменения концентрации норборнана в крови, в определённой степени, обусловлена первоначальными процессами его активной и пассивной фиксации с дальнейшей десорбцией из депо в плазму крови.



Рис.1. Токсико-кинетические кривые распределения при введении 4 ЛД50 норборнана.

В случае ДСТА прослеживается аналогичный характер изменения концентрации вещества в крови, отражающий динамику развития интоксикации, однако полимодальность токсикокинетических кривых распределения выражена в меньшей степени. Расчёт и экспериментальная проверка соотнесения интегрированного количества исследуемых соединений в тест - тканях к общей массе вещества (при внутримышечном введении 2-4 ЛД50) показали, что в кровь поступает не более 19% от введенной дозы норборнана и 26% ДСТА. Эти различия можно объяснить более высокой гидрофобностью норборнана по сравнению с ДСТА (log P соответственно равны: 2,41 и 2,09), а, следовательно, и более выраженной способностью к депонированию на биополимерах и в липидофильных депо.

Вид аппликации не оказывает существенного влияния на уровень токсичности конвульсантов "клеточной структуры". Применительно к норборнану, величины ЛД50 (внутривенно, внутримышечно, внутрибрюшинно и перорально) в опытах на крысах составляют соответственно 0,093; 0,135; 0,141 и 0,250 мг/кг. На рисунках 2 - 6 представлены соответственно выборочные хроматограммы и токсико-кинетические кривые распределения норборнана в крови при данных видах аппликации, свидетельствующие, что вид аппликации не оказывает выраженного влияния и на характер резорбции, распределения и элиминации.



Рис. 2. Хроматограмма по характеристичным ионам (m/z=109, 111, 181) норборнана при внутривенном введении 2,5 ЛД50 (через 30 мин)



Рис. 3. Хроматограмма по характеристичным ионам (m/z=109, 111, 181) норборнана при внутримышечном введении 2 ЛД50 (через 60 мин)



Рис. 4. Хроматограмма по характеристичным ионам (m/z=109, 111, 181) норборнана при пероральном введении 2 ЛД50 (60 мин)



Рис. 5. Хроматограмма по характеристичным ионам (m/z=109, 111, 181) норборнана при внутрибрюшинном введении 2 ЛД50 (через 60 мин)



Рис.6. Токсикокинетические кривые распределения норборнана при различных видах аппликации (в относительных единицах)

При внутривенном введении, распределившись внутри кровяного русла, норборнан на ~ 95% связывается с липопротеинами и белками плазмы крови (Vr = 95,3 %). Характерно, что его структурные аналоги (дильдрин и линдан) также обладают выраженной способностью фиксироваться на липопротеидах и альбуминах плазмы: Vr соответственно равны 99% и 98% [4]. Пики максимальной концентрации вещества в крови при пероральном, внутрибрюшинном и внутримышечном введении норборнана фиксируются соответственно к 20-ой, 30-ой и 45-ой минутам, соответственно. При различных видах парентерального введения, равно как и при энтеральном, норборнан, помимо связывания с белками, депонируется в липидных тканях. Об этом косвенно можно судить на основании рассчитанных токсикокинетических параметров: площади под кривой (ППК), констант скоростей процессов всасывания (Кinv) и элиминации (Кel), времени полуэлиминации (Т1/2) равных соответственно: 0,4 мкг/час мл; 0,04 час-1; 7,2 час-1; 0,1час (при пероральном введении); 0,9 мкг/час мл; 0,45 час-1; 3,8 час-1; 0,2 час при внутрибрюшинном введении); 0,2 мкг/час мл 0,96 час-1; 2,3 час-1; 0,3 час (при внутримышечном введении).

Выраженность к депонированию, в зависимости от рассмотренных видов аппликации, располагается в следующей последовательности внутримышечно (внутрибрюшинно) > перорально. При внутрибрюшинном введении отмечаются более высокие скорости всасывания и более низкие скорости элиминации, чем при пероральном введении (Кinv внутрибрюшинно > Кinv перорально, Kel внутрибрюшинно < Kel перорально). Это создает условия для более длительного нахождения токсиканта в крови (Т? при парентеральном введении превышают таковые показатели по сравнению с пероральным).

При пероральном введении процессы очищения крови от норборнана превалируют над процессами инвазии: ППК; Т?; Kel при пероральном и внутривенном введении сопоставимы между собой. Максимальная биодоступность обеспечивается за счет равномерного поступления вещества в область биомишени, что формирует условия для сравнительно быстрого (как при внутривенном, так и при пероральном введении) достижения высоких концентраций вещества в области биомишени и формирования очага патологически усиленного возбуждения, склонного к генерализации.

При внутримышечном и внутрибрюшинном введении за счёт выраженного депонирования вещества формируется, по-видимому, торпидный очаг патологически усиленного возбуждения, что и определяет различия в динамике развития интоксикации, связанные с видом аппликации.

