Местноанестезирующая активность нового производного декагидрохинолина на экспериментальной модели терминальной анестезии

• ¹ Введение. Средства для местной анестезии являются неотъемлемой частью современного обезболивания. Нередко в медицинской практике (в офтальмологии, стоматологии, гинекологии, урологии) возникает необходимость обезболивания слизистых оболочек при проведении хирургических или диагностических операций. Местное обезболивание было и остается высокоэффективным и надежным способом борьбы с болевым синдромом. Оно является принципиальным методом устранения боли и представляет неотъемлемую часть современной клинической практики. Несмотря на то, что постоянно ведется поиск новых средств и методов общего обезболивания в анестезиологии, роль и значение местного обезболивания не уменьшаются. Местная анестезия позволяет оказать скорую помощь и уменьшить время пребывания больного в стационаре. Значение местного обезболивания приобретает еще большую значимость в связи с увеличением объема оказываемой медицинской помощи в амбулаторной практике.

Используемые клинической практикой (офтальмология, стоматология, гинекология, урология) местные анестетики для поверхностной анестезии (бензокаин, лидокаин, тетракаин) обладают рядом общих недостатков, таких, как высокая токсичность, способность вызывать реакции непереносимости, а нередко и низкой активностью [1–3].

Целью поиска новых препаратов является снижение местного раздражающего и повреждающего действия на ткани, уменьшение общей токсичности, более быстрое начало и большая продолжительность анестезии, что позволяет снизить терапевтическую дозу применяемого препарата [4].

Таким образом, в последнее время все большее значение приобретает изыскание новых высокоэффективных и малотоксичных местноанастезирующих средств и их лекарственных форм пролонгированного действия [5].

В настоящее время самый популярный в мире препарат этой группы — лидокаин синтезирован Лефгреном в 1943 г. и считается эталоном местных анестетиков [3, 6]. Следует отметить, что лидокаин, по литературным данным, оказывает слабо выраженное местнораздражающее действие [6]. Известно, что токсичность лидокаина возрастает с увеличением концентрации (при использовании в низких концентрациях токсичность не отличается от прокаина, в то время как токсичность 2% раствора в 2 раза выше) [6]. Поскольку лидокаин быстро абсорбируется из места введения, а для терминальной анестезии используются в т.ч. растворы лидокаина с высокой концентрацией (4,10%), следует учитывать риск развития токсических реакций [6]. Так, максимальная доза лидокаина — 200 мг [6], что составляет ~ 2 мл при использовании 10% раствора.

Тетракаин, безусловно, является самым сильным, длительно действующим и вместе с этим самым токсичным анестетиком из группы эфиров параамино-бензойной кислоты [7], что является его существенным недостатком.

Существенным недостатком бензокаина является его слабая анестезирующая активность [7].

Таким образом, ни один из применяемых сегодня местных анестетиков не идеален, поиск новых препаратов продолжается. Однако, в то время как син-

тезировать химическое соединение со свойствами местного анестетика достаточно легко, крайне трудно добиться значительного снижения токсичности по сравнению с уже существующими препаратами. Основная причина этой сложности состоит в том, что самое серьезное токсическое действие местных анестетиков связано с распространением их локальных терапевтических эффектов на мозг и сосудистую систему [8].

Начало систематического изучения декагидрохинолиновых производных положено учёными бывшего СССР. Активно изучалась местноанестезирующая активность веществ данного химического класса и её зависимость от химической и пространственной структуры соединений [9–14].

Так, диссертационная работа В. В. Аракеловой [9] посвящена изучению местноанестезирующей активности и других сторон фармакологического действия пяти стереоизомеров 1-амил-2-метил-4-оксидекагидрохинолина и пяти стереоизомеров 1-аллил-2-метил-4-оксидекагидрохинолина в связи с их пространственным строением. Докторская диссертация Г. И. Самариной [12] содержит результаты фармакологического исследования 30 соединений: 15 стереоизомеров бензойных эфиров 2-метил-4-оксидекагидрохинолина с метильным, амильным и непредельным аллильным радикалам при атоме азота, а также 15 сложных эфиров 1-алкенил-2,5-диметил-пиперидола-4. В. В. Аракеловой и Г. И. Самариной была изучена зависимость фармакологической активности производных декагидрохинолина, а последней — пиперидина от их химического и стереохимического строения, а также выявлены среди них новые высокоактивные и малотоксичные средства для местной анестезии.

