КІНЕТИКА АДСОРБЦІЇ БIOАКТИВНИХ З'ЄДНАНЬ Адсорбція великих
біоактивних молекул на поверхні кремнеземів різної природи є кінетично
складним многостадійним процесом, що включає наступні стадії:
- транспорт молекул до границі роздягнула фаз адсорбент-розчин;
- процеси адсорбції-десорбції на границі роздягнула фаз;
- конформационні й ориентационні переходи молекул на границі розділу
фаз;
- о конкурентну адсорбцію молекул різної природи.
Початковою стадією процесу адсорбції є зовнішня дифузія адсорбата з
розчину до границі розділу фаз. У багатьох випадках ця стадія може
визначати швидкість сумарного процесу адсорбції. Наприклад, висока
початкова швидкість адсорбції протонированного порфиріна на негативно
зарядженій поверхні кремнезему контролюється зовнішньою дифузією [43].
Показано, що орієнтування молекул порфиріна в адсорбованому шарі в
першу чергу визначається стерическими умовами й електростатичною
взаємодією між адсорбованими молекулами, а не взаємодією між протилежно
зарядженими молекулами порфиріна і поверхнею. У присутності буфера, що
екранує латеральні взаємодії, молекули порфиріна більш-менш випадково
орієнтовані на поверхні при малому її заповненні, тоді як при високих
ступенях заповнення або під час відсутності фонового електроліту
спостерігається широкий розподіл орієнтації адсорбата із середнім кутом
45° між макроциклом порфиріна і поверхнею.
Початкова швидкість адсорбції таких сильних поліелектролітів, як
четвертинні поливинилпиридини і диметиламинометилметакрилат з водних
зо
розчинів на поверхні кремнезему звичайно визначається швидкістю їхнього
транспорту до поверхні і тому залежить від коефіцієнта дифузії цих
з'єднань, тобто їхніх розмірів [44]. Величина Гш у цих системах є
функцією внесків
різних типів взаємодій. Вони носять в основному електростатичний характер з істотним гідрофобним внеском.
Крім зовнішньої дифузії, швидкість процесу адсорбції може
контролюватися також внутрішньою дифузією речовини в порах адсорбенту.
Це явище звичайне спостерігається при адсорбції біоактивних з'єднань на
поверхні дрібнодисперсних кремнеземів, що володіють мікропористою
структурою, мезо- і макропористих силікагелів і аэрогелей. Явище
повільної внутрішньої дифузії широко використовується для готування
лікарських препаратів пролонгованої дії [45].
Гадана константа швидкості адсорбції (Кадс ) звичайно підкоряється законові зворотного опору:
L L J (5,12)
К К ТС
аде хим ^ диф
де Кхим - константа швидкості хімічної реакції на границі роздягнула
фаз; - константа швидкості дифузії адсорбата до границі роздягнула фаз.
При високій швидкості перемішування розчинів на поверхні непористих
твердих тіл кінетика адсорбції біополімерів лімітується хімічною
реакцією на границі роздягнула фаз рідин-тверде тіло. Природно, можливо
й існування змішаного механізму контролю кінетики адсорбції дифузією і
хімічною реакцією в діапазоні проміжних часів процесу [46].
Найбільше інтенсивно за останні 20 років вивчалася кінетика адсорбції
різних білків і ферментів з водних розчинів на поверхні вихідного і
модифікованого кремнеземів. Як уже відзначалося, розмір молекул
біополімерів значно перевищує середню площу реакційних центрів
поверхні, і звичайно відбувається необоротне многоточечне зв'язування
полімеру з великою кількістю поверхневих центрів. Тому застосування
класичних статистико-механічних моделей адсорбції, що зневажають
розмірами адсорбата, для опису адсорбції біополімерів некоректно.
Молекули адсорбата варто моделювати не крапкою, а геометричними
фігурами, що мають конкретні розміри (диски, стрижні, еліпсоїди
обертання, куби і паралелепіпеди). Велике поширення в останні роки для
опису кінетики адсорбції білків на поверхні твердих тіл одержала модель
так називаної випадкової послідовної необоротної адсорбції таких фігур
на плоску поверхню [47]. Основні постулати цієї моделі наступні:
- фігури розміщаються випадково в двомірНому просторі;
- якщо остання поміщена в цьому просторі фігура перекривалася з уже
присутньої на поверхні, то вона негайно віддаляється;
- залишаються на поверхні фігури жорстко фіксовані.