Выраженная способность конвульсантов "клеточной структуры" к депонированию в липидофильных депо и фиксации на биополимерах согласуется с результатами ингибиторного анализа. Так предварительное (за 6-24 часа) введение аспирина и салициловой кислоты, снижающих сорбционную ёмкость сывороточного альбумина и угнетающих его синтез, приводит к повышению токсичности норборнана и пикротоксина [2].

Результаты совместного действия норборнана и триортокрезилфосфата (ТОКФ), препятствующего образованию комплексов "альбумин - норборнан", свидетельствуют о том, что степень усиления токсичности норборнана зависит от вида аппликации: при внутривенном, внутримышечном и внутрибрюшинном введении усиление токсичности норборнана (под влиянием предварительного за 2 часа введения ТОКФ) составляет соответственно 1,6; 1,4; 1,2 раза, что согласуется с рассмотренными токсикокинетическими особенностями влияния вида аппликации на характер распределения. При совместном действии норборнана, ТОКФ и перфтордекалина (ПФД) - гидрофобного вещества, способного конкурентно взаимодействовать с ксенобиотиками за участки связывания биополимеров, а также индуцировать процессы МОГС, токсичность норборнана возрастает в зависимости от времени введения синергиста. Одновременное введение ТОКФ и ПФД (за 2 часа до введения норборнана) приводит к повышению токсичности норборнана в 2,2 раза; при введении норборнана и ТОКФ на фоне максимального индуцирования оксидаз смешанных функций (ОСФ) посредством ПФД (на 3-и сутки после введения ПФД) токсичность норборнана возрастает всего лишь в 1,6 раза. Это обусловлено, по-видимому, особенностями динамики изменения уровня плазменных белков под влиянием ПФД и метаболизмом ТОКФ на фоне индукции МОГС [1].

Сравнение токсичности блокаторов ГАМК-зависимых ХИК при пероральном и внутримышечном введении позволяет косвенно судить о возможном вовлечении МОГС в процессы их биотрансформации. По-видимому, процессы биотрансформации норборнана связаны, прежде всего, с реакциями микросомального окисления. Это мнение основано, в частности, на результатах оценки совместного действия норборнана с индукторами индуцибельных и конститутивных форм ОСФ (перфтордекалином), обратимым и необратимым ингибитором цитохрома Р-450 (ц-Р-450)(соответственно диметилдитиокарбаматом и нитрозодиметил амином).

Выявленный двухфазный характер изменения токсичности норборнана (при модуляции системы МОГС посредством ПФД) позволяет полагать, что норборнан индуцирует процессы МОГС. Первая фаза действия (1-7-е сутки) характеризуется увеличением токсичности конвульсанта в ~1,5 раза; вторая фаза (2-3 неделя) - снижением токсичности в ~1,5 раза. Активация МОГС, инициируемая норборнаном, сопровождается усилением процессов свободнорадикального окисления и перекисного окисления липидов, приводящих к повышению токсичности конвульсанта в течение первой недели. Снижение токсичности норборнана (под влиянием ПФД) отмечается только со второй недели. Характерно, что структурные аналоги норборнана - полихлорированные циклодиены и альдрин также индуцируют повышение активности ц-Р-450 и претерпевают биотрансформацию посредством процессов микросомального окисления [3].

Анализируя литературные и свои собственные экспериментальных данные можно констатировать повышение устойчивости организма млекопитающих к токсическому действию пикротоксина, трет-бутил-БЦФ-ата, ДСТА и норборнана за счёт индукции ОСФ посредством фенобарбитала, бензонала, ПФД [2]. О вовлечении МОГС в биотрансформацию норборнана косвенно свидетельствуют и результаты ингибиторного анализа (токсичность норборнана в опытах на мышах возрастает на фоне предварительного введения необратимого ингибитора ц - Р-450 (нитрозодиметил амина) в 1,4 раза).

L.J. Lawrens, J.E. Casida. (1984) на основании результатов совместного действия ингибитора цитохром-Р-450 (пиперонил-бутоксида) и гептохлорборнана-В (токсичность которого в опытах на мышах повышалась в 8 раз) полагали, что соединения "клеточной структуры" вовлекаются в процессы микросомального окисления [7].

Отмечено повышение токсичности норборнана под влиянием пиперонил-бутоксида (ПБО), однако, анализ факторов влияющих на степень синергизма (влияние интервала времени между ведением ПБО и норборнана на степень синергизма; влияние величины вводимой дозы ПБО на выраженность синергизма) свидетельствует, что усиление токсичности норборнана при совместном действии с ПБО, помимо токсико-кинетических, обусловлен токсико-динамическими эффектами, за счёт сенсибилизации хлор-ионных каналов ГАМК-рецепторно-канального комплекса [1].

