Предположим, что в результате поиска новых антибиотиков в соответствии с программой, описанной в предыдущем разделе, мы нашли одно или несколько веществ с интересной антибактериальной активностью в опытах in vitro и что мы хотим получить из этого вещества (веществ) препараты, которые можно использовать в медицинской практике. Ясно, что перейти непог----

рредственно к клиническим испытаниям соединения, активного in vitro, нельзя по этическим соображениям. Экспериментальное введение новых соединений человеку возможно лишь при условии, что есть веские основания считать их потенциально полезными, а их переносимость установлена в опытах на разных животных.

Поэтому из тестируемых соединений необходимо отобрать перспективные препараты, определив их эффективность при лечении животных, зараженных патогенными бактериями. При исследовании новых лекарственных препаратов экспериментальная модель никогда не бывает адекватна реальной ситуации. Поэтому данные, полученные в опытах с экспериментальными инфекциями, нельзя прямо переносить в условия клиники, но эти данные помогают принять оптимальное решение, особенно при сравнении эффективности и токсичности препарата для одного и того же вида животного.

А. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИНФЕКЦИИ Экспериментальные инфекции вызывают, вводя животному при стандартных условиях известное количество патогенных бактерий с известной вирулентностью. Обычно идеальными лабораторными животными являются мыши: они дешевы и четко реагируют на заражение. Существует много моделей экспериментальных инфекций. Наиболее распространенной является модель септицемии, вызываемой внутрибрюшинным заражением мышей культурой патогенной бактерии, с последующим определением суточной дозы антибиотика, введенного исследуемым способом, при которой излечивается 50% животных. Эффективную дозу обозначают ЭД50 и выражают в миллиграммах антибиотика на килограмм массы тела животных. Количество вводимых бактерий должно быть достаточно велико, чтобы вызвать гибель всех зараженных нелеченых животных за определенное время, обычно за 2-3 дня. Информацию относительно фармакологических свойств антибиотика можно получить, варьируя способ его введения и интервал между заражением и началом лечения. Наиболее распространены следующие схемы лечения экспериментальной септицемии.

1. Внутрибрюшинно - Подкожно (внутримышечно). Этот подход заключается во внутрибрюшинном введении патогенного организма и подкожном или внутримышечном введении антибиотика. Если вещество активно, это означает, что оно 1) способно распространяться от места введения в различные инфицированные ткани (после подкожного или внутримышечного введения); 2) присутствует в крови и в тканях в активной форме в достаточно высоких концентрациях и достаточно долго, чтобы подавить рост бактерий до того, как инактивируется в результате биохимических превращений и будет выведено из организма.

2. Внутрибрюшинно - Перорально. В этом случае патогенный организм вводят внутрибрюшинно, а антибиотик - внутрь. Выздоровление животных указывает на способность продукта всасываться из желудка или кишечника, поступать из кровотока в ткани в концентрациях, достаточных для подавления роста бактерий. Кроме того, эффективность вещества при этой схеме показывает, что оно не инактивируется кислым содержимым желудка или присутствующими в желудке гидролитическими ферментами.

Иногда используют схему «внутрибрюшинно - внутрибрюшинно», когда и патогенный организм, и антибиотик вводят внутрибрюшинно. Если лечение оказывается эффективным, это означает, что антибиотик активен в отношении данного микроорганизма в условиях in vivo, т. е. что он не инактивируется в живых клетках. Во всем остальном схема «внутрибрюшинно - внутрибрюшинно» мало чем отличается от определения активности в пробирке: в ней пробиркой служит просто брюшная полость. Поэтому данная схема имеет небольшое значение для предсказания истинной эффективности антибиотика.

При любой из схем лечение можно проводить либо одновременно с заражением, либо немедленно после заражения, либо через различные интервалы времени. В первом случае определяется профилактическое действие, а во втором - истинное лечебное действие препарата.

При обработке результатов опытов по экспериментальным инфекциям необходимо помнить, что их прогностическое значение является по сути дела только качественным. Они указывают на вероятность того, что антибиотик будет эффективен, но не дают информации о дозах, достаточных для клинического применения.

