Лекарственное средство для лечения артериальной гипертензии и нарушения ритма сердца
Владельцы патента RU 2391980:
Институт химии твёрдого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХТТМ СО РАН) (статус государственного учреждения) (RU)
Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук (НИОХ СО РАН) (статус государственного учреждения) (RU)
Изобретение относится к области медицины и касается средства для лечения гипертензии и нарушения ритма сердца, содержащего водорастворимый комплекс нифедипина (диметиловый эфир 2,6-диметил-4-(2'-нитрофенил)-1,4-дигидропиридин-3,5-дикарбоновой кислоты) с полисахаридом арабиногалактаном, полученный методом механохимической активации в планетарной мельнице при ускорении 60g смеси твердых компонентов при весовом соотношении нифедипин:арабиногалактан 1:(10-40). Комплекс проявляет более высокую антигипертензивную активность в дозе нифедипина, сниженной в 10 раз, и высокое антиаритмическое действие в дозе нифедипина, в 200 раз сниженной по сравнению с дозой, в которой наблюдается антигипертензивный эффект, и обладает повышенной водорастворимостью. 2 ил., 3 табл.
Изобретение относится к области медицины, а именно к разработке новых лекарственных препаратов, обладающих антигипертензивной и антиаритмической активностью.
Сердечно-сосудистые заболевания, наравне с онкологическими заболеваниями и диабетом, прочно удерживают первенство среди самых распространенных заболеваний. Сегодня доля сердечно-сосудистых заболеваний в структуре смертности составляет 40-60%, а частота этих заболеваний в России выросла почти в 3 раза. Особую тревогу вызывает значительное повышение смертности от болезней сердца, связанных с нарушением ритма и артериальной гипертензией в репродуктивном и трудоспособном возрасте. Известно, что большинство широко используемых кардиотропных препаратов являются токсичными и проявляют кумулятивный эффект при длительном применении, что, в свою очередь, приводит к поражению других органов и систем.
Среди кардиотропных препаратов, зарекомендовавших себя в качестве безопасных, находится нифедипин - диметиловый эфир 2,6-диметил-4-(2'-нитрофенил)-1,4-дигидропиридин-3,5-дикарбоновой кислоты. Являясь селективным блокатором медленных кальциевых каналов, он оказывает вазодилатирующее, антиангинальное и гипотензивное действие. За период своего многолетнего использования нифедипин зарекомендовал себя как эффективное средство для лечения стенокардии и артериальной гипертензии. В настоящее время около 40% больных принимают нифедипин в виде 1-2-месячных прерывистых курсов при обострении сердечно-сосудистых заболеваний, в половине случаев нифедипин используется при обострении гипертонической болезни или болей в области сердца при вазоспастической стенокардии на протяжении 1-3 недель.
Немалую роль в повышении интереса практикующих врачей к нифедипину сыграли широкая изученность всех аспектов его клинической фармакологии, а также технологическая доступность субстанции.
Тем не менее нифедипин не лишен целого ряда недостатков, связанных с побочными эффектами, им проявляемыми. К ним относятся тахикардия, аритмии, чрезмерное снижение артериального давления, нарушения функции печени и почек, ухудшение показателей периферической крови и другие.
В этой связи понятны цели исследований по разработке новых лекарственных форм нифедипина. Известен препарат Адалат (Bayer AG), который применяют в случае скорой помощи [1]. Это 0,01% раствор нифедипина для парентерального введения, включающий такие вспомогательные вещества, как этанол 96%, макрогол 400, натрия гидроксид 0,1 н. и вода для инъекций. Его недостатком является введение этанола в состав растворителя, что требует особой осторожности при применении.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является создание нового средства для лечения артериальной гипертензии и нарушения ритма сердца с использованием нифедипина, которое обладало бы:
- повышенной водорастворимостью;
- сниженной терапевтической дозой;
- уменьшенным побочным действием;
- усиленными плейотропными свойствами.
Поставленная задача решается новым комплексом нифедипина с арабиногалактаном - полисахаридом, содержащимся в древесине лиственниц сибирской (Larix sibirica) и Гмелина (Larix Gmelinii).
