Принципы доклинической оценки риска токсикологического взаимодействия лекарственных средств и критерии безопасности комбинированной фармакотерапии

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Актуальность темы. Безопасность современной лекарственной терапии в большой степени зависит от адекватности оценки риска токсикологического взаимодействия лекарственных средств (ЛС), поскольку персонализированная фармакотерапия в подавляющем большинстве клинических случаев является комбинированной (Государственный реестр лекарственных средств, 2009; Федеральное руководство по использованию лекарственных средств, 2011). Сложность клинической оценки и прогноза безопасности лекарственного взаимодействия обусловлена практически неограниченным разнообразием возможных сочетаний препаратов. Данные литературы свидетельствуют о значительном риске лекарственных осложнений при комбинированной фармакотерапии: 17-23% назначаемых врачами комбинаций ЛС являются потенциально опасными; нежелательные лекарственные реакции развиваются у 6-8% больных, получающих потенциально опасные комбинации ЛС; в 1/3 случаев причиной смерти от лекарственных осложнений явились взаимодействия ЛС. При этом, расходы на лечение осложнений, связанных с применением комбинаций ЛС, составляют половину затрат на терапию всех лекарственных осложнений (Кукес В.Г. и соавт., 2003, 2006, Белоусов Ю.Б., 2002).

Доклиническая и клиническая практика оценки безопасности лекарственных комбинаций свидетельствует о существенных недостатках методологии исследований лекарственного взаимодействия и дефиците его информационного обеспечения, что не согласуется с медицинской и социальной значимостью комбинированной фармакотерапии. Актуальность совершенствования методологии оценки безопасности ЛС и ее гармонизации с международными требованиями подтверждает «Стратегия развития фармацевтической промышленности Российской федерации на период до 2020 года», предусматривающая внедрение обязательных требований к правилам производства, доклинического и клинического изучения ЛС в соответствии с международными стандартами (GMP, GLP, GCP). Весомые основания, поддерживающие методологическую концепцию настоящего исследования, дает Федеральный закон «Об обращении лекарственных средств» (№ 61-ФЗ от 12 апреля 2010 г.), определяющий лекарственные комбинации как оригинальное ЛС, эффективность и безопасность которого должны быть подтверждены результатами доклинических и клинических исследований (статья 4.11).

При комбинированной фармакотерапии ЛС могут взаимодействовать между собой, в связи с чем, риск токсических эффектов лекарственной комбинации зависит не только от токсичности отдельных ЛС, но и от характера их токсикологического взаимодействия, оценка которого требует специфического методологического подхода. Отсутствие адекватного подхода к оценке безопасности лекарственного взаимодействия приводит к фактическому дефициту доказательной информации не только для спонтанных сочетаний препаратов при полипрагмазии, но и для рекомендованных фиксированных или нефиксированных комбинаций ЛС.

В настоящее время проблемам лекарственного взаимодействия уделяется большое внимание, однако сведения о нежелательных эффектах при комбинированном применении ЛС базируются в основном на данных о фармакодинамическом и фармакокинетическом взаимодействии. Во многих случаях оценка безопасности комбинаций ЛС проводится без ссылки на результаты специальных токсикологических исследований. Особое клиническое значение с точки зрения безопасности совместного применения лекарств имеют эффекты потенцирования токсических свойств и расширение суммарного спектра токсичности за счет специфической токсичности (мутагенности, иммунотоксичности, репротоксичности, канцерогенности). Эти эффекты обычно не контролируются при проведении фармакотерапии и могут стать причиной последующих серьезных осложнений. Существующие этические и технические препятствия для клинической оценки токсического действия обусловливают ведущую роль доклинических исследований безопасности ЛС с помощью методов лекарственной токсикологии. Условия токсикологических экспериментов in vivo и in vitro, предполагающие использование экстремально высоких токсических доз, позволяют оценивать не только отчетливо выраженные эффекты, но и потенциальные токсические свойства ЛС. Анализ отечественных и зарубежных методических документов по изучению лекарственного взаимодействия и информации, содержащейся в инструкциях по применению комбинаций ЛС, свидетельствует об отсутствии единого методологического подхода и дискуссионном характере выбора критериев безопасности комбинированной фармакотерапии. Существующие методологические проблемы послужили основанием для включения в резолюцию 3-го Съезда токсикологов России (2008) соответствующего пункта, в котором указывается на необходимость «Разработать методические рекомендации по экспериментальному изучению потенциальных токсических эффектов лекарственного взаимодействия на доклиническом этапе разработки лекарственных средств» (Токсикологический вестник, 2009, №1, с. 2). В связи с вышеизложенным, разработка методологического подхода для доклинической оценки безопасности лекарственного взаимодействия представляет собой актуальное направление научных исследований.

Цель работы. Теоретическое и экспериментальное обоснование и разработка принципов доклинической оценки риска токсикологического взаимодействия при комбинированном применении ЛС как составной части комплексной системы безопасности комбинированной фармакотерапии.

Задачи исследования.

Провести анализ данных литературы и методических документов по доклинической оценке безопасности взаимодействия ЛС.

Обосновать методологический подход к доклинической оценке риска токсикологического взаимодействия ЛС.

Разработать алгоритмы прогнозирования безопасности комбинаций ЛС.

Разработать методические рекомендации по планированию и интерпретации результатов токсикологических исследований комбинаций ЛС.

Разработать принципы комплексного информационного обеспечения безопасности комбинированной фармакотерапии.

Обосновать критерии токсикологической адекватности комбинаций лекарственных средств.

Разработать формат информационного стандарта безопасности лекарственного взаимодействия.

Апробировать предложенные методические приемы в практических токсикологических исследованиях комбинаций ЛС.

