IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ НА ГЕМОЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Худякова К.А. 1

---

1ФГБОУ ВО КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого Минздрава России Фармацевтический колледж

Агафонова И.П. 1

---

1ФГБОУ ВО КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого Минздрава России Фармацевтический колледж

Работа в формате PDF

380.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Значительные успехи в различных областях медицины, достигнутые за последние годы, во многом обязаны внедрению, в медицинскую практику новых высокоактивных лекарственных средств. Вместе с тем, большую тревогу вызывают все чаще появляющиеся сообщения об осложнениях лекарственной терапии [17].

Проблема безопасности лекарственных средств стала одной из актуальнейших проблем здравоохранения в мире. Это вызвано появлением множества лекарственных средств с высокой биологической активностью, возросшей сенсибилизацией людей к химическим и биологическим веществам, нерациональным применением лекарств, взаимодействием препаратов друг с другом и с биологически активными добавками, с использованием недоброкачественных препаратов. В результате у многих пациентов возникают тяжелые, подчас необратимые осложнения, возрастает число госпитализаций и летальных исходов, вызванных лекарственной терапией. Проведенные за последние годы фармакоэпидемиологические исследования показали, что проблема осложнений лекарственной терапии гораздо более серьезна, чем предполагали ранее [3, 4].

В последнее десятилетие одной из проблем современной медицины стала широкая распространенность острых гемолитических состояний, возникающих в связи с приемом лекарственных веществ. Гемолиз эритроцитов является одним их побочных явлений, вызванный применением лекарственных препаратов (ЛП). К настоящему времени описаны множество случаев анемии, вызываемой различными лекарственными средствами (ЛС) (аскорбиновая кислота, Диакарб, Левофлоксацин, Тетрациклин, Метилдопа, Ацетилсалициловая кислота) [8, 18].

Причиной повышенного интереса к этим состояниям послужили два обстоятельства: во-первых, значительно увеличившееся за последнее десятилетие количество ЛС, вызывающих у особо чувствительных пациентов массивный внутрисосудистый распад клеток крови, и, во-вторых, обнаружение новых факторов, позволяющих выдвинуть концепцию острых медикаментозно провоцируемых гемолитических анемий [10, 19].

Исходя из выше изложенного, нами была поставлена следующая цель исследования: изучение влияния лекарственных средств на гемолитические свойства крови.

Исходя из цели исследования, нами были поставлены следующие задачи:

1. Актуализировать и расширить понятия, связанные с темой работы.

2. По литературным источникам, Internet – источникам обобщить сведения о лекарственных средствах, влияющих на гемолитические свойства крови.

3.Экспериментально проверить влияние некоторых лекарственных средств на резистентность эритроцитов.

Объект исследования: гемолитические свойства крови

Предмет исследования: лекарственные средства, влияющие на гемолитические свойства крови.

Методы: изучение и анализ научной литературы, анализ, обобщение, эксперимент.

1. ЛЕКАРСТВЕННЫЕ СРЕДСТВА И ГЕМОЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРОВИ

Основная цель назначения лекарственного средства – избавление пациента от того или иного заболевания, т.е. восстановление его здоровья. Фармакологический эффект, который при этом оказывает лекарственное средство, называется терапевтическим и является проявлением его основного действия [2].

Однако при проведении лекарственной терапии достаточно часто возникают различные осложнения, обусловленные нежелательными влияниями лекарственных средств на организм пациента. Такие нежелательные эффекты обозначают термином «побочное действие лекарственного средства» [4, 7].

В настоящее время значительно возрос интерес к острым гемолитическим состояниям, возникающим в связи с приемом некоторых лекарственных веществ, имеются все основания считать, что гемолитические состояния, вызванные приемом лекарств, обусловлены не только прямым токсическим действием или передозировкой лекарственного вещества, но и врожденной, генетически обусловленной энзимопенией, т. е. дефицитом определенных ферментных структур в самих эритроцитах [18].

1.1. Эритроциты крови

Красные кровяные тельца (эритроциты) - самые многочисленные из форменных элементов.

