ПРОТИВОВОСПАЛИТЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ КОМПОЗИЦИИ ГОССИПОЛА С КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗОЙ

АННОТАЦИЯ

В настоящей работе исследованы противовоспалительные и гастропротекторные свойства водорастворимых полимерных композиций на основе природного полифенола госсипола и натрий-карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ). В качестве объектов исследования использованы водорастворимая форма госсипола, полученная в щелочной среде, и его композиции с Na-КМЦ при массовых соотношениях 1:3 и 1:6. Физико-химические свойства синтезированных композиций изучены методами УФ- и ИК-спектроскопии.

Противовоспалительную активность полученных композиций оценивали на модели асептического воспаления, индуцированного декстраном, у лабораторных крыс. Результаты экспериментов показали, что введение композиций на основе Na-КМЦ и госсипола приводит к достоверному снижению экссудативной реакции и выраженному ингибированию воспалительного отёка. Установлено, что противовоспалительная эффективность исследуемых соединений сопоставима с препаратом сравнения — диклофенаком натрия.

Полученные композиции на основе Na-КМЦ и госсипола могут быть перспективны для использования при разработке мягких лекарственных форм, предназначенных для локального лечения воспалительных процессов.

ABSTRACT

In the present study, the anti-inflammatory and gastroprotective properties of water-soluble polymer compositions based on the natural polyphenol gossypol and sodium carboxymethyl cellulose (Na-CMC) were investigated. The objects of the study included a water-soluble form of gossypol obtained under alkaline conditions, as well as its compositions with Na-CMC at mass ratios of 1:3 and 1:6. The physicochemical properties of the synthesized compositions were examined using UV and IR spectroscopy.

The anti-inflammatory activity of the obtained compositions was evaluated using a model of aseptic inflammation induced by dextran in laboratory rats. The experimental results demonstrated that administration of the Na-CMC–gossypol compositions led to a significant reduction in exudative response and pronounced inhibition of inflammatory edema. It was established that the anti-inflammatory efficacy of the investigated compounds is comparable to that of the reference drug, diclofenac sodium.

The obtained Na-CMC–gossypol compositions show promise for use in the development of soft dosage forms intended for the local treatment of inflammatory conditions.

Ключевые слова: госсипол, натрий-карбоксиметилцеллюлоза, водорастворимые полимерные композиции, противовоспалительная активность, экссудация, асептическое воспаление, модель декстранового отёка, гастропротекторное действие.

Keywords: gossypol; sodium carboxymethyl cellulose; water-soluble polymeric compositions; anti-inflammatory activity; exudation; aseptic inflammation; dextran-induced edema model; gastroprotective effect.

Работа выполнена в рамках прикладной программы, финансируемой Агентством инновационного развития при Министерстве высшего образования, науки и инноваций Республики Узбекистан, по теме AL-9224093921 «Создание нового оригинального лекарственного препарата гемостатического и мукоадгезивного действия для лечения язв желудка и двенадцатиперстной кишки без хирургического вмешательства на основе наноструктурированных биополимеров», проводимой Институтом химии и физики полимеров Академии наук Республики Узбекистан на 01.06.2025–31.05.2027 годы.

Введение

На сегодняшний день во всем мире широко используются нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП) для лечения различных патологий, в генезе которых воспаление занимает ведущее место [1]. Однако, длительное их использование сопряжено с риском развития тяжелых нежелательных реакций, поэтому изыскание новых менее опасных противовоспалительных средств по-прежнему остается актуальной задачей, стоящей перед химиками и фармакологами [2,3]. Несмотря на клиническую эффективность, применение НПВП имеет свои ограничения [4]. Это связано с тем, что прием данных препаратов часто приводит к развитию побочных эффектов, и представляет серьезную угрозу для жизни [5]. НПВП широко применяют для лечения воспалительных заболеваний суставов, скелетных мышц, головной и зубной боли [6]. Ежедневно в мире свыше 30 млн человек употребляют НПВП как обезболивающие, противовоспалительные и антиагрегантные средства [7]. В течение года число принимающих НПВП составляет более 300 млн человек, при этом лишь треть из них принимают НПВП по назначению врача. В США ежегодно продаются свыше 30 млрд таблеток НПВП, а в развитых странах препараты из этой группы получают 20–30% и более лиц пожилого возраста. В конце ХХ век и в начале ХХI века отмечена тенденция увеличения потребления НПВП в 2–3 раза каждые 10 лет [8].  Так, например, в США затраты для этих щелей приводят к 200-400 тыс. госпитализаций, оцениваемые в 0,8-1,6 млрд. долларов [9].

