Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

SOME PHARMACOKINETIC PARAMETERS OF 5-FLUOROURACIL AND CISPLATIN IN EXPERIMENTAL INTERSTITIAL CHEMOTHERAPY

Frantsiyants E.M. 1 Komarova E.F. 1 Grechkin F.N. 1
1 Federal state budget-funded institution "Rostov scientific and research institute of oncology" of the Ministry of Health of Russia
Проведено экспериментальное исследование интраоперационного введения химиопрепаратов: 5-фторурацила и цисплатина. В паренхиму печени крыс вводили цитостатики, инкубированные с аутоплазмой периферической крови. Показано, что при введении химиопрепаратов на аутоплазме депонирование 5-фторурацила отмечено в месте внутритканевого введения до 3 часов, а в сыворотке крови до 2 часов по сравнению с введением на физиологическом растворе (до 1 часа и 30 мин соответственно). Сроки депонирования цисплатина также были различными у крыс с введением химиопрепаратов на аутоплазме и физиологическом растворе (до 7 против 3 суток). Таким образом, использование аутоплазмы для внутритканевого введения цитостатиков позволяет депонировать их и удлинять сроки пребывания в регионе их полезного действия.
An experimental study of intraoperative introduction of chemotherapeutic agents: 5-fluorouracil and cisplatin. In rat liver parenchyma was introduced cytostatics autoplasma incubated with peripheral blood. It is shown that introduction of chemotherapy on autoplasma deposition of 5-fluorouracil in a marked interstitial administration to 3 hours, and in serum up to 2 hours as compared to introduction in saline (up to 1 hour and 30 min, respectively). Date of deposit cisplatin were also different rats by introduction of chemotherapy and autoplasma saline (up to 7 days to 3 days). Thus, the use of autoplasma for interstitial introduction of cytotoxic drugs allows them to deposit and extend the length of stay in the region of their efficiency.
experiment
deposition in tissues
cytostatics

Введение

Известно, что резорбция препаратов при внутритканевом введении зависит от нескольких факторов: анатомических особенностей (интенсивности лимфо- и кровоснабжения) зоны внутритканевого введения, реакции окружающих тканей на вводимый препарат, молекулярной массы препарата.

Биотрансформация лекарственных веществ, введенных в ткань, предполагает изменение строения химического препарата под действием окружающей биологической среды [2]. Изменение структуры молекулы, вследствие биотрансформации, отражается на ее биологической активности. При этом, если в процессе такой трансформации активный центр молекулы, который опосредует эффект ее взаимодействия с биологическим субстратом, не меняется, то причиной модификации биологического действия будет изменение транспортно-распределительных отношений, т. е. фармакокинетики. От фармакодинамики и фармакокинетики зависит специфическое действие любого препарата. Первое понятие определяет зависимость между концентрацией лекарственного средства и вызываемым им эффектом, второе - зависимость между дозой и концентрацией лекарственного вещества в крови и тканях организма. Эти два направления фармакологии нельзя рассматривать как приложение одного к другому, так как обе дисциплины имеют общий объект исследования - систему «лекарственное вещество - организм».

Противоопухолевые препараты воздействуют на биохимические процессы, одновременно протекающие как в опухолевых, так и в нормальных тканях организма. Поэтому требования к фармакокинетике этих соединений имеют ряд особенностей, связанных с низкой избирательностью их действия [4]. Одной из важнейших задач химиотерапии является повышение избирательности действия противоопухолевых препаратов, которая зависит от накопления эффективной концентрации лекарственного вещества в месте их полезного действия и длительного ее поддержания. При этом химиопрепарат должен как можно меньше накапливаться в местах активного воздействия на интактные ткани.

В связи с этим целью настоящего исследования было изучение в эксперименте способности плазмы крови депонировать химиопрепарат в месте его введения.

Материал и методы

В работе были использованы 40 самцов белых беспородных крыс в возрасте 8-10 месяцев массой 280-320 граммов. При экспериментальном моделировании интраоперационно химиопрепараты, инкубированные с аутоплазмой периферической крови, вводили в паренхиму печени животных. Использованы следующие химиопрепараты: 5-фторурацил («Лэнс», Россия), цисплатин («Pharmacia & Upjohn», Италия).

Животные были разделены на 2 основные группы:

1-я - 20 крыс, которым в паренхиму печени вводили 25 мг (0,125 мл) 5-фторурацила, инкубированного с 0,125 мл плазмы крови. Исследования проводили через 30 мин, 1 час, 2 часа, 3 часа после введения препарата.

2-я - 20 крыс, которым в паренхиму печени вводили 0,5 мг цисплатина, инкубированного с 0,25 мл плазмы крови. Исследования проводили через 1 сутки, 3 суток и 7 суток после введения препарата.

В качестве контроля были использованы 2 группы крыс:

1-я - 20 крыс, которым в паренхиму печени вводили 25 мкг (0,125 мл) 5-фторурацила. Исследования проводили через 30 мин, 1 час, 2 часа, 3 часа после введения препарата.

