RU2495665C2 - Method for increasing radioactive irradiation sensitivity in animals - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to veterinary science and may be used to increase the radioactive irradiation sensitivity in animal tissues. That is ensured by the pre-radiation parenteral administration of gamma-aminobutyric acid lithium salt in a dose of 40 to 120 mg per 1 kg of body weight.

EFFECT: invention provides the clinical effectiveness in new growths in animals by increasing the radioactive irradiation sensitivity of tissues.

1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к ветеринарии, и может быть использовано в фармакологии, медицине, экспериментальной онкологии, радиологии и животноводстве для парентерального введения сельскохозяйственным и домашним животным с целью повышения эффективности лучевой терапии злокачественных новообразований при снижении, дозы радиоактивного облучения.The invention relates to agriculture, in particular to veterinary medicine, and can be used in pharmacology, medicine, experimental oncology, radiology and animal husbandry for parenteral administration to agricultural and domestic animals in order to increase the efficiency of radiation therapy of malignant neoplasms while reducing the dose of radiation.

Из уровня техники известно, что современная терапия злокачественных новообразований широко использует ионизирующую радиацию с целью вызывания гибели опухолевых клеток. Вот почему в радиобиологической науке интенсивно обсуждаются параллельно два аспекта этой актуальной проблемы: 1 - необходимость разработки препаратов, помогающих защитить здоровые ткани, окружающие ткань, пораженную раковой опухолью; 2 - задача аналогичной значимости заключается в разработке препаратов обеспечивающих снижение радиочувствительности пораженных тканей. Оба направления предполагают достижение синергического эффекта в комплексном лечении рака. Однако каждое из них ориентировано на достижение искомого положительного эффекта диаметрально противоположными способами. Если первый способ должен обеспечить возможность достижения терапевтического эффекта от применения повышенных доз радиационного излучения, то второй нацелен на достижении положительного эффекта при использовании пониженных доз облучения.It is known from the prior art that modern therapy of malignant neoplasms makes extensive use of ionizing radiation in order to cause the death of tumor cells. That is why in radiobiological science two aspects of this urgent problem are intensively discussed in parallel: 1 - the need to develop drugs that help protect healthy tissues surrounding tissue affected by a cancerous tumor; 2 - a task of similar significance is the development of drugs that ensure a decrease in the radiosensitivity of affected tissues. Both directions suggest the achievement of a synergistic effect in the complex treatment of cancer. However, each of them is focused on achieving the desired positive effect in diametrically opposite ways. If the first method should provide the possibility of achieving a therapeutic effect from the use of increased doses of radiation, then the second is aimed at achieving a positive effect when using lower doses of radiation.

Оба этих подхода представляют собой быстро развивающиеся области радиобиологической науки. Для достижения цели широко испытываются самые различные синтетические и природные соединения: полисахариды, нуклеиновые кислоты, низко- и высокомолекулярные вещества содержащие, сульфгидрильные группы, конечно же, наибольшей популярностью пользуются витамины и антиоксиданты.Both of these approaches are rapidly developing areas of radiobiological science. To achieve the goal, a wide variety of synthetic and natural compounds are widely tested: polysaccharides, nucleic acids, low and high molecular weight substances, sulfhydryl groups, of course, vitamins and antioxidants are most popular.

Управление тканевой радиочувствительностью путем использования различного рода радиомодификаторов - распространенный прием. Модификация лучевого воздействия является одним из наиболее значимых направлений в клинической радиологии при терапии злокачественных новообразований. В нашей стране приемы химиосенсибилизации в терапии рака начали интенсивно разрабатываться более 30 лет в рамках Всесоюзной программы "Модификатор".Managing tissue radiosensitivity by using various kinds of radio modifiers is a common technique. Modification of radiation exposure is one of the most significant areas in clinical radiology in the treatment of malignant neoplasms. In our country, chemosensitization methods in cancer therapy have been intensively developed for more than 30 years as part of the All-Union Modifier program.

Из уровня техники известно, что широко используются электроноакцепторные соединения. Наиболее популярными препаратами этой группы являются метронидазол, изометронидазол, тинидазол и др. Лимитирующим фактором в использовании этих препаратов признается большое количество побочных эффектов, в первую очередь выраженная нейротоксичность. Применение гипербарической оксигенации весьма эффективный прием, но в клинической онкологии встречает серьезные трудности вследствие технической сложности метода. Используются в качестве модификатора лучевого воздействия и препараты, искусственно вызывающие гипергликемию и гипертермию. Однако широкого применения в лечении онкологических больных гипергликемия не имеет, так как эффективная концентрация глюкозы соответствует уровню гипергликемической комы, что является очень опасным для здоровья. Были разработаны также и схемы химиолучевого лечения, которые включают комбинацию препаратов 5-фторурацила и платины, наряду с многими другими.It is known from the prior art that electron-withdrawing compounds are widely used. The most popular drugs of this group are metronidazole, isometronidazole, tinidazole, etc. A large number of side effects, primarily pronounced neurotoxicity, are recognized as a limiting factor in the use of these drugs. The use of hyperbaric oxygenation is a very effective method, but in clinical oncology it encounters serious difficulties due to the technical complexity of the method. Used as a modifier of radiation exposure and drugs that artificially cause hyperglycemia and hyperthermia. However, hyperglycemia is not widely used in the treatment of cancer patients, since the effective concentration of glucose corresponds to the level of hyperglycemic coma, which is very dangerous for health. Chemotherapy schemes have also been developed, which include a combination of 5-fluorouracil and platinum, among many others.