Эритроцит erythrocytus [греч. erythros красный + kytos клетка] является высокоспециализированной клеткой организма. Эритроцит состоит из воды (70 %), гемоглобина (25 %), а так же липидов, сахаров, солей, ферментных белков, в целом на долю которых приходятся остальные 5 %. Содержимое эритроцитов – это жидкость с вязкостью около 7×10^–3 Па/с., представляющая собой идеальную ньютоновскую жидкость, вязкость которой зависит от концентрации гемоглобина [16].

Нормальный зрелый эритроцит, не содержит ядра и клеточных органелл. В норме популяция эритроцитов стабильна и при физиологических условиях 85-97 % эритроцитов человека имеют форму двояковогнутого диска с уплотнениями по краям и центральной впадиной (пеллор), на которую приходится 35-55% его поверхности. Поддержание дисковидной формы обусловлено отрицательным осмотическим давлением внутри клетки, состоянием мембраны, стромы эритроцита и работой Na⁺-насоса [9, 16].

Эритроцит в процессе своей жизнедеятельности выполняет множество функций: газотранспортная, буферная, питательная, защитная, гуморальная, иммунная и др. [21].

Эритроциты являются одними из важных компонентов крови, поэтому анализ на уровень этих телец – один из показателей нормы или неблагополучия в организме. В периферической крови содержание эритроцитов у мужчин составляет 4-5,1 х 10¹²/л, у женщин – 3,7-4,7 х 10¹²/л. [6].

1.2. Гемолитическая стойкость эритроцитов

Мембрана эритроцита - наиболее удачная биологическая модель для изучения динамики нарушений, протекающих в организме при развитии патологии. Поэтому среди множества показателей, характеризующих свойства эритроцитов, наиболее важным является их резистенстность – устойчивость к разрушительным воздействиям различных факторов, являющаяся интегральным показателем, позволяющим судить о функциональном состоянии эритроцитов [12, 15, 22].

В норме эритроциты обладают высокой деформируемостью, что определяется свойствами мембраны и низкой вязкостью внутриклеточного содержимого.

Известно, что мембрана эритроцита сопротивляется трем видам деформации: растяжению – сжатию, сопровождающемуся изменением площади мембраны (это обусловлено, в том числе, наличием молекул воды в пустотах липидного бислоя), деформации сдвига при постоянной площади и деформации изгиба [1]. Увеличение ее поверхности более чем на 3 % приводит к разрыву [5].

Гемолитическая стойкость эритроцитов зависит от эластичности мембраны. Под влиянием различных факторов объём эритроцитов может увеличиваться. Объём дискоцита можно увеличить до сферической формы без изменения площади поверхности мембраны, дальнейшее увеличение объёма требует увеличения площади поверхности. Но клеточные мембраны почти не растяжимы, так что увеличение площади поверхности мембраны приводит к её разрыву с последующим выходом гемоглобина из клетки [11].

В результате выхода красного кровяного пигмента в плазму, она окрашивается в неестественный цвет. Лаковая кровь (блестящая красная сыворотка) – главный признак гемолиза, который можно определить визуально [5].

1.3. Гемолиз эритроцитов

Гемолиз (от др.-греч. αἷμα кровь + λυσις распад, разрушение) – разрушение эритроцитов крови с выделением в окружающую среду гемоглобина). Разрушение эритроцитов в организме происходит постоянно (около 200 млрд эритроцитов в сутки), и завершает их жизненный цикл, продолжающийся 4 месяца. Процесс, при котором это происходит планово, для человека остается незамеченным (физиологический гемолиз). Но если разрушение переносчиков кислорода возникает в организме при действии экзо- и эндогенных повреждающих факторов и сопровождается усиленным разрушением нормальных эритроцитов, гемолиз становится опасным для здоровья (патологический гемолиз) [23].

По локализации процесса выделяют несколько типов гемолиза:

происходящий в кровотоке гемолиз, или внутрисосудистое разрушение эритроцитов;

гемолиз в клетках печени, селезенки, тканях костного мозга, или внутриклеточное разрушение эритроцитов.

