Диссертация: Фармако-токсикологическая характеристика комплексных препаратов железа и их применение в животноводстве

Актуальность темы исследования. Существенным фактором, сдерживающим рост и развитие животноводства, являются дисбаланс обмена микроэлементов (В.Т. Самохин, 1986; С.С. Абрамов, 2004; В.А. Антипов, А.Н. Трошин и др., 2005, 2012). Микроэлементозы (железодефицитная анемия, эндемический зоб, гипокобальтоз, гипокупроз, и другие болезни), занимают значительную долю среди всей незаразной патологии и наносят животноводству значительный экономический ущерб. (А.И. Карелин, 1975,1983; С.М. Сулейманов, 1996; B.C. Бузлама, С.В. Шабунин 1997; В.И. Дорожкин и др., 2005, 2012). Для борьбы с микроэлементозами используют лекарственные средства, включающих макро и микроэлементы, а разработка данных препаратов является одним из приоритетных направлений ветеринарной фармакологии, которое направленно на повышение сохранности и продуктивности животных (М.И. Рецкий, 1978; М.И. Рабинович, 1997; Г.М. Бажов, А.И. Бараников, 2009; И.Д. Александров, 2013). В настоящее время для лечения и профилактики железодефицитной анемии применяют препараты железа для энтерального и парентерального введения (Н.З. Хазипов, 1992, 2000; И.М. Карпуть, 2003; А.С. Гасанов, К.Х. Папуниди, 2006). Однако, неблагоприятным моментом является не только недостаток железа, но и его избыток, поскольку, являясь металлом с переменной валентностью, железо обладает прооксидантным действием, т.е. в ряде биохимических реакций (Фентона, Хабера—Вайса, Осипова) приводит к образованию активных форм кислорода и оказывает токсическое действие на функции печени, сердечно-сосудистой системы, нарушает гормональный статус, вызывает дисфункцию иммунной системы (А.И. Журавлев, 1987; И.П. Ништ, 1999; Ю.А. Владимиров, 2000; E. Kurtoglu, 2003; C.S. Lim, 2004). В тоже время активация процессов свободно-радикального окисления и снижения антиоксидантной защиты организма происходит при многих болезнях, включая железодефицитную анемию и другие микроэлементозы, что и объясняет противопоказание применения препаратов железа при гиповитаминозе E (М.И. Рецкий, и др. 1978) При гипоксии и ишемии в первую очередь усиливается образование малоактивного супероксидного анион-радикала, являющегося слабым окислителем и не способным непосредственно инициировать реакции перекисного окисления липидов. В связи с этим очевидна важная роль в индукции процессов липопероксидации более агрессивных гидроксильного и гидропероксильного радикалов, образование которых резко усиливается при участии ионов металлов с переменной валентностью, в том числе железа, препараты которого используют для профилактики и лечении железодефицитной анемии. Восполнение дефицита железа не только активирует свободнорадикальное окисление но и инициирует печеночную экспрессию гепсидина, который в свою очередь препятствует усвоению железа, то есть чем больше вводить в организм железа, тем хуже оно усваивается (Р.Р. Starzyński, CMM Laarakkers, H. Tjalsma, DW Swinkels, М. Pieszka, и др. 2011). Таким образом, в современных условиях при профилактике и лечении железодефицитной анемии возникает необходимость коррекции изменений свободнорадикальных процессов обусловленных как проводимой ферротерапией с одной стороны, явлениями гипоксии с другой стороны при одновременном стимулировании усвоения железа не активирующем экспрессию гепсидина. Этот момент особенно важен при разработке и применении современных лекарственных препаратов для лечения и профилактики железодефицитной анемии, потому что именно препараты железа являются основой успешного лечения железодефицитной анемии. В связи с тем, что важное значение в патогенезе анемии имеет не столько усиление образования активных форм кислорода, сколько ослабление антиоксидантной защиты организма, следует особое внимание уделить новым комплексным препаратам, содержащим не только железо, но и такие важные микроэлементы, участвующие в обмене железа, кроветворении и системе антиоксидантной защиты организма, как селен, йод, медь и кобальт. Таким образом, проблема ферротерапии требует дальнейшего изучения, разработки и исследования фармакологических свойств и показаний к применению современных комплексных препаратов железа.
Степень разработанности темы исследования. Теоретической и методологической базой для разработки и исследования железосодержащих препаратов послужили труды: А.И. Карелина (1983), В.В. Ермакова, В.В. Ковальского (1985), В.Т. Самохина (1992), В.И. Дорожкина (1998), А.С. Гасанова (2006), А.Н. Трошина (2013) и других ученых. В.А. Оробец, А.А. Сазонов, С.В. Новикова (2013) изучили препарат Ферран с позиции антианемического действия на поросятах. Препарат Ферранимал-75 изучал Д.Ю. Макаров (2012) с позиции влияния на рост и среднесуточные приросты поросят. С.Н. Варнавский (2013) изучил комплексные препараты содержащие железо, селен и йод, с позиции профилактики железа и йододефицита. А.А. Антипов (2012) установил морфологические изменения при использовании монопрепаратов железа на примере Ферроглюкина-75. Однако, многие фармакологические эффекты комплексных препаратов при энтеральном и парентеральном путях введения, в условиях нормы и патологии изучены не полностью.