Результаты исследований В. В. Аракеловой и Г. И. Самариной позволили выявить вещества с высокой местноанестезирующей активностью — алма-каин и ринокаин. По решению фармакологического комитета МЗ СССР алмакаин и ринокаин, после длительного и тщательного испытания в клиниках Москвы, Ленинграда, Алма-Аты и других городов, были разрешены для широкого клинического применения.

Исходя из литературных данных, подтверждающих наличие местноанестезирующих свойств у некоторых производных декагидрохинолина [9–14], было сделано предположение о наличии таких свойств и у изучаемого нами производного.

Целью настоящего исследования было изучение местноанестезирующей активности производного декагидрохинолина ФАВ-68 (ФАВ — фармакологически активное вещество) на экспериментальной модели терминальной анестезии.

Материал и методы. Изучалось производное декагидрохинолина, синтезированое под руководством академика К. Д. Пралиева в АО «Институт химических наук им. А. Б. Бектурова» (г. Алматы). Данному соединению присвоен лабораторный шифр ФАВ-68. По химическому строению ФАВ-68 представляет собой 2- (3,4-диметоксифенил) — 4-этинил-4-оксидекагидрохинолин гидрохлорид.

С целью установления вероятности обнаружения у ФАВ-68 местноанестезирующей активности проведен предикторный анализ возможной фармакологической активности данного соединения при помощи программного комплекса PASS v. 10.2, разработанного сотрудниками Института биомедицинской химии им. В. Н. Ореховича. Данный программный комплекс рассчитывает вероятность наличия (Pa) и вероятность отсутствия (Pi) того или иного вида активности, которые имеют значения от 0 до 1. Данные Pa и Pi каждого вида фармакологической активности рассчитываются независимо. Чем выше Pa и чем больше разница между Pa и Pi, тем больше вероятность обнаружить данную активность в эксперименте [15, 16].

Сделан прогноз острой токсичности исследуемого соединения с использованием программного продукта GUSAR (General Unrestricted Structure-Activity Relationships) [17, 18]. Острую токсичность оценивали при моделировании внутрибрюшинного, вну-трижелудочного, подкожного и внутривенного путей введения.

Организация экспериментальной части исследования соответствует международным этическим нормам, регламентирующим эксперименты на животных, а также требованиям GLP. Все эксперименты выполнялись с разрешения комиссии по биомедицинской этике УО «Гродненский государственный медицинский университет» (2013 г.).

В опыте использовали ненаркотизированных кроликов-самцов массой 2,0–3,5 кг [5].

В качестве препаратов сравнения (эталонов) использовались бензокаин, лидокаин и тетракаин. Кролика помещали в специальный ящик с отверстием, фиксирующим голову. Поскольку ФАВ-68 и бензокаин малорастворимы в воде, их растворяли в смеси универсального поверхностно активного вещества TWIN-80 и воды для инъекций в пропорции 1:10, для чистоты эксперимента водорастворимые лидокаин и тетракаин растворяли аналогичным образом. Растворы ФАВ-68 (1, 0,5, 0,25%), лидокаина и бензокаина (2, 1, 0,5%), тетракаина (1, 0,5, 0,25%) вводили в конъюнктивальный мешок глаза кролика в объеме 0,15 мл.

Порог чувствительности роговицы глаза к тактильному воздействию определяли по стандартной методике при помощи манипуляции с конским волосом. Первое определение уровня поверхностной анестезии проводили на 8-й минуте опыта и повторяли на 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 и 60-й минутах (13 определений). В каждой пробе отмечают минимальное число прикосновений одинаковой силы и ритма, вызывающих смыкание век. Каждую концентрацию вещества проверяли 8 раз, используя роговицу глаз разных экспериментальных животных [5].

За индекс Ренье, характеризующий степень анестезии, принимали среднюю величину, вычисленную из суммы величин, полученных при испытании исследуемого вещества в течение 60 мин. Отсутствие мигательного рефлекса в течение 1 мин (100 прикосновений) расценивали как показатель полной анестезии. Максимальный индекс Ренье для высокоактивных веществ равен 1300, минимальный (для неактивных соединений) — 13. Исходную чувствительность роговицы глаза кролика определяют дважды с интервалом в 5 мин (ресницы перед опытом состригали). В качестве контроля определяли индекс Ренье для универсального поверхностно активного вещества TWIN-80 и воды для инъекций в пропорции 1:10 [5].