В литературе описаны способы повышения водорастворимости нифедипина, основанные на образовании его комплексов с гидроксипропилциклодекстрином [2], хитозаном [3] и гидроксипропилцеллюлозой [4, 5]. Однако не сообщается ничего о том, какие положительные изменения фармакологических свойств нифедипина происходят при комплексообразовании.
Химически арабиногалактан представляет собой разветвленную полимерную молекулу, основная цепь которой состоит из D-галактозы (β-(1-3)связи). Боковые ответвления состоят из D-галактозы и L-арабинозы. Хроматографически арабиногалактан характеризуется мономодальной кривой молекулярно-массового распределения с максимум 13-19 кДа. Высокое содержание в сырье (до 15% от веса сухой древесины) и простота технологии выделения делают арабиногалактан чрезвычайно доступным [6].
Избрание арабиногалактана в качестве комплексообразователя нифедипина сделано на основе следующих его очевидных преимуществ:
- низкая среднечисленная молекулярная масса, гарантирующая повышенную водорастворимость создаваемого средства, что не могут обеспечить высокомолекулярные полисахариды хитозан и производные целлюлозы, предлагаемые в литературе [2-5];
- безвредность (арабиногалактан разрешен для применения в качестве добавок к продуктам питания, для изготовления биологически активных добавок);
- наличие у арабиногалактана таких ценных свойств, как гастропротекторные, иммуномодулирующие, и мембранотропное действие [7];
- разветвленность молекулы, способствующая прочному удерживанию нифедипина в боковой цепи арабиногалактана;
- дешевизна и доступность.
Синтез комплексов проведен методом механической обработки смеси твердых компонентов нифедипина и арабиногалактана, взятых в весоаом соотношении 1:(10-40), в планетарной мельнице при ускорении 60g по технологии [8-9]. Такой метод синтеза позволяет проводить реакции в твердой фазе в одну стадию без участия растворителей. Образование комплекса следует из полученных данных резкого повышения (в 6,9-20,4 раз) растворимости нифедипина в водных растворах и подтверждается рентгенографическим и термическим анализом механически обработанных смесей нифедипин-арабиногалактан. Как видно из фиг.1 и 2, после механохимической активации в продукте исчезают следы кристаллической фазы компонентов. Порошок продукта механической обработки состоит из стекловидных частиц размером 20-50 мкм. Это также указывает на образование гомогенной твердой фазы продукта механического воздействия. Таким образом, при механической обработке происходит смешение компонентов на «молекулярном» уровне, сопровождающееся образованием межмолекулярных комплексов. Именно за счет этого явления наблюдается значительное повышение растворимости нифедипина из полученных материалов (см. таблицу 1). Без механической обработки необходимая прочность межмолекулярных комплексов не достигается, что отражается в гораздо меньшем увеличении растворимости нифедипина.
Анализ водных растворов комплексов методом ВЭЖХ показывает полную химическую сохранность нифедипина.
Предварительное исследование комплексов различного 1:(10-40) состава на антигипертензивную и антиритмическую активность позволило отобрать в качестве оптимального комплекс весового состава нифедипин:арабиногалактан = 1:10.
К числу свойств, отличающих этот комплекс, является снижение токсичности ЛД50>5000 мг/кг, повышение водорастворимости нифедипина в составе комплекса в 6,86 раз и большая антигипертензивная активность.
Острая токсичность препарата определялась на белых беспородных мышах массой 20-22 г при однократном внутрижелудочном способе введения по методу Кербера. Показано, что комплексы являются малотоксичными веществами: ЛД50 больше 5000 мг/кг, т.е. в 10 раз ниже, чем у нифедипина (ЛД50=494 мг/кг) при аналогичном способе введения.
Оценку антигипертензивной активности комплексов нифедипина (НФ) с арабиногалактаном в весовых соотношениях 1:10 и 1:40 проводили на нормотензивных наркотизированных тиопенталом натрия (в дозе 30 мг/кг внутрибрюшинно) половозрелых крысах-самцах линии Вистар массой 180-200 г. Комплексы вводили внутривенно в дозах 3,5 мг/кг (комплекс 1:10) и 14 мг/кг (комплекс 1:40), которые содержат 0,35 мг/кг НФ. Эталон сравнения - нифедипин вводили внутривенно в терапевтической дозе 3,5 мг/кг и в дозе в 10 раз меньшей - 0, 35 мг/кг. Арабиногалактан вводили внутривенно в дозах, содержащихся в комплексах, а именно: 3,2 мг/кг и 13,65 мг/кг.
