Сравнительное перекрестное

Сравнительное перекрестное
фармакокинетическое исследование
препарата Клималанин
(прием внутрь или сублингвально)
И.С.Юргель1, О.А.Лиманова1, Т.Б.Силинг2, И.Ю.Торшин3, А.Н.Громов3, А.Ю.Волков4, Е.Ю.Егорова1, О.А.Громова1, 5
ГБОУ ВПО Ивановская государственная медицинская академия Минздрава РФ; 2ОБУЗ Ивановская областная
клиническая больница, 3ФГБУН Вычислительный центр им. А.А.Дородницына РАН, Москва; 4ГБОУ ВПО РНИМУ
им. Н.И.Пирогова Минздрава РФ, Москва; 5РСЦ Института микроэлементов ЮНЕСКО, Москва
1
Резюме
b-Аланин (Клималанин) используется для терапии и профилактики вазомоторных расстройств (приливов) в климактерическом периоде. Клинические наблюдения указывают на существование «быстрого» эффекта на начинающийся прилив при сублингвальном применении Клималанина, что может быть обусловлено более быстрым нарастанием уровня b-аланина в плазме крови при рассасывании.
В настоящей работе представлены результаты сравнительного анализа фармакокинетики b-аланина при однократном приеме
внутрь и сублингвально в группе, состоящей из 12 добровольцев. Сравнение показало, что сублингвальный прием характеризовался более
быстрой и более интенсивной фармакокинетикой, обеспечением более высоких действующих концентраций b-аланина в плазме крови.
Ключевые слова: b-аланин, приливы, климакс, Клималанин.
A cross-comparative pharmacokinetic study of Klimalanin (ingestion or sublingual intake)
Yurghel I.S, Limanova O. A., Siling T.B., Torshin I.Y., Gromov A. N., Volkov, A. Yu., Egorova E.Yu, Gromova O.A.
Summary
Beta-alanine (Klimalanin) is generally used for the treatment and prevention of vasomotor disturbances (hot flushes) in menopausal period. This paper
presents the results of a comparative analysis of the beta-alanine pharmacokinetics with a single ingestion and sublingual intake in the group of 12 volunteers. The comparison showed that sublingual administration was characterized by a faster and more intense pharmacokinetics, and higher concentrations of active beta-alanine in the blood plasma.
Key words: Beta-alanine, hot flushes, menopause, Klimalanin
Сведения об авторах
Юргель Ирина Сергеевна – аспирант каф. фармакологии и клинической фармакологии ГБОУ ВПО Ивановская государственная медицинская академия
Лиманова Ольга Адольфовна – доц. каф. фармакологии и клинической фармакологии ГБОУ ВПО Ивановская государственная медицинская
академия
Силинг Татьяна Борисовна – врач клинической и лабораторной практики, зав. эндокринологической лаб. ОБУЗ Ивановская областная
клиническая больница
Торшин Иван Юрьевич – канд. фарм. наук, зав. лаб. системной и молекулярной биологии при ФГБУН ВЦ им. А.А.Дородницына РАН
Громов Андрей Николаевич – математик-аналитик, ФГБУН ВЦ им. А.А.Дородницына РАН
Волков Андрей Юрьевич – канд. хим. наук, ст. преподаватель каф. клинической лабораторной диагностики ГБОУ ВПО РНИМУ
им. Н.И.Пирогова. E-mail: rsmu@rsmu.ru, microbalans@rambler.ru
Егорова Евгения Юрьевна – докторант каф. фармакологии и клинической фармакологии ГБОУ ВПО Ивановская государственная медицинская академия
Громова Ольга Алексеевна – д-р мед. наук, проф. каф. фармакологии и клинической фармакологии ГБОУ ВПО Ивановская государственная
медицинская академия, зам. дир. по науч. работе РСЦ Института микроэлементов ЮНЕСКО. E-mail: unesco.gromova@gmail.com
риливы – вегетативные расстройства периода климактерия, проявлениями которых являются волна
интенсивного жара, профузный пот, покраснение
кожи лица и шеи. Приливы начинаются за несколько лет до
наступления менопаузы и продолжаются в течение нескольких лет. Несмотря на то что этиология приливов далеко не полностью изучена, приливы связывают с падением уровней эстрогенов в перименопаузу и нарушениями
функционирования терморегуляторного ядра головного
мозга. Проведенные ранее систематические анализы аминокислоты b-аланина, являющегося основой препарата
Клималанин для терапии приливов, наряду с результатами
биофизического моделирования позволили предположить
существование быстрого нейрорегуляторного механизма
купирования приливов при приеме b-аланина. Воздействие
препарата обусловлено взаимодействием с глициновыми,
гистаминовыми и другими рецепторами, а также стабилизацией энергетического метаболизма за счет образования
карнозина [1].
