диссертации / 5

среди которых РФП, хромофоры, АТ. Таким образом, возможна активная сайт-

специфическая доставка ЛС в требуемую ткань и осуществление через присоединенные агенты направленной специфической терапии. Наглядно проиллюстрируем вышесказанное.

Мицеллы.

Полимерные наночастицы, способные самоорганизовываться в термодинамически устойчивые конгломераты за счет ионных, гидрофобных и ван-дер-ваальсовых взаимодействий привлекали умы исследователей на протяжении последних десятилетий (рис. 7).

Рис. 7. Схематическое изображение мицеллы. Серый круг - гидрофобная сердцевина. Жирные короткие отрезки - ЛС. Извитые нити - полимер [13].

Начиная с 1980-х годов, когда были созданы звездообразные дендримерные полимеры «Starburst», было разработано множество различных подходов к созданию инкапсулированных ЛС. Главным достоинством использования

полимерных мицелл являются их биосовместимость и способность контролируемо и равномерно высвобождать ЛС относительно избирательно в определенном органе, ткани, специфическом клеточном компартменте. PLGA,

полилактогликолевая кислота, к примеру, долгое время использовалась и продолжает использоваться, как основа для формирования биодеградирующих мицелл (рис.8, 9).

Рис. 8. Химическая структура PLGA.

Полимеры, построенные из PLGA, расщепляются и образуют продукты,

вступающие на универсальный общебиологический путь метаболизма - в цикл Кребса, и затем удаляются через почки.

Рис. 9. Синтез поли-α,β-аспартата.

Исследования показывают, что PLGA-мицеллы, содержащие в себе пДНК,

меченные флуоресцентной меткой, захватываются in vitro NIH 3T3 клетками и быстро выходят в цитоплазму из эндолизосом, что может использоваться в целях генной трансфекции. Labhasetwar успешно продемонстрировал инкапсуляцию дексаметазона в PLGA мицеллы, осуществленную с помощью техники double-emulsion, и последующую доставку комплекса в цитоплазму клеток. Благодаря постоянному уровню ЛС в цитоплазме, был зафиксирован увеличенный терапевтический эффект комплекса на ГМК по сравнению со свободным ЛС. Исследования in vivo также демонстрируют многообещающие результаты. Возможна пассивная прицельная доставка мицелл в опухолевые

32

ткани за счет EPR эффекта. Кроме того, возможна и активная прицельная доставка комплексов с присоединением к ним пептидов, олигонуклеотидов,

олигосахаридов, АТ, способных взаимодействовать с определенными,

специфическими для той или иной ткани молекулами. Такого рода модификации обеспечивают сайт-специфическую доставку ЛС, существенно снижают побочные эффекты препарата и определяют более высокую LD50 и,

соответственно, более широкий терапевтический интервал доз. Другие классы полимерных наноструктур включают в себя самоорганизовывающиеся амфифильные полимерные мицеллы, демонстрирующие высокую стабильность в водном растворе, к которым относятся в частности PEG-поли-α,β-аспартат и

PEG-поли-β-бензил-L-аспартат, обладающие высокой водной растворимостью и стабильностью (рис. 9).

Структура наночастиц типа гидрофобное ядро-гидрофильная оболочка делает возможным помещение в сердцевину гидрофобную молекулу ЛС и присоединение молекул, обеспечивающих прицельную доставку мицелл, через поверхностные группировки оболочки. Такие мицеллы образуются спонтанно в водном растворе путем самосборки, когда концентрация полимера достигает критической величины. Более того, ЛС можно поместить в сердцевину мицеллы и методом прямой конъюгации. Высвобождение ЛС в таком случае будет состоять из нескольких этапов: деградация сферической мицеллы и разрыв ковалентной связи между ЛС и полимером. Приведем несколько примеров успешного применения наночастиц такого рода. Maysinger

продемонстрировал быстрый эндоцитоз меченных флуоресцентной меткой мицелл, сформированных поли-капролактон-β-ПЭО, клетками феохромоцитомы крысы. В дополнение добавим, что эксперименты показывают способность эффективной доставки различных терапевтических агентов с помощью мицелл. Наночастицы, построенные ПЭО-β-поли-L-АК,

были эффективно использованы для доставки доксорубицина и циклофосфамида in vivo и продемонстрировали более высокие значения

33

противоопухолевого действия по сравнению со свободными аналогами данных цитостатиков. Однако необходимо проводить новые исследования на предмет иммунногенности и других нежелательных эффектов, способных проявить себя in vivo.