Цель и задачи исследований. Целью настоящих исследований является разработка новых комплексных препаратов железа, изучение их фармакотоксикологических свойств и лечебно-профилактической эффективности при некоторых заболеваниях животных. В соответствии с поставленной целью определены задачи: 1. на основании анализа современного состояния фармацевтического рынка железосодержащих лекарственных средств и сравнительных скрининговых токсикологических исследований выбрать наиболее перспективные соединения и, на их основе, разработать новые комплексные железосодержащие препараты для орального и парентерального применения 2. изучить токсические свойства новых препаратов (острая, хроническая, эмбрио- и фетотоксичность, токсичность при нанесении на кожу и слизистые оболочки, кожно-резорбтивное, аллергическое действие, влияние на постнатальное развитие животных) 3. изучить фармакологические свойства разработанных препаратов на лабораторных животных (влияние на систему перекисного окисления липидов – антиоксидантная защита (ПОЛ-АОЗ), уровень тиреоидных гормонов и морфологию щитовидной железы, эффективность при экспериментальном гипотиреозе и при экспериментальной постгеморрагической анемии) 4. оценить возможность применения препаратов в свиноводстве, скотоводстве, овцеводстве и кролиководстве с целью профилактики и терапии некоторых незаразных заболеваний животных 5. изучить особенности применения препаратов в условиях хронического инкорпорированного облучения 6. провести ветеринарно-санитарную оценку качества продукции, полученной от сельскохозяйственных животных после использования разработанных препаратов 7. оценить экономическую эффективность ветеринарных мероприятий с использованием разработанных фармакологический средств 8. разработать проекты нормативной документации для осуществления процедуры Государственной регистрации препаратов.
Научная новизна. Впервые созданы новые комплексные железосодержащие лекарственные препараты на основе железо-декстранового комплекса для инъекций (седимин-Se+, седимин-Fe+, ферранимал-75М, ферранимал-100М) и железо-гидроксид полимальтозного комплекса для орального применения (био-железо с микроэлементами). Впервые разработана и апробирована рецептура комплексных железосодержащих препаратов, определены показания к применению и разработаны способы орального и инъекционного применения препаратов с профилактической и терапевтической целями. Изучено фармакологическое действие комплексных железосодержащих препаратов на физиологические системы лабораторных и сельскохозяйственных животных в норме и в условиях патологии. Научная новизна подтверждена четырьмя патентами на изобретения: № 2535086 «Способ коррекции окислительного стресса при профилактике и лечении железодефицитной анемии телят в условиях хронического инкорпорированного облучения», № 2555773 «Способ качественной и количественной морфологической диагностики наличия патологического влияния железодекстрана на состояние печени поросят», №2576779 «Способ профилактики и лечения железодефицитных состояний поросят и телят при гиповитаминозе Е», №2586275 «Способ определения эффективности гемопоэтических железосодержащих препаратов по морфологии печени при лечении острой постгеморрагической анемии».
Теоретическая и практическая значимость работы. Для применения в ветеринарной медицине и животноводстве предложены новые железосодержащие препараты: седимин-Se+, седимин-Fe+, ферранимал-75М, ферранимал-100М и био-железо с микроэлементами. Проведенные исследования имеют большое теоретическое и практическое значение в области ветеринарной фармакологии. Созданные комплексные лекарственные препараты имеют значительное преимущество в сравнении с ранее применяющимися аналогами, за счет более низкой токсичности и более высокой степени усвоения. Выявлено, что лекарственные препараты оказывают корректирующее действие на кроветворение, уровень антиокислительной активности и свободнорадикального окисления, морфофункциональное состояние щитовидной железы, способствуют выздоровлению и повышению продуктивности животных, не оказывая негативного влияния на качество продукции животноводства, в том числе в условиях хронического инкорпорированного облучения. На основании результатов исследований разработаны и утверждены: - технические условия на препараты седимин-Fe+ (ТУ 9337-008- 17628719-15), седимин-Se+ (ТУ 9337-007-17628719-15), ферранимал-75М (ТУ 9337-003-17628719-15), ферранимал-100М (ТУ 9337-004-17628719-15), биожелезо с микроэлементами (ТУ 9296-002-17628719-2014). - инструкции по применению на препараты седимин-Fe+ (инструкция от 18 мая 2015 г.), седимин-Se+ (инструкция от 18 мая 2015 г.), ферранимал-75М (инструкция от 18 мая 2015 г.), ферранимал-100М (инструкция от 18 мая 2015 г.), био-железо с микроэлементами (инструкция от 25 апреля 2014 г.). Результаты исследований можно использовать в научных и учебных целях, при разработке лекарственных препаратов, составлении учебных пособий, чтении лекций и проведении лабораторно-практических занятий. На основании результатов собственных исследований, и анализа литературных данных, в соавторстве изданы методические рекомендации и монография: -методические рекомендации «Ветеринарно-санитарная оценка качества мяса кроликов при применении препарата био-железо с микроэлементами» утверждены РАСХН, от 22 октября 2013 г. -Биологическая роль железа. Применение железосодержащих препаратов в ветеринарной медицине (монография) / Д.Н. Уразаев, А.А. Дельцов, Л.П. Парасюк, Р.Д. Уразаева// М.: «Колос», 2010. –104 с.