Препарат Клималанин (1 таблетка – 400 мг b-аланина)
используется для терапии и профилактики приливов.
Предварительные клинические наблюдения указывают на
П
108
ГИНЕКОЛОГИЯ | ТОМ 15 | №2
существование «быстрого» эффекта на начинающийся
прилив при сублингвальном применении Клималанина,
что может быть обусловлено более быстрым нарастанием
уровня b-аланина в плазме крови при рассасывании. Однако для подтверждения этой гипотезы необходимо проведение детального фармакокинетического (ФК) анализа
b-аланина и его метаболитов. Результаты такого анализа с
использованием бескамерной модели представлены в настоящей работе.
Заметим, что различают бескамерные и камерные (однокамерные, двухкамерные и многокамерные) подходы к
анализу фармакокинетики лекарственных средств. Преимущество бескамерного подхода – минимально возможное число допущений о механизме ФК-взаимодействий по
сравнению с камерными моделями. Поэтому, когда необходимо охарактеризовать основные ФК-параметры препарата при разных способах приема (например, площадь под
кривой – AUC, клиренс (CL), период полувыведения (Т1/2),
время и максимальное значение достигаемой концентрации Tmax, Cmax, объем распределения – VD и т.д.), бескамерный ФК-анализ является, как правило, предпочтительной
методологией [2].
Таблица 1. Рассчитываемые ФК-параметры (бескамерная модель)
Обозначение
Параметр
Tmax
Время достижения максимальной концентрации
Cmax
Clast
AUCt
MRTt
Lz
T1/2
CL
VD
Максимальная концентрация действующего вещества в плазме крови
Последняя измеренная концентрация вещества
Площадь под кривой (характеризует биодоступность)
Среднее время удержания – среднее общее время молекулы препарата проводят в организме после приема препарата в
заданной дозе
Наклон участка финального выведения (последние 3–4 точки ФК–кривой)
Период полувыведения – время, за которое из плазмы крови выводится 1/2 молекул препарата
Клиренс – объем крови, из которого весь препарат удаляется за единицу времени
Объем распределения вычисляется для оценки распределения препарата между плазмой и другими тканями после
перорального или парентерального введения
Таблица 2. Общая характеристика участниц исследования (n=12)
Возраст, лет
51±3
Рост, см
165±4
Приливы
Масса тела, кг
Артериальная гипертония
Сахарный диабет типа 2
Ожирение
Остеопороз
Мастопатия
Курение
Алкоголь (пиво, вино 150–200 мл 2–3 раза в неделю)
Аллергические реакции
ПМС или нерегулярные менструации
n=6
67±10
n=5
n=0
n=2
n=7
n=7
n=4
n=6
n=5
n=5
Среднее число родов
1,2±0,7
Последняя менструация, лет
0,9±0,5
Среднее число абортов
1,5±1,6
Материалы и методы
В исследовании участвовали 12 женщин в постменопаузе
(возраст 48–56 лет). У всех участниц менструации прекратились за полгода-год до начала исследования. Всем обследованным был поставлен постоянный катетер на локтевую
вену. В 9:00, 9:10, 9:20, 9:30, 10:00, 11:00, 12:00 были взяты образцы венозной крови объемом 10 мл исходно до приема
препарата Клималанин в дозе 1200 мг (3 таблетки), а затем
с 10-минутными интервалами в течение первых 30 мин, затем через 1 ч (в 10:00, т.е. через 60 мин), затем через 2 ч (в
11:00, т.е. через 120 мин), через 3 ч (в 12:00, т.е. через 180
мин). Затем в каждом образце определялись уровни b-аланина, карнозина, пантотеновой кислоты и глюкозы.