Хотя для лечения воспалительных процессов используют почти весь арсенал существующих в медицине противовоспалительных препаратов и методов лечения, у многих пациентов терапия все же оказывается недостаточно эффективной и не позволяет предотвратить прогрессирование болезни [10-11].

К факторам, лимитирующим возможности применения НПВП, относятся побочные реакции, развитие резистентности к ранее эффективным препаратам, нередко возникающей при длительном их применении [12].

Исходя из этого, одной из важных проблем химии и фармакологии является создание и внедрение новых доступных, эффективных, импортозамещающих лекарств из местного сырья устраняющие процесс альтерации, экссудации и пролиферации при патологических состояниях. Поэтому поиск новых средств соответствующего типа действия, полученных из местного сырья, и изучение возможности их использования при патологиях, в патогенезе является актуальной задачей современной химии и фармакологии.

Необходимо отметить, что средства лечения воспалительных заболеваний, включающие многие патогенетические средства, не всегда оказывают убедительного благоприятного влияния на течение и исход патологии [13], что еще раз подтверждает необходимость дальнейшего поиска и разработки эффективных противовоспалительных средств. 

Природный полифенол-госсипол является специфическим пигментом хлопчатника и его выделяют из технического хлопкового масла холодного отжима [14]. Госсипол является природным полифенолом и содержит в структуре четыре бензольных колец, шесть метильных, шесть гидроксильных и две альдегидные группы, расположенные в молекуле симметрично. Он обладает высокой реакционной активностью за счет наличия альдегидных и гидроксильных групп. Из-за высокой реакционной активности даже при контакте органическими растворителями легко образует аддукты [15]. Госсипол практически не растворим в воде, обладая биологической активностью одновременно обладает высокой токсичностью, что не позволяет его в прямую использовать в качестве противовоспалительного средства. В настоящее время известны ряд биологически активных производных госсипола созданных путем химической модификации гидроксильных и альдегидных функциональных групп противовирусного [16] интерферон индуцирующего [17], язв заживляющего [18]. иммуносупрессивного [19] действия. Представляет большой научный и практический интерес получения водорастворимых производных госсипола, которые способствовали-бы существенно расширить число биологически активных производных с специфическими действиями.

Целью данной работы было исследование возможности получения композиций на основе водорастворимых производных госсипола и Na-КМЦ, а также изучение их физико-химических и противовоспалительных свойств.

Экспериментальная часть

Для исследований были использованы следующие материалы: госсипол полученный из хлопкового масла, чистота не менее 98% кат. 303-45-7, “Sigma Aldrich”; натрий-карбоксиметилцеллюлоза (Na-КМЦ) со степенью замещения 1,2 и степенью полимеризации 950, производства ООО «PROMXIM IMPEX»; декстран (молекулярная масса 40 кДа) кат. 9004-54-0, “Sigma Aldrich”; диклофенак натрия таблетки (KRKA, Словения). Все остальные реагенты были аналитической чистоты и использовались без дополнительной очистки.

Объектом исследований в данной работе была водорастворимая форма госсипола получаемая путем, обработки госсипола раствором щелочи в специальных условиях, с последующим сочетанием её с водорастворимой Na- КМЦ и получение соединения обладающей бактерицидными и противовоспалительными свойствами.

Методы исследования. Получение водорастворимых форм госсипола и продуктов их сочетания с Na-КМЦ были изучены с использованием следующего оборудования: ИК-спектрометр [Inventio-S IR Fourier (Брукер, Германия)], УФ-спектрофотометр [Specord 210 (Германия)], значения pH [ DLAB P813 (Германия)] растворов водорастворимого госсипола и полимерных форм конечных продуктов измеряли на pH-метре, биологическую активность полимерных форм конечных продуктов оценивали на экспериментальных линейных мышах и крысах.

