Н.Ф. КУЩЕВСКАЯ, В.С. МОСИЕНКО, Е.И. СОКОЛОВА, П.А. ЯКОВЛЕВ

 

     Резюме. Впервые приведены полученные результаты действия нанокомпозитов ферромагнетиков при железодефицитной анемии. Показана их эффективность и перспективность.

     Ключевые слова: нанокомпозиты ферромагнетиков, железодефицитная анемия.

 

Известно, что железодефицитная анемия ( ЖДА ) занимает одно из первых мест среди самых распространенных заболеваний человека. В то же время железодефицитное состояние представляет одну из актуальных проблем мирового здравоохранения, так как является самой распространенной патологией (70 – 80 %) из всех диагностируемых анемий. У больных низкие показатели гемоглобина и изменение структуры эритроцитов коррелирует с повышенным риском общей смертности от инфарктов и инсульта, что обусловливает актуальность своевременной диагностики и активной, адекватной терапии ЖДА.

Наличие значительного количества железосодержащих препаратов в аптечной сети, казалось бы, делает общедоступным адекватное лечение ЖДА, однако, как показывает практика, у большинства больных возникают трудности и осложнения в процессе лечения, а многие препараты оказываются малоэффективными или неэффективными.

Для медикаментозного лечения ЖДА в настоящее время применяются, как правило, препараты 2-х валентного железа, как так, по сравнению с препаратами 3- х валентного железа они менее токсичны и лучше всасываются в кишечнике. Особенно широкое распространение получил препарат Актиферрин ( производство фирмы «Рациофарм – Меркле», Германия), представляющий собой хелатное соединение двухвалентного железа сульфата и оксиаминокислоты D, L – серина. Принято считать, что в таком сочетании обеспечивается лучшее всасывание железа и отмечается меньше побочных эффектов, особенно со стороны желудочно-кишечного тракта, характерных для терапии препаратами 2-х валентного железа. Применяют также препараты «Сорбифер», «Дуралес», « Гемисинерал» и другие.

Современный фармацевтический рынок представлен значительным арсеналом противоанемийных препаратов, которые характеризуются различием в содержании в них железа, его форм, наличием вспомогательных компонентов, влияющих на фармакокинетику лекарственных форм. Общим их недостатком является низкий уровень усваиваемости и высокая частота проявлений побочных эффектов, среди которых тошнота, анорексия, металлический привкус во рту, запоры, диспептические расстройства и длительность курса приема ( до 2-3 месяцев ) для достижения терапевтического эффекта.

Перспективной альтернативной на пути повышения терапевтической эффективности противоанемийных препаратов, наряду со снижением количества и частоты проявлений побочных эффектов, может быть использование в их составе наночастиц железа как биологически – активной субстанции. Известна уникальная биологическая активность наночастиц металлов на молекулярном уровне, что позволяет прогнозировать целевой механизм действия наночастиц железа и снижение необходимой для достижения стойкого терапевтического эффекта дозы [1].

Использование наноразличных порошков ферромагнетиков в биологии и медицине является основной для создания лекарств нового поколения, которые были бы безвредны и не вызывали побочных реакций [1,2].

Целью данного исследования было изучение действия, впервые полученных, нанокомпозитов ферромагнетиков для эффективной терапии железодефицитной анемии.

 

Материалы и методы

            В работе использован, разработанный по нашей технологии [2], нанокомпозиционный порошок ферромагнетиков с размерами частиц в нанодисперсном диапазоне  — 0.01 – 0.025 мкм, удельная поверхность 45 – 50 м2/г. Он не содержит никаких анионов (например, хлоридов, сульфатов) и представляет, согласно данным рентгенографического анализа смесь оксидов железа. Благодаря разработанному нами способу получения, такие порошки практически не окисляются на воздухе, что дает возможность их хранения и получения препаратов биомедицинского назначения в обычных условиях.

По данным Института фармакологии и токсикологии АМН Украины, порошки железа относится к IV классу опасности веществ (безвредны). Для сравнения приведем данные о токсичности порошка железа по отношению к известному препарату «Актиферрин». Токсичность нанокомпозита железа, выраженная через LD50, равна 2300 мг/кг, а у «Актиферрина» (представляет собой сульфат железа)  — LD50=38 мг/кг. Как видно, у порошка железа имеется существенное преимущество. Порошки коррозинно-устойчивы в биологических средах, с гидрофильной поверхностью, обладают адсорбционными и каталистическими свойствами. Имеют высокие магнитные характеристики.