Определение концентраций b-аланина
в плазме крови
Для определения b-аланина отбирали 2 мл крови в обработанные гепарином центрифужные пробирки, центрифугировали 3000 об/мин в течение 5 мин. Полученная плазма депротеинизировалась с помощью 200 мкл 30%W=V 50-сульфосалициловой кислоты, с последующим 20-кратным разведением и подщелачиванием с 0,1 М боратным буфером. Раствор доводили до рН 9,65, 1 мл экстракта дериватизировали,
подвергали анализу с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с флуоресцентной детекцией,
сравнением со стандартами от 1 до100 ммоль/л [3].
Анализ карнозина в плазме
Образцы крови центрифугировали 2000 об/мин 10 мин
при 4°С. Плазму (5 мл) перемешивали с 0,36 М раствора
хлорной кислоты 30 с, нагревали на кипящей водяной бане
5 мин. Пробы центрифугировали 2000 об/мин 10 мин, отфильтровывали, обрабатывали 120 мкмоль о-фтальальдегида 2 мин при комнатной температуре. Концентрации
карнозина были определены высокоэффективной жид-
костной хроматографией с помощью модифицированного метода K.Teahon и J.Rideout [4, 5]: отделение проводили
с использованием 5 μм колонки Hypersil ODS. Подвижная
фаза состояла из одной части метанола и трех частей ацетата натрия (0,3 М, рН 5,5) и пропускалась со скоростью
1,5 мл/мин. Температура колонки поддерживалась на
уровне 30°C. Карнозин определяли с помощью детектора
флуоресценции с возбуждением и испусканием на длинах
волн 310 и 375 нм соответственно.
Фармакокинетический анализ
В ходе настоящего анализа был использован бескамерный метод ФК-анализа, который позволяет охарактеризовать такие ФК-параметры препарата, как AUC, CL, Т1/2, Tmax,
Cmax, VD и т.д. Параметры бескамерной модели, рассчитанные в настоящем исследовании на основании ФК-кривых
(зависимостей концентрации от времени) b-аланина и его
метаболитов, описаны в табл. 1. Для расчета этих параметров использовался программный пакет P.Solver [6].
Результаты
В исследовании ФК-параметров b-аланина участвовали 6
пациенток с историей приливов и 6 женщин, не имевших
приливов после окончания менструаций. Общая характеристика участниц исследования представлена в табл. 2.
Несмотря на то что у всех участвовавших в исследовании
пациенток менструации прекратились за полгода-год до
начала исследования, пациентки с приливами характеризовались рядом отличий в клинических параметрах. Так, у
пациенток с приливами менструации закончились в более
позднем возрасте (53±3 года, без приливов – 48±1 год,
p=0,038), у 5 из 6 пациенток отмечены нарушения менструальной функции (предменструальный синдром – ПМС –
или нерегулярные менструации, p=0,08). Три пациентки с
приливами имели также мастопатию (p=0,09) и не более
одних родов в анамнезе (0,67±0,58), в то время как у пациенток без приливов в анамнезе одни и более роды
(1,67±0,58, p=0,05).
Все пациентки входили в исследование дважды (7 и 21
февраля 2013 г.). В первый раз все женщины принимали
Клималанин внутрь, а через 2 нед – сублингвально. После
приема препарата у пациенток проводился 8-кратный забор крови – в 9:00, 9:10, 9:20, 9:30, 10:00, 11:00, 12:00 и 15:00.
Из каждого образца выделяли плазму крови, в которой
определяли уровни b-аланина, его основного метаболита
карнозина, вторичного метаболита b-аланина пантотеновой кислоты, а также уровни глюкозы и строились ФК-кривые (т.е. зависимости концентрации от времени) для каждого из исследованных веществ.
Полученные ФК-кривые пациенток при приеме Клималанина внутрь и сублингвально представлены на рис. 1. Для
каждой из ФК-кривых был проведен расчет ФК-параметров
по бескамерной модели. Затем сделан анализ статистически достоверных различий в рассчитанных значениях параметров для установления ФК-различий как при разных
способах приема препарата, так и для установления особенностей ФК-реакции на b-аланин у здоровых участниц и
пациенток с приливами.