Модель септицемии имеет то преимущество, что с ее помощью получаются воспроизводимые результаты в различных лабораториях, и, следовательно, она является полезным методом сравнения разных антибиотиков, особенно в том случае, когда они имеют близкую структуру. Однако эта модель не годится для некоторых типов заболеваний, в особенности хронических и местных, таких как инфекции мочевых путей или туберкулез легких. В этих случаях необходимо использовать специальные модели, такие как пиелонефрит (инфекция мочевых путей и почек) у крыс, который можно вызвать разными способами и который сходен с хроническим заболеванием, или экспериментальный туберкулез морских свинок или мышей, который также развивается медленно. В этих случаях эффективную дозу определяют не только на основании процента выживших животных: во внимание принимают и другие параметры, такие как количество бактерий в очаге инфекции и продолжительность жизни животных.

Другим типом экспериментальных инфекций, часто используемых в лаборатории, являются так называемые местные инфекции, к которым относятся экспериментальные раневые инфекции или ожоги и инфекции роговой оболочки глаза кролика.

Антибиотик можно применять парэнтерально или местно в очаге инфекции. Способ определения эффективности неодинаков для разных типов инфекций. Если инфекция вызывает гибель контрольных животных, эффективность выражают в виде ЭД50. В противном случае критерии лечебного действия основываются на различии в скорости заживления ран у леченых и нелеченых зараженных животных.

Б. АКТИВНОСТЬ IN VITRO И IN VIVO

На сегодняшний день известно 3000 антибиотиков, из которых не более 10-15% эффективны при лечении экспериментальных инфекций. Основные причины отсутствия активности in vivo у веществ, активных in vitro, перечислены в табл. 7.2.

Таблица 7.2. Причины отсутствия активности in vivo у веществ, активных in vitro

Микробиологические

Метаболическое состояние бактерий (состояние покоя, анаэробные условия и т. д.) Присутствие иепатогениых микроорганизмов, которые могут инактивировать антибиотик

Фармакокинетические

Плохое всасывание антибиотика или быстрое выведение Быстрое превращение антибиотика в организме в неактивные продукты Антибиотик не достигает бактерий, локализованных в абсцессах, отложениях фибрина, в клетках, в костях и т. д.

Токсичность

Невозможность употребления антибиотика в достаточно высоких дозах из-за токсического действия

Биохимические

Подавление активности антибиотика средой, окружающей бактерии (pH, антагонизм метаболитов)

Сильное связывание антибиотика белками сыворотки крови (обычная причина отсутствия активности in vivo)

В. ТОКСИЧНОСТЬ Для применения антибиотика в клинике необходимо, чтобы он не был слишком токсичным. Понятие токсичности является относительным, поскольку любой препарат, если он вводится в очень больших дозах, может оказаться токсичным. Важно наличие определенного «интервала безопасности» между терапевтическими дозами и дозами, при которых появляются признаки токсичности.

По вполне понятным причинам потенциальную токсичность препарата для человека можно оценить лишь путем экстраполяции соответствующих данных, полученных для животных. В связи с этим возникает проблема специфических токсических эффектов, наблюдающихся у некоторых видов животных (см. ниже).

Предварительные оценки токсичности препарата получают, определяя так называемую острую токсичность, которую обычно выражают в виде ЛД50- дозы препарата в миллиграммах на 1 кг массы тела, летальной для 50% животных. Величину ЛД50 определяют после однократного введения разных доз группам животных (обычно мышам). Вычислив процент погибших животных при разных дозах, путем экстраполяции находят дозу, при которой погибает 50% животных. Величина ЛД50 зависит от способа введения препарата (внутрь, подкожно, внутримышечно, внутрибрюшинно, внутривенно), поэтому, приводя значения ЛД50, необходимо указывать способ введения, а также вид животного. В табл. 7.3 приведены значения ЛД50для мышей, которым вводили некоторые антибиотики.

Таблица 7.3. Величины ЛДю и ЭД50 для некоторых антибиотиков при разных способах введения мышам1)

Антибиотик

мпк.