Розрахунок починається з порожньої плоскої поверхні і продовжується до
досягнення межі її насичення, коли вже неможливо розмістити на поверхні
наступні фігури, що моделюють молекули адсорбата. Ця модель застосовна
до
31
таких твердих білок, як фібриноген або альбумін, структура яких не
змінюється при адсорбції з розчину на поверхні. Білки моделювалися як
стрижні визначеної довжини, що можуть адсорбироваться в двох станах:
перпендикулярно і паралельно поверхні. Авторами встановлені залежності
загального і парціального заповнень поверхні стрижнями в цих
конфігураціях від часу, довжини стрижнів, а також від імовірностей
конфігурацій [48].
Звичайно зміни конформації полімеру при його адсорбції з розчину не
визначаються прямими методами, і про них судять по змінах товщини
адсорбованого шару або величинам Г^. Метод ИК-спектроскопии дозволяє
вивчити динамічне поводження при взаємодії сегментів молекули полімеру
з центрами поверхні твердого тіла. Так вивчена, наприклад, кінетика
адсорбції блок-сополимера полістирол (ПС) - полиэтиленоксид (ПЭО) на
поверхні часток •кремнезему [49]. Ідентифіковано три стадії процесу, що
розрізняються. У першій стадії полімер адсорбируется на вільних центрах
поверхні (Він-групи) і не піддається якому-небудь перегрупуванню.
Відносна частка центрів, зайнятих сегментами компонент сополимера (ПС і
ПЭО), обумовлена їх диференціальними энтальпиями взаємодії, а не
геометричними розмірами. В другій стадії процесу центри поверхні цілком
зайняті і чергові порції полімеру, що рухаються до границі роздягнула
фаз, шляхом перегрупування приєднуються у вже існуючому адсорбованому
шарі полімеру. Більш слабко зв'язані сегменти ПС заміщаються полярними
сегментами ПЭО зі свіжих порцій полімеру. В останній стадії процесу
відбувається повільна переугруповання в адсорбованому шарі полімеру.
Частка адсорбованих сегментів ПС знижується внаслідок додаткової
адсорбції сегментів ПЭО, і адсорбований шар сополимера здобуває щіткову
структуру.
Дослідження кінетики адсорбції яєчного альбуміну з лужних розчинів на
поверхні кремнезему при кімнатній температурі показало, що швидкість
адсорбції й удавана константа адсорбційної рівноваги зростають при
зниженні рН розчину [50]. Установлено значний вплив добавок
неорганічних солей, катіонну й аніонних ПАВ на кількість адсорбованого
білка і швидкість адсорбції. Початкова стадія процесу, як правило,
контролюється зовнішньою дифузією з обсягу розчину до границі
роздягнула фаз. Білки, що знаходяться в адсорбованому шарі, піддаються
різним ориентаціонним і конформаціонним переходам, що приводить до
зміни ємності монослоя і вільної енергії адсорбції. Показано, що навіть
необоротний зв'язані в адсорбованому шарі молекули білків у дійсності
піддаються різним процесам десорбції, обміну і заміщення іншими
компонентами розчину. Опоненти, що відстоюють модель оборотної
адсорбції білків на поверхні твердих тіл, думають, що просто необхідно
досить часу для повної десорбції білка в буферний розчин.
У літературі описані теорії адсорбції білків, що базуються на апараті
термодинаміки оборотної адсорбції, наприклад у роботі [51]. Однак
отримані до дійсного часу експериментальні дані, що включають коливання
концентрацій білків в адсорбованому шарі, не можуть бути пояснені на
підставі якого-небудь термодинамічного рівняння стану. Це, очевидно,
зв'язане з тим, що в діапазоні часів експериментального спостереження
адсорбції деякі стадії процесу,
32
лимитуючі кінетику, залишаються непоміченими. Більш підходящими
підходами до моделювання процесу адсорбції білків, таким чином, можуть
бути різні моделі, що описують кінетику адсорбції в цих складних
системах. Опис реальних процесів адсорбції вимагає значного ускладнення
кінетичних моделей. Моделювання повинне включати процеси дифузії,
конвекції, ориентаціонних і конформаціонних переходів молекули білка в
адсорбованому шарі, десорбцію і заміщення на можливі компоненти
розчину, а також латеральні взаємодії між адсорбованими молекулами.
Показано, що адсорбція гемоглобіну з водних розчинів при рН < 8,0 на
поверхні силікагелю носить необоротний характер [52]. Кінетика цього
процесу описується рівнянням другого порядку:
■JS—Ч (5.13)
Г )
Це рівняння формальне відповідає ленгмюровской кінетиці адсорбції, що
описує швидкість одноцентрової локалізованої адсорбції на неоднорідній
поверхні під час відсутності латеральної взаємодії між адсорбованими
молекулами. Установлено, що значення К*™ знижується від 0,110 до 0,034
л/моль * с) при зростанні рН розчину від 4,2 до 6,2. Значення жГя при
цьому
зміні рН залишається постійним (ЗО мг/200 мг силікагелю). При рН 8
адсорбція білка визначається цілком контактами гідрофобних ділянок
молекули білка і поверхні.