2-я - 20 крыс, которым в паренхиму печени вводили 0,5 мг цисплатина. Исследования проводили через 1 сутки, 3 суток и 7 суток после введения препарата.

Изучали уровень введенных химиопрепаратов в месте введения и сыворотке крови животных в указанные временные интервалы. Кровь у крыс забирали из подключичной вены в пробирки с антикоагулянтом, центрифугировали, полученную плазму инкубировали в течение 30 мин с химиопрепаратами и интраоперационно вводили животным в паренхиму печени. Операцию проводили под эфирным наркозом. Медикаментозный сон животных наступил через 1-2 мин. Продолжительность анестезии составляла 10 мин.

Результаты и их обсуждение. Мы провели анализ уровня содержания 5-фторурацила в паренхиме печени и сыворотке крови крыс. Установлено, что через 30 мин от момента внутритканевой инъекции 5-фторурацила количество препарата в паренхиме печени после введения его на аутоплазме, практически в 5 раз превосходило таковое после введения его на традиционном растворителе (табл. 1).

Таблица 1

Уровень 5-фторурацила в паренхиме печени крыс в динамике эксперимента

Сроки исследования

Концентрация препарата (мкг)

контрольная группа

основная группа

30 мин

2,7±0,2

13,5±0,71

60 мин

0,87±0,1

13,2±0,91

120 мин

0

6,0±0,42

Примечание: 1 - достоверно по отношению к показателю в контрольной группе при р≤0,05; 2 - достоверно по отношению к предыдущему сроку исследования при р≤0,05.

Противоположная картина отмечена в сыворотке крови в этот срок исследования. Наибольшее количество обнаружено после внутритканевого введения 5-фторурацила на физиологическом растворе - 15,7±1,2 мкг, тогда как после введения препарата на аутоплазме в сыворотке крови крыс препарат в этот срок не определялся (табл. 2).

Через 1 час после внутритканевого введения 5-фторурацила на физиологическом растворе его уровень снизился в 3,1 раза, тогда как после введения химиопрепарата на аутоплазме содержание его в паренхиме печени сохранялось на уровне предыдущего срока исследования (табл.1). В сыворотке крови после введения его на физиологическом растворе в этот срок исследования уровень препарата не определялся (табл. 2). Иная картина отмечена после введения препарата на аутоплазме: через 1 час его концентрация составила 1,5 мкг.

Через 2 часа после введения 5-фторурацила крысам 1-й контрольной группы в паренхиме печени его уровень не определялся. После введения препарата крысам 1-й основной группы его уровень составил 45,5 % от определенного в предыдущий срок исследования. В сыворотке крови крыс через 2 часа от момента введения препарата на физиологическом растворе уровень его не определялся, а после введения на аутоплазме отмечен пик его содержания (табл.1).

Таблица 2

Уровень 5-фторурацила в сыворотке крови крыс в динамике эксперимента

Сроки исследования

Концентрация препарата (мкг)

контрольная группа

основная группа

30 мин

15,7±0,2

0

60 мин

0

1,5±0,2

120 мин

0

5,9±0,81

Примечание: 1 - достоверно по отношению к предыдущему сроку исследования при р≤0,05.

Через 3 часа препарат не определялся в печени и сыворотке крови крыс ни при одном способе введения.

Наши результаты согласуются с данными литературы о том, что снижение на 90 % содержания 5-фторурацила в крови больных после внутривенного введения в больших дозах происходит в течение 1 часа [3].

Далее мы провели анализ уровня содержания цисплатина в паренхиме печени и сыворотке крови крыс. Показано, что через 1 сутки после внутритканевой инъекции цисплатина наибольшее количество препарата определялось в паренхиме печени при использовании аутоплазмы для введения. Содержание препарата на 23,8 % превосходило таковое при использовании традиционного растворителя (табл. 3).

Таблица 3

Уровень цисплатина в паренхиме печени крыс в динамике эксперимента

Сроки исследования

Концентрация препарата (мкг)

контрольная группа

основная группа

1 сутки

200,7±9,2

262,5±11,71

3 суток

42,8±0,1

193,7±10,91

7 суток

0

11,3±0,82

Примечание: 1 - достоверно по отношению к показателю в контрольной группе при р≤0,05; 2 - достоверно по отношению к предыдущему сроку исследования при р≤0,05.

В сыворотке крови крыс после введения цисплатина на физиологическом растворе в этот срок исследования обнаружено 40±2,1 мкг препарата, а в сыворотке животных 2 основной группы препарат не определялся (табл. 4).

Через 3 суток после внутритканевого введения цисплатина на аутоплазме в паренхиме печени сохранялся достаточно большой его уровень, хотя по сравнению с предыдущим сроком содержание препарата снизилось на 26,2 %. При использовании традиционного растворителя в паренхиме печени обнаруживалось в 4,5 раза меньше препарата, чем в ткани соответствующей основной группы (табл. 3).

Таблица 4

Уровень цисплатина в сыворотке крови крыс в динамике эксперимента

Сроки исследования

Концентрация препарата (мкг)

контрольная группа

основная группа

1 сутки

40,0±2,1

0

3 суток

108,2±14,21

81,5±9,2

7 суток

0

0

Примечание: 1 - достоверно по отношению к предыдущему сроку исследования при р≤0,05.