Все экспериментальные исследования проводились в соответствии с «Правилами проведения лабораторных работ с использованием экспериментальных животных», а также правил, приведенных в Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных исследований или в иных научных целях ЕТS № 123 Страсбург 18.03.1986 г. Проведение экспериментальных исследований на лабораторных животных одобрено Комиссией заседания этического комитета Ташкентской мединской академии при Миндзраве здравоохранения Республики Узбекистан (протокол №6 от 25 апреля 2025 года).

Воспалительный отек лапки у крыс моделировали путем субплантарного введения декстрана, которое широко используется для оценки противовоспалительной активности новых потенциальных лекарственных средств [20]. Экспериментальные модели асептического артрита воспроизводили путем субплантарного введения в заднюю лапку крысят 6% водного раствора декстрана в объеме 0,1 мл. Изучали профилактическое действие композиций в дозах 25 и 50 мг/кг сравнительно с «золотым стандартом» диклофенаком натрия - 25 мг/кг [21]. Вышеуказанные композиции превентивно вводились внутрижелудочно с металлическим зондом за 1 час до введения флагогена. Измерение объема лапы животных проводили с помощью плетизмометра (Ugo Basile Srl, Италия) [22] до и через 1, 2, 3 и 4 часа после введения флагогена. В качестве критериев оценки противовоспалительной эффективности использовали прирост объема конечности и показатель торможения воспаления [23]. Прирост отёка лап рассчитывали по формуле:

П=О – И /И х 100,

где, П – прирост отёка лап по часам;

О – величина объема лапок после введения индуктора воспаления; 

И – величина объёма лапок до ведения индуктора воспаления.

Степень торможения воспаления рассчитывали по формуле:

100% - [О – И /И(О) ÷ О – И /И(К)] х 100,

где, О – подопытные животные (леченные);

К – контрольная группа (без лечения)

Полученные результаты экспериментальных исследований обработаны статистически с использованием стандартного пакета программ StatPlus 2009 по общеизвестным методам вариационной статистики с оценкой значимости показателей (M±m) и различий рассматриваемых выборок по t-критерию Стьюдента. За достоверное принимали различие при уровне вероятности 95% и более (P <0,05).

Результаты исследования и их обсуждение

Экспериментальные исследования были направлены на синтез водорастворимых производных госсипола путём его взаимодействия с водными растворами щёлочи. Установлено, что при взаимодействии госсипола с водным раствором щёлочи в присутствии кислорода воздуха происходит его постепенное растворение, сопровождающееся изменением окраски раствора от коричневой до чёрной. Данное явление обусловлено образованием госсиполята натрия типа R–госсипол–ONa в результате депротонирования гидроксильных групп, расположенных в орто-положениях и обладающих повышенным кислотным характером. Оставшиеся две гидроксильные группы молекулы госсипола образуют молекулярные (аддитивные) комплексы типа R_{госсипол}–OH·NaOH. Госсиполят натрия и его аддитивные соединения являются высоко реакционноспособными и в присутствии кислорода воздуха подвержены процессам окислительной деструкции, что подтверждается постепенным потемнением раствора от коричневого до чёрного. Для подтверждения полученных выводов синтез водорастворимых производных госсипола был проведён в среде инертного газа (азота). В этом случае полученные соединения характеризовались стабильной коричневой окраской и не проявляли изменений цвета во времени, что свидетельствует о подавлении процессов окислительной деструкции. На следующем этапе водорастворимые производные госсипола сочетали с водным раствором очищенной Na-КМЦ) со СЗ = 1,2 и СП = 950. Полученные полимерные формы госсиполята натрия проявили выраженную противовоспалительную активность.

Рисунок 1. UV-Vis спектры госсипола и госсиполята натрия полученные а) в спиртовом растворе, б) в водном растворе Na-КМЦ, в) госсиполята натрия, синтезированного в присутствии воздуха и г) в среде инертного газа

На рисунке 1 показаны спектры госсипола в спиртовом растворе, характеризующиеся наличием интенсивных максимумов и минимумов поглощения. УФ–видимые спектры Na-КМЦ и госсиполята натрия, полученного в присутствии кислорода воздуха, практически оптически прозрачны и не содержат выраженных полос поглощения. В спектре госсиполята натрия, синтезированного в инертной атмосфере, наблюдаются интенсивные полосы при 245, 275 и 360 нм.