мкг/мл

ЛД50

ЭД50

внутрь

внутрибрюшннно

внутривен но

внутрь

подкожно

Хлорамфеникол

4

2460

1320

100-200

116

26

Пенициллин О

0,05

>5000

3490

2340

1,7

0,1

Эритромицин

0,1

2927

660

426

48

5,8

Стрептомицин

10

>5000

1400

120

80

1,2

Лиикомицин

0,5

-

1000

214

40

30

Тетрациклин

0,5

3000

200-300

160

12

6

Рифампии

0,005

770

340

585

0,12

0,11

Амфотерицин В

и2>

-

280

7

И

н

Ампициллин

0,1

>5000

3400

-

3

11

') Экспериментальной инфекцией служила септицемия, вызванная 5. aureus. *) н -неактивен.

Более точную оценку токсичности можно получить, исследуя подострую и хроническую токсичность. Для этого животным ежедневно вводят различные дозы препарата в течение 1-3 или 6-24 мес. Эти опыты проводят по крайней мере с двумя видами животных, из которых один должен быть млекопитаю щим, не относящимся к грызунам. Цель исследований такого типа состоит, во-первых, в том, чтобы определить максимальную безопасную дозу, при которой не наблюдается никаких токсических эффектов, а во-вторых, установить, какой орган или функция страдает в первую очередь от высоких доз препарата.

Предпринимаются также попытки обнаружить менее выраженные токсические эффекты путем тщательного наблюдения за поведением животных, потреблением ими пищи и воды, регистрации их веса и возникновения явных патологических изменений в течение всего периода лечения. Через определенное время проводят биохимический анализ крови и тесты на функции разных органов. В конце лечения животных забивают и исследуют различные органы как макроскопически, так и гистологически.

Исходя из данных, полученных для одного вида животных, можно высказать предположения о токсичности препарата для другого вида, в частности для человека, поскольку основные биохимические процессы метаболизма у разных видов очень близки. Это касается прежде всего синтеза белка, репликации ДНК, гликолиза, окислительного фосфорилирования и т. д. Тем ие менее иногда токсичность препарата для разных видов животных оказывается существенно различной. Поскольку предвидеть такие различия невозможно, человеку препарат вводят вначале очень осторожно. За редкими исключениями, случаи неодинаковой токсичности, которые обычно проявляются яснее при хроническом лечении, объясняются неодинаковой способностью разных видов животных поглощать, выводить и трансформировать экзогенные вещества. Эта способность развивалась по-разному у разных видов млекопитающих, что, как правило, связано с различиями в их питании. Поэтому неудивительно, что экзогенные вещества, такие как антибиотики, всасываются или выводятся с неодинаковой скоростью у разных видов и что в некоторых случаях, особенно когда антибиотик применяют повторно и в больших дозах, он накапливается до такого уровня, при котором оказывается токсичным. По этой причине токсикологические исследования должны сопровождаться изучением фармакокинетики.

При экстраполяции данных по токсичности от лабораторных животных к человеку необходимо помнить, что у разных Видов животных различна нормальная бактериальная флора. Классическим примером того, насколько это важно, является высокая токсичность пенициллина для морских свинок при его повторном введении, хотя для человека это один из наименее токсичных антибиотиков. В кишечнике морских свинок пенициллин убивает грамположительные бактерии, и в нем размножаются грамотрицательные микроорганизмы, что приводит к бактериемии со смертельным исходом. Кишечная флора челове-

15-347

ка совершенно другая, чем у морских свинок, и, если бы токсичность пенициллина была исследована только на морских свинках, возможно, этот препарат не был бы допущен к употреблению.

Г. ФАРМАКОКИНЕТИКА При фармакокинетических исследованиях изучают всасывание, распределение и выведение препарата у животных. Сюда относится также изучение биохимических превращений препарата, т. е. его химической модификации в организме, обычно в ходе ферментативных реакций.

Фармакокинетика крайне важна для определения возможностей терапевтического использования антибиотика по двум причинам.

1. Эффективный антибиотик должен достигать очага инфекции в концентрациях, превышающих МПК, и сохраняться там достаточно долго. Исследования фармакокинетики позволяют оценить изменение концентрации препарата в разных тканях и органах во времени и предсказать его терапевтическую эффективность, а также дают кое-какую информацию о дозах и способах введения препарата для последующих клинических испытаний.

