Проблема эффективной комплексной терапии инфекционных заболеваний относится к числу наиболее актуальных в современной медицине. Ведущая роль в этой терапии отводится антибиотикам, адекватное применение которых определяет эффективность лечения [1]. Развиваемая в ИХТТМ СО РАН, твердофазная механохимическая технология получения композиций лекарственных веществ с вещества- ми - «носителями» продемонстрировала свою эффективность для повышения фармакологической активности и безопасности лекарственных препаратов [2]. Целью данного исследования было получение и сравнительное изучение антимикробной активности и некоторых физико-химических свойств композиций антибиотиков группы цефалоспоринов с наноструктурированным коллоидным диоксидом кремния (КДК), частицы которого выступали в качестве «носителя» молекул лекарственных веществ.
При механохимическом получении композиций антибиотиков с КДК происходит уменьшение размеров его частиц, преимущественно, < 5 мкм. Одновременно, молекулы антибиотика сорбируются на их поверхности, причем степень сорбции, определяемая как массовая доля антибиотика, обратимо удерживаемая этими пористыми наноструктурированными частицами, составляет 50-80%. Таким образом, в результате механохимической обработки при получении композиций многократно увеличивается массовая (до ~ 40 раз) и, тем более, счетная доля малоразмерных (менее 3-5 мкм) фракций частиц КДК, следовательно, и количество антибиотика, сорбированного наиболее биологически активными микро- и наноразмерными частицами.
Для определения терапевтической эффективности антибиотиков и их фармацевтических композиций с КДК использовали экспериментальные модели сепсиса и метод статистической обработки полученных результатов (χ2). Животные: эксперименты проводили на гибридных мышах (CBA´C57Black/6)CBF1 в соответствии с «Правилами работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к приказу Министерства здравоохранения СССР от 12.08 1977 г., № 755). Микроорганизмы: Staphylococcus aureus (ATCC № 25923 F-49), Escherichia coli (АТСС №25922 F-50), Pseudomonas aeruginosa (ATCC № 27853 F-51).
Экспериментальные модели сепсиса: Мышам внутривенно в объеме 0,8 мл вводилась взвесь суточной культуры Pseudomonas aeruginosa в дозе 5·108 КОЕ/мышь или взвесь суточной культуры Staphylococcus aureus в дозе 1010 КОЕ/мышь или взвесь суточной культуры Escherichia coli в дозе 8·108 КОЕ/мышь. Контрольной группе мышей вводился физ. р-р (0,9% раствор натрия хлорида) в объёме 0,8 мл. Через сутки после инфицирования, мышам внутривенно ежедневно однократно в течение 3-х дней вводились антибиотики и различные фармацевтические композиции (антибиотик/КДК) в дозе 100 мг/кг, разведённой в 0,25 мл физ. р-ра. Контрольной группе мышей по этой же схеме вводился физ. р-р или КДК в объёме 0,25 мл.
Эффективность антибактериальной терапии оценивали по количеству выживших мышей на 7-е сутки после инфицирования. Полученные данные, представленные в таблице, отражают результаты трёх независимых экспериментов (для исследования каждого препарата суммарно использовано не менее 30 подопытных животных).
Терапевтическая эффективность антимикробной терапии бактериального сепсиса
|
Исследуемые антибиотики и композиции* |
Выживаемость мышей на 7-е сутки после инфицирования** |
χ2 |
||
|
S. аureus |
E. coli |
P. aeruginosa |
||
|
Физ. р-р (контроль) |
0% (0/30) |
0% (0/30) |
0% (0/30) |
- |
|
КДК (контроль) |
0% (0/32) |
0% (0/31) |
0% (0/30) |
- |
|
Цефотаксим |
40,0% (12/30) |
43,3% (13/30) |
-*** |
Р < 0,01 |
|
Цефотаксим/КДК |
86,7% (26/30) |
83,3% (25/30) |
- |
|
|
Цефтриаксон |
46,7% (14/30) |
41,9% (13/31) |
- |
Р < 0,01 |
|
Цефтриаксон/КДК |
90,0% (27/30) |
87,5% (28/32) |
- |
|
|
Цефтазидим |
- |
38,7% (15/31) |
43,3% (13/30) |
Р < 0,01 |
|
Цефтазидим/КДК |
- |
84,8% (28/33) |
86,7% (26/30) |
|
Примечания: * - мехактивированные в течение 2 часов смеси - антибиотик/КДК/ в весовом соотношении 30/1; ** - в% и в абсолютных значениях (число выживших/число инфицированных); *** - опыты не проводились, ввиду относительно низкой чувствительности микроорганизмов к исходным антибиотикам.
Как видно из таблицы, все предлагаемые фармацевтические композиции антимикробного действия (антибиотик/КДК) обладают достоверно повышенной терапевтической эффективностью (примерно в 2 раза), по сравнению с исходными антибиотиками, при лечении сепсиса у экспериментальных животных, вызванного Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus аureus или Escherichia coli.
Заключение. Механохимически синтезированные композиции цефалоспориновых антибиотиков с наноструктурированным диоксидом кремния, на основании показателей выживаемости животных при экспериментальном сепсисе, проявляют значительно более высокую антибактериальную активность по сравнению с исходными субстанциями. Механохимическая технология получения композиций антибиотик/КДК позволяет многократно увеличить долю мелких ( < 3-5 мкм), наиболее биологически активных частиц-агрегатов КДК. Мы предполагаем [3], что микро- и наночастицы диоксида кремния с сорбированными на них молекулами антибиотиков активно фагоцитируются макрофагами (клетками иммунной системы) и переносятся ими к очагам воспаления, что приводит к увеличению локальной концентрации антибактериальных препаратов в поврежденных тканях. Данный механизм, наряду с увеличением функциональной активности макрофагов в результате фагоцитоза микро- и наночастиц, вероятно и приводит к повышению терапевтической эффективности антибиотиков при сепсисе.
Список литературы
-
Сидоренко С.В., Резван С.П., Грудинина С.А., и др // Антибиотики и химиотер. - 1998. - Т. 43. - № 1. - C. 4-14.
-
Dushkin A.V. Mechanochemical synthesis of organic compounds and rapidly soluble materials: in High-energy ball milling. Mechanochemical processing of nanopowders. - Oxford, Woodhead Publishing Limited, 2010. - P. 249-273.
-
Dushkin A.V., Gaidul´ K.V., Gol´dina I.A., Gus´kov S.A., Evseenko V.I., Lyakhov N.Z., and Kozlov V.A. Antimicrobial activity of mechanochemically synthesized composites of antibiotics and nanostructured silicon dioxide // Biochemistry, Biophysics and Molecular Biology. - 2012. - Vol. 443. - Р. 61-63.