Общее заключение по этой сложнейшей проблеме таково, что имеющая место противоречивость результатов, недостаточное знание механизмов летального и радиомодифицирующего действия существующих химиорадиомодификаторов, сложность и опасность использования в клинике, пока препятствуют их широкому и эффективному использованию, что требует разработки новых препаратов препятствуют их широкому и эффективному использованию, что требует разработки новых препаратов (Химическая радиосенсибилизация злокачественных опухолей. С.Л. Дарьялова, А.В. Бойко, И.И. Пелевина, V Российская онкологическая конференция 27-29 ноября 2001 года, Москва; Радиомодификация при комбинированном лечении немелкоклеточного рака легкого. А.Ю. Добродеев, А.А. Завьялов, Л.И. Мусабаева. Сибирский онкологический журнал. 2006, №4, 20; Prasad K.N., Kumar A, Kochupillai V, Cole W.C., High doses of multiple antioxidant vitamins: essential ingredients in improving the efficacy of standard cancer therapy. J. Am. Coll. Nutr., 1999; 18: 13-25, прототип, наиболее близко относящийся к данной работе. Эффективность радиотерапии рака в прототипе повышали введением животным витаминов A, E, C, каротиноидов и антиоксидантов, включая сульфгидрилсодержащие агенты. В прототипе витамины и антиоксиданты вводились в значительно больших дозах, и делалось это многократно, что делает предлагаемый нами способ более предпочтительным.The general conclusion on this complex problem is that the inconsistency of the results, insufficient knowledge of the mechanisms of lethal and radio-modifying effects of existing chemoradiomodifiers, the complexity and danger of use in the clinic, while preventing their wide and effective use, which requires the development of new drugs hinder their wide and effective use , which requires the development of new drugs (Chemical radiosensitization of malignant tumors. S.L. Daryalova, A.V. Boyko, II Pelevina, V Russian Oncology Conference November 27-29, 2001, Moscow; Radiomodification in the combined treatment of non-small cell lung cancer A. Yu. Dobrodeev, A. Zavyalov, L. I. Musabaeva Siberian Oncology Journal . 2006, No. 4, 20; Prasad KN, Kumar A, Kochupillai V, Cole WC, High doses of multiple antioxidant vitamins: essential ingredients in improving the efficacy of standard cancer therapy. J. Am. Coll. Nutr., 1999; 18; : 13-25, prototype closest to this work. The effectiveness of cancer radiotherapy in the prototype was increased by administering to the animals vitamins A, E, C, carotenoids and antioxidants, including sulfhydryl-containing agents. In the prototype, vitamins and antioxidants were administered in significantly larger doses, and this was done many times, which makes our method more preferable.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по повышению эффективности терапии различных видов рака у сельскохозяйственных и домашних животных, с использованием нового препарата, повышающего чувствительность тканей к жесткому радиоактивному гамма-излучению.The present invention is aimed at solving the technical problem of increasing the effectiveness of the treatment of various types of cancer in farm and domestic animals, using a new drug that increases the sensitivity of tissues to hard radioactive gamma radiation.

Заявителем синтезировано новое, отсутствующее в стране и в мире соединение - органическая соль лития с гамма-аминомасляной кислотой. Соединение проявило в эксперименте выраженный радиосенсибилизирующий эффект на организм животных. Способ синтеза литиевой соли гамма-аминомасляной кислоты описан в патенте №2402205 от 27.10.2010, Галочкин В.А., Галочкина В.П., Остренко К.С., Способ повышения стрессустойчивости животных.The applicant synthesized a new compound absent in the country and in the world - an organic lithium salt with gamma-aminobutyric acid. The compound showed a pronounced radiosensitizing effect on the animal organism in the experiment. A method for the synthesis of lithium salt of gamma-aminobutyric acid is described in patent No. 2402205 dated 10.27.2010, Galochkin V.A., Galochkina V.P., Ostrenko K.S., Method for increasing animal stress resistance.

Оба компонента, использованные для синтеза новой органической соли, (минеральная соль лития и гамма-аминомасляная кислота) законодательно разрешены для применения в медицинской практике.Both components used for the synthesis of a new organic salt (lithium mineral salt and gamma-aminobutyric acid) are legally approved for use in medical practice.