ГИНЕКОЛОГИЯ | ТОМ 15 | №2
109
Рис. 1. ФК-кривые пациенток при приеме Клималанина: а – прием
внутрь, Tmax=35±12 мин; б – прием сублингвально, Tmax=17±5 мин.
Различия в фармакокинетике b-аланина и его метаболитов при разных способах приема препарата Клималанин
(бескамерная модель)
Сравнительный анализ ФК-параметров b-аланина (бескамерная модель) при приеме внутрь и сублингвально показал достоверные отличия по каждому из ФК-параметров,
рассчитанных в соответствии с бескамерной моделью
(табл. 3). В целом сублингвальный прием таблеток Клималанина характеризовался более быстрой и более интенсивной фармакокинетикой.
При сублингвальном приеме Cmax и Clast были достоверно выше, а Tmax было существенно ниже (в среднем на
18±16 мин). Cmax при приеме сублингвально составила
319±62 мкмоль/л, а при приеме внутрь – только 210±60
мкмоль/л. Таким образом, всасывание b-аланина из ротовой полости в плазму крови проходит существенно быстрее, чем системное всасывание через желудочно-кишечный тракт.
AUC, MRTt и Т1/2 были существенно выше при сублингвальном приеме. AUC (параметр AUCt в табл. 1, 3) обычно
используется для оценки относительной биодоступности
при сравнении ряда препаратов или разных методов
приема (время, доза, способ приема) одного и того же препарата. Достоверно более высокое (p=0,001) значение AUC
(прием внутрь – 547±102 мкмоль/л*ч, сублингвально –
763±55 мкмоль/л*ч) обусловлено более выраженным пиком концентрации препарата в плазме крови и указывает
на то, что больший процент препарата поступает в кровь
именно при рассасывании таблеток. Тренды к более высоким значениям MRTt (среднее общее время молекулы препарата проводят в организме после его приема в заданной
дозе; внутрь – 2,51±0,21 ч, сублингвально – 2,63±0,24 ч,
p=0,089) и T1/2, внутрь – 14±7 ч, сублингвально – 52±88 ч,
p=0,098) подтверждают более высокую степень удержания
препарата в плазме крови при рассасывании.
В ходе анализа данных, собранных в настоящем исследовании, было установлено, что сублингвальный прием Клималанина характеризуется более низкими значения CL и
VD. CL препарата определяется как объем крови, из которого весь препарат удаляется за единицу времени и составил CL=9,33±5,46 л/ч при приеме внутрь и CL=7,39±5,80 л/ч
при приеме сублингвально (p=0,065). Более низкие значения CL при приеме сублингвально свидетельствуют о гораздо меньшей степени «рассеивания» препарата при
приеме сублингвально, чем при приеме внутрь.
VD также известен как кажущийся объем распределения
и вычисляется для оценки распределения препарата между
плазмой и другими тканями после перорального или парентерального введения. VD – это некоторый «фармакологический», или теоретический, объем воды, в котором лекарство должно быть растворено (при условии равномерного распределения), чтобы обеспечить такой же диапазон
концентраций, как и наблюдаемый при измерении ФКкривой. Достоверно большее значение VD при приеме
внутрь (VD=141±21 л) по сравнению с сублингвальным
(VD=88±17 л, p=0,004) показывает, что препарат более разбавлен, т.е. в большей степени распределен по другим тканям, а не в плазме крови. Поэтому сублингвальный прием
Клималанина обеспечивает более высокие действующие
концентрации b-аланина в плазме крови по сравнению с
приемом внутрь.
Уникальность настоящего ФК-исследования в том, что
помимо исследования уровней b-аланина были также изучены динамика концентраций основных метаболитов bаланина (карнозина и пантотеновой кислоты), а также
уровней глюкозы в плазме крови при приеме внутрь и
сублингвально к. Анализ динамики концентраций метаболитов b-аланина дает возможность независимо подтвердить выводы, сделанные на основе ФК-анализа концентраций b-аланина, и наряду с уровнями глюкозы отчасти
отражает состояние энергетического баланса организма
при приеме препарата. Совместный анализ данных по динамике концентраций b-аланина и его метаболитов также
позволяет оценить фармакодинамические особенности
препарата, но подобного рода анализ выходит за рамки
настоящей статьи. В данной работе для анализа достоверности различий в динамике концентраций метаболитов
b-аланина, карнозина и пантотеновой кислоты при
приеме Клималанина внутрь и сублингвально была использована та же методология сравнительного анализа
Таблица 3. Сравнительный анализ ФК-параметров b-аланина (бескамерная модель) при приеме внутрь и сублингвально.