На основании рассмотренных выше данных о совместном действии норборнана и ФАВ, влияющих на его токсикокинетику, можно предполагать вовлечение в процессы его биотрансформации системы микросомального окисления, модулирование токсикокинетических процессов за счёт изменения сорбционной ёмкости крови под влиянием более гидрофобных соединений о чем свидетельствует повышение токсичности норборнана на фоне индукции МОГС с двухфазным изменением уровня его токсичности.

D.S. Milbrath, M.Eto, J.E.Casida (1978), исследуя особенности метаболизма БЦФ-атов, (с учётом природы алкильных заместителей в четвёртом положении бициклической структуры), на основании идентифицированных продуктов распада показали, что биотрансформация этих соединений в организме крыс связана со ступенчатым раскрытием бицикла и последующим окислением метильных групп. По их мнению, различия в токсичности 4- метил-БЦФ-ата (ЛД50, б.мыши = 30 мг/кг) и 4-трет-бутил-БЦФ-ата (ЛД50, б.мыши = 0,036 мг/кг) не могут быть объяснены различиями их метаболизма и особенностями распределения. БЦФ-аты, независимо от природы заместителей в четвёртом положении бицикла, концентрируются преимущественно в мозжечке и подкорковых областях мозга. Устойчивые высокотоксичные метаболиты образуются и в процессе биотрансформации альдрина и гептохлора; реакции эпоксидирования протекают с участием системы микросомального окисления [3].

Образование в процессе биотрасформации более токсичных метаболитов, активация процессов перекисного окисления липидов, вследствие индукции МОГС, приводит к быстрому истощению гомеостатических механизмов детоксикации, повреждению мембран и осложнению течения отравления за счет неспецифических патогенетических механизмов. Тенденция к более выраженной устойчивости самок при интоксикации норборнаном по сравнению с самцами в определенной мере может являться следствием половых особенностей течения токсического стресса (инициируемого избытком стероидных гормонов) в условиях отравления конвульсантами "клеточной структуры"; и более быстрым течением биотрасформации с образованием токсичных метаболитов у самцов.

В заключение краткого рассмотрения некоторых вопросов токсикокинетики конвульсантов "клеточной структуры" следует подчеркнуть нерешённость многих проблем, связанных с характером их метаболизма, распределения и выведения их организма. Однако, по нашему мнению, несмотря на определённые токсико-кинетические различия, вытекающие из их структурных особенностей, принципиального влияния на характер проявления токсического действия блокаторов ГАМК - зависмых хлор-ионых каналов они не оказывают.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гладких В.Д., Колосова Н.А., Лошадкин Н.А. Эффекты совместного действия "бициклогептана" с другими физиологически активными веществами / Токсикол. вестник. -1995. -©6. -С. 12-16.

2. Головко А.И., Головко С.И., Зефиров С.И., Софронов Г.А. Токсикология ГАМК-литиков. -СПб. : Нива, 1996. -144с.

3. Денис В. Парк Биохимия чужеродных соединений 1973.

4. Куценко С.А. Основы гоксикологии: Научно-методическое издание / С.А. Куценко. - СПб: ООО "издательство Фолиант", 2004. - 720 с.

5. Мартынов И.В., Фетисов В.И., Соколов В.Б. Бициклические ортоэфиры кислот фосфора. Итоги науки и техники ВИНИТИ. Сер. Органической химии 1989.

6. Abdul-Ghani A. Changes in ?-aminobutyric acid during different stages of picrotoxin-induced seizure, and the effect of pretreatment with ?-acetylenic GABA and рhenobarbital//J.Biosci.-1989.-Vol.14, © 1.-P.63-67.

7. Lawrence L.J., Casida J.E. Interactions of lindane, toxaphene and cyclodienes with brain-specific t-butylbicyclophosphorothionate receptor//Life Sci.-1984.-Vol.35, © 2.-P.171-178.

8. Manev H., Pericic D., Anic-Stojiljkovic S. Sex differences in the sensitivity of CBA mice to convulsions induced by GABA antagonists are age-dependent//Psychopharmacology.-1987.-Vol.91, © 2.-P.226-229.

9. Moody E.J., Lewin A.H., de Costa B.R. et al. Site-specific acylation of GABA-gated Cl - uptake//Eur.J.Pharmacol.-1991.-Vol.206, © 2.-P.113-118.

10. Rump S. Effects of organophosphates on bioelectrical activity of the brain//Pol. J. Pharmacol. and Pharm.-1990.-Vol.42, © 6.-P.563-572.

Страница вверх

Свидетельство о регистрации сетевого электронного научного издания N 077 от 29.11.2006
Журнал основан 16 ноября 2000г.
Выдано Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций
(c) Перепечатка материалов сайта Medline.Ru возможна только с письменного разрешения редакции

Размещение рекламы

Rambler's Top100