Показано, что комплекс 1:10 в дозе 3,5 мг/кг снижает артериальное давление (АД) на 27%, а комплекс 1:40 в дозе 14 мг/кг - на 20%. Эталон сравнения нифедипин, введенный животным в терапевтической дозе 3,5 мг/кг, снижает АД на 31%, а в дозе 0,35 мг/кг, содержащейся в комплексах, - лишь на 9%. Арабиногалактан не оказывает влияния на АД. Результаты приведены в таблице 2.
Поскольку большую базовую активность проявил комплекс с весовым соотношением 1:10, изучение антиаритмического эффекта проводили только для него на стандартной модели хлоридкальциевой (250 мг/кг, внутривенно) аритмии.
Эффект оценивали по параметрам электрокардиограммы (значения частоты сердечных сокращений и амплитуду зубцов RR). Исследования проводили на крысах линии Вистар. Изучаемый комплекс вводили внутривенно в дозе 0,175 мг/кг (доза нифедипина в этом комплексе в 200 раз меньше той дозы, при введении которой проявляется антигипертензивный эффект нифедипина) по двум схемам: до введения аритмогена и после него.
Установлено, что комплекс (1:10) в дозе 0,175 мг/кг обладает высокой антиаритмической активностью. В частности, при введении комплекса до аритмогена в 100% случаев предотвращает развитие аритмии и восстанавливает показатели ЭКГ до нормы, а при введении после аритмогена - в 66% случаев. Результаты приведены в таблице 3.
Таким образом, комплекс нифедипина с арабиногалактаном в весовом соотношении 1:10 обладает выраженным антигипертензивным свойством при сниженной эффективной дозе нифедипина в 10 раз по сравнению с терапевтической дозой, используемой в медицинской практике. Эффект комплексообразования способствует усилению плейотропного антиаритмического свойства нифедипина в дозе 0,0175 мг/кг - в 200 раз меньшей, чем доза, при введении которой проявляется антигипертензивный эффект нифедипина. Следует отметить, что при введении комплекса в дозе 0,175 мг/кг изменений в показателях давления не происходит. Эта особенность является очень важной при купировании нарушения ритма.
Таким образом, заявляемое средство - комплекс нифедипина с арабиногалактаном в весовых соотношениях 1:(10-40) - не только являются новым, но и не имеет аналогов по характеру фармакологического действия, поскольку позволяет изменением дозы переходить от антигипертензивного действия к антиаритмическому. Предлагаемое средство перспективно для разработки инъекционного препарата скорой помощи, способного купировать острые гипертонические состояния и нормализовать ритм сердца.
Комплекс получается достаточно простым технологичным способом на основе доступного растительного полисахарида арабиногалактана.
Применение комплекса вместо нифедипина позволяет снизить дозу дорогостоящей субстанции нифедипина в 10 раз.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Получение комплексов нифедипина и арабиногалактана в весовых соотношениях 1:10 и 1:40.
Навески смесей субстанций нифедипина и арабиногалактана, взятые в массовых соотношениях 1:10 и 1:40, подвергали механохимической обработке в планетарной мельнице АГО-2 (ускорение 60g) в течение 10 минут. Содержание нифедипина в комплексах, определенное методом ВЭЖХ, составляло 99-100% от расчетного. Растворение в воде проводили перемешиванием на магнитной мешалке со скоростью 600 об/мин при температуре ~24°С.Растворимость исходного нифедипина в воде - 0,18 г/л, в составе комплекса с арабиногалактаном 1:10 - 1,234 г/л, а комплекса 1:40 - 3,63 г/л. УФ-спектр нифедипина в водном растворе комплекса нифедипин-арабиногалактан идентичен спектру чистого нифедипина. Аналогично определялась растворимость нифедипина из его смесей с арабиногалактаном, не подвергавшихся механической обработке в мельнице. В этом случае также наблюдается повышение растворимости нифедипина за счет комплексообразования с арабиногалактаном, однако менее значительное, чем в первом случае. В таблице 1 приведены сравнительные растворимости нифедипина, демонстрирующие преимущество механохимического способа получения комплексов нифедипин-арабиногалактан.
| Таблица 1 | ||
| Растворимость нифедипина из порошкообразных смесей с арабиногалактаном в массовых соотношениях 1:10 и 1:40 | ||
| Способ получения | Увеличение растворимости нифедипина | Растворимость нифедипина, г/л |
| Нифедипин исходный | отсутствует | 0,18 |
| Смесь нифедипина с арабиногалактаном 1:10 без механической активации | в 1,8 раз | 0,32 |
| Смесь нифедипина с арабиногалактаном 1:40 без механической активации | в 2,5 раз | 0,45 |
| Механически активированная смесь нифедипина с арабиногалактаном 1:10 (в мельнице АГО-2 при 60g в течение 10 мин) | в 6,9 раз | 1,23 |
| Механически активированная смесь нифедипина с арабиногалактаном 1:40 (в мельнице АГО-2 при 60g в течение 10 мин) | в 20,4 раза | 3,63 |
Пример 2. Оценка антигипертензивной активности комплекса нифедипина с арабиногалактаном в весовом соотношении 1:10 и 1:40.
Опыты проводили на нормотензивных наркотизированных тиопенталом натрия (в дозе 30 мг/кг внутрибрюшинно) половозрелых крысах самцах линии Вистар массой 180-200 г. Артериальное давление фиксировалось в сонной артерии при помощи электрофизиологического комплекса Lablinc V фирмы "Coulborn Instruments" (США). Обработку данных вели с помощью программы "Statistica 6.0". В качестве отклонения от среднего значения использовалась средняя статистическая ошибка, в качестве критерия достоверности был взят t-критерий Стьюдента.
Комплексы вводили внутривенно в дозе 3,5 мг/кг и 14,0 мг/кг. Эталон сравнения - нифедипин вводили внутривенно в терапевтической дозе 3,5 мг/кг и в дозе в 10 раз меньшей - 0,35 мг/кг. Арабиногалактан вводили внутривенно в дозе 3,2 мг/кг и 13,65 мг/кг.
Показано, что комплекс 1:10 в дозе 3,5 мг/кг снижает АД на 27%, комплекс 1:40 в дозе 14 мг/кг снижает АД на 20%. Эталон сравнения нифедипин, введенный животным в терапевтической дозе 3,5 мг/кг, снижает АД на 31%, а в дозе 0,35 мг/кг, т.е. дозе, содержащейся в комплексах, лишь на 9%. Арабиногалактан не оказывает влияния на АД. Результаты приведены в Таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| Антигипертензивная активность комплексов нифедипина с арабиногалактаном в весовом соотношении 1:10 и 1:40 | ||||
| Агент | Доза (мг/кг) | Эффект (снижение артериального давления в % от нативного давления) | Исходное систолическое давление (мм рт.ст.) | Изменение систолического давления при введении агентов (мм рт.ст.) |
| Нифедипин | 3,5 | 31 | 129,80±3,92 | 87,80±2,18 (р<0,05) |
| Комплекс 1:10 | 3,5 (0,35 нифедипина) | 27 | 135,40±1,63 | 98,20±1,93 (р<0,05) |
| Комплекс 1:40 | 14,0 (0,35 нифедипина) | 20 | 130,50±1,40 | 102,50±1,2 (р<0,05) |
| Нифедипин | 0,35 | 9 | 116,7±4,4 | 105,2±2,2 (р<0,05) |
| Арабиногалактан | 3,2 | нет эффекта | 116,33±7,36 | 116,50±6,05 |
| Арабиногалактан | 13,65 | нет эффекта | 126,00±6,4 | 126,50±5,7 |
Пример 3. Оценка антиаритмической активности комплекса нифедипина с арабиногалактаном в весовом соотношении 1:10 на модели хлоридкальциевой аритмии.
Опыты проводили на нормотензивных наркотизированных тиопенталом натрия (в дозе 30 мг/кг внутрибрюшинно) половозрелых крысах самцах линии Вистар массой 180-200 г. Аритмию вызывали путем однократного введения в бедренную вену 10%-ного раствора CaCl2 (250 мг/кг; данная концентрация CaCl2 является летальной для крыс в 100% случаев). Для оценки антиаритмической активности использовали две схемы эксперимента: введение CaCl2 до и после введения исследуемого вещества. На протяжении всего эксперимента (10 мин) ЭКГ записывали во втором стандартном отведении и регистрировали при помощи электрофизиологического комплекса Lablinc V фирмы "Coulborn Instruments" (США). Оценивали параметры ЭКГ - частоту сердечных сокращений и амплитуду зубцов RR. Обработку данных вели с помощью программы "Statistica 6.0". В качестве отклонения от среднего значения использовалась средняя статистическая ошибка, в качестве критерия достоверности был взят t-критерий Стьюдента.
Комплекс нифедипина с арабиногалактаном в весовом соотношении 1:10 в дозе 0,175 мг/кг предотвращает развитие хлоридкальциевой аритмии и восстанавливает показатели ЭКГ до нормы в 100% случаев при введении соединения до аритмогена и в 66% случаев при введении после аритмогена.
Таким образом, новое средство - комплекс нифедипина с арабиногалактаном в весовом соотношении 1:10 имеет фармакологическое преимущество перед известным антигипертензивным препаратом, заключающееся в том, что при снижении эффективной дозы нифедипина в 10 раз по сравнению с терапевтической дозой, используемой в медицинской практике, сохраняется высокий антигипертензивный эффект. Эффект комплексообразования способствует усилению плейотропного антиаритмического свойства нифедипина в дозе в 200 раз меньше дозы, в которой проявляется антигипертензивный эффект нифедипина (таблица 3).
Таким образом, получено новое водорастворимое средство с использованием нифедипина для внутривенного введения.
| Таблица 3 | |||
| Антиаритмическая активность комплекса нифедипина с арабиногалактаном в весовом соотношении 1:10 | |||
| Исследуемый агент | Доза (мг/кг) | Количество выживших крыс | |
| CaCl2 (250 мг/кг), в/в | |||
| Агент + аритмоген | Аритмоген + агент | ||
| Комплекс | 0,175 (0,0175 нифедипина) | 100 | 66 |
| Нифедипин | 0,175 | 0 | 0 |
ЛИТЕРАТУРА
1. Рекомендации Европейского общества гипертонии и Европейского общество кардиологов 2007 года по лечению артериальной гипертонии // Клиническая фармакология и терапия, 2008. 17(3). 5-18.
2. Loftsson Th., Duchêne D. Cyclodextrins and their pharmaceutical applications International Journal of Pharmaceutics, 2007, 329, 1-11.
3. Portero A., Remunan-Lopez C., Vila-Jato J.L. Effect of cnitosan and chitosan glutamate enhancing the dissolution propertiesof poorly water soluble drug nifedipine. Int.J.Pharm. 1998. 175. 75-84.
4. Cilurzo F., Minghetti P, Casiraghi A., Montanari L., Characterization of nifedipine solid dispersions. Int.J.Pharm. 2002. 242. 313-317.
5. Vippagunta S.R., Maul K.A., Tallavajhala S., Gant D.J.W., Solid-state characterization of nifedipine solid dispersions. Int.J.Pharm. 2002. 236. 111-123.
6. Медведева E.H., Бабкин B.A., Остроухова Л.А. Арабиногалактан лиственницы - свойства и перспективы развития (обзор), Химия растительного сырья, 1 (2003), с.27-37.
7. Душкин А.В. Возможности механохимической технологии органического синтеза и получения новых материалов, Химия в интересах устойчивого развития, 12 (2004), с.251-274.
8. Shakhtshneider Т.Р., Boldyrev V.V., Reactivity of Molecular Solids, John Wiley and Sons, LTD, England, 1999, 271.
9. Интернет-сайт ЗАО «Новиц» http://www.novic-mill.ru.
Лекарственное средство для лечения артериальной гипертензии и нарушения ритма сердца, содержащее нифедипин (диметиловый эфир 2,6-диметил-4-(2'-нитрофенил)-1,4-дигидропиридин-3,5-дикарбоновой кислоты), отличающееся тем, что нифедипин используется в виде полученного механической обработкой в планетарной мельнице при ускорении 60 g комплекса с арабиногалактаном при весовом соотношении компонентов нифедипин: арабиногалактан, равном 1:(10-40).