Спроба опису кінетики адсорбції кислої фосфатази на поверхні
макропористого силікагелю при рН 5,0 у линеаризованних координатах
інтегральної форми рівняння (5.13) привела до одержання двох прямих з
різними кутами нахилу [53]. Роздільно визначені параметри Гж і К^м
двох
стадій адсорбційного процесу. Вони виявилися рівними відповідно (TJi =
50 мкг/м2, (КхиМ)і = 190 л /(моль * с) і (Гоо)2 = 83 мкг/м2, (К,^^ =
9,3 л/(моль * с). Установлено, що величини (Гда)і і (К^м) при зменшенні
розміру гранул
силікагелю зростають. Припускали, що початкова частина кінетичної
ізотерми відповідає зовнішньої дифузії, а інша порозумівається
внутрішньою дифузією в порах силікагелю. Знайдено також, що швидкість
адсорбції ферменту на поверхні силікагелю зростає в 50 разів після
модифікування поверхні кремнезему шляхом попередньої адсорбції лецитіна.
Кінетика адсорбції кислої фосфатази (М = 50 000), ацилази (М = = 87
000) і гемоглобіну (М = 67 000) на поверхні макропористого силікагелю й
аэросила більш докладно вивчена в [54]. Висновок про дифузії, що
лімітує швидкість процесу, зроблено на підставі зростання початкової
швидкості адсорбції кислої фосфатази на силікагелі при зменшенні
розміру його гранул і при переході до високодисперсного аэросилу, а
також з обліком того, що швидкість не залежить від температури в межах
4-40 °С. Аналогічні закономірності спостерігалися також і для кинетики
адсорбції ацилази і гемоглобіну на поверхні силікагелю. Відносна
швидкість адсорбції білків зростає зі збільшенням їхньої молекулярної
маси в ряді: ацилаза > гемоглобін > кисла фосфатаза.
33
Допускається, що швидкість адсорбції лімітується асоціацією білків в адсорбційному шарі.
Для опису кінетики адсорбції білків з розчинів на поверхні твердих тіл
широко використовується наступне емпіричне рівняння, відоме в кінетиці
хемосорбції як рівняння Еловича:
r/Tn.=a + blgt (5.14)
Наприклад, кінетика адсорбції гексокинази (Co = 0,4 мг/мл) на поверхні
силікагелю (0,1 г) у 0,05 М имидазольном буфері при рН 6,2 добре
описується рівнянням (5.14) з параметрами а = 0,24-0,35 і Ь= 0,37-0,39
[55]. Адсорбований шар білка, що утвориться, залишається стабільним при
рН < 7,0, тоді як при рН > 7,0 швидкість десорбції білка зростає
зі збільшенням рН розчинів. Якщо взаємодія білка з поверхнею кремнезему
здійснюється головним чином за рахунок електростатичної взаємодії між
групами поверхні й іонізованих амінокислотних залишків молекул білка,
то визначена конформація білка (статистичний клубок) стабілізована в
розчині за рахунок електростатичного притягання між полярними групами
молекул білка. Таким чином, тільки частина цих груп може спочатку
взаємодіяти з полярними групами поверхні. Однак у процесі адсорбції
клубок білка розвертається, що і дозволяє іншим його полярним групам
взаємодіяти з центрами поверхні. Тому параметр b у рівнянні (5.14)
залежить від енергії активації переходу структури білка від
статистичного клубка в розчині до розгорнутої спіралі при його
адсорбції на поверхні і від зміни при цьому переході площі проекції
молекули білка, доступної для її взаємодії з центрами поверхні твердого
тіла.
З представленого матеріалу випливає, що на відміну від адсорбції
простих речовин з газової фази швидкість і стан рівноваги процесів
адсорбції біоактивних з'єднань з водних розчинів на поверхні
кремнеземів сильно залежать від таких параметрів, як температура, час,
інтенсивність перемішування розчину, концентрація адсорбата, іонна сила
розчину, добавки поверхнево-активних з'єднань, рН розчину, природа
іонів індиферентного електроліту, структура кремнезему і хімічна
природа його модифікованої поверхні. Це, з одного боку, дає для
практиків можливість досить широкого варіювання умов адсорбції різних
лікарських препаратів, біомолекул на поверхні кремнеземів і його
похідних, а з іншого боку - надзвичайно утрудняє можливість детального
дослідження цих процесів.