Причины и виды патологического гемолиза:

Переливание несовместимой по основным системам (АВ 0 и резус) крови, или продукция иммунных антител в результате иммунологических нарушений приводит к формированию иммунного гемолиза.

Обширное повреждение тканей, их размозжение в результате политравм вызывает механический гемолиз внутри организма.

Ожоги вызывают термический гемолиз in vivo, замораживание без ограждающих растворов или нагревание выше допустимых температур вызывает такое же явление in vitro.

Химический гемолиз возникает при контакте с агрессивными в отношении красных клеток крови химическими веществами, которые в организм могут попасть через дыхательные пути, пищеварительный тракт или посредством инъекции.

Поражение электротоком является причиной электрического гемолиза.

Биологический гемолиз развивается в результате влияния ядов животного и растительного происхождения (змеи, грибы, простейшие).

Осмотический гемолиз – итог влияния гипотонических растворов хлорида натрия на эритроциты человека. [21]

Ряд лекарственных средств также могут вызывать усиление разрушения красных кровяных телец. Гемолиз эритроцитов в данных случаях рассматривается как побочный эффект ЛС [16].

1.4. Гемолитические свойства лекарственных средств

Лекарственные средства (ЛС) оказывают различное влияние на систему кроветворения и в частности на ее гемолитические функции. Это влияние может быть как положительным, так и отрицательным.

Так, например:

Как видно, из инструкции по применению Мексидол стабилизирует мембранные структуры клеток крови при гемолизе. При этом, Изониазид со стороны органов кроветворения вызывает анемии, в том числе гемолитическую.

Так, одним их отрицательным влиянием ЛС – лекарственная (медикаментозная) анемия. Около 16-18% всех случаев приобретенных гемолитических анемий вызваны приемом ЛС [3, 13].

Механизмы развития данной анемии, а также лекарственные препараты, способствующие ей, представлены в таблице 1 [3, 7, 9].

Таблица 1 - Механизмы развития гемолитической анемии

Выделяют две причины развития лекарственной гемолитической анемии: врожденный дефицит фермента Г6ФД и возникновение иммунного ответа при длительном неконтролируемом приеме лекарственного средства.

Лекарственная гемолитическая анемия, связанная с недостаточностью Г6ФД, является самой распространенной на земном шаре фармакогенетической энзимопатией: ею страдает около 200 млн. человек.

Таблица 2 - Лекарственные средства, вызывающие гемолитическую анемию

2. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗИСТЕНТНОСТИ ЭРИТРОЦИТОВ К ДЕЙСТВИЮ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ

2.1. Методы определения гемолитической устойчивости эритроцитов

При оценке лекарственных средств особый интерес представляет изучение влияния их на живые организмы. Как правило, основными мишенями действия физиологически активных веществ являются клеточные мембраны. Существует достаточно много методов оценки структурно‐функционального состояния клеточной мембраны. Одним из таких методов является метод определения гемолитической устойчивости эритроцитов [5].

Самый простой и быстрый метод определения доли устойчивых клеток - регистрация мутности суспензии эритроцитов. Раствор гемоглобина ослабляет свет только за счет поглощения части падающих на него фотонов, поэтому оптическую плотность раствора можно назвать оптической плотностью поглощения (Dпогл). При длинах волн более 600нм гемоглобин совсем не поглощает свет и Dпогл = 0. Другая ситуация наблюдается для суспензии эритроцитов. В этом случае D при всех длинах существенно выше нуля. Причина этого заключается в том, что эритроциты способны не только поглощать, но и рассеивать свет (рис. 6). В результате светорассеяния часть фотонов не доходит до фотоэлемента. Способность эритроцитов рассеивать свет практически не зависит от длины волны. Получается, что при длинах волн более 600нм (красный свет) оптическая плотность суспензии обусловлена только рассеянием (D = Dрас), тогда как при длинах волн менее 600нм - рассеянием и поглощением (D = Dрас + Dпогл). Таким образом, оценив ослабление красного света, можно определить концентрацию неповрежденных эритроцитов в суспензии, так как получающиеся после гемолиза тени эритроцитов свет практически не рассеивают.