Фуллерены.

Фуллерены представляют собой одну из аллотропных модификаций углерода,

открытую в 85-ом при изучении квантовым химиком Крото вместе со своими сотрудниками Керлом и Смолли масс-спектров паров графита, полученных при лазерном облучении твердого образца.

Рис. 10. Бакминстерфуллерен.

Были обнаружены пики с максимальной амплитудой, соответствующей кластерам 60-ти и 70-ти атомов углерода. Названы они были в честь американского архитектора Бакминстера Фуллера, применявшего для постройки куполов своих зданий пяти- и шестиугольники, являющиеся основными структурными элементами молекулярных каркасов всех фуллеренов. Следует отметить, что возможность существования фуллеренов была предсказана ещѐ в 1971 году в Японии и теоретически обоснована в 1973

году в России. Кроме того, в записях да Винчи можно найти «фуллерен»,

являющийся по форме своей усеченным икосаэдром. Интерес к фуллеренам растет не только в связи с их необычной трехмерной, совершенной в некотором роде структуре и физико-химическим свойствам, но и заманчивыми перспективами их прикладного использования. Мы же рассмотрим некоторые аспекты их применения в нанофармакологии. Как правило, используют

34

фуллерен С60, бакминстерфуллерен (рис.10). Так как это полые сферические образования, можно поместить какие-нибудь молекулы внутрь их, а можно снаружи. Возникает проблема, которая связана с гидрофобностью фуллеренов,

а значит с их нерастворимостью в воде. Проблема решается присоединением снаружи поверхностно-активных, заряженных карбоксильных и первичных аминных группировок. Такие производные фуллеренов эффективно проникают через клеточную мембрану и другие биологические барьеры, в частности, через ГЭБ, что представляет несомненный интерес для более эффективной доставки ЛС в область фармакологического воздействия. Особенности поведения фуллеренов в биологическом объекте говорят об их потенциальном широком применении в нанофармакологии. При внутривенном введении они быстро перераспределяются в различных органах и тканях. За счет поверхностно-

активных группировок возможна конъюгация фуллеренов и различных ЛС. К

примеру, показано, что паклитаксел, ассоциированный с фуллеренами увеличивает свое время полужизни в четыре раза в бычьей плазме по сравнению со свободным паклитакселом. Wilson и сотрудники успешно присоединили к фуллеренам специфические ZME-018 АТ, для прицельной доставки к клеткам меланомы человека, усиленно экспрессирующим поверхностный АГ gp240. В настоящее время обсуждается перспектива помещения внутрь фуллеренов гемоглобина и создание искусственных эритроцитов. Существуют противники такого рода начинаний вследствие недостаточных знаний о функциях этих постклеточных структур. Ведь эритроцит не просто упругий мешок с гемоглобином, и в обязанности его входит не только транспорт кислорода. Имеются разработки, касающиеся использования фуллеренов как переносчиков хромофоров в целях фотодинамической терапии. Данные примеры свидетельствуют о гипотетических возможностях фуллеренов как переносчиков фармакологически активных молекул.

Топические кортикостероиды в настоящее время являются незаменимыми препаратами для лечения воспалительных и аллергических заболеваний кожи.