2. Сравнение фармакокинетики в эксперименте на животных с фармакокинетикой в клинике помогает выяснить, какие виды животных лучше всего использовать при изучении токсичности, с тем чтобы экстраполировать результаты на человека.

Необходимо отметить, что с этой точки зрения антибиотики не представляют собой гомогенную группу соединений. Для каждого антибиотика необходимо определить, у какого из обычно используемых видов животных фармакокинетические свойства и особенности метаболизма ближе всего к аналогичным свойствам у человека.

Исследовать фармакокинетику антибиотиков проще, чем фармакокинетику других лекарственных препаратов, поскольку для оценки их концентрации в биологических жидкостях и тканях можно использовать данные об антимикробной активности антибиотиков. Однако для всестороннего исследования фармакокинетики и биохимических путей превращения необходимо использовать меченые антибиотики, которые обычно получают путем биосинтеза, если только есть хороший продуцент и имеются представления о путях биосинтеза антибиотика и о его предшественниках.

Д. КЛИНИЧЕСКОЕ ИСПЫТАНИЕ Целью клинических испытаний является установление терапевтической ценности антибиотика, побочных реакций, которые щ вызывает, и оптимальных доз. Клинические испытания начинают с однократного введения препарата здоровым добро-ольцам, с тем чтобы убедиться, что он хорошо переносится ~ри высоких концентрациях его в крови. Эти данные необходимы для определения дозы, которую следует использовать на .ервых этапах терапевтических испытаний. Необходимо помнить о том, что ЭД50 - эффективная доза, определенная на ¦Животных, зараженных в эксперименте, - не является хорошей Ьценкой дозы, которая будет эффективна для человека: это связано с различиями между быстро развивающейся экспериментальной септицемией и обычной клинической инфекцией, развивающейся более медленно, а также различиями в фармакокинетике. Обычно при экспериментальных инфекциях антибиотики с бактериостатическим действием кажутся активными при более высоких дозах, а с бактерицидным - при более ¦низких дозах, чем терапевтические. Поэтому исходную дозу препарата и схему введения при клинических испытаниях устанавливают таким образом, чтобы получить относительно постоянный уровень препарата в крови, превосходящий МПК в речение всего времени лечения, особенно если антибиотик Обладает бактериостатическим действием. Для бактерицидных ¦Антибиотиков важнее получить высокий уровень в крови, чем ,¦постоянный. Используя многочисленные объективные симптомы Излечения инфекционного заболевания (снижение температуры,

¦ исчезновение бактерий и т. д.), первые испытания можно проводить при условиях, когда врач может судить о результатах, Полученных при использовании испытываемого препарата, и «сравнивать их с результатами, полученными для других антибиотиков. Позже ценность антибиотика должна быть строго определена при так называемом «слепом» испытании, когда его эффективность сравнивают с эффективностью уже применяемого в клинике антибиотика, не зная, какой из двух препара-

¦ тов использовался в данное время, чтобы это не повлияло на оценку.

При «слепых» испытаниях антибиотиков в отличие от испытаний других лекарственных препаратов по очевидным этическим соображениям не включают третью группу больных, подучающих плацебо (вещество, по определению безвредное и Неэффективное).

Другой целью клинических испытаний является определение переносимости препарата и побочных реакций, возникающих При его применении. В этом случае «слепые» эксперименты дают более значимые результаты, поскольку побочные реакции часто ценивают с помощью субъективных критериев, и они могут ыть обусловлены не применением антибиотика, а другими ¦Причинами, например самой инфекцией или сопутствующим заболеванием.

В табл. 7.4 представлена схема различных типов экспериментов и время, которое обычно проходит от первых опытов до внедрения антибиотика в медицинскую практику. Время, затрачиваемое на эти исследования, и их стоимость постоянно увеличиваются. Помимо всего прочего это связано с предъявлением все более строгих требований органов здравоохранения разных стран к новым препаратам.

Мы благодарны автору и издательствам, которые не противодействует, а способствует образованию медицинских работников.
В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, напиши нам и материалы будут незамедлительно удалены!