При разрушении эритроцитов - гемолизе - происходит уменьшение мутности суспензии, а, следовательно, - увеличение светопропускания: образец становится более прозрачным. Изменение пропускания суспензии эритроцитов поэтому может служить мерой гемолиза. Пропускание эритроцитов можно измерять на фотоэлектрокалориметре /ФЭК/. Чтобы поглощение гемоглобина не мешало измерению светорассеяния, определение гемолиза проводят с красным светофильтром, т.е. в спектральной области, где гемоглобин не поглощает, и все изменения светопропускания связаны исключительно с изменением мутности раствора – светорассеянием [5].

Рис. 6 - Поглощение света раствором гемоглобина и рассеяние света суспензией эритроцитов

2.2. Оценка воздействия лекарственных средств на гемолитическую стабильность эритроцитов

При исследовании нами был использован прибор Биохимический фотометр Стат Факс 1904 Плюс.

Влияние лекарственных средств на гемолитическую стабильность эритроцитов наблюдалось в условиях in vitro, при добавлении в суспензию эритроцитов гемолитиков по сравнению с аналогичными показателями проб без тестируемого препарата.

Для исследования влияния лекарственных средств на гемолитические свойства крови нами были выбраны несколько лекарственных средств: аскорбиновая кислота, ацетилсалициловая кислота, изониазид, пероксид водорода.

Определение проводилось в соответствии с методикой [14]:

В химическом стакане получили суспензию эритроцитов путем разбавления пробы крови изотоническим раствором до достижения оптической плотности раствора 0,280-0,300 (средняя часть шкалы ФЭК).

При этом соблюдалось соотношение 215мл изотонического раствора: 15мл крови.

Промаркировали пробирки. «К» - контроль, «Nn» - варианты эксперимента, где N – число тестируемых препаратов, n – повторности (n3).

Приготовили окислительную смесь, для чего смешали растворы аскорбиновой кислоты и сульфата железа (II) в соотношении 1:1.

Составили контрольные пробы: внесли в три пробирки «К₁», «К₂», «К₃» по 4мл эритроцитарной суспензии, 0,5мл изотонического раствора и 1мл окислительной смеси.

Составили экспериментальные пробы. Каждая тройка пробирок – это серия опыта, относящаяся к одному препарату, к одной дозе препарата или к одному виду окислителя.

Процесс контролировали фотоэлектроколометрическим методом, сравнивая поглощение испытуемого раствора с поглощением стандартной пробы, которая содержит все компоненты, кроме исследуемого вещества.

Измерение оптической плотности проводили в течение 20-40 мин в зависимости от опыта.

Измерения проводились с частотой в 5 мин, начиная с 0 мин. Таким образом, показания снимались в 0 мин, 5 мин, 10 мин, 15 мин, 20 мин по 3 пробам.

Как было сказано выше, для оценки воздействия лекарственных средств на эритроциты, был выбран метод определения гемолитической устойчивости. В ходе эксперимента были получены данные, позволяющие построить кривые гемолиза эритроцитов в присутствии лекарственных средств. Результаты представлены в таблице 3, на рисунках 8-11.

Таблица 3 – Значения оптической плотности с использованием окислительной смеси

По полученным данным рассчитываем средние показатели проб, путем вычисления среднего арифметического:

0’= = 0,25

5’= = 0,25

10’= = 0,26

15’= = 0,25

20’= = 0,24

Рисунок 8 – Динамика гемолиза под влиянием окислительной смеси

Известно, что разрушение эритроцитов сопровождается снижением светорассеивания. Из диаграммы (рис. 8) видно, что на начальном этапе исследования окислительной смеси изменение оптической плотности практически не наблюдается. При воздействии окислительной смеси через 10 минуты происходит увеличение светорассеивания луча на единицу оптической плотности, затем в течение последующих 10 минут светорассеивание быстро снижается, достигая минимального значения, соответствующего гемолизу.