Методология и методы исследования. Методологическим подходом в достижении цели и решении поставленных задач явилось системное изучение объектов исследования, анализ и обобщение полученных результатов. Предметом исследования являются фармакологические эффекты комплексных железосодержащих препаратов используемых с профилактической и терапевтическими целями на лабораторных и сельскохозяйственных животных. Методология исследования в процессе выполнения диссертационной работы включает следующие методы: клинические, этологические, биохимические, гематологические, копрологические, патологоанатомические, гистологические, морфометрические, дозиметрический контроль, спектрометрический анализ, иммуноферментный анализ, ветеринарно-санитарная экспертиза, экспериментальное моделирование с использованием лабораторных животных, статистические методы обработки данных.
Положения, выносимые на защиту: - результаты разработки новых комплексных препаратов железа - результаты изучения токсичности и фармакологических свойств разработанных препаратов; - результаты ветеринарно-санитарной экспертизы продукции животноводства - экономическая эффективность мероприятий с использованием разработанных препаратов - результаты практического внедрения разработанных препаратов
Степень достоверности и апробация результатов работы. Статистическая обработка экспериментальных данных проведена на персональном компьютере с использованием программы Microsoft Excel и Statistica 5.0, и включала в себя расчеты средних арифметических значений, коэффициента вариации и достоверности различия сравниваемых показателей с использованием критерия Стъюдента. Результаты экспериментальных и клинических исследований были представлены и обсуждены на: Международной научной конференции «Лекарственные препараты для животных (разработка, производство, эффективность и качество) посвященная 80-летию организации ВГНКИ.- Москва, 2011; 3-м съезде фармакологов и токсикологов России «Актуальные проблемы ветеринарной фармакологии, токсикологии и фармации».- СанктПетербург, 2011;17-й Всероссийской научно-методической конференции по патологической анатомии животных «Современные проблемы патологической анатомии, патогенеза и диагностики болезней животных».- М.:ФГБОУ ВПО МГАВМиБ, 2011; II Международном конгрессе ветеринарных фармакологов и токсикологов, посвященного восьмидесятилетию заслуженного деятеля науки РФ, профессора Соколова В. Д. «Эффективные и безопасные лекарственные средства в ветеринарии», Санкт-Петербург, 2012; Международной научно-практической конференции посвященной 100-летию со дня рождения Заслуженного деятеля науки РСФСР, д. в. н., проф. Абуладзе К. И. и д. в. н., проф. Колоболотского Г. В. г. Москва, 2012; Международной Российско-Чешской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы ветеринарии и ветеринарной биологии». Москва, 2012; Научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы ветеринарии и ветеринарной биологии». Москва, 2013; IV съезде ветеринарных фармакологов и токсикологов России «Актуальные вопросы ветеринарной фармакологии, токсикологии и фармации». – Москва, 2013; 18-ой Международной научно-методической конференции по патологической анатомии животных. Москва, 2014; Научнопрактической конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы ветеринарии и ветеринарной биологии». Москва, 2014; Международной научно-практической конференции «актуальные вопросы ветеринарной медицины, зоотехнии и биотехнологии» посвященной 95-летию со дня основания Московской государственной академии ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина. Москва, 2014; Международной научной конференции «Современные проблемы зоологии, экологии и охраны природы» посвященной памяти и 100-летию со дня рождения А.Н. Банникова. Москва, 2015; Международной научно-практической конференции «Проблемы и пути развития ветеринарии в высокотехнологичном животноводстве» посвященной 45-летию создания ГНУ ВНИВИПФиТ. Воронеж, 2015
Публикации. Основные научные результаты, включенные в диссертацию, опубликованы в 60 научных работах, в том числе 24 в изданиях рекомендованных ВАК РФ. Получено четыре патента на изобретение, опубликована 1 монографии и 1 методическая рекомендация утвержденная РАСХН.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 348 страницах и включает введение - актуальность темы исследования, степень её разработанности, цели и задачи, научную новизну, теоретическую и практическую значимость работы, методологию и методы исследований, положения выносимые на защиту, степень достоверности и апробацию результатов; результаты собственных исследований, их обсуждение; заключение - выводы, предложения, список литературы и приложения. Диссертационная работа проиллюстрирована 79 таблицами и 41 рисунком. Список литературы включает 486 источников, в том числе 120 на иностранных языках.