Животным вводили 2, 5, 10, 15, 20 мг/кг массы порошка в изотоническом растворе хлорида натрия. Предварительно было установлено, что максимальное содержание гемоглобина и количество эритроцитов имеет место при концентрации железа от 5 до 10 мг. В дальнейшем этот процесс практически не зависит от повышения количества железа. Поэтому в эксперименте было использовано 5 мг/кг массы тела животных.

Исследования выполнены на 36 половозрелых беременных самках белых крыс массой 200-220г. В опыт отбирали только самок с нормальным эстральным циклом. Стадии цикла определяли путем микроскопии вагинальных мазков, нанесенных на предметное стекло.

ЖДА у крыс моделировали путем трехкратного кровопускания в объеме 2 мл крови за один раз. Интервал между кровопусканиями составлял 2 суток .

После восстановления у животных нормального эстрального цикла самок в стадии проэструс – эструс спаривали с интактными самцами – производителями, у которых предварительно была доказана оплодотворяющая способность. Оплодотворение фиксировали по наличию сперматозоидов в вагинальных мазках.

В зависимости от задач эксперимента все животные были распределены на 3 группы: 1-я – 12 беременных крыс с моделью ЖДА, которым с 1-го по 19-й дни беременности ежедневно через рот вводили 0.5 мл изотонического ( 0.9% ) раствора хлорида натрия (контроль); 2-я -12 беременных крыс с моделью ЖДА, которым в аналогичные сроки внутрижелудочно с помощью зонда вводили сироп актиферрина из расчета 5 мг железа на 1 кг массы тела животного; 3-я – 12 беременных крыс с моделью ЖДА, которым в анологичные сроки внутрижелудочно вводили взвесь нанокомпозиционного порошка ферромагнетиков в изотоническом растворе хлорида натрия в дозе 5 мг/кг массы тела.

У всех животных до начала эксперимента, на 4-й, 14-й и 20-й дни беременности определяли содержание эритроцитов в периферической крови с помощью камеры Горяева. Содержание гемоглобина определяли колориметрически . На основании полученных данных рассчитывали среднее содержание гемоглобина в одном эритроците и цветовой показатель крови.

Результаты исследований обрабатывали с помощью общепринятых методов вариационной статистики. Различая между значениями показателей считали статистически значимыми при р<0,05.

Результаты и их обсуждение

Результаты проведенных экспериментов представлены в таблице.

Таблица

Влияние различных вариантов лечения на показатели красной крови беременных крыс с моделью ЖДА

— Р<0,05 по сравнению с аналогичным показателем у животных I группы

— Р<0,05 по сравнению с аналогичным показателем у животных II группы

Установлено, что трехразовое кровопускание приводит к снижению концентрации гемоглобина и числа эритроцитов в 1 л периферической крови. У интактных животных 1-й группы отмечалось постепенное прогрессирующее увеличение концентрации гемоглобина и эритроцитов на протяжении всей беременности, отражающее реакцию организма на компенсацию развившейся гемической анемии и обусловленной, как известно, стимуляцией в этих условиях эритропоэза. Следует отметить, что к концу беременности у экспериментальных животных этой группы не отмечено полного восстановления уровня эритроцитов и гемоглобина в периферической крови. Явление анемии сохранялось у таких животных на протяжении всей беременности. Отмечена зависимость при анализе среднего содержания гемоглобина в одном эритроците и величины цветного показателя, отражающих относительное содержание гемоглобина в одном эритроците и зависящими в основном от объема эритроцитов и степени насыщения их гемоглобином. Установлено их снижение на протяжении всего периода наблюдения за экспериментальными животными. Это свидетельствует, очевидно, о том, что несмотря на компенсаторное усиление гемопоэза в ответ на кровопускание, относительное содержание гемоглобина в одном эритроците остается на достаточно низком уровне, то есть, в отсутствие дополнительного поступления железа в организм отражает   нарушение транспортной функции эритроцитов у таких животных, обусловленных явлениями анемии.

