Спосіб визначення параметрів розподілу лікарських засобів у крові, органах і тканинах організму

Спосіб визначення параметрів розподілу лікарських засобів у крові, органах і тканинах організму, що включає знаходження величин площ під концентраційними фармакокінетичними кривими в крові та органах (тканинах) і їх відношень, який відрізняє ться тим, що визначають інтеграл концентрації (площа під концентраційною кривою) в інтервалі від 0 до t величини концентрації лікарського засобу в крові та органах (тканинах) організму за формулою визначення та знаходять частку від ділення площі під концентраційною кривою лікарського засобу в крові на його концентрацію в досліджуваному органі (тканині), потім аналогічно обчислюють співвідношення площі під концентраційною кривою лікарського засобу в органі (ткани ні) до його концентрації в органі, після чого визначають рівноважні константи розподілу і константи швидкостей масоперенесення речовини шляхом пропонованих трьох варіантів методу регресивного аналізу за рівняннями: Корисна модель відноситься до області медицини, а саме фармакології, і може бути використана для визначення параметрів фармакокінетики лікарських засобів (ЛЗ) в організмі. Дослідження механізмів і визначення кількісних показників процесів розподілу ЛЗ в організмі, зокрема оборотного масопереносу речовин між кров'ю і різними тканинами, є однією з основних задач сучасної експериментальної фармакокінетики. Актуальність досліджень в цьому напрямку визначається тим, що, по-перше, "біофази дії ЛЗ" (відсіки кінетичних схем їх розподілу, що містять рецепторно-ефекторні супрамолекулярні комплекси), також як і осередки патологічних процесів, є тими або іншими тканинами (органами, морфофізіологічними структурами) і зворотно обміню ються з кров'ю (звичайно дифузійно) ксенобіотиками (зокрема, ЛЗ), які поступають у вн утрішнє середовище організму ззовні; по-друге, ті або інші тканини є місцями розвитку небажаних ефектів, викликаних дією ЛЗ на організм. У зв'язку з цим, терапевтичні і токсичні (максимально допустимі) концентрації ЛЗ в крові повинні визначатися з урахуванням "відносної тропності" цих речовин до досліджуваних біосубстратів. Згаданий показник відповідає константі рівноваги (КР) процесів розподілу досліджуваної речовини між кров'ю і досліджуваною тканиною і є однією з фундаментальних (термодинамічних) характеристик системи "ліки - організм". Відомий метод визначення рівноважної константи розподілу (КР) введеної в організм ЛЗ між AUC( 0- t ) AUC( 0- t ) 1 2 1 = KP , C2,t C2, t k 21 C2,t AUC(0 - t ) 2 AUC( 0- t ) 2 = AUC( 0- t ) 1 AUC( 0- t ) 2 =K P AUC( 0- t ) 1 де: AUC(0 - t ) і 2 (K P - 1)k 21 , C2, t 1 , ( AUC10 -t ) k 21 ( AUC10 - t ) - площі під концентрацій (13) (19) UA (11) 19966 в органі (тканині), KP - рівноважна константа розподілу лікарського засобу і крові, органах і тканинах, k 21 - константа швидкості масоперенесення лікарського засобу з органу у кров. U ними кривими від 0 до t в органі (тканині) і крові відповідно, C 2,t - концентрація лікарського засобу 3 19966 4 кров'ю, органом (тканиною) шляхом аналізу безпо( 0- t m ) (0 -¥ ) AUCi » AUCi + AUC( t m -¥ ) i (4) середньо вимірюваних у фармакокінетичному екснеобхідно показати, що зміна у часі показника перименті величин - відношення концентрації ксенобіотику в тканині, визначеного у момент AUC(0 - t ) , наближається (при t®¥) до AUC(0 -¥ ) . i i досягнення максимальної концентрації (С2,t) до 2. Неможливість визначення величини його концентрації в крові (С1,t) [1]. AUC(0 -¥ ) в ти х випадках, коли фармакокінетичні Недоліком вказаного методу є те, що визнаi чення КР є точковим (однократним), а величина результати описують тільки «висхідну гілку» фарСmах не завжди може бути визначений точно, тамакокінетичної кривої (тобто: tm≤Tmax) вмісту ліків в кож як і Тmах. крові або тканині. Відомий також метод визначення констант В основу корисної моделі поставлено задачу розподілу ксенобіотика в організмі, заснований на удосконалення способів визначення параметрів регресійному аналізі лінійної залежності між велирозподілу біологічно активних речовин та лікарсьчинами площ під фармакокінетичними кривими ких засобів між кров'ю, органами і тканинами оргаконцентрацій ЛЗ в крові і тканині [2, 3]. нізму шляхом визначення параметрів їх фармакоПроте