Influence of drugs with hyaluronidase activity on the survival of animals with a purulent-inflammatory process in the abdominal organs

Cover Page


Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

BACKGROUND: The optimization of the pharmacokinetics of antibiotics is an important aspect in improving the effectiveness of therapy for intra-abdominal infections. Thus, studying the survival of experimental animals with a simulated purulent-inflammatory process in abdominal organs using the combined use of antibacterial agents with endolymphatic agents is worthwhile.

AIMS: To examine the effect of the co-administration of cefotaxime and hyaluronidase or bovgyaluronidase azoximer on the survival of mice with a purulent-inflammatory process of the abdominal organs.

MATERIALS AND METHODS: The purulent-inflammatory process of the abdominal organs, which was simulated by the intraperitoneal administration of a lethal dose of Staphylococcus aureus microbial suspension to mice, was evaluated. Four study groups were formed, with 28 animals each. Group 1 did not receive treatment, group 2 was administered with cefotaxime, and groups 3 and 4 received antibiotics after preliminary administration of hyaluronidase or bovgialuronidase azoximer. For the statistical analysis of animal survival, the Kaplan–Meier multiple assessment method was used, and a univariate analysis using a log-rank test was employed to identify significant differences between the groups.

RESULTS: During the study, a single injection of cefotaxime alone and in combination with other studied drugs promoted the survival of some mice with a simulated purulent-inflammatory process of the abdominal organs compared with the untreated group, and at the end of the experiment (day 7), 100% of the animals died. Moreover, the best results were achieved with the initial administration of hyaluronidase or bovhyaluronidase azoximer. Thus, on day 7 of observation, >70% of the animals in groups that received both an antibiotic and hyaluronidase or bovgyaluronidase azoximer survived. No statistically significant differences were found in the effect of these drugs on animal survival in the presence of an experimental purulent-inflammatory process.

CONCLUSION: A single injection of cefotaxime alone or in combination with other studied drugs ensures the survival of some mice with a simulated purulent-inflammatory process of the abdominal cavity compared with the control group, in which 100% of the animals died by the end of the experiment (day 7). Moreover, the best results were achieved in groups initially administered with hyaluronidase or bovgialuronidase azoximer.

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

Интраабдоминальные инфекции остаются важной проблемой клинической медицины в связи с высокой вероятностью развития смертельных осложнений [1–3]. Оптимизация антибактериальной терапии — важный аспект повышения эффективности их лечения [4–6]. Одним из путей достижения этой цели является введение антибактериальных препаратов лимфотропным методом. Он заключается в инъекции низкомолекулярного гидрофильного лекарственного средства, в частности бета-лактамного антибиотика, вслед за введением лекарственного препарата со свойствами эндолимфатического проводника. Задача последнего состоит в обеспечении целенаправленной доставки антибактериального препарата в очаг поражения через лимфатическую систему. С этой целью могут быть использованы высокомолекулярные лекарственные вещества, стимулирующие лимфатический дренаж и сохраняющие в течение суток высокие концентрации в плазме крови лекарственных средств, введённых вслед за ними через ту же иглу. К ним прежде всего относят гиалуронидазу (ГЛРД) [7, 8]. Между тем в предыдущих исследованиях на экспериментальной модели нами установлено, что помимо ГЛРД такие свойства проявляет и отечественный препарат бовгиалуронидаза азоксимер (БГЛРД+Аз) — конъюгат фермента ГЛРД и высокомолекулярного носителя азоксимера, который рассматривается как эффективный стабилизатор, способствующий более длительному сохранению нативной структуры и активности фермента [9].

Результативность лимфотропной терапии с использованием в качестве эндолимфатического проводника ГЛРД продемонстрирована как в экспериментальных исследованиях [10, 11], так и в многочисленных клинических наблюдениях. Такой способ лечения используется в хирургии [12–15], гинекологии [16], урологии [17], неврологии [18], пульмонологии [19], отоларингологии [20], офтальмологии [21] и других областях медицины. Эффективность проводимой терапии в этих исследованиях оценивалась по динамике клинической картины заболевания, инструментальных и лабораторных показателей. Для уточнения механизма положительного влияния лимфотропной терапии на течение интраабдоминального инфекционного процесса нами предпринято изучение выживаемости животных с моделированным гнойно-воспалительным процессом органов брюшной полости при сочетанном применении ГЛРД и БГЛРД+Аз с антибактериальным препаратом цефотаксимом (ЦФ). Мы предполагаем, что полученные экспериментальным путём результаты, несомненно, будут представлять интерес и для практической медицины.