Аналогично произведены измерения и расчеты значения оптической плотности с использованием Изониазида 1% (300мг + 30мл воды), Изониазида 0,05% (150мг + 300мл воды)

Рисунок 9 – Динамика гемолиза под влиянием Изониазида 1%

Рисунок 10 – Динамика гемолиза под влиянием Изониазида 0,05%

Из диаграмм (рис. 9, 10) видно, что Изониазид так же влияет на гемолиз эритроцитов, причем это влияние наиболее выражено у Изониазида 1%, что доказывает влияние концентрации на процесс гемолиза.

Нами также исследовано влияние перекиси водорода на гемолитические свойства крови. Для этого мы взяли эритроцитарную смесь в соотношении 5мл крови: 125мл изотонического раствора. Смесь для исследования оптической плотности имела следующий состав: 4 мл эритроцитарной суспензии + 0,5 мл изотонического раствора + 1 мл перекиси водорода.

Рисунок 11 – Динамика гемолиза под влиянием перекиси водорода

Из диаграммы (рис. 11) видно, что сразу, на начальном этапе исследования окислительной смеси, происходит изменение оптической плотности, и в течение последующих 15 минут светорассеивание быстро снижается, достигая минимального значения, соответствующего гемолизу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в ходе выполнения работы нами актуализированы и расширены основные понятия, связанные с тематикой исследования, такие как эритроцит, гемолиз, резистентность, гемолитическая анемия и др.

При изучении научной литературы, Internet – источников, по данным ряда исследований, были выявлены фармакологические группы и лекарственные средства, оказывающие как положительное, так и отрицательное влияние на гемолиз крови.

В условиях in vitro, с использованием прибора Биохимический фотометр Стат Факс 1904 Плюс, при добавлении в суспензию эритроцитов гемолитиков по сравнению с аналогичными показателями проб без тестируемого препарата, исследовано влияние лекарственных средств (аскорбиновая кислота, ацетилсалициловая кислота, изониазид, пероксид водорода) на гемолитическую стабильность эритроцитов.

, при проведении эксперимента в условиях in vitro, наблюдается влияние тестируемых препаратов на гемолитическую стабильность эритроцитов. При проведении исследования влияния ацетил салициловой кислоты получен отрицательный результат, связанный с невозможностью получения достоверных результатов, т.к. ацетил салициловая кислота плохо растворима в воде.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Артюхов, В. Г. Биологические мембраны: структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами / В. Г. Артюхов, М. А. Наквасина: учеб. пособие. – Воронеж: гос. ун-та, 2000. - 296 с.

2. Астахова, А. В. Фармаконадзор / А. В.Астахова // Фармакология и лекарственная терапия. – М.: ЭКСМО, 2008. – 42 с.

3. Бакчеева, Р. Ф. Побочные действия и безопасность лекарств. Фармаконадзор / Р. Ф. Бакчеева : учеб.-метод. пособ. для студ. Мед. вузов. – Самара: НОУ ВПО «Самарский медицинский институт «РеаВиЗ», 2008-2009. – 42 с.

4. Баласанянц, Г. С. Побочные действия противотуберкулезных препаратов и методы их устранения / Р. Ф. Бакчеева, Р. Ф, Д. С. Суханов : учеб. пособ. 3-е изд., допол. – 2011.- 64 с.

5. Борисов, Ю. А. Резистентность эритроцитарных мембран: механизмы, тесты, оценка / Ю. А.Борисов, В. Н. Спиридонов, Е. Д. Суглобова // Клиническая лабораторная диагностика. - 2007. - № 12. – С. 36-40.

6. Влияние лекарственных средств на биохимические показатели [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://lekmed.ru/spravka/lekarstva/vliyanie-lekarstvennyh-sredstv-na-biohimicheskie-pokazateli.html. - Загл. с экрана.