Научная новизна. Впервые обоснован и разработан комплексный методологический подход к доклинической оценке безопасности лекарственных комбинаций как специфической категории ЛС, обладающей уникальными свойствами.

Впервые проведен анализ специфической фармакологической активности и токсичности оригинальных соединений среди гомологичных производных разных химических классов в сравнении с НПВП для обоснования гомеостатической модели механизма лекарственного взаимодействия.

Впервые обоснована необходимость прогнозирования безопасности взаимодействия ЛС в доклинических токсикологических исследованиях.

Впервые в качестве прогностического критерия безопасности ЛС предложено понятие «комбинаторный фактор», характеризующее вариантное многообразие комбинаций различного количественного состава.

Впервые предложена система алгоритмов прогнозирования токсикологического взаимодействия ЛС при комбинированном применении.

Впервые разработаны методические приемы системного анализа результатов экспериментальной оценки токсикологического взаимодействия по степени риска и изменению параметров токсичности.

Практическая значимость. Разработаны методические рекомендации по доклинической оценке безопасности комбинаций ЛС на основе комплексного методологического подхода, включающего прогнозирование риска и экспериментальную оценку эффектов токсикологического взаимодействия.

Предложенные критерии токсикологической оценки лекарственного взаимодействия с учетом факторов риска и популяции пациентов составляют аналитическую основу для проведения аргументированной экспертизы материалов по безопасности комбинированного применения ЛС.

Обоснована комплексная система информационного обеспечения безопасности комбинированной фармакотерапии, включающая данные доклинических, клинических и пострегистрационных исследований лекарственного взаимодействия.

Предложен формат информационного стандарта безопасности лекарственного взаимодействия для включения в инструкции по применению ЛС.

Реализация результатов исследования.

Результаты настоящего исследования использованы:

- в Методических указаниях по изучению новых нестероидных противовоспалительных препаратов в «Руководстве по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ» Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития 2005 г. Под общей редакцией чл.-корр. РАМН, проф. Р.У. Хабриева (Рекомендовано УМО по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для системы послевузовского образования врачей);

- в Методических указаниях по доклинической оценке безопасности взаимодействия лекарственных средств (Приняты редакционным советом к опубликованию в новом издании вышеуказанного «Руководства»);

- в Учебном пособии «Токсикологическая химия. Метаболизм и анализ токсикантов» 2008 г. Под ред. проф. Н.И. Калетиной (Рекомендовано УМО по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для студентов медицинских и фармацевтических вузов); - в лекционных курсах Отдела образовательных программ повышения квалификации ФГБУ НЦЭСМП Минздравсоцразвития России (Акт о внедрении ФГБУ НЦЭСМП, 2010 г.); - в практике экспериментальной работы ОАО «НИИ витаминов» (Акты о внедрении ОАО «НИИ витаминов», 2010 г.).

Апробация материалов диссертации. Основные результаты исследования представлены и доложены на научных конференциях, конгрессах и заседаниях Ученого совета ФГБУ НЦ ЭСМП Минздравсоцразвития России: 4-й Всероссийский конгресс «Фармакоэкономика на рубеже третьего тысячелетия» (Москва, 2002 г.); 2-й съезд токсикологов России (Москва, 2003 г.); Школа для врачей по специальности «Токсикология» X РНК «Человек и лекарство» (Москва, 2003 г.); XI РНК «Человек и лекарство» (Москва, 2004 г.); 2-й Всероссийский съезд фармацевтических работников (Сочи, 2005 г.); симпозиум «Актуальные вопросы доклинических исследований безопасности лекарственных препаратов» XIV РНК «Человек и лекарство» (Москва, 2007 г.); 3-й съезд токсикологов России (Москва, 2008 г.); заседание секции №1 Ученого Совета ФГУ НЦ ЭСМП (08.06.2009 г.); II Конгресс международного общества клинических фармакологов и фармацевтов стран СНГ (Москва, 2010 г.); ФГУН «Институт токсикологии» ФМБА России (Санкт-Петербург, 2010 г.); заседание секции №1 Ученого Совета ФГБУ НЦ ЭСМП (протокол №4 от 28.04.2011 г.); Конференция с международным участием «Актуальные вопросы доклинических и клинических исследований лекарственных средств» Минздравсоцразвития России, Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова (Санкт-Петербург, 2011 г.).

Личный вклад автора. Автору принадлежит ведущая роль в выборе направления исследования, анализе и обобщении полученных результатов. Автором проведен анализ данных литературы по комбинированной фармакотерапии и доклинической оценке безопасности комбинаций ЛС. Автором самостоятельно выполнены экспериментальные исследования противовоспалительной, анальгетической, жаропонижающей активности, ульцерогенного действия и острой токсичности ЛС и биологически активных веществ, результаты которых анализируются для теоретического обоснования разработанного методологического подхода. Автором самостоятельно разработаны и оформлены методические рекомендации по доклинической оценке токсикологического взаимодействия; проведены аналитические исследования, на основании которых предложено использование «комбинаторного фактора» в качестве прогностического критерия. Основные результаты, представленные в диссертации, получены самим соискателем. Во всех работах, посвященных методологии доклинической оценки взаимодействия и разработке принципов комплексной программы по безопасности комбинированной фармакотерапии, выполненных с соавторами, автору принадлежит постановка задачи, концепция основных методов, анализ полученных результатов. Вклад автора является определяющим и заключается в непосредственном участии на всех этапах исследования: от постановки, их реализации, до обсуждения результатов в научных публикациях и докладах и их внедрения в практику. Научные положения диссертации соответствуют формуле специальности 14.03.06 - фармакология, клиническая фармакология.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 63 печатные работы, 28 из них - в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России. Материалы публикаций, указанных в списке работ по теме диссертации, ранее не использовались в кандидатской диссертации.

Основные положения, выносимые на защиту.