В патентной и научно-технической литературе отсутствуют указания на использование литиевой соли гамма-аминомасляной кислоты в качестве вещества повышающего радиочувствительность организма. Данное обстоятельство позволяет считать заявленное изобретение патентоспособным, как отвечающее условию патентоспособности «изобретательский уровень». (Часть четвертая Гражданского кодекса РФ №230 - ФЗ от 18.12.2007).In the patent and scientific literature there are no indications of the use of lithium salt of gamma-aminobutyric acid as a substance that increases the radiosensitivity of the body. This circumstance allows us to consider the claimed invention patentable as meeting the condition of patentability "inventive step". (Part Four of the Civil Code of the Russian Federation No. 230 - Federal Law of 12/18/2007).

Пример 1. Эксперимент проведен на базе фармакотоксикологической лаборатории Научного Центра института медицинской радиологии Российской академии медицинских наук (г.Обнинск, РФ). Исследовались свойства синтезированной соли лития с гамма-аминомасляной кислотой. Эксперимент проведен на 75 крысах линии «Вистар» в возрасте 6-8 недель, разбитых на пять аналогичных групп. Животных облучали на гамма - установке «Луч». Доза облучения составила 7 Гр. Крысы находились в полиуретановых клетках с верхом из металлических прутьев. Кормление животных осуществляли сбалансированным по всем питательным и биологически активным веществам полнорационным гранулированным комбикормом. Продолжительность опыта - 30 дней. За сутки перед облучением у животных убрали корм, оставив только воду. В 10 утра животных погрузили в транспортировочные боксы и переместили в специализированное помещение для предварительной подготовки. Животным опытных групп внутрибрюшинно вводили изучаемый препарат в дозах 120, 70 и 40 мг/кг живой массы соответствено 1-й, 2-й и 3-й опытным группам. 4-я группа служила контролем, ей ввели плацебо и облучили также как и опытных животных, через два часа после инъекции. 5-я группа была интактной, т.е. не подвергалась никаким обработкам. После обработки животных за ними вели постоянное наблюдение. На 10-й и 20-й день у выживших животных брали кровь на биохимические и гематологические анализы. У погибших животных проводили морфологические исследования тканей и органов.Example 1. The experiment was conducted on the basis of the pharmacotoxicological laboratory of the Scientific Center of the Institute of Medical Radiology of the Russian Academy of Medical Sciences (Obninsk, Russian Federation). The properties of the synthesized lithium salt with gamma-aminobutyric acid were studied. The experiment was conducted on 75 Wistar rats aged 6-8 weeks, divided into five similar groups. The animals were irradiated on a gamma ray unit. The radiation dose was 7 Gy. Rats were in polyurethane cages with a top of metal rods. Feeding animals was carried out balanced in all nutrients and biologically active substances, full-grain granulated feed. The duration of the experiment is 30 days. A day before the irradiation, the animals were removed feed, leaving only water. At 10 am, the animals were loaded into transport boxes and moved to a specialized room for preliminary preparation. The animals of the experimental groups were injected intraperitoneally with the studied drug at doses of 120, 70 and 40 mg / kg body weight, respectively, of the 1st, 2nd and 3rd experimental groups. The 4th group served as a control, was given a placebo and was irradiated as well as experimental animals, two hours after the injection. The 5th group was intact, i.e. not subjected to any processing. After treatment, the animals were constantly monitored. On the 10th and 20th day, surviving animals were bled for biochemical and hematological analyzes. Morphological studies of tissues and organs were performed in dead animals.

Выживаемость животных после облучения при применении ГАМК-Li.The survival of animals after irradiation with the use of GABA-Li. Количество днейNumber of days Количество живых животных после обработки препаратом и облученияThe number of live animals after treatment with the drug and exposure Дозы введенного препарата, мг/кг живой массыDoses of the drug administered, mg / kg body weight Контрольная группа (плацебо)Control group (placebo) Интактные животныеIntact animals 120120 7070 4040 1one 15fifteen 15fifteen 15fifteen 15fifteen 15fifteen 55 1212 1313 1313 1313 15fifteen 1010 77 77 66 1010 15fifteen 15fifteen 55 66 55 1010 15fifteen 20twenty 33 00 00 88 15fifteen 2525 00 00 00 77 15fifteen 30thirty 00 00 00 77 15fifteen

