Получение ферромагнитного препарата и его профилактическая эффективность при железодефицитной анемии у животных

В статье рассмотрен опыт и определены перспективы использования феррофлюидов при железодефицитной анемии у животных. Получено и апробировано железосодержащее лекарственное средство ферромагнит-35 предназначенное для профилактики алиментарной анемии у поросят сосунов.

Experience and possibility of use ferrofluids at iron deficiency anemia in animals is considered at this article. New iron preparation ferromagnet — 35 synthesized and tested at newborn pigs.

Ключевые слова: ФЕРРОМАГНИТНЫЙ ПРЕПАРАТ, ЖЕЛЕЗОДЕФИЦИТНАЯ АНЕМИЯ, ПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ Лекарственные средства, содержащие в своем составе железо, давно и широко применяются в медицине и ветеринарии в качестве средств обладающих антианемическим действием.

Ферропрепараты, имеющие в своем составе двухвалентное железо используют в основном в виде оральных лекарственных форм. Трехвалентные органические формы вводят преимущественно в виде инъекций. Реже находят применение средства, содержащие железо в виде металлического порошка, в том числе в нанодисперсной форме.

Кроме двух и трехвалентных форм, железо может образовывать соединения с промежуточной валентностью, обладающие магнитными свойствами. В природе они встречаются в виде минерала магнетита.

Номенклатура феррофлюидов включает парамагнитные, ферромагнитные и суперпарамагнитные материалы, имеющие различную магнитную восприимчивость, а также способность оставаться намагниченными в отсутствии магнитного поля.

В медицине применяют такие препараты преимущественно для диагностических магниторезонансных исследований (magnetic resonance imaging, MRI). Инъекции ферумоксида и оральная суспензия ферумоксила включены в фармакопею США (ferumoxides injection и ferumoxsil oral suspension, USP 26, 2003).

В Европе для аналогичных целей используют препараты FeO-BPA и WIN 22 181.

Ферромагнитные препараты представляют собой микрочастицы магнетита, стабилизированные (покрытые) полисахаридами, протеинами или другими веществами. Соотношение трехвалентного и двухвалентного железа в них как правило 2: 1.

Изготавливают ферромагнитные препараты в водной среде путем взаимодействия трех и двухвалентных хлоридов железа с носителем, и последующей нейтрализации полученного комплекса раствором аммиака [1]. Полученные таким методом препараты водных биоразрушимых оксидов железа в организме утилизируются после их распада до элементарного состояния в гемопоэзе или в депо [2].

Okon E. с соавторами (1994, 2000) в эксперименте показали, что внутривенное введение препарата MD 3 (magnetite-dextran nanoparticles) в дозе 3 мг железа/кг массы увеличивало количество ферритина и уровень сывороточного железа во всех тканях подопытных животных [3, 4].

Данные острой, хронической и специфической токсичности ферромагнитных препаратов свидетельствуют о возможности использования AMI-25 в качестве контрастного средства для магниторезонансного исследования. Внутривенное введение препарата AMI-25 (superparamagnetic iron oxide preparation) в дозе 30 mg Fe/kg, корректирует железодефицитное состояние аналогично коммерческим внутривенным ферропрепаратам в течение 7 дней [5]. Препарат ферумокситол хорошо переносился пациентами, не выводился на гемодиализе. При его применении увеличивались коэффициент насыщения трансферрина железом, показатели сывороточного железа и ферритина [6].

По данным C. Nolte-Ernsting с соавторами (1998), полученным в опытах на поросятах, препараты FeO-BPA и WIN 22 181 обладают различным временем полураспада после их внутривенного введения, что весьма существенно как для диагностики, так и при изучении перспектив использования подобного рода средств для профилактики и лечения железодефицитной анемии [7].

Приведенные исследования свидетельствуют о возможности и перспективах использования феррофлюидов для лечения и профилактики железодефицитной анемии в виде препаратов для внутривенного способа применения. В то же время для указанных целей необходимы препараты, содержащие большие количества железа, что необходимо для активизации гемопоэза и насыщения депо железа в организме.