Первым препаратом этой группы был естественный стероид гидрокортизон

(Sulzberger & Witten, 1952), который оказался безопасным, но недостаточно эффективным (особенно при тяжелых и хронических воспалительных процессах) препаратом. В 70-е гг. были созданы более активные галогенизированные стероиды, которые обладают сильным и очень сильным противовоспалительным эффектом. Однако, параллельно с возрастанием активности, у галогенизированных стероидов увеличилась частота и выраженность местных и системных побочных эффектов. В эти годы были получены новые данные о механизмах действия и биотранспорта стероидов,

которые стали фундаментальной базой поиска новых более безопасных, но достаточно активных препаратов топических стероидов [Buttgereit F, Burmester GR, Lipworth BJ., 2005].

Было показано, что для реализации фармакологической активности глюкокортикоид (ГК) должен взаимодействовать с мембранными и со специфическими цитоплазматическими рецепторами, образуя комплекс,

проникающий в ядро клетки, и регулирующий 10 – 20% генома компетентных клеток, путем изменения процессов транскрипции. Топические стероиды взаимодействуют с глюкокортикоидными рецепторами клеток кожи. Такие рецепторы имеются на лимфоцитах, тучных клетках, моноцитах,

эндотелиальных клетках, фибробластах и других клетках, участвующих в воспалительных и аллергических реакциях. ГК стимулирует синтез мРНК,

которая индуцирует образование белков, (например, липокортина),

опосредующих различные, в том числе противовоспалительные клеточные эффекты. Липокортин угнетает фосфолипазу А2, подавляя высвобождение арахидоновой кислоты и синтез эндоперекисей, простагландинов,

лейкотриенов, способствующих процессам воспаления и аллергии.

Противоаллергический эффект развивается также в результате торможения высвобождения из сенсибилизированных тучных клеток и базофилов гистамина и др. биологически активных веществ, уменьшения числа циркулирующих базофилов, подавления развития лимфоидной и соединительной ткани, снижения количества T- и B-лимфоцитов, тучных клеток, снижения чувствительности эффекторных клеток к медиаторам аллергии, угнетения антителообразования, изменения иммунного ответа организма. Кроме того ГК тормозит высвобождение интерлейкина1,

интерлейкина-2, интерферона гамма из лимфоцитов и макрофагов, уменьшает уровень гиалуроновой кислоты, стабилизирует клеточные мембраны и мембраны органелл (особенно лизосомальных), уменьшая проницаемость капилляров [Schoneveld JL, Fritsch-Stork RD, Bijlsma JW., 2011; Strehl C, Buttgereit F., 2013]. В отличие от цитостатиков, иммунодепрессивные свойства не связаны с митостатическим действием, а являются суммарным результатом подавления разных этапов иммуногенеза: миграции стволовых клеток

(костного мозга), миграции B-клеток и взаимодействия T- и B-лимфоцитов.

Тормозя миграцию клеток в очаг воспаления, блокируя синтез и выделение медиаторов воспаления, тормозя пролиферацию клеток и синтез белков в очаге воспаления ГК вызывает следующие эффекты:

противовоспалительный – кортикостероиды устраняют экссудацию, отек,

зуд, вызывают вазоконстрикцию в месте применения. Кортикостероиды эффективны при остром, хроническом, а также аллергическом (иммунном)

воспалении;

антимитотический – кортикостероиды тормозят пролиферацию

кератиноцитов и фибробластов и синтез коллагена.

Представленные сведения о многофаторности и комплексности противовоспалительных и противоаллергических эффектов ГК свидетельствуют о том, что никакие иные противовоспалительные средства,

37

действующие на отдельные компоненты воспалительной реакции или блокирующие некоторые рецепторы медиаторов воспаления (напрмер.

антигистаминные средства, или антагонисты лейкотриеновых рецепторов) не сопоставимы по своей эффективнгости. Применение последних оправдано лишь при развитии резистентности к ГК.

Ранее считали, что противовоспалительный, противоаллергический,

десенсибилизирующий противошоковый, антитоксический и иммунодепрессивный эффекты реализуются через один рецептор и поэтому неотделимы друг от друга. Однако, молекулярные механизмы действия ГК продолжают интенсивно изучаться и были обнаружены подтипы рецепторы ГК

– изофрмы α и β. Так как для проявления генотропной активности ГК необходима димеризация рецепторов ясно, что возможно образование трех вариантов димеров и от их соотношения в различных клетках может зависеть степень развития глюкокортикоидного эффекта в той или иной ткани.