Параметр
Прием внутрь (n=12)
Сублингвально (n=12)
Tmax, ч
0,58±0,20
0,28±0,09
AUCt, мкмоль/л*ч
547±102
763±55
Cmax, мкмоль/л
Clast, мкмоль/л
MRTt, ч
Lz, 1/ч
T1/2, ч
CL, л/ч
VD, л
210±60
68±25
ГИНЕКОЛОГИЯ | ТОМ 15 | №2
0,002
92±30
0,020
0,019
0,001
2,51±0,21
2,63±0,24
14±7
52±88
0,098
88±17
0,004
0,06±0,04
9,33±5,46
141±21
Примечание. Для расчетов использовалась доза в 1200 мг b-аланина.
110
p
319±62
0,10±0,09
7,39±5,80
0,089
–
0,065
Таблица 4. Сравнительный анализ ФК-параметров карнозина (бескамерная модель) при приеме b-аланина внутрь/сублингвально.
Параметр
Cmax, мг/л
Tmax, ч
Clast, мг/л
AUCt, мг/л*ч
MRTt, ч
Lz, 1/ч
Прием внутрь (n=6)
Сублингвальный прием (n=6)
1,50±0,77
0,62±0,60
79±36
76±26
34±17
5,98±2,30
2,23±0,21
0,28±0,14
значений ФК-параметров, рассчитанных для индивидуальных ФК-кривых, что и для b-аланина в рамках бескамерной ФК-модели.
Несмотря на то что карнозин не вводится в организм, а
образуется из вводимого в организм b-аланина, использование бескамерной модели для анализа все же позволило
установить существенные различия в эффективности
приема Клималанина внутрь и сублингвально. Рассчитанные значения ФК-параметров для карнозина указывают на
то, что сублингвальный прием b-аланина приводит к достоверно более высоким уровням карнозина в плазме крови
(табл. 4, рис. 2).
Так, при приеме b-аланина сублингвально отмечается более Cmax карнозина – 56±23 мг/л, чем при
приеме внутрь (34±17 мг/л, p=0,0309).
При этом Tmax карнозина в плазме крови
отмечается гораздо раньше при приеме
сублингвально (36±36 мин), чем при
приеме внутрь (1,50±0,77 ч, p=0,0256). Более низкие значения MRTt и Lz, по всей
видимости, соответствуют более эффективному накоплению карнозина в клетках.
С использованием бескамерного ФКанализа не было установлено достоверных различий в ФК-показателях образующейся из b-аланина пантотеновой кислоты (витамин В5) при сравнении данных по приему Клималанина внутрь и
сублингвально. Последнее обусловлено,
вероятно, значительным разбросом абсолютных значений уровней пантотеновой
кислоты между индивидуальными пациентами (рис. 3). Достоверные различия в
динамике пантотеновой кислоты потенциально могут быть установлены с использованием нестандартных, более
сложных ФК и фармакодинамических
моделей.
Следует отметить, что измерения уровней глюкозы в плазме крови после
приема b-аланина позволили установить
интересный факт: сублингвальный прием
Клималанина способствовал снижению
уровней глюкозы в плазме крови в конце
наблюдений (т.е. через 6 ч после приема
Клималанина). Так, на момент окончания
наблюдения (15:00) уровни глюкозы составили 6,58±1,59 ммоль/л при приеме
внутрь и 5,90±1,08 ммоль/л (p=0,0562)
при сублингвальном приеме при норме
4,1 – 5,9 ммоль/л для возраста 14–60 лет.
При этом тренд к более низким уровням
глюкозы наблюдается уже через 30 мин
после приема Клималанина (прием
внутрь – 5,82±1,43 ммоль/л, 4,88±0,59
ммоль/л, p=0,083). Более низкие уровни
глюкозы натощак соответствуют более
сбалансированному энергетическому метаболизму [1].