Установлено, что под влиянием систематического ежедневного введения препарата актиферрин ( 2-я группа ) число эритроцитов в 1 л крови к концу 2-й недели эксперимента статистически достоверно увеличивалось по сравнению с 1-й (контрольной группой). Концентрация гемоглобина в периферической крови животных этой группы регистрировалась на статистически высоком уровне уже начиная с 14 дня эксперимента, параллельно этому увеличилось среднее содержание гемоглобина в одном эритроците и величина цветного показателя крови.

Следует отметить, что если у животных 2-й группы статистически достоверное увеличение среднего содержания гемоглобина в одном эритроците регистрировалось только на 20-й день эксперимента, то у крыс, получавших препарат нанокомпозита оксидов железа – уже с 14 го дня после моделирования у них патологического процесса. Можно предложить возможность более быстрого включения ионизированного железа из поверхности порошка нанокомпозита, а следовательно, и более быстрое насыщение гемоглобином эритроцитов у животных, которым вводили именно этот препарат. Эти данные подтверждают противоанемийное действие препарата актиферрина, который, как указывалось ранее, является  наиболее  применяемым  в клинической практике  для лечения анемии.

У животных 3-й группы, которым в качестве препарата вводилась взвесь в изотоническом растворе хлорида натрия порошка  нанокомпозита ферромагнетика, получены данные, подтверждающие наличие  противоанемийного действия.

Отмечено ряд отличий, свидетельствующих о большой противоанемической активности этого препарата по сравнению с актиферрином.

Эффективность столь малой дозировки состоит в том, что каждая частица железа содержит сотни тысяч атомов L- железа и фактически каждая его частица образует депо ионов двухвалентного железа, которого достаточно для процесса лечения. Активность ионов такого железа без анионов имеет лучшую усваиваемость, чем  при их наличии в известных препаратах, используемых для лечение ЖДА.

 

Выводы

            Трехкратное кровопускание в объеме 2 мл с интервалом 2 дня до наступления беременности у крыс сопровождается выраженным явлением анемии на протяжении всей беременности, что позволяет считать этот метод адекватным для воспроизведения (моделирования) ЖДА. Ежедневное введение крысам с моделью анемии препарата актиферрина оказывает противоанемийное действие. Впервые получены предварительные результаты по применению нанокомпозитов ферромагнетиков для лечения ЖДА и установлена эффективность действия таких порошков на процесс лечения.

Установлена тенденция более выраженного противоанемийного действия взвеси порошка нанокомпозита ферромагнетиков, проявляющееся  в увеличении  числа эритроцитов и гемоглобина. Будут продолжены эксперименты по исследованию эффективности лечения ЖДА, например, на фоне хронического гастрита с пониженной кислотообразующей функцией желудка и других заболеваний органов.

Эти исследования могут быть основой для разработки нового и перспективного метода лечения ЖДА различной этиологии, а также других  заболеваний крови.

 

Литература

  1. Кущевская Н.Ф. Исследование влияния нанокомпозиционных порошков ферромагнетиков в биологии и медицине/Н.Ф.Кущевская, Н.В. Бошицкая//Доповіді НАН України. – 2013. — №3.-С. 22-25.
  2. Мосієнко В.С. Фізико – хімічні, фармако — токсикологічні та протипухлинні властивості феромагнітичних наночастинок заліза (експериментальне дослідження).    В.С./   Мосієнко, Н.Ф. Кущевська, А.П. Бурлака, //Онкологія. – 2012. – /.14/. — №1(51). – С. 13-17.

 

Дослідження впливу нових нанокомпозитів феромагнетиків в терапії

залізодефіцитної анемії

 

Н.Ф. КУЩЕВСЬКА,  В.С. МОСІЄНКО, О.І. СОКОЛОВА, П.А. ЯКОВЛЄВ

 

      Резюме. Вперше одержано результати використання нанокомпозитів феромагнетиків у терапії залізодефіцитної анемії. Показано ефективність і перспективність їх використання.

     Ключові слова: нанокомпозити феромагнетиків, залізодефіцитна анемія.

 

Study of the effects of novel ferromagnetic nanocomposites in the therapy

of the iron deficiency anaemia

 

N.F. KUSHCHEVSKA, V.S. MOSIENKO, E.I. SOKOLOVA, P.A. YAKOVLEV

      Summary. Results of application of ferromagnetic nanocomposites were oftained for the first time in the therapy of iron deficiency anaemia. The efficiency and perspectiveness of the use of the studied nanocomposites were shown.

      Keywords: nanocomposites, iron deficiency anaemia