Специфика ферротерапии животных, особенно молодняка, с использованием инъекционных препаратов предусматривает однократное введение курсовой дозы железа. Например, поросятам в условиях неволи заболевающим в течение первой недели жизни алиментарной, гипохромной, микроцитарной анемией вводят до 100 мг железа/кг массы (внутримышечно, реже подкожно). Такой подход обеспечивает уменьшение технологического стресса, но вызывает явления гиперферриемии, сопровождающиеся угнетением иммунитета и повышением чувствительности животных к инфекциям [8].

Существующие недостатки в профилактике анемии у животных диктуют необходимость синтеза новых инъекционных форм железосодержащих препаратов, обладающих пролонгированным эффектом. Для расширения арсенала антианемических средств нами предложено использование ферромагнитных препаратов в животноводстве.

Материалы и методика исследования

Новые препараты железа, обладающие ферромагнитными свойствами были получены на основе феррофлюидов, содержащих 2 — 3% железа. В качестве источника железа использовали его двух и трехвалентный хлориды в соотношении 0,1 — 1 к 1 — 4. Реакцию нейтрализации проводили раствором аммиака в присутствии модифицированного декстрина. В качестве препятствующего агрегации стабилизатора использовали желатин.

Для стерилизации препарат автоклавировали 30 минут при 120 °C.

В опыте использовали препарат, получивший условное наименование ферромагнит-35, содержащий 35 мг железа в одном мл препарата.

Изучение профилактической эффективности полученного железосодержащего препарата проводили на 36 поросятах отобранных в трехдневном возрасте от четырех свиноматок. Наблюдение за животными вели до 21 дневного возраста. Животных разделили на три группы, сформированные по принципу аналогов. В первой опытной группе поросятам вводили дозу исследуемого препарата, соответствующую 35 мг железа. Животным второй группы вводили аналогичное количество препарата суиферровит (5 мл). Инъекции повторяли через 14 дней в дозе 70 мг железа на голову. Препараты вводили подкожно, в области бедра. Третья группа животных была контрольной и профилактическому введению ферропрепаратов не подвергалась.

Профилактическую эффективность препаратов изучали путем определения динамики изменения концентрации железа в биологическом материале, а также с учетом тех физиологических эффектов (показателей гемоглобина и транспортного фонда железа), которые реализуются в организме в процессе накопления вводимого с препаратами элемента.

У животных опытных и контрольной групп в крови определяли количество эритроцитов и лейкоцитов путем подсчета их в камере Горяева, содержание гемоглобина — фотоколориметрически. Железо в сыворотке крови определяли методом атомноабсорбционной фотометрии. Вели ежедневное клиническое наблюдение, учет заболеваемости и сохранности, поросят взвешивали до и после окончания опыта.

Результаты исследования

Количество гемоглобина на протяжении опыта у животных опытных групп было существенно выше чем в группе, не получавшей профилактического введения ферропрепаратов. В группе суиферровита при сходных с другими группами стартовых данных (на третий день жизни) на протяжении опыта количество гемоглобина в крови оставалось в пределах физиологических границ и имело динамику к увеличению к 21 дню жизни животных. Количество эритроцитов и содержание железа в сыворотке крови изменялись аналогично динамике гемоглобина. В группе ферромагнита наблюдались подобные изменения, что существенно отличалось от показателей группы отрицательного контроля (таблица 1).

Таблица 1 — Динамика содержания гемоглобина, эритроцитов и сывороточного железа в крови поросят (n = 36)

железосодержащий лекарственный анемия Дополнительное парентеральное введение железа в виде комплексных препаратов суиферровита и ферромагнита позволило избежать явлений гипохромной микроцитарной анемии, зарегистрированной у животных контрольной группы.

Клинические исследования выявили наличие анемического и сидеропенического синдромов у животных контрольной группы.

По окончании эксперимента содержание железа в тканях поросят подопытных групп различалось незначительно. В печени и селезенке животных контрольной группы, не получавших ферротерапии, содержание железа было в два — четыре раза меньше (таблица 2).