У більшості випадків адсорбція лікарських препаратів і біомолекул
великого розміру, особливо біополімерів, з водних розчинів на поверхні
вихідних і модифікованих кремнеземів пористої структури протікає
необоротно і здійснюється тривалий час. Це зв'язано з багатоцентровим
характером їхньої адсорбції і змінами структури молекул "навіть на
стадії активованої дифузії в пори. Десорбцію цих з'єднань з поверхні,
як правило, удається провести тільки при зміні умов експерименту (рН і
іонна сила розчину, добавки органічних розчинників). Оскільки
ефективність багатьох лікарських препаратів пролонгованої дії заснована
на повільній десорбції препаратів з поверхні в обсяг розчину, те часто
необхідно збільшувати її швидкість (знижувати енергію активації),
наприклад за рахунок зменшення внеску найбільш сильної
34
електростатичної взаємодії. Останнє досягається шляхом попередньої часткової або повної гідрофобізації поверхні.
Цих недоліків позбавлений високодисперсний аморфний непористий двооксид кремнію - силикс.
ТОКСИКОЛОГІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ СИЛИКСА
Уже давно високодисперсний кремнезем (ВДК) дозволений для медичного
застосування як-допоміжна речовина при виготовленні багатьох лікарських
форм. При цьому зміст його в останніх не повинно перевищувати 8-16 %
[1]. Особливо широко при виготовленні лікарських препаратів
використовує ВДК фірма "Новартис", утворена шляхом злиття двох
провідних фармацевтичних компаній - "Сиба-Гейги" і "Сандоз". У багатьох
країнах ВДК і його похідні використовуються як харчові добавки, а також
матриць для створення лікарських форм із заданими властивостями. Таким
чином, ці речовини добре відомі у фармації. Проте дослідження
останнього років виявили багатообіцяючі для практичної медицини
сорбционні властивості ВДК у дозах, що трохи перевищують раніше
дозволені, що зажадало проведення додаткових медико-біологічних
досліджень його нешкідливості.
Створені на основі ВДК із питомою поверхнею 300 м2/м препарати
медичного призначення одержали назви: силикс (синонім - силлард) - для
аплікаційного, місцевого застосування; силикс МП (медичний пероральний,
синонім - силлард П) - для прийому per os у якості энтеросорбента. Обоє
зазначених препарату ідентичні по хімічному складі і фізико-хімічних
властивостях, обоє стерильні. Відрізняються вони тільки упакуванням.
Надалі ми використовували загальну назву препаратів - "силикс".
A priori передбачалося, що будь-який сорбент повинний поводитися в
кишечнику як відносно інертний матеріал, але даної літератури
останнього років свідчать про зворотний і це відноситься навіть до
природних харчових волокон, вплив яких на організм досліджено
найбільшою мірою . З'ясувалося, що їхнє застосування помітне змінює
стан травного тракту тварин. Так, відрубай, пектин, гуаровая смола й
інші речовини змінюють стан химуса, швидкість його пасажу, а в ряді
випадків і рН у просвіті кишечнику [2, 3].
Сорбенти впливають також і на стан стінки кишечнику, у першу чергу його
слизуватої оболонки. Тривалий прийом целюлози зменшує довжину тонкої
кишки, а гуаровой камеді - збільшує [4, 5]. Харчові волокна можуть
35
стимулювати ріст эпителиоцитов кишечнику, збільшуючи площу поверхні слизуватої, або робити "абразивний" ефект [6].
Більшість энтеросорбентов стимулює кишкову моторику, але деякі з них
сповільнюють транзит їжі, викликаючи в пацієнтів затримку стільця
(полифепан) або запори (вугільні сорбенти) [7, 8]. Дослідження
слизуватої кишечнику у тварин, що одержували полифепан у дозі 1 г/кг,
виявило впровадження часток сорбенту в міжклітинний простір і
лімфатичні капіляри, адсорбцію часток на мікроворсинах [7].
Багато хто энтеросорбенти впливають на процеси травлення, усмоктування
і секреції. Так, гуарові волокна в терапевтичній дозі гнітять секрецію
глюкагона підшлунковою залозою і підвищують абсорбцію кальцію [9, 10].
Целюлоза підвищує активність дисахариду, а сапоніни гнітять «активність
лактази, але підвищують активність альфа-амілази [11]. Хітинові
сорбенти здатні модулювати активність цілого ряду ферментів - ліпази,
амілази, глюкокинази і простагландинсинтетази [12]. Энтеросорбенти
впливають і на кишкову мікрофлору, регулюючи її ріст як за рахунок
сорбції мікроорганізмів, так і за допомогою зміни середовища їх
населення [6]. При энтеросорбции може порушуватися усмоктування
мікроелементів і вітамінів - ступінь цієї дії визначається видом
сорбенту, тривалістю їхнього прийому і дозою [7, 13].