Предлагаемый комплексный методологический подход обеспечивает доклиническую экспериментально-прогностическую оценку безопасности комбинированной фармакотерапии с учетом фармакодинамической уникальности свойств комбинаций ЛС.

Предлагаемый в качестве прогностического критерия «комбинаторный фактор» определяет прогрессию «фармакодинамической аморфности» и границы рациональности лекарственных комбинаций в зависимости от количества составляющих их компонентов.

Аналитическая система алгоритмов прогнозирования риска взаимодействия и интерпретации экспериментальных данных позволяет оценивать рациональность лекарственных комбинаций по прогностической или фактической токсикологической совместимости компонентов и токсикологической или терапевтической адекватности режима дозирования.

Результаты доклинической оценки токсикологического взаимодействия вместе с данными клинических исследований и пострегистрационного мониторинга безопасности комбинированной фармакотерапии составляют единый информационный блок с циклической системой обмена данных.

1. Лекарственное взаимодействие (обзор литературы)

доклиническиий фармакотерапия токсикологический

Методология оценки токсического действия ЛС имеет фундаментальную научную базу и широко применяется в медицинской и санитарно-гигиенической практике промышленной и лекарственной токсикологии (Е.В. Арзамасцев, И.В. Березовская, В.Н. Голиков, Т.А. Гуськова, А.Д. Дурнев, С.Д. Заугольников, Н.И. Калетина, Б.А. Курляндский, Н.В. Лазарев, Е.А. Лужников, С.С. Либерман, В.Б. Прозоровский, Ю.А. Ревазова, Т.Н. Саватеева-Любимова, И.В. Саноцкий, Г.А. Софронов, Л.А. Тиунов, В.А. Филов, А.Н. Яворский и др.). Стандартная доклиническая характеристика безопасности отдельного ЛС, фактически, соответствует условию монотерапии, так как не учитывает возможного изменения его токсичности при комбинированном применении с другими ЛС. В отличие от индивидуальных ЛС, доклиническая оценка безопасности их комбинаций не имеет достаточно строгой регламентации, что в значительной степени связано с неопределенностью методологического подхода к исследованиям лекарственного взаимодействия.

Фармакокинетические и фармакологические аспекты эффективности и безопасности комбинированной фармакотерапии освещены в научных работах по экспериментальной и клинической фармакологии, фармацевтической химии, молекулярной фармакологии и биохимии (М.Д. Машковский, В.В. Закусов, П.В. Сергеев, А.В. Вальдман, Я.А. Сигидин, Н.Н. Каркищенко, В.Н. Орехович, Р.Г. Глушков, С.Б. Середенин, В.К. Лепахин, В.П. Фисенко, Д.А. Харкевич, Г.Н. Першин, Б.С. Утешев, В.А. Чернов, В.Г. Кукес, Ю.Б. Белоусов, Ю.Д. Игнатов, Э.Э. Звартау, В.Г. Граник, М.Э. Каминка, Е.Е. Лесиовская, Г.Я. Шварц).

Прогресс фармакологии способствует возникновению новых проблем и вопросов практической фармакотерапии, связанных с расширением номенклатуры лекарств как за счет аналогов известных ЛС, так и в результате внедрения в медицинскую практику инновационных лекарственных препаратов, обладающих принципиально новыми свойствами и механизмом действия (Машковский М.Д., 1998; Дурнев А.Д., 2008; Гуськова Т.А., 2010; Шимановский Н.Л. и соавт., 2010).

Многие из существующих проблем современной лекарственной терапии являются проблемами безопасности комбинаций ЛС, поскольку в клинической практике, как правило, пациент получает не один, а несколько препаратов одновременно. Комбинированная фармакотерапия предусмотрена стандартами лечения формулярной системы в онкологии, фтизиатрии, при лечении ВИЧ, генерализованных и резистентных инфекций, и часто не имеет альтернативы в ревматологии, кардиологии, неврологии, психиатрии (Белоусов Ю.Б., Леонова В.М., 2002; Кукес В.Г., Стародубцев А.К, 2003; Игнатов С.Д. и соавт., 2010). Многочисленные клинические данные и результаты пострегистрационного мониторинга безопасности ЛС разных фармакологических групп свидетельствуют о значительном многообразии проявлений токсикологического взаимодействия ЛС, его непрогнозируемом характере и сложной динамике. Усугубляет ситуацию объективный дефицит специальной токсикологической информации о безопасности лекарственного взаимодействия. Так, доступные сведения о результатах токсикологических исследований не позволяют считать безопасными в отношении генотоксичности и канцерогенности значительную часть известных НПВП и ненаркотических анальгетиков (Brambilla G, Martelli A., 2009). Абсолютный и относительный дефицит информации о лекарственном взаимодействии отдельных ЛС и фиксированных комбинаций ЛС, который обнаруживается при анализе инструкций по медицинскому применению, свидетельствует о необходимости совершенствования информационного стандарта безопасности, информационного обмена посредством баз данных и доступности сведений о безопасности лекарственного взаимодействия. Эта задача согласуется с общей стратегией современной лекарственной политики в отношении стандартизации качества, эффективности и безопасности ЛС по критериям, гармонизированным с международными требованиями (Бунятян Н.Д. и соавт., 2008).

Доклинические исследования безопасности ЛС регламентируются правилами GLP и методическими рекомендациями национального и международного статуса. Анализ содержания этих рекомендаций показывает, что стандартные программы токсикологических исследований ЛС, включающие полное изучение общетоксического действия и оценку специфических видов токсичности, редко применяются к изучению комбинаций ЛС и, как правило, не обязывают во всех случаях анализировать эффекты лекарственного взаимодействия.