Рисунок 2. ИК-Фурье-спектры госсипола и госсиполята натрия полученные а) в спиртовом растворе, б) в водном растворе Na-КМЦ, в) госсиполята натрия, синтезированного в присутствии воздуха и г) в среде инертного газа

На рисунке 1 показаны ИК-спектры, на которых наблюдаются характерные полосы поглощения карбонильных и карбоксилатных групп. В системе, полученной в инертной атмосфере, появляется интенсивная полоса около 1460 см⁻¹, свидетельствующая об образовании ковалентных полуацетальных связей, а полосы 2900 и 3490 см⁻¹ указывают на наличие водородных связей.

Воспаление как центральное звено патогенеза многих патологий человека является актуальной проблемой современной медицины, ибо несмотря на внедрение огромного количество лекарственных средств стероидной и нестероидной структуры в лечении воспалительных заболеваний, особенно, хронических представляет большую, до конца нерешенную, проблему. В связи с этим перед химиками и фармакологами ставится задача создание новых эффективных лекарств. Согласно требованиям доклинических исследований новых лекарственных препаратов, противовоспалительные свойства должны быть испытаны в эксперименте на моделях воспалений, индуцированных различными флагогенами.

Проведенные исследования показали, что инъекция декстрана у здоровых крыс приводит к развитию экссудации, что проявляется увеличением объёма лап в 2,4 раза через 1 час по сравнению с исходным уровнем. В последующем экссудация сохраняется с незначительными колебаниями и через 4 часа после введения флогогена составляет 2,1 раза от исходного значения.

Таблица 1.

 Противовоспалительная активность (ПВА) различных композиций на основе Na-КМЦ и госсипола у крыс при асептическом декстран-индуцированном воспалении (M ± m, n=6)

*Примечание: - статистически значимые различия по отношению к исходным, ПВА – противовоспалительная активность в %.

У животных, превентивно получавших синтезированное противовоспалительное средство на основе Na-КМЦ и госсипола, отмечен более низкий уровень развития экссудативного процесса, что выражается в снижении степени отёка поражённых лап по сравнению с контрольной группой.

Так, по сравнению с контролем ПВА композиции 1:3 в дозе 25 мг/кг уменшает развитие экссудации, что отражается в величине коэффицента ПВА. Значение последней если в дозе 25 мг/кг составляет 31,4%, то в дозе 50 мг/кг – 30,5%. Примечательно, что в последуюших часах исследования значение ПВА возрастала до 48,8-44,2% соответственно от доз 25 и 50 мг/кг через четыре часа после инъекции флагогена. Несколько менее эффект отмечена при изучении композита при соотношении 1:6, под влиянием которого снижение процесса экссудации привело к установлению значения ПВА до 43,0 и 41,9% к концу эксперимента. В данной серии экспериментов значения ПВА известного нестероидного противовоспалительного средства – диклофенака натрия колебалась от 35,2 до 41,3%.

Следовательно, анализ результатов проведенных экспериментальных исследований позволяет считать, что композиция госсипол: Na-KMЦ при весовом соотношении 1:3 и 1:6 являются перспективными противовоспалительными средствами, не уступающей по своей активности препарату сравнения – диклофенаку натрия.

Ещё одной из основных проявлений побочного действия нестероидных противовоспалительных средств, в том числе диклофенак натрия является его повреждающее действие на слизистую оболочку желудка (СОЖ), что обуславливает прекращение лечения этим препаратом.  В этапе скрининга фармакологического исследования новых соединений с возможным противовоспалительным действием обязательным является исследование их ульцерогенного действия.  В исследованиях на крысах, лишенных пищи за 16 часов до опыта, оценивают ульцерогенное действие исследуемых веществ при однократном внутрижелудочном введении в дозе 0,2 ЛД₅₀ (48 мг/кг). оценку ульцерогенного действия проводят через 3 часа после введения веществ [24]. Учитывая это в целях исследования действия гастропротекторов применяют модель гастропатии, индуцированного диклофенаком натрия [23].