Исходя из полученных данных, отражающих изменения чувствительности роговицы под воздействием местноанестезирующего соединения, определяют начало (для активных веществ с 1-й минуты после введения) или латентный период и общую длительность анестезии [5].

Одновременно с выявлением местноанестезирующей активности определяли местнораздражающее действие исследуемого вещества на ткани глаза кролика [5].

Для оценки этого действия используется следующая шкала: 0 баллов — нет видимых изменений; 1 балл — гиперемия конъюнктивы и края век, мигательной перепонки в пределах 30 мин, смыкание век не более чем на 5–10 мин после введения вещества; 2 балла — гиперемия конъюнктивы век, мигательной перепонки края век, склеры и инфильтрация (уплотнение) тканей век в течение 30–300 мин; 3 балла — гиперемия конъюнктивы век, мигательной перепонки края век, склеры и инфильтрация, длящиеся более 300 мин [5].

Обнаружение местнораздражающего действия у изучаемого вещества (2 балла и более в соответствии с представленными шкалами) свидетельствует о малой перспективности этого вещества [5].

Статистическая обработка данных проводилась с помощью компьютерной программы Statistica 6.0 (StatSoft. Inc.). Поскольку распределение в большинстве групп данных отличалось от нормального, результаты выражались как медиана (Me) и интерквартильный размах (25-й процентиль — 75-й процентиль). Cравнение данных с контролем проводилось с помощью непараметрических методов с использованием U-критерия Манна — Уитни для несвязанных групп. Статистически достоверным различие между оцениваемыми группами считалось при р<0,05 [19, 20].

Результаты. По результатам проведенного при помощи программного комплекса PASS v. 10.2 пре-дикторного анализа спрогнозированы вероятные виды фармакологической активности ФАВ-68 на основе его структурной формулы. Вероятность наличия местноанестезирующей активности у ФАВ-68 (Pa) составляет 0,563, вероятность отсутствия данного вида активности (Pi) составляет 0,025 [16]. Следовательно, полученные результаты анализа подтверждают гипотезу наличия у ФАВ-68 способности вызывать местную анестезию.

По результатам компьютерного моделирования получены следующие показатели острой токсичности ФАВ-68: при внутрибрюшинном введении LD50=846,3 мг/кг, при внутривенном введении LD50=29,8 мг/кг [17]. В соответствии с классификацией острой токсичности веществ по К. К. Сидорову, при внутрибрюшинном введении ФАВ-68 относится к 4-му классу токсичности (LD50=101–1000 мг/кг), т.е. является малотоксичным [21].

Результаты экспериментов в виде рассчитанного индекса Ренье (степень анестезии), латентного периода и продолжительности анестезии для разных концентраций исследуемого вещества, а также для препаратов сравнения представлены в табл. 1.

Из табл. 1 видно, что местноанестезирующая активность 1 % раствора ФАВ-68 достоверно (p<0,05) выше активности 1% и 2% растворов бензокаина в 5,98 и 3,9 раза соответственно, а также достоверно (p<0,05) выше активности 1 % и 2% растворов лидокаина в 4,76 и 2,43 раза соответственно. Местноанестезирующая активность 1 % раствора ФАВ-68 уступает активности 1 % раствора тетракаина наполовину. Местноанестезирующая активность 0,5% раствора ФАВ-68 достоверно (p<0,05) выше активности 0,5% и 1 % растворов бензокаина в 5,29 и 2,45 раз соответственно, а также достоверно (p<0,05) выше активности 0,5% и 1 % растворов лидокаина в 3,62 и 1,95 раза соответственно. Местноанестезирующая активность 0,5% раствора ФАВ-68 уступает активности 0,25% и 0,5% растворов тетракаина.

Местноанестезирующая активность 0,25% раствора ФАВ-68 достоверно (p<0,05) выше активности 0,5% раствора бензокаина в 2,21 раза, а также достоверно (p<0,05) выше активности 0,5% раствора лидокаина в 1,51 раза. Местноанестезирующая активность 0,25% раствора ФАВ-68 уступает активности 0,25% раствора тетракаина.