Цель — в экспериментах на мышах изучить влияние совместного введения цефотаксима с гиалуронидазой или бовгиалуронидазой азоксимером на выживаемость животных с гнойно-воспалительным процессом органов брюшной полости.

МЕТОДЫ

Оценку выживаемости мышей с моделированным гнойно-воспалительным процессом органов брюшной полости при совместном применении ЦФ с ГЛРД или БГЛРД+Аз проводили на 112 половозрелых самцах мышей линии CBA (luc) массой 28–30 г, содержавшихся на стандартном рационе и не имевших внешних признаков каких-либо заболеваний. Дозу всех изученных препаратов рассчитывали исходя из разовой дозы, рекомендуемой для человека, используя коэффициент пересчёта [22]. В качестве растворителя для исследуемых препаратов применяли 0,9% раствор NaCl. Гнойно-воспалительный процесс органов брюшной полости моделировали путём внутрибрюшинного введения летальной дозы микробной взвеси S. aureus N: 25923 (J49) ATCC (NSDA, США). LD100 была определена в серии предварительно проведённых экспериментов и составила 109 мг/мл.

Сформировано 4 группы по 28 животных в каждой. Первая группа (контрольная) не получала лечения. Животным второй группы через 60 мин после введения микробной взвеси в верхнюю треть бедра подкожно инъецировали 0,3 мл 0,9% раствора NaCl, а спустя 3 мин через ту же иглу вводили ЦФ в дозе 5,9 мг. Мышам третьей и четвёртой групп через 1 ч после введения микробной взвеси в верхнюю треть бедра подкожно инъецировали соответственно раствор ГЛРД в дозе 0,26 УЕ или БГЛРД+Аз в дозе 12 МЕ, затем через ту же иглу спустя 3 мин вводили ЦФ в дозе 5,9 мг.

Статистический анализ. При анализе выживаемости экспериментальных животных использовали метод множительных оценок Каплана–Майера и одновариантный анализ с использованием log-rank-теста для выявления существенных различий между сравниваемыми группами мышей.

РЕЗУЛЬТАТЫ

На рис. 1–3 изображены кривые Каплана–Майера, демонстрирующие динамику выживаемости животных в контрольной и экспериментальных группах.

 

Рис. 1. Выживаемость мышей в группах животных с моделированным гнойно-воспалительным процессом органов брюшной полости без лечения и при однократном введении цефотаксима (ЦФ).

Fig. 1. Survival of animals with the simulated purulent-inflammatory process of abdominal organs without treatment and with a single administration of cefotaxime (ЦФ).

 

Рис. 2. Выживаемость мышей в группах животных с моделированным гнойно-воспалительным процессом органов брюшной полости при однократном моновведении цефотаксима (ЦФ) и совместном его введении с гиалуронидазой (ГЛРД).

Fig. 2. Survival of animals with a simulated purulent-inflammatory process of the abdominal organs that received a single injection of cefotaxime (ЦФ) and its co-administration with hyaluronidase (ГЛРД).

 

Рис. 3. Выживаемость мышей в группах животных с моделированным гнойно-воспалительным процессом органов брюшной полости при однократном моновведении цефотаксима (ЦФ) и совместном его введении с бовгиалуронидазой азоксимером (БГЛРД+Аз).

Fig. 3. Survival of animals with a simulated purulent-inflammatory process of abdominal organs that received a single injection of cefotaxime (ЦФ) and its co-administration with bovhyaluronidase azoximer (БГЛРД+Аз).

 

В группе мышей, которым лечение не проводили (контрольная), к 7-му дню наблюдения все животные погибли (100%). Во второй (экспериментальной) группе после однократной инъекции ЦФ на этом сроке наблюдения из 28 мышей выжили 11 животных (39%). Полученная разница была статистически значима (95% ДИ: 1,119–2,214; p=0,0007). Выживаемость животных при лечении ЦФ по сравнению с контрольной группой становилась выше уже с первых дней наблюдения. Так, на 2-й день в экспериментальной группе (ЦФ) она составляла 82%, а в контрольной — 68%. На 3-, 4- и 5-й дни выживаемость была равна 68 и 46%, 51 и 32%, 43 и 10% соответственно. К 7-му дню в контрольной группе не выжило ни одно животное, тогда как среди мышей, которым однократно вводили ЦФ, 43% животных остались живы (см. рис. 1).