Исходя из этого с практической точки зрения представлялся важным исследование влияния композиций на основе Na-KMЦ и госсипола при соотношении 1:3 и 1:6 весовом соотношении на состояние СОЖ. Экспериментальные исследование проводились на белых крысах с массой тела 185-200 г., согласно указанием изложенного в работе «Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств» [23].

Таблица 2.

Количество язв при однократном применении натрия диклофенака, композиций Na-КМЦ и госсипола в весовом соотношении 1:3 и 1:6 (M± m, n=10) с указанием вероятности (Р)

Результаты проведенных исследований показали, что у здоровых крыс макроскопические дефекты СОЖ обнаруживаются только в виде мелкоточечной язвы в 1,1% случав. При этом отсутствуют язвы крупного и среднего размерa. В отличие от этого у крыс, получавших диклофенак натрия обнаружено существенные дефекты СОЖ. Так, в 19,3% отмечены крупные, в 23,3% - средние и в 28,3% мелкие язвы. В целом в группе животных под влиянием диклофенака натрия повреждение СОЖ отмечено в 77,9% случаев. Как показали результаты экспериментов, введение композиций Na-KMЦ и госсипола при весовом соотношении 1:3 и 1:6, не оказывали существенного влияния на состояние СОЖ. Как видно из данных таблицы, под влиянием обеих соединений не развивались язвы крупного и среднего размера, а мелкие язвы отмечались лишь 1,2 и 1,4%.

Следовательно, на основании изложенного материала можно утверждать, что композиции Na-KMЦ и госсипола при весовом   соотношенка 1:3 и 1:6, в отличие от диклофенака натрия, отрицательного влияния на СОЖ не оказывают.

Заключение

Результаты проведённых экспериментальных исследований убедительно показали, что водорастворимые полимерные композиции госсипола с Na-KMЦ н обладают выраженной противовоспалительной активностью. Композиции при массовых соотношениях госсипол: Na-КМЦ = 1:3 и 1:6 достоверно ингибируют экссудативную фазу воспалительного процесса на модели декстран-индуцированного асептического воспаления у крыс и по эффективности не уступают диклофенаку натрия.

Важным преимуществом исследуемых соединений является отсутствие ульцерогенного действия. В условиях экспериментальной гастропатии композиции на основе Na-КМЦ и госсипола не вызывали повреждений слизистой оболочки желудка, что выгодно отличает их от традиционных нестероидных противовоспалительных препаратов. Полученные данные свидетельствуют о снижении токсичности госсипола при его переводе в водорастворимую полимерную форму.

Таким образом, синтезированные композиции госсипола и Na-КМЦ представляют собой перспективные соединения для создания новых эффективных и безопасных противовоспалительных лекарственных средств на основе местного растительного сырья и заслуживают дальнейшего углублённого фармакологического и токсикологического изучения.

Список литературы:

1. Зырянов С.К., Байбулатова Е.А. Современные вызовы терапии коморбидных пациентов: новый взгляд на целекоксиб // Терапевтический архив. 2024. Т.96. №5. С. 531–542. DOI: 10.26442/00403660.2024.05.202769.
2. Конг Х.Х., Хазиахметова В.Н., Зиганшина Л.Е. Противовоспалительные средства // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2015. Т.78. №7. С. 24–31.
3. Burayk S., Oh-Hashi K., Kandeel M. Drug Discovery of New Anti-Inflammatory Compounds by Targeting Cyclooxygenases // Pharmaceuticals (Basel). 2022. Vol.15. №3. Article 282. DOI: 10.3390/ph15030282.
4. Карева Е.Н., Олейникова О.М., Сереброва С.Ю. и др. Побочные эффекты нестероидных противовоспалительных средств и пути их профилактики // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2022. Т.85. №3. С. 34–44.
5. Каратеев А.Е., Лила А.М., Мазуров В.И. и др. Консенсус экспертов 2024: рациональное использование нестероидных противовоспалительных препаратов // Современная ревматология. 2025. Т.19. Прил. 1. С. 1–40. DOI: 10.14412/1996-7012-2025-1S-1-40.
6. Ghlichloo I., Gerriets V. Nonsteroidal Anti-Inflammatory Drugs (NSAIDs) // StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2025. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK547742/
7. Han H., Ro D.H., Han H.S., Won S. Overall Compilation of Adverse Effects of Nonsteroidal Anti-Inflammatory Drugs // Frontiers in Pharmacology. 2025. Vol.16. Article 1539328. DOI: 10.3389/fphar.2025.1539328.
8. Викторова И.А., Трухан Д.И., Иванова Д.С. Современные возможности лечения и профилактики НПВП-индуцированных энтеропатий // Медицинский совет. 2020. №5. С. 30–40. DOI: 10.21518/2079-701X-2020-5-30-40.
9. Яковлев Е.В., Живолупов С.А., Гневышев Е.Н., Ветрова Т.В. Особенности применения НПВП при лечении дорсопатий // Медицинский совет. 2022. Т.16. №23. С. 68–77. DOI: 10.21518/2079-701X-2022-16-23-68-77.
10. Пахомова И.Г., Кнорринг Г.Ю. НПВП при сердечно-сосудистых заболеваниях: проблемы и решения // Доктор.  Ру. 2021. Т.20. №11. С. 28–33. DOI: 10.31550/1727-2378-2021-20-11-28-33.
11. Bindu S., Mazumder S., Bandyopadhyay U. Non-Steroidal Anti-Inflammatory Drugs and Organ Damage // Biochemical Pharmacology. 2020. Vol.180. Article 114147. DOI: 10.1016/j.bcp.2020.114147.
12. Khakimov Z.Z., Rakhmanov A.Kh., Bekova N.B., Shukurlaev K.Sh. Specific Features of Exudative and Proliferative Phases of Inflammation // American Journal of Medicine and Medical Sciences. 2020. Vol.10. №10. P. 817–821.
13. Прохорович Е.А. Нестероидные противовоспалительные препараты: взгляд клинического фармаколога // РМЖ. 2020. №6. С. 2–9.
14. Khakimov Z.Z., Rakhmanov A.H. Mechanisms of Antiphlogistic Action of the Phytocomposition “Lesbohol” // International Journal of Medical Sciences. 2025. Vol.5. P. 75–84.
15. Хакимов З.З., Рахманов А.Х., Мавланов Ш.Р. Противовоспалительная активность смеси лекарственных растений. Ташкент: Tibbiyot nashriyoti matbaa uyi, 2022. 228 с.
16. Стефанив И.В., Яковлева Л.В., Гращенкова С.А. Фармакодинамика стоматологической настойки «Касдент» // Вестник фармации. 2016. №4(74). С. 89–93.
17. Khakimov Z.Z., Rakhmanov A.Kh., Kutlieva F.A. Pharmacological Correction of the Exudation Process in Prepubertal Rats // International Journal of Medical Sciences. 2025. Vol.5. P. 69–76.
18. Воронков А.В., Лужнова С.А., Кодониди И.П. и др. Противовоспалительное и анальгетическое действие производных диазинона // Вестник ВолгГМУ. 2020. №2(74). С. 109–113.
19. Миронов А.Н. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть 1. Москва: Гриф и К, 2012. 944 с.
20. Конакова И.А., Медетханов Ф.А., Пигузова К.А. Эффективность средства «KN-73» при экспериментальной язве желудка // Вестник АПК Ставрополья. 2023. №1(49). С. 8–12.
21. Зубарева М.Ю., Сергиенко И.В. Атеросклероз и воспаление: современные терапевтические стратегии // Consilium Medicum. 2024. Т.26. №1. С. 31–39. DOI: 10.26442/20751753.2024.1.202642.
22. Borovskaya T.G. Safety of the Russian Antiviral Drug Kagocel // Терапевтический архив. 2017. Т.89. №11. С. 93–99. DOI: 10.17116/terarkh2017891193-99.
23. Preclinical and Clinical Evidence of Safety of Antiviral Drug with Immunomodulatory Activity (Kagocel) // Experimental and Clinical Pharmacology. 2018. Vol.19. №3. P. 271–276.