Латентный период анестезии (время наступления анестезии) 0,25-1 % раствора ФАВ-68 короче, чем латентный период всех препаратов сравнения в разных концентрациях (достоверно (p<0,05) для 0,5% раствора бензокаина, 0,5% и 1 % растворов лидокаина, 0,25% и 0,5% растворов тетракаина).

Продолжительность анестезии 0,5% и 1% растворов ФАВ-68 статистически значимо (p<0,05) превосходит таковую 0,5% и 1 % растворов бензокаина соответственно. Продолжительность анестезии 0,5% раствора ФАВ-68 статистически значимо (p<0,05) превосходит таковую 0,5% раствора лидокаина. Продолжительность анестезии растворов ФАВ-68 статистически значимо (p<0,05) уступает продолжительности анестезии растворов тетракаина в эквивалентных концентрациях.

Из табл. 2 видно, что ФАВ-68 не вызывает видимых изменений тканей глаза кролика, т.е. не обладает местнораздражающим действием, что является

Эффективность производного декагидрохинолина ФАВ-68 и эталонных лекарственных средств при терминальной анестезии (конъюнктива глаз кроликов, n=8)

Таблица 1

Вещество (лабораторный шифр)	Концентрация (%)	Индекс Ренье	Латентный период анестезии (мин)	Продолжительность анестезии (мин)
	1,0	490,0 (313,0; 631,0)	1,0 (1,0; 1,0)	47,5 (42,5; 55,0)
ФАВ-68	0,5	201,0 (131,0; 225,5)	1,0 (1,0; 1,0)	35,0 (27,5; 42,5)
	0,25	84,0 (76,0; 99,0)	1,0 (1,0; 1,0)	20,0 (20,0; 30,0)
	2,0	125,5 (111,5; 133,5)	1,0 (1,0; 2,0)	45,0 (42,5; 45,0)
Бензокаин	1,0	82,0 (76,0; 87,0)	1,5 (1,0; 2,0)	40,0 (35,0; 40,0)
	0,5	38,0 (33,5; 45,5)	2,0 (2,0; 2,0)	22,5 (20,0; 25,0)
	2,0	201,5 (195,0; 209,5)	1,0 (1,0; 2,0)	50,0 (45,0; 50,0)
Лидокаин	1,0	103,0 (51,0; 126,5)	2,0 (1,0; 3,0)	45,0 (42,5; 47,5)
	0,5	55,5 (48,5; 59,0)	4,5 (3,5; 5,0)	25,0 (25,0; 27,5)
	1,0	946,0 (892,0; 976,5)	1,0 (1,0; 2,0)	60,0 (60,0; 60,0)
Тетракаин	0,5	745,5 (710,5; 781,5)	2,0 (1,5; 2,0)	57,5 (55,0; 60,0)
	0,25	501,5 (477,0; 537,5)	2,0 (2,0; 3,0)	37,5 (30,0; 40,0)
Контроль (TWIN 80 / вода для инъекций в соотношении 1:10)		13 (13; 13)	-	-

П р и м еч а н и е : значения в ячейках: медиана (25-й процентиль; 75-й процентиль).

Таблица 2

Интенсивность местнораздражающего действия (в баллах) производного декагидрохинолина ФАВ-68 и эталонных лекарственных средств на ткани глаза кролика (n=8)

Вещество (лабораторный шифр)	Концентрация (%)	Местнораздражающее действие (в баллах)
	1,0	0
ФАВ-68	0,5	0
	0,25	0
	2,0	2,0 (2,0; 2,5)
Бензокаин	1,0	2,0 (1,5; 2,0)
	0,5	2,0 (1,0; 2,0)
	2,0	0
Лидокаин	1,0	0
	0,5	0
	1,0	1,0 (1,0; 2,0)
Тетракаин	0,5	1,0 (1,0; 1,5)
	0,25	1,0 (1,0; 1,0)
Контроль (TWIN 80 / вода для инъекций в соотношении 1:10)		0

П р и м еч а н и е : 0 баллов — нет видимых изменений; 1 балл — гиперемия конъюнктивы и края век, мигательной перепонки в пределах 30 мин, смыкание век не более чем на 5–10 мин после введения вещества; 2 балла — гиперемия конъюнктивы век, мигательной перепонки, каря век, склеры и инфильтрация (уплотнение) тканей век в течение 30–300 мин; 3 балла — гиперемия конъюнктивы век, мигательной перепонки края век, склеры и инфильтрация, длящиеся более 300 мин. Значения в ячейках: медиана (25-й процентиль; 75-й процентиль).