Для оценки влияния изучаемых препаратов на выживаемость мышей с моделированным гнойно-воспалительным процессом органов брюшной полости мы провели сравнение этого показателя в экспериментальных группах животных с совместным введением ЦФ и ГЛРД или ЦФ и БГЛРД+Аз и в группе мышей, которым ЦФ вводили как монопрепарат. При этом в данном контексте животные с моновведением ЦФ рассматривались как контрольная группа. Установлено, что и ГЛРД, и БГЛРД+Аз увеличивали выживаемость экспериментальных животных.

Как ранее было показано, к 7-му дню наблюдения в группе мышей, которым однократно вводили ЦФ, выжили 11 животных (39%). При комбинации ЦФ с ГЛРД из 28 мышей остались живы 21 (75%). Статистическая значимость — 95% ДИ: 0,117–0,642; p=0,0029. Различия в выживаемости животных в этих группах наблюдения отмечены со 2-го дня эксперимента: в основной группе этот показатель составил 96%, а в контрольной — 82%. На 3-й и 4-й дни он был равен 93 и 68%, 93 и 57% соответственно. На 5-й и 6-й дни эксперимента выживаемость животных в группе с сочетанным введением ЦФ и ГЛРД была равна 86%, а у животных, которым антибиотик вводили как монопрепарат, — 43% (см. рис. 2).

В группе мышей с комбинированным введением ЦФ и БГЛРД+Аз на 7-й день эксперимента выжили 20 животных (71%), тогда как в контроле (моновведение антибиотика) таких животных было 11 (39%). Полученные данные статистически значимы (95% ДИ: 0,171–0,897; p=0,0027). Различия в выживаемости мышей в этих группах регистрировали с 3-го дня наблюдений. Так, в основной группе животных выживаемость на 3-и сутки составляла 79%, а в контрольной — 68%, на 4-е сутки — 71 и 57% соответственно. На 5–6-е сутки у мышей, получавших лечение ЦФ совместно с БГЛРД+Аз, она составляла 71%, а у животных, которым вводили только ЦФ, — 43% (см. рис. 3).

ОБСУЖДЕНИЕ

Однократная инъекция ЦФ как в виде монотерапии, так и на фоне введения изучаемых препаратов обеспечивает выживаемость части мышей с моделированным гнойно-воспалительным процессом органов брюшной полости по сравнению с контрольной группой (без лечения), в которой к концу эксперимента (7-й день) погибает 100% животных. Причём лучшие результаты достигаются у животных с предварительным введением ГЛРД или БГЛРД+Аз. Так, на 7-й день наблюдения в группах мышей с сочетанным введением антибиотика и ГЛРД или БГЛРД+Аз выжили более 70% животных. Статистически значимых различий влияния этих двух препаратов на выживаемость мышей в условиях экспериментального гнойно-воспалительного процесса не установлено.

В литературе имеются сведения, что сочетанное введение рекомбинантной ГЛРД с некоторыми лекарственными средствами улучшает доставку небольших молекул в кровь, увеличивает их биодоступность, максимальную концентрацию (и уменьшает время её достижения) по сравнению с подкожной инъекцией лекарств без ГЛРД [23]. Однако применение ГЛРД в лимфотропной терапии может вызывать аллергические реакции, в то время как при использовании БГЛРД+Аз они встречаются очень редко [24].

Ранее мы установили [25, 26], что ГЛРД и БГЛРД+Аз ускоряют лимфатический дренаж в брыжейке экспериментальных мышей. Предварительное введение этих препаратов увеличивает концентрацию ЦФ на протяжении суток как в крови, так и в тканях кишечника. Такой эффект может быть объяснён наличием у ГЛРД и БГЛРД+Аз свойств эндолимфатических проводников. (Эндолимфатические проводники направляют лекарственные средства в лимфатическую систему, где депонируют их с постепенным высвобождением в кровь.) Следует предположить, что этот механизм обусловливает эффект повышения выживаемости животных с гнойно-воспалительными процессами органов брюшной полости.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные результаты позволяют использовать ГЛРД и БГЛРД+Аз для проведения лимфотропной терапии. При этом предпочтение следует отдавать БГЛРД+Аз, поскольку её применение очень редко сопровождается развитием аллергических реакций.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования и подготовке публикации.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с проведённым исследованием и публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов: Г.В. Кукушкин — идея, дизайн исследования, набор материала, написание текста и окончательное редактирование; М.В. Журавлева — написание и редактирование текста; Д.Е. Юров — набор материала, поиск литературных источников. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).