В сыворотке крови крыс 2-й контрольной группы через 3 суток после введения цисплатина на физиологическом растворе отмечен пик концентрации препарата - в 2,7 раза выше, чем в предыдущий срок исследования. В этот срок исследования в сыворотке крови крыс 2-й основной группы после внутритканевой инъекции цисплатина на аутоплазме обнаружена значительная концентрация препарата (табл. 4).

Через 7 суток от момента инъекции цисплатина на физиологическом растворе и аутокрови в месте введения его уровень не определялся. После введения препарата на аутоплазме его уровень составил 4,3 % от впервые определенного, в абсолютном измерении количество препарата после инъекции на аутоплазме в этот срок исследования было 11,3±2,1 мкг (табл.4). В сыворотке крови крыс 2-й контрольной и 2-й основной групп через 7 суток от момента введения препарата уровень его не определялся (табл. 4).

Возможности интерпретации экспериментальных данных, позволяющие получить дополнительную информацию, расширяются при использовании математических моделей для вычисления фармакокинетических констант противоопухолевых препаратов [1].

Поэтому сочли целесообразным сравнить объемы распределения химиопрепаратов при внутритканевом введении в паренхиму печени крыс на традиционном растворителе и после инкубации с аутоплазмой. Объем распределения служит хорошим примером абстрактной сути фармакокинетики: это не объем как таковой, а концепция, которая помогает понять то, что мы наблюдаем, и предсказать некоторые свойства препарата, а также рассчитать другие фармакокинетические данные [5].

Мы использовали следующую формулу:

Vd= Доза/Со, где Со - концентрация препарата в плазме крови.

Следует подчеркнуть, что объем распределения - это полностью условная величина, предполагающая равномерность распределения лекарственного соединения по всем секторам организма. Вместе с тем расчет указанной величины может дать ценную информацию об изменении свойств лекарственного вещества и доказать, что инкубация его, в данном случае с аутоплазмой животных, приводит к биотрансформации препарата.

Установлено, что после внутритканевого введения 5-фторурацила на физиологическом растворе он элиминируется из крови в течение 30 мин при низких значениях объема распределения, т.е. местное введение цитостатика на традиционном растворителе способствует быстрому поступлению его в кровяное русло с последующим выведением из организма подопытных животных (табл. 5).

В этот отрезок времени препарат, введенный в паренхиму печени после инкубации с аутоплазмой, еще не появлялся в крови. Спустя час от момента введения 5-фторурацила на аутоплазме величина объема распределения свидетельствовала о повышенном захвате не депонированной его части тканями организма.

Таблица 5

Условный объем распределения 5-фторурацила в организме крыс в зависимости от способа его введения

Сроки.

Показатели

На физ. растворе

(1-я группа)

На аутоплазме

(2-я группа)

30 мин

Vd

1,6±0, 3

-

Co (мкг)

15,7±0,2

0

1 час

Vd

-

16,7±1,1

Co (мкг)

0

1,5±0,2

2 часа

Vd

-

4,3±0,4

Co(мкг)

0

5,9±0,2

Объем распределения цисплатина после инъекции в паренхиму печени на физиологическом растворе свидетельствовал о повышенном захвате и распределении в ткани организма через 1 сутки, тогда как повышенное значение объема распределения после введения препарата на аутоплазме отмечено через 3 суток (табл. 6).

Таблица 6

Условный объем распределения цисплатина в организме крыс в зависимости от способа его введения

Сроки

Показатели

На физ. растворе

(1-я группа)

На аутоплазме

(2-я группа)

1 сут

Vd

12,4±0,3

-

Co

40,0±0,8

0

3 сут

Vd

-

6,1±0,7

Co

0

81,5±10,7

Из приведенных результатов следует, что аутоплазма обладает повышенной депонирующей способностью. Доказано, что после внутритканевого введения инкубированных с аутоплазмой химиопрепаратов время пребывания лекарственного вещества в месте его введения - паренхиме печени - увеличивается. Причем, это происходит вне зависимости от основного механизма действия цитостатиков и традиционной для них фармакокинетики, т.е. аутоплазма является универсальным депонирующим агентом для внутритканевого введения цитостатиков различного класса.

Таким образом, несмотря на то, что фармакокинетика определяет индивидуальные особенности распределения препаратов в организме, основанные на экспрессии генов и уровне индивидуальной чувствительности, можно утверждать следующее: использование аутоплазмы для внутритканевого введения цитостатиков позволяет депонировать их и удлинять сроки пребывания в регионе их полезного действия.

Рецензенты:

Шихлярова Алла Ивановна, д-р биол. наук, профессор, главный научный сотрудник отделения биотерапии онкологических заболеваний Института аридных зон ЮНЦ РАН, г. Ростов-на-Дону.

Николаева Надежда Владимировна, д-р мед. наук, ассистент кафедры онкологии Ростовского государственного медицинского университета, г. Ростов-на-Дону.