Нижче приводяться дані вивчення токсичності силикса при його энте-ральном уведенні.
9.1. ДОСЛІДЖЕННЯ ТОКСИЧНОСТІ СИЛИКСА
Відповідно до вимог, пропонованими до знову розроблювальних лікарських
засобів, на різних видах тварин досліджена токсичність силикса в
гострому і хронічному експерименті.
Гостра токсичність силикса. Дослідження проводили на двох видах тварин
- пацюках і кроликах. Виявилося, що препарат при пероральному його
введенні в дозі до 10 г/кг нетоксичний, а в дозах 20 і 40 г/кг викликає
загибель окремих тварин унаслідок розривів шлунка або обтурационний
непрохідності.
Роздільно на самцях і самках пацюків при однократному введенні
препарату в дозі 10 г/кг досліджений вплив на деякі показники крові й
обміну речовин. У пацюків-самців сорбент викликав відхилення тільки в
першу добу після введення. Зростав рівень глюкози в крові (з 4,2 ± 0,3
до 5,6 ±0,1 ммоль/л), сироваткового холестерину (з 1,6±0,1 до 2,1±0,1
ммоль/л), сироваткових хлоридів і неорганічного фосфату (відповідно з
90,7 ± 4,5 і 0,7 ± 0,13 до 115,6 ±3,3 і 1,0 ±0,12 ммоль/л). Однак уже
через 3 діб ці показники нормалізувалися й у більш пізній термін (7 і
40 діб) не відрізнялися від контролю. Відхилень інших досліджених
показників (сечовини, креатинина, білірубіна, загального білка,
гемоглобіну й ін.) не було .відзначено в жодному з термінів
спостереження.
Самки виявилися трохи більш чуттєвими до дії силикса - і через 10 діб
після введення препарату в дозі 10 г/кг виявлялося зниження кількості
лейкоцитів (з (11,0 ± 0,5) о 109 до (8,7 ± 0,6) : 109 л"1). У сироватці
крові трохи зростав рівень сечовини, креатинина і білірубіна
(відповідно до 9,4 ± 0,6, 102 ±
36
6 і 22,4 ± 4,0 при 6,0 ± 0,6 ммоль/л, 88 ± 6 і 8,7 ± 2,0 мкмоль/л у
контролі). Однак через 20 і 40 діб ці показники не відрізнялися від
контрольних величин.
Вивчався також вплив однократного введення силикса в дозі 10 г/кг на
деякі фізіологічні показники. Препарат не впливав на динаміку приросту
маси пацюків. Так, за 40 діб спостереження маса самців у контролі
зросла з 199 ±6, до 266 ± 8 м, а в досвідченій групі - з 198 ± 4 до 260
± 6 р. Не відрізнялася і динаміка приросту маси пацюків-самок. Уведення
силикса не змінювало біоелектричну активність серця. Тільки через 1 ч
послу введення 10 г/кг силикса знижувалася тривалість комплексу QRS (з
0,036 ± 0,003 до 0,021 ± 0,001 с). В інші терміни експерименту
параметри ЭКГ не відрізнялися від контролю. Уведення препарату в дозі
10 г/кг істотно не змінювало ректальну температуру пацюків.
Відзначалося швидкоминаюче зниження болючої чутливості - останню
визначали за методикою Сперанского, використовуючи імпульсний струм
частої 5 Гц і тривалістю 5 мс. Таким чином, уведення силикса в дозі 10
г/кг однократно не викликало істотних змін фізіологічного стану пацюків.
Проводилося також дослідження впливу силикса в дозах, близьких до
передбачуваним лікувального. Для цього пацюкам вводили однократно 100,
330 і 1000 мг/кг силикса й у різний термін проводили дослідження. Через
24 ч послу його введення в пацюків-самців, що одержали 1000 мг/кг
препарату, трохи зростав зміст у крові глюкози, помірковано
підвищувався рівень сироваткових хлоридів і холестерину. У дозі 330
мг/кг силикс трохи підвищував тільки зміст холестерину, а в дозі 100
мг/кг не викликав яких-небудь змін. Аналогічним була дія силикса і на
пацюків-самок. Через 7 діб після однократного введення силикса в жодній
із груп не виявлялися зміни з боку вивчених показників (клітинний склад
крові, час згортання крові, рівень глюкози, загального білка,
холестерину, хлоридів, активності лужної фосфатази й інших параметрів).
