Способ повышения проницаемости гематоэнцефалического

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2391107
(13)
C1
(51) МПК
A61K33/14
A61K33/00
A61P43/00
A61M5/00
(2006.01)
(2006.01)
(2006.01)
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) Заявка: 2009115283/14, 21.04.2009
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
21.04.2009
(45) Опубликовано: 10.06.2010
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: АРОНОВ М.С. и др. «Временное
гиперосмолярное открытие
гематоэнцефалического барьера как метод
повышения эффективности химиотерапии
опухолей головного мозга». Вопросы
нейрохирургии им. Н.Н.Бурденко, 3, 2008, с.5259. RU 2152038 C1, 27.06.2000. SU 1690742 A1,
15.11.1991. RU 2201762 C1, 10.04.2003. CN1683016
A, 19.10.2005, реферат.GERSTNER ER. et al.
Increased permeability of the blood-brain barrier to
chemotherapy in metastatic brain tumors:
establishing a treatment paradigm., J Clin Oncol.
2007 Jun 1; 25(16):2306-12, реферат.
(72) Автор(ы):
Медяник Игорь Александрович (RU),
Мухина Ирина Васильевна (RU),
Яковлева Евгения Ивановна (RU),
Рахчеева Мария Владимировна (RU),
Евдокимова Ольга Сергеевна (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Нижегородская государственная медицинская
академия Федерального агентства по
здравоохранению и социальному развитию"
(ГОУ ВПО НижГМА Росздрава) (RU)
Адрес для переписки:
603005, г.Нижний Новгород, ул. Алексеевская, 1,
Патентно-лицензионный отдел НижГМА
Росздрава, зав. патентно-лицензионным отделом
Е.К. Павловой
(54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ ГЕМАТОЭНЦЕФАЛИЧЕСКОГО БАРЬЕРА
(57) Реферат:
Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии, нейроонкологии, и может быть использовано
при необходимости доставки лекарственных препаратов через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Для
этого интракаротидно вводят озонированный физиологический раствор. Введение осуществляют
однократно с концентрацией озона 0,7 мг/л и дозой озона 0,0035 мг/кг. Способ позволяет обеспечить
увеличение времени проницаемости ГЭБ с одновременным снижением количества осложнений за счет
использования озона, образующего при распаде метаболиты, участвующие в различных реакциях на
клеточном уровне. 1 табл., 5 ил.
Предлагаемый способ относится к медицине, а именно к экспериментальной и клинической медицине, и
может быть использован в неврологии при лечении ишемических повреждений, травмы мозга,
нейродегенеративных заболеваниях, а также в нейрохирургии, в частности в нейроонкологии в комплексном
лечении злокачественных опухолей головного мозга (ЗОГМ).
Известно, что при ЗОГМ средняя продолжительность жизни, например, больных глиобластомами
составляет 9-12 мес, анапластическими астроцитомами 20-24 мес. Одной из основных причин этого
является высокая устойчивость ЗОГМ к проводимому химио-лучевому лечению. Существенным фактором,
препятствующим доставке химиопрепартов в опухоль, является наличие гематоэнцефалического барьера
(ГЭБ). ГЭБ представляет собой структуру, состоящую из клеток эндотелия капилляров с тонкими
межэндотелиальными щелями и плотными контактами, трехслойной базальной мембраны и окружающей
капилляр плотно прилегающей нейроглии.
В настоящее время известно несколько способов, позволяющих вызвать повышение проницаемости ГЭБ:
повышение давления в мозговых сосудах выше 90 мм рт.ст., вдыхание газовой смеси с увеличенным
содержанием двуокиси углерода, введение растворов брадикинина, лейкотриена С 4, гипертермия.
Однако до настоящего времени ни один из известных способов не нашел применения в клинической
практике. Причина этого - кратковременность нарушения ГЭБ, и/или наличие побочных реакций, и/или
противопоказаний.
Наиболее близким к заявляемому способу по совокупности существенных признаков является известный
способ повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера, который авторами принят за прототип.
Известный способ заключается во введении болюсного гиперосмолярного раствора маннита во внутреннюю
сонную (интракоротидно) или позвоночную артерии и активно применяется в клинической практике при
лечении ЗОГМ, так как позволяет повысить проницаемость гематоэнцефалического барьера (Аронов М.Ф.,
Кобяков Г.Л., Лубнин А.Ю., Яковлев СБ. Временное гиперосмолярное открытие гематоэнцефалического
барьера, как метод повышения эффективности химиотерапии опухолей головного мозга. Журнал нейрохир.
им. Н.Н. Бурденко, 2008,
3, с.52).