Установлено, что от характера димеризации, даунрегуляции β-изоформы рецептора и репрессии фактора транскрипции NF-κB зависит как величина терапевтического ответа на ГК, так и развитие к нему резистентности. Было показано, что фторированные стероиды быстрее образуют димеры рецепторов ГК и быстрее вызывают апоптоз некоторых клеток, например гипоталамуса,

что приводит к развитию зависимости к ГК, а производные преднизолона стимулируют образование как димеров рецепторов ГК, так и их гетеродимеров с минералокортикоидными рецепторами, способствуя развитию более мягких,

физиологичных эффектов регуляции оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники или пролиферации клеток эпидермиса.

Силу противовоспалительного действия топических кортикостероидов определяют следующие факторы:

1.Внутренняя активность, т.е., способность молекулы стероида связываться и активировать глюкокортикоидный рецептор. Следующие модификации молекулы гидрокортизона повышают внутреннюю активность:

введение двойной связи между С1 и С2 стероидного кольца;

добавление галогена (фтора или хлора) в позиции 6 и/или 9;

добавление метильной группы СН3 в положении 6 (как у метилпреднизолона);

этерификация по С17.

2.Концентрация стероида в очаге воспаления. Способность топического стероида проникать в кожу зависит от:

липофильности молекулы. Проникновение стероидов через фосфолипидные слои эпидермиса в дерму повышается с увеличением липофильности молекулы. Липофильность возрастает при этерификации молекулы стероида по С17 и С21;

лекарственной основы;

состояния рогового слоя. Роговой слой является основным барьером и резервуаром для топических стероидов. Поступление стероидов в глубокие слои кожи увеличивается:

-при удалении рогового слоя (в клинических условиях такая ситуация наблюдается при повреждении эпидермиса в результате различных заболеваний);

-на участках кожи с тонким роговым слоем (лицо, голова, подмышечные и паховые области)

-у детей и пожилых людей;

способа нанесения. Окклюзионная повязка и «естественная окклюзия» в

складках кожи увеличивают поступление стероида вглубь кожи.

Для топических стероидов важно, чтобы при нанесении на кожу они могли бы проникнусь через роговой слой кожи и затем эффективно взаимодействовали с клеточными рецепторами для ГК, а затем медленно проникая в кровоток прочно связывались с транспортными белками крови, которые бы их

39

переносили в печень для инактивации. При этом низкая свободная концентрация топического стероида в крови предотвратит развитие системного эффекта.

Местные побочные эффекты.

Атрофия кожи, стрии и телеангиэктазии являются следствием антимитотического действия стероидов, которое наиболее выражено у галогенизированных препаратов. Риск развития местных побочных эффектов увеличивается при длительном использовании топических кортикостероидов.

Системные побочные эффекты

Кортикостероиды могут всасываться в системный кровоток через кожу,

особенно поврежденную вследствие заболевания. В таких случаях возможно возникновение системных побочных эффектов. Обычно в кровь попадают очень незначительные количества стероида, которые не могут вызвать такие побочные эффекты как остеопороз, кушингоидный синдром или замедление роста у детей. Однако даже малые количества стероидов при попадании в системный кровоток могут подавлять систему «гипоталамус-гипофиз-

надпочечники», что проявляется снижением выработки эндогенного кортизола.

Это особенно актуально при длительном использовании топических стероидов,

а также у детей, поскольку у них кожа более тонкая (что облегчает всасывание стероида через кожу), и выше соотношение «поверхность/масса тела».

Риск системного действия зависит от:

количества стероида, всосавшегося из кожи в кровь;

времени, в течение которого активный (свободный от связи с белками

плазмы) препарат циркулирует в крови.

Максимально безопасным является стероид, который мало всасывается из кожи в кровь; циркулирует в крови преимущественно в неактивной (связанной с транскортином) форме; быстро инактивируется (путем глюкуронидизации в