Дослідження гострої токсичності силикса на кроликах у дозах,
аналогічних використаним на пацюках, не виявило видових розходжень у
дії препарату. Уведення силикса в дозі 500 мг/кг у виді 5 %-й водної
суспензії интактним пацюкам усередину шлунково протягом 10 діб не
впливало на активність у сироватці крові аланинаминотрансферази й
аспартатаминотрансферази, ферментів антиоксидантной системи еритроцитів
(глутатионпероксидази, супероксиддисмутази і каталази), на зміст
вітаміну Е в сироватці крові, селен, алюмінію, магнію, міді і цинку в
печінці, але приводило до деякого зниження рівня вітаміну А в крові, а
заліза і марганцю - у печінці [14].
Токсичність силикса при багаторазовому введенні. Дослідження
проводилися на пацюках, кроликах .і свинях. Протягом усього періоду
спостереження (6 мес) силикс при пероральному введенні в дозах 100, 330
і 1000 мг/кг не викликав видимих відхилень у загальному стані тварин
або їхньому поводженні. Зовнішній вигляд, споживання води і їжі не
відрізнялися від таких у контролі.
Тривале введення препарату не робило дії на динаміку приросту маси
тварин, болючу чутливість пацюків, не викликало відхилень у
біоелектричній
37
[Чуйко О.О. Медична хімія і клінічне застосування діоксиду кремнію, м. Київ, видавництво «Наукова думка» 2003, ст..415]
активності серця пацюків. Тільки в дозі 1000 мг/кг (експозиція 1 мес)
виявлене невелике уповільнення внутрісерцевої провідності. Силикс
істотно не впливає і на функцію бруньок, про яку судили по величині
добового діурезу. Однак одномісячне введення препарату в дозі 1000
мг/кг викликало короткочасне підвищення змісту білка в сечі. При
подальшому збільшенні тривалості введення силикса до 2, 3 і 6 мес ці
показники нормалізувалися. Така ж доза препарату (1000 мг/кг) викликала
короткочасне підвищення рівня сечовини в сироватці крові тварин. При
мікроскопічному дослідженні осаду сечі в пацюків, що одержували силикс,
не виявлені патологічних відхилень. Аналіз сечі на глюкозу, кетонові
тіла, кров дав негативні результати.
Силикс у дозі 100 і 330 мг/кг істотно не впливає на экскрецию із сечею
пацюків 17-кетостероидов. Тільки в дозі 1000 мг/кг у початковий термін
•досвіду (1-2 мес) препарат трохи знижував экскрецию 17-кетостероидов із
сечею. У наступному (3-6 мес) і після припинення введення силикса змін у
экскреции 17-кетостероидов не спостерігалося.
Вплив силикса на гематологічні показники. Уведення силикса у
вищевказаних дозах протягом 20 діб не викликало статистично значимих
змін змісту гемоглобіну і клітинного складу периферичної крові пацюків.
Відзначалася тільки тенденція до уповільнення згортання крові у тварин
що одержували препарат у дозі 1000 мг/кг. Збільшення тривалості
введення препарату до 1 мес не викликало достовірних зрушень у величині
досліджуваних показників.
Застосування силикса протягом 2 мес у дозі 1000 мг/кг викликало більш
значимі відхилення. Трохи знижувався рівень гемоглобіну, збільшувалася
частка сегментоядерних лейкоцитів, знижувалася кількість лімфоцитів,
подовжувався період згортання крові. Уведення препарату в менших дозах
-330 і 100 мг/кг - істотно не впливало на ці показники. Подовження
терміну введення препарату до 3 мес навіть у дозі 1000 мг/кг не тільки
не супроводжувалося посиленням ефектів, що спостерігаються, а навпроти,
виявлялося тенденцією до нормалізації показників, порушених у більш
ранній термін. Піврічне застосування силикса в жодній з випробуваних
доз не викликало статистично значимих відхилень гематологічних
показників у пацюків. Відхилень не спостерігалося також і через місяць
після припинення введення препарату.
Таким чином, силикс у дозах 100 і 330 мг/кг не впливає на клітинний
склад крові пацюків. У дозі 1000 мг/кг препарат здатний короткочасно
знижувати рівень гемоглобіну і змінювати співвідношення між клітками
білої крові, однак і ці відхилення до кінця експерименту нівелюються.
Отже, можна припускати, що навіть при введенні. препарату в дозах, що
перевищують терапевтичні в 10 разів, відбувається адаптація до нього
організму тварин.