ADDITIONAL INFORMATION

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Authors' contribution: G.V. Kukushkin — idea, research design, set of the material, manuscript writing and editing; M.V. Zhuravleva — manuscript writing and editing; D.E. Yurov — set of the material, search for literary sources. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

×

About the authors

German V. Kukushkin

Pirogov Russian National Research Medical University

Email: germanpharm@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1661-1071

MD, Cand. Sci. (Med.), associate professor

Russian Federation, 1 Ostrovityanova street, 117997 Moscow

Marina V. Zhuravleva

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University); Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products

Email: clinpharm23@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9198-8661
SPIN-code: 6267-9901

MD, Dr. Sci. (Med.), professor

Russian Federation, 1 Ostrovityanova street, 117997 Moscow; Moscow

Dmitry E. Yurov

Pirogov Russian National Research Medical University

Author for correspondence.
Email: dmpharm@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0178-8736
SPIN-code: 6403-4087

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, 1 Ostrovityanova street, 117997 Moscow

References

  1. Sartelli M, Coccolini F, Kluger Y, et al. WSES/GAIS/SIS-E/WSIS/AAST global clinical pathways for patients with intra-abdominal infections. World J Emerg Surg. 2021;16(1):49. doi: 10.1186/s13017-021-00387-8
  2. Morvan AC, Hengy B, Garrouste-Orgeas M, et al. Impact of species and antibiotic therapy of enterococcal peritonitis on 30-day mortality in critical care-an analysis of the OUTCOMEREA database. Crit Care. 2019;23(1):307. doi: 10.1186/s13054-019-2581-8
  3. Luo X, Li L, Xuan J, et al. Risk factors for enterococcal intra-abdominal infections and outcomes in intensive care unit patients. Surg Infect (Larchmt). 2021;22(8):845–853. doi: 10.1089/sur.2020.417
  4. Bassetti M, Rello J, Blasi F, et al. Systematic review of the impact of appropriate versus inappropriate initial antibiotic therapy on outcomes of patients with severe bacterial infections. Int J Antimicrob Agents. 2020;56(6):106184. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2020.106184
  5. De Waele JJ, Schouten J, Beovic B, et al. Antimicrobial de-escalation as part of antimicrobial stewardship in intensive care: no simple answers to simple questions — a viewpoint of experts. Intensive Care Med. 2020;46(2):236–244. doi.org/10.1007/s00134-019-05871-z
  6. Gatti M, Viaggi B, Rossolini GM, et al. An evidence-based multidisciplinary approach focused at creating algorithms for targeted therapy of BSIs, cUTIs, and cIAIs caused by enterobacterales in critically ill adult patients. Infect Drug Resist. 2021;14:2461–2498. doi: 10.2147/IDR.S314241
  7. Wasserman RL. Overview of recombinant human hyaluronidase-facilitated subcutaneous infusion of IgG in primary immunodeficiencies. Immunotherapy. 2014;6(5):553–567. doi: 10.2217/imt.14.34
  8. Locke KW, Maneval DC, LaBarre MJ. ENHANZE® drug delivery technology: a novel approach to subcutaneous administration using recombinant human hyaluronidase PH20. Drug Deliv. 2019;26(1): 98–106. doi: 10.1080/10717544.2018.1551442
  9. Orehova JeM, Konchugova TV, Luk’janova TV, i dr. Primenenie preparata «Longidaza 3000 ME» pri zabolevanijah, soprovozhdajushhihsja patologiej soedinitel’noj tkani. Moscow; 2008. (In Russ).
  10. Konenkov VI, Borodin JuI, Ljubarskij MS. Limfologija. Novosibirsk: Izdatel’skij dom «Manuskript»; 2012. (In Russ).
  11. Levin JuM, Rodionova OM, Gurina LV, i dr. Patogeneticheskaja terapija (ustranenie anahronizmov). Novye principy i metody. Moscow: Izdatel’stvo RUDN; 2014. (In Russ).
  12. Vtorenko VI, Esipov AV, Musailov VA, Shishlo VK. Limfaticheskaja terapija v hirurgicheskoj praktike. SurgicaL Practice. 2014;(3):4–9. (In Russ).
  13. Charyshkin AL, Dementyev IN. Results regionarny limfotropny of therapy of patients sharp paraproktitis. Ul’yanovskii mediko-biologicheskii zhurnal. 2013;(3)45–53. (In Russ).