7. Воронина, Н. В., Упницкий, А. А. Побочные эффекты лекарственных средств и методы их выявления. – М.: Лечебное дело. – 2007. - № 1. – 11 с.

8. Гуськова, Т. А. Основные проблемы безопасности лекарственных средств // Фарматека. - 2006. - № 5. – С. 151-156.

9. Залюбовская, О. И., Зленко, В. В., Березнякова, М. Е., Литвинова, О. Н., Фомина, Г. П., Карабут, Л. В., Авидзба, Ю. Н., Литвиненко, А. Л., Шуляк, Л. Н. Влияние лекарственных средств на лабораторные показатели: Учебное пособие для студентов медицинских, фармацевтических высших учебных заведений и колледжей.– Х.: НФаУ, 2013 – 97 с.

10. Змушко, Е. И., Белозёров, Е. С. Медикаментозные осложнения. – СПб, 2001. – 448 с.

11. Козак, М. В. Возрастные изменения осмотической резистентности эритроцитов. Нижний Новгород: Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. – 2010. - № 2 (2). – С. 648-652.

12. Кулиненков, Д. О., Кулиненков, О. С. Лекарственные препараты спорта // Справочник фармакологии. – СПб : ВМА, 2002. – 289 с.

13. Лекарственные средства, влияющие на систему крови [Электронный ресурс] / Студенческая библиотека онлайн. 2013-2017. – Режим доступа: http://studbooks.net/68307/meditsina/lekarstvennye_sredstva_vliyayuschie_sistemu_krovi. – Загл. с экрана.

14. Лесовская, М. И. НОУ-ХАУ: Научное общества учащихся – химический арсенал учителя: учеб.-метод. пособ. по организации работы научного общества / М. И. Лесовская, Г. И. Колесецкая, М. С. Спиридонова; Краснояр., гос. пед. ун-т. – Красноярск, 206. – 228 с.

15. Ляпин, В. П. и др. Использование показателей резистентности эритроцитов при планировании тренировочных нагрузок // Сучасні досягнення валеології та спортивної медицини: V Всеукр. наук.-практ. конф. – Одеса, Чорномор’я, 1999. – С. 51- 53.

16. Морозова, В. Т. Эритроциты: структура, функции, клинико-диагностическое значение / В. Т. Морозова, С. А. Луговская, М. Е. Почтарь //Клин. лаб. д-ка. – 2007. - № 10. – С. 21-25.

17. Неблагоприятные побочные реакции лекарственных средств. Пособ. для врачей. / А. Т. Бурбелло, С. В. Бабак, Б. В. Андреев и др.; под ред. А.Т. Бурбелло.– СПб, 2008 г.

18. Николаева, Л. Л. Причины возникновения и методы обнаружения гемолитической анемии, вызванной лекарственными препаратами / Л. Л. Николаева, Н. А. Оборотова, Е.В. Санарова и др. //Российский биотерапевтический журнал. – 2014. - № 2. - том 13. - С. 35-40.

19. Овчинникова, Е. А. К вопросу о серьезных побочных реакциях лекарств // Качественная клиническая практика.- 2004. - № 3. – С. 53-58.

20. Патогенез побочных реакций медикаментозной терапии [Электронный ресурс] / Русский медицинский сервер. - Режим доступа: http://www.rusmedserv.com/complications/gl35.html. – Загл. с экрана.

21. Потапенко, А. Я. Осмотическая устойчивость эритроцитов. / А. Я. Потапенко, А. А. Кягова, А. М. Тихомиров – М.: ГОУ ВПО РГМУ, 2006.

22. Смульский, В. Л. Повышение устойчивости организма к напряженной мышечной деятельности путем коррекции состояния его антиоксидантной системы / В. Л. Смульский, И. И. Земцова, Д. А. Сутковой // Наука в Олимпийском спорте. – 1999. – Спец. выпуск. – С. 87- 92.

23. Судаков, К. В. Функциональная система, определяющая оптимальный уровень эритроцитов в организме / К. В. Судаков, Ю. М. Захаров // Клиническая медицина. - 2002. - № 4. – С. 4-11.