В отечественном «Руководстве по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ» (2005) содержатся отдельные указания по изучению комбинированного применения ЛС в разных методических рекомендациях. Эти указания, однако, не оформлены в виде самостоятельного руководства, отражающего концептуальный подход к методологии экспериментальной оценки безопасности лекарственного взаимодействия. Отдельные практические рекомендации, содержащиеся в них, представлены лишь краткими замечаниями об особенностях изучения того или иного вида токсичности для фиксированных комбинаций ЛС.

Зарубежные руководства по доклиническому изучению комбинаций ЛС предлагают методологическую концепцию, основой которой является фармакокинетический механизм взаимодействия, учет факторов риска и разделение комбинаций на группы из известных и малоизученных ЛС. При этом не отрицается возможное развитие уникальных токсических эффектов комбинации, что, однако, не вполне согласуется с общей установкой нецелесообразности дополнительных исследований комбинаций при наличии результатов исследований отдельных компонентов.

Анализ отечественных и зарубежных методических документов показывает, что используемый в настоящее время методологический подход характеризуется значительной зависимостью от критериев рациональности, что приводит к недооценке риска непрогнозируемых эффектов токсикологического взаимодействия. В связи с этим, одной из задач проведенного исследования явилось теоретическое и экспериментальное обоснование методологического подхода, учитывающего уникальность свойств комбинации конкретного качественного и количественного состава.

2. Фармакодинамические и токсикодинамические механизмы лекарственного взаимодействия

Для теоретического обоснования предлагаемого методологического подхода использована гомеостатическая модель механизма токсикологического взаимодействия, которая объясняет уникальность свойств комбинаций конкретного состава, включая возможное развитие непрогнозируемых и парадоксальных реакций. Полимодальность действия ЛС, диссоциация различных видов активности, влияние изменения строения веществ на их фармакологические и токсические свойства и другие феномены, составляющие основу механизма взаимодействия, представлены на примере доклинических исследований НПВП и ненаркотических анальгетиков. Благодаря комплексному характеру патофизиологических и биохимических механизмов, процесс воспаления представляет собой модель неспецифических гомеостатических реакций организма, чувствительных к действию многих ЛС, обладающих различными фармакологическими свойствами. НПВП, как объект исследования, имеют широкое медицинское применение, входят в состав безрецептурных комбинированных препаратов, применяемых в качестве анальгетических и жаропонижающих средств. Кроме того, НПВП являются вероятными компонентами различных спонтанных лекарственных комбинаций при полипрагмазии, в том числе у пациентов, относящихся к группам повышенного риска (дети, пожилые пациенты, женщины в период беременности и грудного вскармливания).

В качестве аналитической базы были использованы результаты фармако-токсикологических исследований НПВП и ненаркотических анальгетиков, других ЛС и производных в гомологичных рядах оригинальных соединений. В экспериментах на лабораторных животных (мыши и крысы) с помощью стандартных методов оценивали противовоспалительное, анальгетическое и жаропонижающее действие веществ. Токсические свойства исследуемых веществ оценивали по специфическому ульцерогенному действию у крыс (повреждение слизистой и кровоизлияния в ЖКТ) с определением ульцерогенной дозы (УД50) и острой токсичности у мышей с определением летальной дозы (ЛД50).

При разработке методических рекомендаций по экспериментальному доклиническому изучению НПВП была обоснована необходимость тщательной оценки анальгетической активности и ульцерогенного действия потенциальных фармакологических веществ наряду с изучением их противовоспалительных свойств. Принципиальное методологическое значение такого подхода обусловлено диссоциацией отдельных видов фармакологической активности НПВП (противовоспалительной, жаропонижающей и анальгетической) и наличием прямой корреляции между противовоспалительной активностью и ульцерогенным действием, что связано с общим механизмом этих эффектов, обусловленным ингибированием простагландинсинтетазы (циклооксигеназы).

Проведенное исследование ульцерогенных свойств диклофенака натрия на крысах в разных экспериментальных условиях продемонстрировало возможность оценки влияния факторов риска токсического действия и явилось обоснованием необходимости комплексного фармако-токсикологического подхода к доклинической оценке безопасности ЛС.

Проведен анализ связи химического строения, противовоспалительной активности и токсичности более 100 соединений в различных гомологичных рядах (производных аминохиназолина, пиразола, бензофурилоксиуксусной кислоты, пиримидна; диазафентиазина; цианопиридина; индолинона; адамантанкарбоновой кислоты и др.). Установлена диссоциация фармакологической активности и токсических свойств у соединений сходного строения и разная степень связи «строение-действие» в разных гомологичных рядах, что характеризует полимодальность действия ЛС и различие структурных коррелятов фармакологической активности и токсичности.

При изучении субхронической токсичности кофеин-содержащего комбинированного анальгетика выявлен непрогнозируемый токсический эффект токсикологического взаимодействия НПВП с кофеином, который проявлялся в виде выраженного гонадотоксического действия (тестикулярной атрофии) на фоне ожидаемых токсических эффектов со стороны печени, почек и желудочно-кишечного тракта.

Анализ результатов фармако-токсикологических исследований ЛС и гомологичных соединений разных химических классов позволил установить определенные закономерности их фармакодинамического и токсикодинамического действия:

Сочетание нескольких видов фармакологической активности у одного соединения;

Сходные фармакологические свойства у соединений различного химического строения (в разных гомологичных рядах);

Различные фармакологические свойства у соединений сходного химического строения (в одном гомологичном ряду);

Диссоциация отдельных видов фармакологической активности с токсическими свойствами;

Относительная стабильность неспецифических токсических свойств по сравнению с фармакологическими свойствами (активность и токсичность гомологичных соединений);

Развитие непрогнозируемых токсических реакций при комбинированном применении ЛС;

Влияние экспозиции ЛС и факторов риска на выраженность токсического действия (экспериментальная оценка ульцерогенного действия).

Выявленные особенности токсического и фармакологического действия ЛС и их комбинаций на моделях реакций воспаления являются проявлением полимодального действия ксенобиотиков на органы-мишени (гомеостатические системы) и наличия независимых структурных коррелятов общих специфических эффектов и неспецифических свойств индивидуальных веществ. Эти особенности определяют уникальность свойств и потенциальную фармакодинамическую аморфность комбинаций, которые являются следствием гомеостатического механизма взаимодействия, включающего: 1) прямую и опосредованную интерферентную дестабилизацию разных гомеостатических систем органов-мишеней (общий механизм взаимодействия) и 2) подпороговую дестабилизацию гомеостатических систем органов-мишеней (механизм непрогнозируемых эффектов взаимодействия).

Указанный механизм взаимодействия, в основе которого лежит способность веществ оказывать различное влияние одновременно на многие гомеостатические мишени, объясняет также выявленный в эксперименте феномен разнонаправленных эффектов взаимодействия ЛС одной группы при комбинированном применении с НПВП.

Особенности механизма токсикологического взаимодействия выделяют его в самостоятельную категорию, или специфический вид взаимодействия ЛС. При токсикологическом взаимодействии происходит дестабилизация и повреждение наиболее защищенных гомеостатических систем базового иерархического уровня, которые обеспечивают универсальные процессы жизнедеятельности клетки и морфологическую целостность организма. Значительный компенсаторный резерв этих систем сдерживает реализацию потенциальных токсических эффектов и обусловливает их диссоциацию с фармакологическими эффектами. Истощение компенсаторного резерва гомеостатических систем при патологии и лекарственном взаимодействии может привести к сужению широты терапевтического действия ЛС. Относительная лабильность гомеостатических систем, участвующих в реализации фармакологических и фармакокинетических эффектов, является одной из причин абсолютного преобладания случаев фармакологического и фармакокинетического взаимодействия ЛС в клинике, что, однако, не исключает наличия потенциально опасных компенсированных эффектов токсикологического взаимодействия, которые могут быть выявлены в условиях токсикологического эксперимента.

Существующие закономерности связи между химической структурой и биологическими свойствами веществ позволяют считать перспективным прогнозирование лекарственного взаимодействия на основе анализа «строение-активность», поскольку прогресс современных информационно-аналитических технологий в настоящее время открывает для этого направления принципиально новые возможности.

Общий механизм возможной модификации прогнозируемых и непрогнозируемых эффектов в результате лекарственного взаимодействия может быть представлен следующей схемой (таблица 1).

Таблица 1. Схема реализации потенциальных эффектов взаимодействия ЛС

(*) - прописные символы обозначают реализуемые эффекты; строчные символы обозначают потенциальные эффекты;

(**) - два одноименных символа соответствуют первичной модификации эффекта при воздействии на мишень 2-х веществ; три одноименных символа соответствуют вторичной модификации эффекта при воздействии на мишень 3-х веществ.

Согласно гомеостатической теории эффекты комбинированного воздействия зависят от токсических свойств, соотношения и уровня доз компонентов комбинации. Этот феномен объясняется различием спектра токсичности веществ, наличием порога чувствительности органов-мишеней и дозозависимым изменением избирательности токсического действия. Интерактивность ЛС, как его способность взаимодействовать с другими ЛС, является специфическим свойством индивидуального вещества, которое зависит от избирательности и уровня гомеостатического воздействия. Возможное изменение порога чувствительности и компенсаторного резерва органов-мишеней в результате взаимодействия является одним из механизмов развития непрогнозируемых и парадоксальных эффектов. Таким образом, в рассмотренном примере результатом первичной модификации (Аа, Вb, Сс) реализуемых эффектов А, В, С может быть как их усиление, так и ослабление или изменение обратимости. Первичная модификация потенциальных, условно нереализуемых, эффектов (сс, dd) может привести к развитию новых реализуемых эффектов С и D или к изменению порога чувствительности соответствующих мишеней токсического действия. Вторичная модификация реализуемого эффекта (Ссс) может выражаться в изменении его силы и/или обратимости за счет прямого действия или опосредованного влияния на эффект первичной модификации. Аналогичная схема может быть применена также к процессам фармакокинетического и фармакодинамического механизма взаимодействия, сочетание которых наиболее вероятно в случае многокомпонентных комбинаций ЛС.

Ожидаемый спектр фармакологического и токсического действия комбинации определяется сложением векторов активности ее компонентов и зависит от их количественного соотношения. Так, на примере, представленном на рис. 1, 2 и 3, видно, как изменение соотношения доз в комбинации веществ А и В (1:1, 1:2, 2:1) может привести к существенному изменению общей конфигурации суммарного спектра активности комбинации. В случае многокомпонентных комбинаций веществ их вариантное разнообразие значительно увеличивается. При этом необходимо учитывать, что изменение соотношения компонентов создает условия для проявления разных эффектов взаимодействия из потенциальных эффектов данной комбинации, поскольку они могут иметь разные пороги реализации.

Рис. 1. Спектр активности комбинации А+В (соотношение 1:1)

Рис. 2. Спектр активности комбинации А+В (соотношение 1:2)

Рис. 3. Спектр активности комбинации А+В (соотношение 2:1)

Определение ожидаемого спектра действия комбинации необходимо для прогнозирования риска и экспериментальной оценки эффектов токсикологического взаимодействия, благодаря которому фактический спектр активности комбинации может существенно отличаться от прогнозируемого спектра. Указанные особенности и сложный динамический характер механизма токсикологического взаимодействия обусловливают уникальность токсических свойств комбинации, зависящих от их качественного и количественного состава, и риск развития непрогнозируемых реакций.

3. Методологические принципы доклинической оценки риска токсикологического взаимодействия

Предлагаемый комплексный методологический подход включает прогнозирование взаимодействия компонентов лекарственных комбинаций и экспериментальное токсикологическое изучение лекарственных комбинаций.

Прогнозирование токсикологического взаимодействия позволяет до эксперимента получить предварительную характеристику потенциального взаимодействия компонентов лекарственной комбинации на основании анализа имеющихся факторов риска и сходства их свойств. Результаты прогнозирования позволяют оптимизировать программу экспериментальных доклинических исследований безопасности комбинации ЛС, определяя необходимость или нецелесообразность проведения дополнительных исследований токсичности комбинации с учетом задач и фазы клинических исследований. Прогнозирование может играть и самостоятельную роль при разработке рациональных комбинаций и решении других научно-прикладных задач. Даже при наличии полного токсикологического исследования комбинации, прогнозирование может выявить дополнительные теоретические риски потенциального токсикологического взаимодействия, которые могут не проявиться в рутинных экспериментах на животных. Вместе с тем необходимо учитывать, что гипотетическая сущность прогнозирования не позволяет рассматривать его в качестве полноценной замены экспериментальных исследований.

Экспериментальное изучение токсичности комбинации ЛС является основным источником наиболее достоверной информации о потенциальных токсических свойствах комбинации ЛС и эффектах взаимодействия, включая токсические эффекты, которые не всегда контролируются в клинике. Необходимость полноценного доклинического изучения токсических свойств новой комбинации ЛС обусловлена тем, что комбинированный препарат следует рассматривать как оригинальное комплексное вещество, обладающее уникальными фармакологическими и токсическими свойствами, которые нельзя достоверно оценить только теоретически без экспериментальных исследований. Сокращение программы доклинических исследований безопасности комбинаций ЛС возможно только при адекватном соотношения пользы и риска, поскольку прогнозирование имеет значительно более низкий уровень доказательности, чем экспериментальное исследование. Экспериментальное изучение токсичности комбинаций, содержащих новые ЛС, необходимо проводить в полном объеме. Дополнительные токсикологические исследования комбинаций, содержащих ЛС, не запрещенные для совместного применения, могут быть проведены по сокращенной, оптимизированной, программе или, при определенных условиях, могут быть признаны нецелесообразными. Однако в большинстве случаев экспериментальные исследования следует считать необходимыми и для комбинаций из известных ЛС, поскольку информация о взаимодействии ее компонентов в доступных источниках (инструкции по применению, справочниках) может оказаться недостаточной, а сведения о безопасности комбинации вообще могут отсутствовать.

Интерпретация результатов прогнозирования взаимодействия может быть затруднительной вследствие отсутствия количественных критериев для большинства перечисленных факторов риска, что не позволяет получить строго определенное числовое выражение интегральной оценки риска токсикологического взаимодействия. В связи с этим чаще представляется возможным лишь определение относительных параметров. При прогнозировании степень детализации и глубина анализа потенциальных взаимодействий может существенным образом различаться в зависимости от применяемого аналитического аппарата, адекватности имеющейся информации и субъективности оценки факторов риска информации и субъективности оценки значимости факторов риска.

Экспериментальное токсикологическое исследование предполагает получение наиболее доказательной доклинической информации о профиле токсичности как фиксированных, так и нефиксированных комбинаций ЛС. Экспериментальное изучение общетоксического действия и специфических видов токсичности комбинации ЛС с помощью стандартных методов лекарственной токсикологии позволяет оценить характер и выраженность эффектов взаимодействия. Рекомендуется также проводить исследования фармакологической безопасности (влияние на функцию сердечно-сосудистой системы, дыхательной системы, ЦНС, ЖКТ и др.). При этом программа исследования должна учитывать результаты прогнозирования потенциальных органов-мишеней. Для выяснения механизма взаимодействия проводят исследования фармакокинетики отдельных компонентов и комбинации. Стандартная программа. Исследование токсических свойств комбинации ЛС и отдельных компонентов включает изучение общетоксического действия (острая токсичность и субхроническая токсичность) и специфических видов токсичности (мутагенность, репродуктивная токсичность, аллергизирующее действие, иммунотоксичность, канцерогенность). Полное токсикологическое исследование комбинации может быть рекомендовано для оригинальных комбинаций, состоящих из новых малоизученных компонентов или для новых комбинированных препаратов, которые предназначаются для широкого медицинского применения (в т.ч. безрецептурного).

Оптимизированная программа. Исследование токсических свойств комбинации ЛС и отдельных компонентов в экспериментах проводится в сокращенном объеме с учетом имеющихся сведений о доклиническом и клиническом изучении и медицинском применении комбинации и отдельных ЛС. Сокращенные исследования могут быть использованы для обоснования безопасности клинических исследований или ограниченного медицинского применения в случаях, когда польза может значительно превышать риск потенциального токсикологического взаимодействия.

При рутинной оценке токсичности комбинации необходимо определить уровень высоких нетоксических доз препарата для животных при многократном введении (ВНТД, NOAEL), экстраполяция которых с учетом межвидовых коэффициентов позволяет определить диапазон безопасных доз для человека.

Оценка степени риска токсикологического взаимодействия может оказаться наиболее информативной при изучении нефиксированной комбинации из 2-х компонентов (таблица 2). Сходный прием можно использовать и для фиксированных комбинаций. В стандартном диапазоне из 3-х доз (терапевтической, максимально переносимой и промежуточной) можно определить 5 степеней риска: максимальный риск токсикологического взаимодействия (5 степень) - когда эффект регистрируется при использовании терапевтических доз компонентов комбинации, и минимальный риск (1 степень) - когда эффект отсутствует или регистрируется только при использовании максимальных доз.

Таблица 2. Оценка степени риска токсикологического взаимодействия в эксперименте

Таким образом, доклинические исследования безопасности новых комбинаций ЛС должны содержать теоретическую (прогностическую) и экспериментальную оценку риска токсикологического взаимодействия. При этом необходимо обосновать допустимость сокращения объема исследования с использованием оптимизированных программ. Следует подчеркнуть, что доклиническая оценка безопасности комбинаций ЛС заключается не столько в характеристике ее токсических свойств, сколько в прогнозе риска и анализе эффектов токсикологического взаимодействия.

Теоретическая основа прогнозирования безопасности комбинированного применения нескольких ЛС базируется на гипотезе сложения токсичности отдельных компонентов и выражается уравнением аддитивности (Курляндский Б.А., Филов В.А., 2002)

(С1/М1+С2/М2+…+Сn/Мn) К=1 (1)

где С1, С2,…Сn - дозы или концентрации каждого компонента;

М1, М2, …, Мn - их изоэффективные дозы (концентрации) по тому эффекту, который исследуется;

К - коэффициент пропорциональности.

При токсикологическом взаимодействии, приводящем к потенцированию токсичности отдельных компонентов коэффициент К<1,0; а при антагонизме К>1,0. При отсутствии эффектов взаимодействия (аддитивном эффекте) К=1,0. Условие изоаддитивности, позволяющее суммировать значения доз компонентов комбинации, предполагает, что отдельные компоненты полностью взаимозаменяемы в пропорциональных долях их изоэффективных доз. Для вычисления гипотетического значения ЛД50 комбинации (LD50Комбинации (Гип)) используется уравнение аддитивности в следующем виде:

LD50Комбинации (Гип) = (d1 +d2+…+dn)/(d1/LD50(1)+ d2/LD50(2)+ …+ dn/LD50(n)) (2)

где d1,d2,…dn - абсолютные весовые значения или относительные доли компонентов комбинации;

LD50(1), LD50(2), LD50(n) - значения ЛД50 отдельных компонентов комбинации, полученные в эксперименте. Характер взаимодействия (антагонизм, синергизм) определяют по соотношению гипотетического и фактического значения ЛД50.

Сравнительная оценка графического и вычислительного методов, проведенная при обработке результатов изучения острой токсичности комбинированных антибактериальных препаратов, показала, что использование преобразованного уравнения аддитивности позволяет получить цифровое выражение изоболографического анализа. Вместе с тем, важным преимуществом вычислительного метода является возможность его применения для анализа комбинаций с любым количеством компонентов.

С целью повышения информативности анализа токсикологического взаимодействия по результатам изучения острой токсичности целесообразно оценивать также возможные эффекты неконкурентного взаимодействия с изменением наклона кривой «доза-эффект», которые могут не сопровождаться отчетливым отклонением фактического ЛД50 от его гипотетического значения. Для оценки изменения наклона кривой следует сравнивать гипотетические и фактические значения доз для дополнительных точек на кривой «доза-эффект», расположенных симметрично выше и ниже ЛД50, как например, ЛД84 и ЛД16. На рис. 4 приведены некоторые варианты отклонений экспериментальной кривой «доза-эффект» (B, C, D, E) от ее гипотетической версии (А), характеризующие различные эффекты взаимодействия. Относительное изменение наклона кривых B и C соответствует аддитивным эффектам (т.е. отсутствию взаимодействия) при оценке по ЛД50. Однако, при оценке по ЛД84, в этом случае могут быть получены и значимые различия. Расширение или сужение диапазона токсических доз может расцениваться как пороговое изменение прогнозируемой токсикодинамики комбинации, вызванное взаимодействием. Непараллельный сдвиг влево кривой D характеризует усиление токсического действия (синергизм) с возможным расширением диапазона токсических доз. Параллельный сдвиг вправо кривой Е указывает на снижение токсического действия (антагонизм) при неизменной широте токсического диапазона доз. Отсутствие различий между гипотетическим и фактическим значениями ЛД50 комбинации не исключает наличия эффектов токсикологического взаимодействия, которые могут проявляться отклонением от ожидаемого профиля токсичности комбинации по характеру, выраженности и динамике симптомов интоксикации в остром и хроническом эксперименте.

Рис. 4. Гипотетическая (А) и экспериментальные (B,C,D,E) кривые «доза-эффект»

Следовательно, доклиническое изучение безопасности комбинаций ЛС целесообразно проводить с регистрацией возможно большего количества параметров токсического действия. Необходимо также учитывать вероятность инверсии эффектов взаимодействия при изменении количественного соотношения компонентов комбинации, которая характерна для взаимодействия типа «синерго-антагонизма».

4. Токсикологические критерии рациональности комбинаций лекарственных средств

Анализ материалов по безопасности новых препаратов на основе фиксированных и нефиксированных комбинаций ЛС, поступивших на экспертизу в ФГБУ НЦЭСМП, свидетельствует о том, что распространенным недостатком доклинических исследований является отсутствие адекватного прогноза или экспериментальной оценки безопасности возможного токсикологического взаимодействия, а также отсутствие токсикологического обоснования режима дозирования отдельных компонентов комбинаций ЛС. При этом основные активные компоненты в комбинациях обычно используются в средних и даже максимальных терапевтических дозах, что, при прочих равных условиях, может привести к снижению общего порога переносимости комбинации по отношению к переносимости компонентов. Методологические подходы к оценке безопасности режима дозирования ЛС при их комбинированном применении могут базироваться на использовании токсикологических или клинических критериев. На этапе прогнозирования рассматривается гипотетическая модель аддитивного токсического действия компонентов комбинаций ЛС. Принцип аддитивности позволяет оценить ожидаемый спектр токсического действия и гипотетические параметры токсичности комбинаций ЛС, исходя из значений летальных доз (ЛД50) и соотношения дозировок отдельных компонентов. Важным следствием аддитивности является токсикологическая иррациональность или небезопасность одновременного применения нескольких ЛС в высоких терапевтических дозах. Следует отметить, что достоверное обоснование адекватности режима дозирования комбинаций ЛС с оценкой неаддитивных эффектов потенциального взаимодействия (антагонизм, потенцирование, новые эффекты) возможно только при экспериментальном токсикологическом исследовании сравнительного дизайна «комбинация/компоненты». Проведенное теоретическое исследование комбинаторных констант, обозначенных термином «комбинаторный фактор риска токсикологического взаимодействия», показало целесообразность его использования в качестве прогностического критерия. Для обоснования целесообразности применения комбинаторного фактора в качестве прогностического критерия и анализа его количественной прогрессии определено суммарное значение вариантного разнообразия с учетом всех возможных одно- и многопарных комбинаций по формуле (3):