Вплив силикса на біохімічні показники. Дослідження показали, що
20-денне введення силикса білим пацюкам у дозах 100 і 330 мг/кг не
приводить до зміни концентрації в сироватці крові білка, білірубіна,
сечовини, креатинина, глюкози й активності трансаминаз. Слід зазначити,
що в дозі 330 мг/кг препарат усе-таки викликав тенденцію до зниження
рівня холестерину,
38
триглицеридов, липопротеинов низкою щільності. У дозі 1000 мг/кг
препарат вірогідно знижував зміст цих ліпідів. При введенні препарату
протягом 1 мес гиполіпідемічна дія силикса зростає. При 2- і
3-місячному застосуванні препарат зберігає здатність знижувати рівень
ліпідів у сироватці крові, хоча виразність цього ефекту трохи
зменшується. Уведення препарату протягом 6 мес супроводжується
подальшим ослабленням гиполіпідемічної дії -достовірний ефект
спостерігається тільки в дозі 1000 мг/кг. Через місяць після припинення
6-місячного вживання силикса зрушення у вивчених показниках не
виявлені. При введенні препарату в дозі 1000 мг/кг протягом 2 мес
рівень сечовини трохи підвищувався, але при 3-місячному терміну
дослідження і надалі вужі не відрізнявся від контролю.
Таким чином, препарат має виражену здатність знижувати рівень ліпідів
•у сироватці крові білих пацюків вже в дозах 100 і 330 мг/кг. У дозі
1000 мг/кг гиполіпідемічна дія силикса хоча і стає більш вираженим,
однак супроводжується деяким підвищенням концентрації сечовини в
сироватці крові.
Слід зазначити, що виразність гиполіпідемічної дії препарату в
интактних пацюків все-таки уступає такому у тварин з моделями
гиперлипидемії (див. гл. 12). Крім того, вплив силикса виявлялося
максимально в перші місяці досвіду і поступово слабшало в міру
збільшення терміну введення.
Досвіди на свинях були проведені разом з Українським НДІ кормів (м.
Вінниця). Порівнювалися дві групи тварин (по 12 особей у кожній групі).
Контрольні тварини одержували раціон звичайно використовуваний для
відгодівлі свиней. Тварини піддослідної групи, крім того, одержували
150 мг/кг силикса щодня в складі корму. Силикс вводили в раціон після
короткого зрівняльного періоду. Тривалість досвідченого періоду склала
146 діб У процесі дослідження спостерігали за станом тварин і проводили
контрольні зважування. Після закінчення досвіду робили забій свиней і
забір крові і тканин для біохімічного і гістологічного досліджень. Як
виявилося, включення в раціон силикса мало відбивало на
середньодобовому приросту живої маси (554 ± 26 м у контролі і 586 ± 23
м у досвідченій групі). Співвідношення між кістами, салом і м'ясом у
тушах свиней також істотно не розрізнялося. Включення силикса в раціон
свиней незначно позначалося на фізико-хімічних властивостях м'яса. Так,
у контролі вільна волога складала 26,3 ± 0,95 %, а в досвідченій групі
- 23,3 ±1,5 %. Практично не мінявся зміст зв'язаної вологи (відповідно,
53,6 ±1,2 і 54,7 ± 0,9 %), значення рН (відповідно, 5,5 ± 0,05 і 5,5 ±
0,07). Не змінювався і білковий склад м'язів свиней. Ліпідний склад
м'язів мало відрізнявся від контролю, за винятком того, що у свиней що
одержували силикс, виявлялося зниження кількості триглицеридов (62,8
±4,0 % - від загальної кількості ліпідів у контролі і 48,6 ±1,7 % у
тварин піддослідної групи) і холестерину (приблизно на 15%).
Включення в харчовий раціон силикса істотно не відбивало на реакціях
пероксидного окислювання ліпідів і активності ферментів у
по-стмитохондриальної фракції печінки (глутатионтрансферази і
Наднредуктази).
39
У той же час під впливом препарату в печінці трохи знижувався зміст
триглицеридов. Останній факт свідчить про гиполшідемічну дію препарату.
Таким чином, дослідження, проведені на свинях, раціон яких містив
силикс, не виявили несприятливого впливу препарату на стан тварин і
обмін речовин. При цьому слід зазначити, що силикс уводили майже 5 мес,
а доза препарату складала близьку до передбачуваної терапевтичного -
150 мг/кг. У цій серії досвідів було виявлено гиполіпидемічну дію
препарату.
Зміст кремнію в крові, сечі й органах піддослідних тварин. Для рішення
питання про можливості усмоктування силикса в кишечнику вивчений зміст
кремнію в крові, сечі і тканинах білих пацюків і кроликів. Уведення їм
силикса навіть у дозі 1000 мг/кг не супроводжувалося збільшенням змісту
кремнію в крові тварин або зростанням його экскреции із сечею.