его существенным преимуществом перед бензокаином и тетракаином.

Обсуждение. Результаты проведенных исследований демонстрируют и доказывают наличие у производного декагидрохинолина ФАВ-68 способности вызывать терминальную анестезию.

ФАВ-68 значительно превосходит по своей местноанестезирующей активности и по продолжительности анестезии бензокаин и лидокаин — самый популярный в мире местный анестетик — и уступает лишь одному из самых сильных и вместе с этим одному из самых токсичных местных анестетиков — тетракаину [7].

Наиболее близким к исследуемому веществу из местных анестетиков для терминальной анестезии, применяемых сегодня в клинике, является бензокаин (анестезин). Бензокаин малорастворим в воде, т.е. липофилен (как и исследуемое вещество). Известно, что чем липофильнее молекулы местного анестетика, тем быстрее они взаимодействуют с рецептором натриевого канала. Эффект также находится в прямой связи с растворимостью в жирах, если при этом гидрофильность препарата достаточна, чтобы диффундировать в место действия. Менее гидрофильные местные анестетики, действуют сильнее и дольше, чем более гидрофильные [8].

Существенным преимуществом ФАВ-68 перед тетракаином и бензокаином является отсутствие местнораздражающего действия. Кроме того, латентный период анестезии (время наступления анестезии) ФАВ-68 короче, чем латентный период всех препаратов сравнения в разных концентрациях.

Немаловажно, что ФАВ-68 обладает низкой токсичностью по результатам компьютерного моделирования, что удовлетворяет одному из требований, предъявляемых к лекарственному средству — обладать, по возможности, низкой токсичностью.

В ходе проведенных ранее экспериментов нами было установлено наличие у ФАВ-68 противоарит-мических свойств, т.к. данное соединение показало высокую активность при его тестировании на хлороформной и хлоридкальциевой экспериментальных моделях аритмии, в связи с чем сделано предположение о принадлежности ФАВ-68 к I классу антиарит-миков [22].

Антиаритмики I класса снижают проницаемость клеточной мембраны для ионов натрия, аналогичный механизм действия присущ местным анестетикам: они, так же как и антиаритмики I класса (преимущественно Ib), изменяют функцию клеточной мембраны, блокируя натриевые каналы. Некоторые местные анестетики в концентрациях ниже требуемых для блокады нервного проведения являются отличными противоаритмическими препаратами. Влияя на мембраны клеток миокарда, местные анестетики повышают порог возбудимости и увеличивают рефрактерный период. Это свойство определяет применение некоторых препаратов в качестве антиаритмических средств [8].

Исходя из изложенного, экспериментально подтвержденное наличие местноанестезирующих свойств у ФАВ-68, а также наличие у него противо-аритмической активности позволяют предположить механизм действия данного соединения — блокаду натриевых каналов. Очевидно, перспективным будет исследование влияния ФАВ-68 на трансмембранные ионные токи в эксперименте, для конкретизации представлений о его механизме действия.

Таким образом, гидрохлорид 2- (3,4-диметоксифенил) — 4-этинил-4-оксидекагидрохинолин является весьма перспективным соединением для его дальнейшего изучения в рамках углубленных доклинических и клинических испытаний с целью внедрения в клиническую практику в качестве лекарственного средства.

Выводы:

• 1.    Гидрохлорид 2- (3,4-диметоксифенил) — 4-этинил-4-оксидекагидрохинолина (ФАВ-68) обладает способностью вызывать терминальную анестезию.

• 2.    ФАВ-68 значительно превосходит по местноанестезирующей активности и по продолжительности анестезии бензокаин и лидокаин и уступает тетракаину.

• 3.    Существенным преимуществом ФАВ-68 перед тетракаином и бензокаином является отсутствие у него местнораздражающего действия.

• 4.    Латентный период анестезии (время наступления анестезии) ФАВ-68 короче, чем латентный период бензокаина, лидокаина и тетракаина в разных концентрациях.

• 5.    ФАВ-68 обладает низкой токсичностью по результатам компьютерного моделирования.

• 6.    Сделано предположение о наличии у ФАВ-68 способности блокировать натриевые каналы.