Сkn=n!/k!(n-k)! (3)

где n! - факториал числа элементов;

k! - факториал комбинаций по k элементов из данных n, отличающихся хотя бы одним элементом.

Это позволило установить резкое константное снижение вероятности прогноза фармако-токсикологических свойств и механизмов взаимодействия активных компонентов в комбинациях, содержащих более трех ЛС. Установлено (таблица 3), что при взаимодействии трех лекарственных средств вариантное разнообразие парных комбинаций увеличивается в 7 раз по сравнению с элементарным 2-компонентным взаимодействием. При 4-компонентном взаимодействие сумма вариантов составляет 63. При 5-компонентном - сумма вариантов 1023. При 6-компонентном - 32767. При 7-компонентном - более 2 миллионов вариантов. При 8-компонентном - 268 миллионов вариантов. При 9-компонентном - 68 миллиардов вариантов. При 10- компонентном - 35 триллионов вариантов.

Таблица 3. Прогрессия комбинаторного фактора

Сложная динамика и многофакторный характер взаимодействия ЛС в фиксированных комбинациях нередко ставят под сомнение обоснованность теоретического прогноза эффектов лекарственного взаимодействия без экспериментального изучения. Следует отметить, что высокий уровень неопределенности приводит к значительному снижению значимости не только прогностической, но и экспериментальной оценки безопасности поликомпонентных комбинаций ЛС.

При многокомпонентном взаимодействии реализуются разнообразные варианты комбинаций, число которых зависит от количества взаимодействующих ЛС и определяется конечным комбинаторным множеством. Прогрессирующая фармако- и токсикодинамическая аморфность поликомпонентных комбинаций ЛС является своеобразной комбинаторной рамкой их рациональности.

Алгоритм прогнозирования предусматривает поэтапную оценку прямых и косвенных признаков сопряженности гомеостатических систем, принимающих участие в реакциях «органов-мишеней» и метаболизме ЛС. При этом прогнозируемый потенциальный риск взаимодействия является функцией сопряженности гомеостатических систем и количества дополнительных факторов риска. Анализу подвергаются информационные модули, содержащие разнообразные сведения о свойствах отдельных ЛС и конкретной комбинации ЛС: 1) известные данные о взаимодействии ЛС (фармакологическом, фармакокинетическом, токсикологическом); 2) химическое строение и физико-химические свойства; 3) механизм фармакологического действия; 4) фармакологическая активность (фармакодинамика); 5) токсичность (токсикодинамика); 6) фармакокинетика и метаболизм; 7) стандартная информация по применению ЛС (показания, побочное действие, противопоказания, режим дозирования, особые указания, предостережения, передозировка и др.).

Факторами риска токсикологического взаимодействия являются: а) высокая степень неопределенности прогноза, б) узкая широта терапевтического действия, в) широкий спектр фармакологических и/или токсических эффектов, г) высокая доза/экспозиция, д) влияние на активность ферментной системы Р450, е) физиологическое или патологическое изменение реактивности организма (возраст, пол, беременность, сопутствующие заболевания).

Неопределенность прогноза зависит от следующих условий: а) наличия или отсутствия и полноты информации, б) характера и степени доказательности информации, в) комбинаторного фактора (количества взаимодействующих ЛС). Предлагаемая методология может иметь прикладное значение для анализа информации о безопасности известных комбинированных препаратов, для совершенствования информационных стандартов о взаимодействии известных ЛС, а также для разработки новых комбинированных препаратов и схем комбинированной терапии.

При прогнозировании безопасности комбинации ЛС принципиальное значение имеет оценка токсикологической совместимости и адекватности режима дозирования ее компонентов. Токсикологическая совместимость, т.е. отсутствие недопустимого сочетания токсических свойств ЛС, входящих в комбинацию, позволяет применять данную комбинацию без дополнительного повышенного риска токсического действия. Предметом оценки токсикологической совместимости является суммарный спектр токсического действия комбинации. Анализ токсикологической совместимости проводится сопоставлением (наложением) спектров токсического действия компонентов комбинации, который применяется также для определения фактических эффектов токсикологического взаимодействия.

Токсикологическая и терапевтическая адекватность режима дозирования обеспечивает безопасное применение ЛС. Адекватность режима дозирования требованиям безопасности оценивается по изменению широты терапевтического действия компонентов комбинации на основании экспериментальных и клинических параметров безопасности и терапевтической эффективности. Токсикологическая адекватность режима дозирования («границы безопасности») определяется по экстраполяционному соотношению высоких нетоксических доз/концентраций для животных с терапевтическими дозами/концентрациями для человека. Терапевтическая адекватность режима дозирования определяется по широте безопасного терапевтического диапазона доз («терапевтическое окно») - соотношению минимальной и максимальной терапевтической дозы. Сочетание токсикологического и клинического критериев безопасности для оценки адекватности режима дозирования комбинаций позволяет прогнозировать дозозависимый риск токсикологического взаимодействия.