Вивчено також зміст кремнію в органах тварин після тривалого введення
силикса. Для дослідження узяті органи, що могли б кумулировать препарат
у випадку його усмоктування в кишечнику, тобто печінка, бруньки,
легені. Установлено, що введення силикса в дозі 100 і навіть 1000 мг/кг
протягом 1 мес, не супроводжується зміною змісту кремнію в легень,
печінці і бруньках пацюків. Не спостерігалося збільшення концентрації
кремнію й у м'язах свиней, що одержували по 150 мг/кг силикса щодня
протягом 146 діб. Отримані дані однозначно свідчать про відсутність
усмоктування силикса в кишечнику тварин і кумуляції препарату у
внутрішніх органах.
Вплив силикса на структуру внутрішніх органів. Морфологічними і
мікроскопічними дослідженнями внутрішніх органів пацюків, що одержали
однократно 100, 330, 1000 і 10 000 мг/кг силикса, не виявлені істотних
відхилень від норми. Не виявлено помітних розходжень у макро- і
мікроскопічній будівлі міокарда, надпочечників, щитовидної залози,
селезінки, насінників, слизуватої шлунка і кишечнику, печінки, бруньок
і легень тварин, що одержали силикс у зазначених дозах.
Морфологічні дослідження показали, що і тривале введення силикса (до 6
мес) у дозах 100, 330 і 1000 мг/кг також не викликає яких-небудь
відхилень у будівлі міокарда, бруньок, надпочечників, щитовидної і
підшлункової залоз, печінки, легень, брижеечних лімфатичних вузлів,
слизуватої оболонки шлунка і кишечнику тварин. Тривале введення
препарату в дозах 100 і 330 мг/кг не змінювало масу щитовидної залози і
надпочечників. У тварин, що піддавалися впливові препарату в дозі 1000
мг/кг, маса надпочечників трохи збільшувалася, але тільки в початковий
термін досвіду. До кінця спостереження (6 мес), маса надпочечників не
відрізнялася від контрольної. Препарат не має післядію, тому що через 1
мес після закінчення шестимісячного уведення яких-небудь відхилень не
виявлено.
Вплив силикса на мікрофлору кишечнику пацюків. Досліджено кількісний і якісний склад мікрофлори кишечнику пацюків. Досвіди про-
40
Рис. 9.1. Микробная обссмененность кишечни¬ка крыс, получавших силикс,
в различные сро¬ки после введения сорбента. Здесь и в последующих
рисунках и таблицах знаком * отмечены достоверные различия по
сравнений) с контролем
ведені на 28 білих пацюках різної статі з початковою масою тіла
1.19-125 р. Група з 7 тварин служила контролем, інші протягом 3 мес
перорально одержували силикс у дозі 100 мг/кг. Після цього частина
тварин умертвлялась відразу ж для проведення бактеріологічного
дослідження кишечнику. Інші піддавалися эвтаназии через 3 або 6 діб
після припинення прийому препарату. Дослідження мікрофлори кишечнику
пацюків проводили загальноприйнятим методом серійних розведень з
наступним висівом матеріалу на ряд живильних . середовищ Отримані дані
виражали кількістю колонне утворюючих
кліток (КОЕ) на 1 м умісту кишечнику. Ідентифікація виділених культур
проводилася визначенням морфологічних, культуральних, біохімічних і
серологічних властивостей.
Установлено, що тримісячне введення силикса в дозі 100 мг/кг викликає
достовірне зниження мікробної обсемененності кишечнику пацюків, але
після припинення прийому препарату спостерігається швидке (протягом 3-6
сут) відновлення звичайного рівня кишкової мікрофлори (мал. 9.1).
При вивченні якісного складу мікробіоценозу кишечнику пацюків, що
одержували силикс, не виявлені істотних розходжень у порівнянні з
интактними тваринами. Серед аеробних бактерій переважали энтерококки,
энтеробактерии, аеробні стрепто- і лактобацилли; серед анаэробов -
клостридии й аназробні коки, нормальні мешканці кишечнику пацюків у
звичайних співвідношеннях між окремими видами.
Зниження мікробної обсемененності кишечнику пацюків, викликане
тримісячним уведенням силикса в дозі 100 мг/кг, не супроводжувалося
зміною співвідношень мікробних асоціацій і цілком усувалося через 6 діб
після припинення введення препарату, тобто зниження мікробної
обсемененності носить минущий характер і не приводить до розвитку
дисбактеріозу й інших порушень у мікробних асоціаціях.
Таким чином, проведене на декількох видах тварин комплексне
токсикологічне дослідження дозволяє зробити однозначний висновок про
відсутність у силикса в терапевтичній дозі - 100 мг/кг (і навіть
перевищуючих таку в 3 і 10 разів - 330 і 1000 мг/кг) токсичних
властивостей.
[Чуйко О.О. Медична хімія і клінічне застосування діоксиду кремнію, м. Київ, видавництво «Наукова думка» 2003, ст..415]