вказаний метод є наближеним, оскільки кінетики, що дозволить підвищити точність і не дозволяє точно визначити КР через відхилення вірогідність способу. від лінійності процесу в початкові інтервали часу. Поставлена задача вирішується тим, що, згідНайбільш близьким до технічного рішення, що но корисної моделі, визначають інтеграл величини заявляється, є метод, який широко використовуконцентрації ЛЗ в крові та органах (тканинах) орється у фізіологічному (перфузійному) моделюганізму (площ під концентраційною кривою) в інванні фармакокінетики [4]. У даному методі паратервалі від 0 до t величини концентрації ЛЗ у крові метри кінетичної схеми розподілу ксенобіотику в та органах (тканинах) організму за формулою виорганізмі оцінюють, використовуючи величину значення та знаходять частку від ділення площі ( під концентраційною кривою ЛЗ (ККЛЗ) у крові на AUC10 - ¥) площі під фармакокінетичною кривою його концентрацію в досліджуваному органі (ткадосліджуваної речовини в крові (1): нині), потім аналогічно обчислюють співвідношен¥ Q 1 ня площі під ККЛЗ в органі (тканині) до його конце(0 - ¥ ) » ò C1dt » AUC1 нтрації в органі, після чого визначають рівноважні V1 k el. (1) 0 константи розподілу і константи швидкостей масоде: Q - кількість речовини, що поступила в орпереносу ЛЗ шляхом регресійного аналізу одерганізм, kel - константа її елімінації з організму. жаних даних по рівнянню (5): При умові t®¥ константа рівноваги дорівнює: AUC( 0- t ) AUC( 0- t ) 1 2 1 AUC( 0- ¥) k12 V1 = KP 2 » » KP C2,t C2, t k 21 (5) AUC( 0- ¥) k 21V2 (2) 1 (0 - t ) (0 - t ) де AUC2 і AUC1 площі під концентраде: AUC1(0-¥) і АUС2(0-¥) - площі під фармакокінетичними кривими концентрацій ЛЗ в крові ційними кривими від 0 до t в органі (тканині) і крові(камера 1) і органі (камера 2); k12 і k21 - константи відповідно, С2,t - концентрація ЛЗ в органі (тканині), швидкостей процесів надходження з крові в тканиКP - рівноважна константа розподілу ЛЗ між кров'ю ну і зворотного процесу, V1 і V2 - об'єми розподілу та органом (тканиною), k21 - константа швидкості в крові і тканині. масопереносу ЛЗ з органу у кров; Недоліками цього методу є: або відповідно рівнянь (6) чи (7): 1. Можливість виникнення грубих помилок, поC2,t AUC( 0- t ) 1 в'язаних з необхідністю екстраполяційної оцінки = (K P - 1)k 21 термінальної частини площі під фармакокінетичAUC(0 - t ) AUC( 0- t ) (6) 2 2 ною кривою в інтервалі часу досліду (tm®¥) (де tm ( 0- t ) AUC2 C2, t 1 термінальний (найбільший у виконаній дослідній = KP ( 0- t ) (0 -t ) k серії) час визначення ЛЗ у досліджуваних біосубсAUC1 AUC1 21 (7) тратах). В класичних фармакокінетичних досліде позначення аналогічні рівнянню (5). дженнях визначення термінальної частини площі Вище викладене підтверджує наявність припід фармакокінетичною кривою концентрації ЛЗ в чинно-наслідкових зв'язків між сукупністю заявледосліджуваному об'єкті ґрунтується на постулатах: них ознак і досягнутими результатами. а) "фармакокінетична крива" є сумою експонент; б) Спосіб здійснюється наступним чином. у термінальній частині вона представлена найпоФундаментальне рівняння (2) інтегруємо за вільнішою з них; в) експоненційний множник найчасом (від 0 до t), замість інтегралів концентрацій повільнішої (термінальної) експоненти (kel) визна( підставляємо відповідні величини ( AUC10 - t ) і чає кінетику процесу елімінації ЛЗ з біосубстрату в інтервалі часу (tm-¥). Якщо перераховані пропозиAUC(0 - t ) ) і представляємо результати у вигляді 2 ції реалізуються в досліді, то: трьох лінійних анаморфоз, що є результуючими Ci, t m рівняннями трьох варіантів методу регресійного AUC( t m -¥ ) = i km аналізу дослідних даних (див. рівняння (5)-(7)). (3) Наведені вище рівняння дозволяють виконати де: Ci,tm - концентрація ЛЗ при t=tm. лінійний регресійний аналіз даних методом найПриведені припущення вірні, але в практиці не менших квадратів відповідно до рівняння: завжди здійснювані. Тому, визначаючи величину: ( ) 5 19966 6 yх=а+xуb (8) У табл. 1 представлені величини, що викорисде ух і xу - одержані в досліді величини, а а і b товуються при виконанні регресійного аналізу і шукані параметри процесу. визначаються. Таблиця 1 Номер рівняння ух хy a b 5 AUC(20 -t ) AUC( 0 -t ) 1 C2, t C2, t 1 k 21 KР C2, t AUC( 0 -t ) 1 k21 KP·k21 KP 1 k 21 6 AUC(20 -t ) AUC(20 -t ) AUC(20 -t ) 7 C2, t AUC( 0 -t ) 1 AUC( 0 -t ) 1 Розроблені варіанти регресійного аналізу не є рівнозначними і в дослідженні може бути віддано перевагу одному з них, виходячи із наступних міркувань. Значення AUC( 0 -t ) 1 і, відповідно, зворотні AUC(20 -t ) їм величини значно змінюються в початковому періоді розподілу ЛЗ в організмі, коли в досліді реєструють «висхідні гілки» фармакокінетичних кривих. В таких досліджуваних серіях оптимальним є використання рівняння (6). Рівняння (5) оптимальне для дослідження при аналізі «низхідних гілок» фармакокінетичних кривих. Приклад використання пропонованих варіантів регресійного методу для аналізу параметрів фармакокінетики 7-бром-5-феніл-1,2-дигідро-3-окси2Н-1,4-бенздіазепін-2-ону - метаболіту, який утворюється в організмі після введення досліджуваним тваринам 7-бром-5-феніл-1,2-дигідро-2Н-1,4бенздіазепін-2-ону (I). Зміна вмісту 3-оксипохідного І в головному мозку і плазмі крові мишей в інтервалі 0,5-6год після внутрішньоочеревинного введення їм 2-14С-І (0,214 Сі/mol) в дозі 1,4мг/кг представлено на Фіг.1 (результати виконаного авторами раніше дослідження [5]). Параметри процесів розподілу, які представлені у Фіг.1, не можуть бути обчислені на підстави способу, обраного як прототип, оскільки в тимчасовому інтервалі досліду немає можливості визначити константи швидкості процесів елімінації сполук з біосубстратів (в інтервалі від t®¥), що вивчаються. За допомогою запропонованих варіантів регресійного аналізу дана задача була успішно вирішена. У Фіг.2 наглядно наведена як приклад графічна інтерпретація розподілу між кров'ю (1) і головним мозком (2) мишей 3-оксипохідного І у відповідності з рівнянням (5). У Фіг.3 наведена графічна інтерпретація розподілу між кров'ю (1) і головним мозком (2) мишей 3-оксипохідного І у відповідності з рівнянням (6). У Фіг.4 наведена графічна інтерпретація розподілу між кров'ю (1) і головним мозком (2) мишей 3-оксипохідного І у відповідності рівняння (7). Результати регресійного аналізу процесів розподілу 3-оксипохідного І між кров'ю і головним мозком мишей, трансформованих у величини, відповідні ух і ху рівнянь (5)-(7) (див. табл. 1), виконаного методом найменших квадратів, приведені у табл. 2. Таблиця 2 Параметри КР k21 k12 1 варіант, заснований на рівнянні (5) 5,13 3,08 15,79 2 варіант, заснований на рівнянні (6) 5,73 6,46 37,19 У порівнянні з прототипом заявлене технічне рішення дозволяє підвищити точність визначення параметрів рівноважної константи розподілу і констант швидкості масопереносу ЛЗ між кров'ю і органом (тканиною), а також одночасно визначати як величину КР, так і значення константи швидкості процесу зворотного масопереносу ЛЗ з досліджуваної тканини (наприклад, «біофази їх дії») у кров (k21). Визначення цієї величини дозволяє оцінити середній час перебування (mean residence time MRT2) ліків в «біофазі його дії» методом позамодельним і незалежним від властивостей і кількості периферичних відсіків (органів і тканин), зворотно 3 варіант, заснований на рівнянні (7) 5,16 2,91 15,00 взаємозв'язаних з кров'ю, що неможливо при застосуванні існуючих методів. Література: 1. Сумрий С.К., Жук О.В., Карпинчик В.А. Фармакокинетика тилорона в организме мышей при его внутривенном и пероральном способе введения // Ліки України. - 2003. - №6. - С. 27-29. 2. Жук О.В., Зіньковський В.Т., Сумрій С.К. Визначення процесів необоротного зв'язування 3Наміксину в органах і тканинах мишей // Досягнення біології та медицини. - 2004. - №1(3). - С. 80-84. 3. Зіньковський В.Г., Щукін C.I. Розробка методів позамодельного аналізу процесів розподілу 7 19966 8 ксенобіотиків між кров'ю, органами й тканинами partition ratios. Gueorguieva I., Nestorov I. A., et al. // при їхньому однократному введенні в організм // Pharmacokinet. Pharmacodyn. - 2004. - V. 31(3). - P. Досягнення біології та медицини. - 2005. - № 2 (6). 185-213. - С. 27-33. 5. Зиньковский В.Г. Биокинетика и структура 4. Development of a whole body physiologically новых психотропных препаратов, их предшестbased model to characterise the pharmacokinetics of венников и метаболитов: дисс... докт. биол. наук. benzodiazepines. 1: estimation of rat tissue-plasma Одесса, 1994. - 528 с. Комп’ютерна в ерстка А. Крижанівський Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601