Заключение
В настоящей работе представлены ре-
p
56±23
0,0309
6,48±1,89
–
2,00±0,29
0,12±0,12
0,0256
–
0,026
0,039
зультаты комплексного анализа фармакокинетики b-аланина, в ходе которого измерялись не только уровни b-аланина, но и его основных метаболитов – карнозина и пантотеновой кислоты. Сравнительный анализ ФК-параметров
b-аланина по так называемой бескамерной ФК-модели при
приеме внутрь и сублингвально достоверно показал, что
прием таблеток Клималанина сублингвально характеризуется более быстрым и более интенсивным накоплением bаланина и его главного метаболита карнозина в плазме
крови. Прием Клималанина сублингвально также способствует снижению уровней глюкозы в плазме крови. Таким
образом, сублингвальный прием Клималанина может более эффективно стабилизировать энергетический метабо-
Рис. 2. Концентрации карнозина при приеме Клималанина:
а – прием внутрь; б – сублингвальный прием.
Рис. 3. Концентрации пантотеновой кислоты при приеме Клималанина внутрь (а) и сублингвально (б).
лизм (за счет накопления карнозина в клетках и снижения
уровня глюкозы) и тем самым способствовать большему
снижению риска сосудистых пароксизмов (приливов), чем
просто при приеме внутрь.
Результаты настоящего исследования также указывают на
перспективные направления дальнейших исследований
фармакокинетики и фармакодинамики препаратов на основе b-аланина.
1. Существенный интерес представляет проведение ФКанализа b-аланина и его метаболитов с использованием камерных (компартментных) моделей. Такого
рода анализ позволит не только получить более полное
представление о механизмах накопления b-аланина в
организме, но и аргументированно показать, что всасывание b-аланина из ротовой полости непосредственно в плазму крови гораздо ближе, чем это принято считать, к внутривенному введению препаратов
по сравнению с системным всасыванием через желудочно-кишечный тракт.
2. Использование компартментных моделей может позволить установить достоверные различия в уровнях
пантотеновой кислоты, которые не были найдены с использованием бескамерной модели фармакокинетики
вследствие существенного разброса уровней пантотеновой кислоты между индивидуальными пациентами.
3. Совместный анализ данных по динамике концентраций
b-аланина и его метаболитов с использованием нестандартных ФК и фармакодинамических моделей позволит
оценить фармакодинамические особенности препарата.
4. Представляет интерес проведение отдельного анализа
по установлению различий в фармакокинетике b-аланина у пациенток с приливами и здоровых пациенток.
В частности, особый интерес представляет сравнение
особенностей ФК b-аланина у здоровых женщин и пациенток с приливами при двух формах приема препарата Клималанин (внутрь и сублингвально).
Литература
1. Громова О.А., Торшин И.Ю., Лиманова О.А., Никонов А.А. Патофизиология вегетативно-сосудистых пароксизмов (приливы) в период
менопаузы у женщин и механизмы воздействия b-аланина. Новая
клинико-фармакологическая концепция. Гинекология. 2010; 12 (2):
1–12.
2. Gabrielsson J, Weiner D. Non-compartmental analysis. Methods Mol Biol
2012; 929: 377–89.
3. Harris RC, Tallon MJ, Dunnett M et al. The absorption of orally supplied balanine and its effect on muscle carnosine synthesis in human vastus lateralis. Amino Acids 2006; 30: 279–89.
4. Teahon K, Rideout J. A sensitive and specific high performance liquid
chromatographic assay for imidazole dipeptides and 3-methylhistidine in
human muscle biopsies, serum and urine. Biomed Chromatogr 1992; 6:
16–22.
5. Park YJ, Volpe SL, Decker EA. Quantitation of Carnosine in Humans
Plasma after Dietary Consumption of Beef. J Agric Food Chem 2005; 53:
4736–9.
6. Zhang Y, Huo M, Zhou J et al. An add-in program for pharmacokinetic
and pharmacodynamic data analysis in Microsoft Excel. Comput Methods
Programs Biomed 2010; 99 (3): 306–14.
*
112
ГИНЕКОЛОГИЯ | ТОМ 15 | №2