Вместе с тем известный способ имеет существенные недостатки, такие как:
- наличие побочных действий (риск развития генерализованных судорог, резкая брадикардия до 25-30 мин),
артериальная гипертензия, нарушение дыхания, артериальный спазм;
- недостаточная эффективность - в 25% случаях не происходит повышение проницаемости ГЭБ в ответ на
введение маннита;
- наличие противопоказаний (нарушение выделительной функции почек и тяжелая недостаточность
кровообращения).
- короткое время повышения проницаемости ГЭБ, так называемое «терапевтическое окно» - время, на
протяжении которого доставка препаратов к опухоли через ГЭБ облегчается, составляет только около 40
мин. После чего ГЭБ восстанавливается полностью (Зозуля Ю.А. Глиомы головного мозга. - Киев, 2007,
с.632).
Важность повышения проницаемости ГЭБ по времени заключается в том, что ряд химиопрепаратов
воздействуют на опухолевые клетки только в определенные фазы клеточного цикла. Вместе с тем активно
пролиферирующие опухолевые клетки находятся в разных фазах митотического цикла. По некоторым
данным продолжительность фазы синтеза клетки злокачественной астроцитомы и глиобластомы составляет
более 8 часов. Кроме того, часть опухолевых клеток, не подвергающихся делению, находятся вне
митотического цикла в фазе GO. Поэтому кратковременное повышение проницаемости ГЭБ при
интракаротидной химиотерапии не позволяет оказывать воздействие противоопухолевыми препаратами на
существенную часть опухолевых клеток.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа повышения проницаемости ГЭБ, который
является эффективным, не оказывает побочных осложнений, не имеет противопоказаний и позволяет на
длительный период времени повысить проницаемость ГЭБ.
Поставленная задача решается способом повышения проницаемости ГЭБ путем введения лекарственного
средства интракаротидно, согласно изобретению, в качестве лекарственного средства используют
озонированный физиологический раствор (ОФР), который вводят однократно с концентрацией озона 0,7
мг/л и дозе озона 0,0035 мг/кг.
Техническим результатом заявляемого способа является его более высокая эффективность, так как
повышение проницаемости ГЭБ наблюдается у 100% случаев, увеличение периода времени повышения
проницаемости ГЭБ до 14 суток по сравнению с 40 мин в известном способе, при этом отсутствуют
побочные действия и противопоказания.
Это обусловлено тем, что озон, растворенный в физиологическом растворе, при введении его в сосудистое
русло распадается с образованием активных форм кислорода и свободно-радикальных соединений, которые
являются нормальными метаболитами организма человека и участвуют в митохондриальном и
микросомальном окислениях, ферментативных реакциях и т.д.
Предпочтительно однократное введение физиологического раствора с концентрацией озона 0,7 мг/л и дозе
озона 0,0035 мг/кг.
Методом оценки состояния ГЭБ при введении ОФР выбрана трансмиссионная электронная микроскопия
(Боголепов Н.Н. Ультраструктура мозга при гипоксии. - М.: Медицина, 1979, с.167; Бредбери М. Концепция
гематоэнцефалического барьера. / Пер. с англ. В.И.Кандора / Под ред. Г.Н.Кассиля. - М.: Медицина, 1983.
с.480).
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом: однократно интракаротидно вводят ОФР с
концентрацией озона 0,7 мг/л и дозе озона 0,0035 мг/кг. Интракаротидное введение ОФР проводят со
скоростью 1 мл/мин в объеме 1 мл на 200 г массы животного.
Получение ОФР осуществляют с помощью озонатора при барботировании 50 мл физиологического раствора
озон-кислородной смесью на протяжении 40 мин. Концентрацию растворенного озона в физиологическом
растворе определяют с помощью анализатора озона в жидких средах, например ИКОЖ-5.
Конкретное применение предлагаемого способа.
Исследование проводилось на беспородных белых крысах самцах массой 280±2,8 г. Всего исследование
проведено на 25 животных, из них 5 животных в контрольной группе.
Проведена серия экспериментов, в которой изучалось состояние ГЭБ при введении животному ОФР с
концентрацией озона 0,7 мг/л и дозе озона 0,0035 мг/кг. Серия была разделена на 4 исследуемых группы по
времени проведения
электронномикроскопических исследований: анализ проводили через 15 мин, через 1, 14 и 30 суток после
введения ОФР. В каждой группе было по 5 животных. В контрольной группе 5-ти животным вводили
физиологический раствор в соответствующем объеме. Одномоментная декапитация животного в
контрольной группе осуществлялась через 15 мин на фоне нембуталового наркоза.
Распределение животных по группам в исследовании в зависимости от времени наблюдения
Таблица 1
Концентрация
озона
в Время
физиологическом
растворе, наблюд
мг/л и доза, мг/кг
ения
Группа
15 мин
0,7/0,0035
1
Группа
2
1 сутки
n=5
Гру Гру
ппа ппа
3
4
14 30
сут сут
ок ок
n
n=5 n=5 =
5
Для электронно-микроскопического исследования ультратонкие срезы готовились на ультратоме Ultracut
фирмы Reichert-jung из ткани мозга сенсомоторной зоны коры мозга на стороне введения и
просматривались на трансмиссионном электронном микроскопе Morgagni 268D фирмы FEI.
В результате проведенного исследования выявлено, что через 15 мин в контрольной группе животных после
интракаротидного введения физиологического раствора в структуре ткани мозга изменениий
проницаемости ГЭБ не выявлено (фиг.1)
На фиг.1 представлена ультраструктура ГЭБ в норме, у интактных животных: четкая базальная мембрана,
плотные межэндотелиальные контакты - отсутствие признаков нарушения проницаемости ГЭБ (фиг.1, X
26500).
Обозначения на фиг.1:
1 - отростки астроцитов;
2 - базальная мембрана;
3 - межэндотелиальные щели.
Что касается исследуемых групп, то в группе 1 через 15 мин после интракаротидного введения ОФР с
концентрацией озона 0,7 мг/л в дозе озона 0,0035 мг/кг отмечается повышение проницаемости ГЭБ, о чем
свидетельствует набухание эндотелия капилляров неокортекса, набухание отростков астроцитов в
перикапиллярной области, разводокнение базальной мембраны (фиг.2).
На фиг.2 представлена ультраструктура ГЭБ, где видно набухание перикапиллярных отростков астроцитов,
разволокнение и неравномерная толщина базальной мембраны, набухание эндотелия капилляров (X 35500).
Обозначения к фиг.2:
1 - отростки астроцитов;
2 - базальная мембрана;
3 - межэндотелиальные щели;
4 - эндотелий капилляров.
Изменения ультраструктуры нейронов коры головного мозга через 15 мин после введения ОФР в
концентрации 0,7 мг/л носят адаптивный характер в ответ на воздействие окислительного фактора:
значительная часть нейронов имеют обычный вид, в отдельных нейронах наблюдается увеличение
активности белоксинтезирующих органелл.
В группе 2, через 1 сутки после интракаротидного введения ОФР с концентрацией озона 0,7 мг/л в дозе
озона 0,0035 мг/кг наблюдается выраженное повышение проницаемости ГЭБ (фиг.3).
На фиг.3 представлена ультраструктура ГЭБ с признаками повышения проницаемости в виде значительного
набухания и увеличения размера отростков астроцитов, набухания и разволокнения базальной мембраны,
расширения межэндотелиальных щелей до 20-30 нм (X 47700). Большая часть нейронов находится в
состоянии адаптации.
Обозначения к фиг.3:
1 - отростки астроцитов;
2 - базальная мембрана;
3 - межэндотелиальные щели.
В группе 3 на 14 день после интракаротидного введения ОФР с концентрацией озона 0,7 мг/л в дозе озона
0,0035 мг/кг выявляется частичное восстановление структуры ГЭБ (фиг.4).
На фиг.4 представлен ГЭБ с признаками восстановления его ультраструктуры. Эндотелий капилляров с
плотными межклеточными контактами, базальная мембрана четко выражена, небольшое набухание
отростков астроцитов (X 24400). Нейроны обычного вида.
Обозначения на фиг.4:
1 - отростки астроцитов;
2 - базальная мембрана;
3 - межэндотелиальная щель;
4 - эндотелий капилляров.
В группе 4 на 30 сутки после интракаротидного введения ОФР в концентрации 0,7 мг/л и дозе 0,0035 мг/кг
ГЭБ без признаков повышения проницаемости (фиг.5).
На фиг.5 представлен капилляр, который окружают отростки астроцитов без признаков набухания (X
53000). Нейроны находятся в разной степени активности.
Обозначения к фиг.5:
1 - отростоки астроцитов.
Таким образом, однократное интракаротидное введение ОФР с концентрацией озона 0,7 мг/л и дозе озона
0,0035 мг/кг приводит к увеличению проницаемости ГЭБ через 15 минут после введения и полному
восстановлению его ультраструктуры к 30 суткам.
Предлагаемый способ является эффективным, так как позволяет повысить проницаемость ГЭБ в 100%
случаев введения ОФР, он не имеет противопоказаний, не вызывает осложнений и приводит к длительному
по времени повышению проницаемости ГЭБ.
Предлагаемый способ может быть также использован в экспериментальной и клинической медицине, в
частности в неврологии и нейрохирургии, для обеспечения доставки лекарственных препаратов через ГЭБ
при лечении заболеваний центральной нервной системы.
Формула изобретения
Способ повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера путем введения лекарственного
средства интракаротидно, отличающийся тем, что в качестве лекарственного средства используют
озонированный физиологический раствор, который вводят однократно с концентрацией озона 0,7 мг/л и
дозе озона 0,0035 мг/кг.
РИСУНКИ