Таблица 2 — Содержание железа в печени и селезенке поросят в 21 дневном возрасте (n = 9).

* в пересчете на сухую ткань.

Полученные результаты согласуются с материалами опытов Weissleder R. с соавторами (1989) на крысах и собаках по изучению биосовместимости суперпарамагнитного оксида железа. После внутривенного введения в дозе 1 мг железа/кг массы препарат AMI-25 накапливался преимущественно в печени и селезенке. Количество железа в этих органах достигало пика в течение двух часов, затем уменьшалось вдвое в течение 48 часов и обнаруживалось в организме до 25 дней.

В нашем эксперименте во всех трех группах отмечена гибель животных. В группах суиферровита и ферромагнита по одному, а в группе негативного контроля — двух животных.

Наибольшая заболеваемость (незаразной этиологии) была зарегистрирована в контрольной группе, в которой у половины животных были отмечены диареи в возрасте от 12 до 18 дней (таблица 3).

Начальная масса поросят во всех трех группах была приблизительно одинакова (1,15 0,12 кг). К окончанию эксперимента (35 дню) существенных различий в массе тела опытных групп поросят не было, она составила 5,8 0,5 кг, существенно меньше были поросята контрольной группы (негативный контроль), профилактического введения ферропрепаратов не получавших. Масса животных этой группы составила около 4,6 1,3 кг.

Таблица 3 — Влияние профилактического применения ферропрепаратов на заболеваемость, сохранность и рост поросят до 21 дня жизни.

В отличие от применяемых в медицинской практике препаратов AMI-25 и MD 3 полученный нами препарат ферромагнит-35 может применяться способом подкожного введения, что наиболее приемлемо для животных в условиях товарного производства. В опыте по оценке сравнительной эффективности профилактического применения предложенного железосодержащего лекарственного средства и суиферровита получены данные, свидетельствующие о целесообразности применения препарата ферромагнит-35 для профилактики анемии у поросят сосунов.

Вывод

Получение ферромагнитных препаратов (комплексов двух и трехвалентного железа со вспомогательными веществами) и их парентеральное применение позволяют расширить арсенал антианемических средств и усовершенствовать лечебные и профилактические мероприятия при недостатке железа у животных.

• 1. Hydrated biodegradable superparamagnetic metal oxides. US Pat 5 219 554, 1992.
• 2. Briley Saebo, K. Degradation, Metabolism and Relaxation Properties of Iron Oxide Particles for Magnetic Resonance Imaging // Acta Universitatis Upsaliensis. Comprehensive summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Medicine Uppsala. 2004 1362. 92 pp.
• 3. Biodegradation of magnetite dextran nanoparticles in the rat. A histologic and biophysical study. Okon E., Pouliquen D., Okon P., Kovaleva Z.V., Stepanova T.P., Lavit S.G., Kudryavtsev B.N., Jallet P. // Lab Invest. 1994 Dec; 71(6):895−903.
• 4. Toxicity of magnetite-dextran particles: morphological study. Okon E.E., Pulikan D., Pereverzev A.E., Kudriavtsev B.N., Zhale P. // Tsitologiia. 2000; 42(4):358−66.
• 5. Superparamagnetic iron oxide: pharmacokinetics and toxicity. Weissleder R, Stark D.D., Engelstad B.L., Bacon B.R., Compton C.C., White D.L., Jacobs P., Lewis J. // AJR Am J Roentgenol. 1989 Jan; 152(1):167−73.
• 6. Landry R., Jacobs P.M., Davis R., Shenouda M., Bolton W.K. Pharmacokinetic study of ferumoxytol: a new iron replacement therapy in normal subjects and hemodialysis patients. // Am J Nephrol. 2005 Jul-Aug; 25(4):400−10.
• 7. C. Nolte-Ernsting, G. Adam, A. Bucker, S. Berges, A. Bjornerud, R.W. Gunther. Abdominal MR angiography performed using blood pool contrast agents: comparison of a new superparamagnetic iron oxide nanoparticle and a linear gadolinium polymer. // Am Journ of Roentgenol. 1998 Vol 171, 107−113.