В таблице представлена динамика гибели животных по пятидневкам после введения препарата и облучения животных. Прослеживается весьма интересная закономерность. В первые 5 дней после облучения количество погибших животных во всех группах отсутствовало. А, уже начиная с десятого дня, количество погибших животных в опытных группах начинает постепенно превосходить смертность в контрольной группе. И эта динамика продолжает сохраняться до конца эксперимента. Через 20 дней после облучения все животные во всех трех опытных группах (за исключением трех, в группе с введением 120-ти мг препарата/кг массы тела) уже погибли, а в контроле 8 животных осталось живыми. Через 25 дней после начала опыта из всех трех опытных групп, с введением препарата в дозах 120, 70 и 40 мг/кг массы тела соответственно, ни одного животного в живых не осталось. К этому времени животные из трех опытных групп погибли полностью, а в контрольной группе продолжало оставаться живыми почти половина животных (7 голов, 46.6%). В интактной группе за 30 дней эксперимента ни одного случая гибели животных отмечено не было.The table shows the dynamics of animal death by five days after drug administration and animal irradiation. There is a very interesting pattern. In the first 5 days after irradiation, the number of dead animals in all groups was absent. And, starting from the tenth day, the number of dead animals in the experimental groups begins to gradually exceed mortality in the control group. And this dynamics continues to persist until the end of the experiment. 20 days after irradiation, all animals in all three experimental groups (with the exception of three, in the group with the administration of 120 mg of the drug / kg of body weight) had already died, and in the control, 8 animals remained alive. 25 days after the start of the experiment from all three experimental groups, with the introduction of the drug in doses of 120, 70 and 40 mg / kg body weight, respectively, not a single animal was left alive. By this time, animals from the three experimental groups had died completely, and almost half of the animals (7 animals, 46.6%) remained alive in the control group. In the intact group for 30 days of the experiment, not a single case of animal death was noted.

У опытных и контрольной группы по данным морфологических исследований был один диагноз, приводивший к летальному исходу - кишечная форма лучевой болезни. На основе полученных данных можно сделать вывод о выраженных радиосенсибилизирующих свойствах испытанной соли ГАМК-лития. Причем, данные свойства не были дозозависимы. При всех трех испытанных дозах препарата, гибель животных была практически одинакова и достоверно не зависела от использованной дозировки препарата.According to morphological studies, the experimental and control groups had one diagnosis, which led to death - the intestinal form of radiation sickness. Based on the data obtained, it can be concluded about the pronounced radiosensitizing properties of the tested GABA-lithium salt. Moreover, these properties were not dose dependent. For all three tested doses of the drug, the death of the animals was almost the same and did not depend significantly on the dosage used.

Ранее проведенные нами исследования острой и хронической токсичности показали, что соль лития с гамма-аминомасляной кислотой относится к четвертому классу токсичности (ЛД₅₀ - более 1000 мг/кг живой массы) т.е. это низкотоксичное соединение, значительно менее токсичное по сравнению с известными солями лития с минеральными кислотами, разрешенными для использования в медицине. Исследования, проведенные нами по изучению влияния введения описанных доз препарата подтвердили полную безвредность по широкому спектру изучавшихся в организме крыс гематологических, морфологических и физиолого-биохимических показателей.Earlier studies of acute and chronic toxicity showed that lithium salt with gamma-aminobutyric acid belongs to the fourth class of toxicity (LD ₅₀ - more than 1000 mg / kg body weight) i.e. it is a low toxic compound, significantly less toxic compared to the known lithium salts with mineral acids that are approved for use in medicine. The studies we conducted to study the effect of the administration of the described doses of the drug confirmed the complete harmlessness of a wide range of hematological, morphological and physiological and biochemical parameters studied in rats.

На фоне сказанного о выявленных положительных свойствах литиевой соли ГАМК, можно аргументировано утверждать, что проявляемые специфические радиосенсибилизирующие свойства совершенно нельзя рассматривать как следствие токсичности препарата, и его неблагоприятного воздействия на метаболические процессы в организме животных. Однако на настоящей стадии изучения свойств литиевой соли ГАМК, глубинные биохимические механизмы ответственные за его способность повышать радиочувствительность тканей остаются еще не раскрытыми.Against the background of what has been said about the identified positive properties of the lithium salt of GABA, it can be argued that the specific radiosensitizing properties shown cannot be considered as a consequence of the toxicity of the drug, and its adverse effect on metabolic processes in animals. However, at the present stage of studying the properties of lithium salt of GABA, the underlying biochemical mechanisms responsible for its ability to increase the radiosensitivity of tissues are still not disclosed.

Claims (1)

Способ повышения радиочувствительности тканей животных, предполагающий использование биологически активного вещества, отличающийся тем, что в качестве биологически активного вещества животным перед радиоактивным облучением парентерально вводят литиевую соль гамма-аминомасляной кислоты в дозе от 40 до 120 мг на 1 кг живой массы. A method of increasing the radiosensitivity of animal tissue, involving the use of a biologically active substance, characterized in that the lithium salt of gamma-aminobutyric acid is administered parenterally at a dose of 40 to 120 mg per 1 kg of live weight as a biologically active substance to animals.