  14. Usubakunov UE. Effectiveness of lymph-stimulating therapy in syndrome systemic inflammatory reaction in abdominal surgery. Vestnik of KSMA named after I.K. Akhunbayev. 2015;2(2):155–158. (In Russ).
  15. Kraynyukov PE, Safonov OV, Kolodkin BB, Kokorin VV. Pyoinflammatory diseases brush: modern features of complex treatment. Bulletin of Pirogov National Medical & Surgical Center. 2016;11(3):48–54. (In Russ).
  16. Oschepkova OV, Putalova IN, Barinov SV, Sabitov SS. The way of treatment of complicated forms of inflammatory diseases of appendages of uterus by application lymphotropic introductions of antibacterial medicine. Omsk Scientific Bulletin. 2012;(1):114–119. (In Russ).
  17. Skripcova SA, Tverdohleb SA. Ocenka rezul’tatov lechenija skleroza shejki mochevogo puzyrja. Saratov Journal of Medical Scientific Research. 2016;12(2):232. (In Russ).
  18. Sviridkina LP, Batysheva TT, Kuzmina ZV, Toporova SG. Lymphotropic therapy of dorsopathy in case of disc hernia if the lumbar part of the spinal column. Vestnik Rossiiskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta. 2011;(1):36–40. (In Russ).
  19. Borisov IM, Shapovalova TG, Krainyukov PE. Indirect lymphotropic therapy at pneumonia. Yakut Medical Journal. 2011;(3):34–36. (In Russ).
  20. Krotov SY, Krotov YA, Putalova IN. Regional lymphotropic therapy for acute otitis media using low-frequency ultrasound. Russian Otorhinolaryngology. 2013;64(3):89–93. (In Russ).
  21. Bratko VI, Smagin AA, Khabarov DV, Demura AY. Use of lymphotropic technologies for the correction of the inflammatory process in diabetic retinopathy. Mezhdunarodnyi zhurnal ehksperimental’nogo obrazovaniya. 2013;(10-2):246–249. (In Russ).
  22. Volchegorskij IA, Dolgushin II, Kolesnikov OL, i dr. Jeksperimental’noe modelirovanie i laboratornaja ocenka adaptivnyh reakcij organizma. Cheljabinsk: Izd-vo Cheljabinskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta; 2000. 167 p. (In Russ).
  23. Thomas JR, Wallace MS, Yocum RC, et al. The INFUSE-Morphine study: use of recombinant human hyaluronidase (rHuPH20) to enhance the absorption of subcutaneously administered morphine in patients with advanced illness. J Pain Symptom Manage. 2009; 38(5):663–678. doi.org/10.1016/j.jpainsymman.2009.03.009
  24. https://grls.rosminzdrav.ru/ [Internet]. Instruktsiya po meditsinskomu primeneniyu lekarstvennogo preparata LongidazA® (Longidaza®) [cited: Feb 01, 2023]. Available from: https://grls.rosminzdrav.ru/Grls_View_v2.aspx?routingGuid=24753d71-5447-43ae-a8b7-46ae45216a0a (In Russ).
  25. Kukushkin GV, Zhuravleva MV, Sviridkina LP, Yurov DE. Hyaluronidase: an experimental confirmation of the properties of the endolymphatic conductor. Rossiiskii meditsinskii zhurnal (Medical Journal of the Russian Federation, Russian Journal). 2019;25(1): 40–43. (In Russ). doi: 10.18821/0869-2106-2019-25-1-40-43
  26. Zhuravleva MV, Kukushkin GV, Sviridkina LP, et al. Experimental study of the pharmacokinetics of cefotaxime with joint administration of drugs with hyaluronidase activity. Antibiotics and Chemotherapy. 2019;64(5-6):9–12. (In Russ). doi: 10.24411/0235-2990-2019-10024

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Survival of animals with the simulated purulent-inflammatory process of abdominal organs without treatment and with a single administration of cefotaxime (ЦФ).

Download (348KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Survival of animals with a simulated purulent-inflammatory process of the abdominal organs that received a single injection of cefotaxime (ЦФ) and its co-administration with hyaluronidase (ГЛРД).

Download (345KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Survival of animals with a simulated purulent-inflammatory process of abdominal organs that received a single injection of cefotaxime (ЦФ) and its co-administration with bovhyaluronidase azoximer (БГЛРД+Аз).

Download (345KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Eco-Vector


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия  ПИ № ФС 77 - 86296 от 11.12.2023 г. 
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ЭЛ № ФС 77 - 80632 от 15.03.2021 г.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies