The purpose of the study is to show the prospects of using the mechanochemical modification of the physicochemical and biological properties of the ivermectin substance (IVM) using the polyvinylpyrrolidone (PVP) polymer. The solid dispersion of the composition INM:PVP (1:9) /TDIP/ obtained by mechanical processing had a high solubility and was used to study the parasitocidal activity in strongylatoses of sheep. Experiments to assess the activity of drugs in intestinal and pulmonary helminthiases of sheep were carried out on a flock of spontaneously infested animals in the Altai Region. According to the princi-ple of analogues, 6 experimental and 1 control groups of animals were formed. TDIP samples were given to sheep individually in the form of an aqueous suspension orally, at an IVM dosage of 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 mg per kg of animal weight (m. f.), initial substances of the INM at 0,1 and 0,2 mg per kg of w. f. Efficacy was evaluated 15 days after the administration of the drugs by examining the experimental and control groups of animals using Fulleborn ovoscopy and Berman-Orlov larvoscopy, counting eggs of intestinal strongylates and larvae of pulmonary strongylates using the VIGIS method. Parasitocidal activity of TDIP in terms of intensity in a dose of 0,1 and 0,2 mg per kg of m.zh. with intestinal strongylatoses was 99.9 and 100%, respectively, with pulmonary strongylatoses – 83,0 and 100 %. The original substance of INM in these dosages was less effective. The possibility of a significant reduction in the dosage of IVM in compositions based on TDIP without reducing the parasiticidal activity of the drug was shown.
sheep, intestinal strongylates, pulmonary strongylates, infection, ivermectin, solubility, mechanochemistry, solid dispersion, efficacy.
Введение. Ивермектин (ИВМ) относится к химической группе макроциклических лактонов (макролиды) и продуцируется почвенным актиномицетом Streptomyces avermitilis. ИВМ содержит не менее 80 % 22,23-дигидроавермектина В1a и не более 20 % 22,23-дигидроавермектина В1b. Это был первый антигельминтик из группы макролидов, который нашел широкое применение в ветеринарной практике в качестве эндоектоцида у сельскохозяйственных животных. ИВМ обладает широким спектром активности против паразитических нематод и членистоногих, различные его препаративные формы применяются при гельминтозах и арахноэнтомозах овец [1].
Гельминтокомплекс овец Сибири характеризуется значительным разнообразием и представлен всеми основными классами возбудителей – нематотодами, трематодами и цестодами. В основном гельминтозы овец представлены кишечными и легочными стронгилятами (роды Ostertagia, Trichostrongylus, Nematodirus, Haemonchus, Protostrongylus, Dictiocaulus и др.), трихоцефалами, мониезиями (Moniezia benedeni Blan., M. expansa Blan.), дикроцелиями (Dicrocelium dendriticum Rud.) и в меньшей степени другими гельминтами. Подобный нозоологический профиль предполагает применение комплексных терапевтических средств широкого спектра действия с целью минимизации объема и кратности применения препаратов [2]. Чаще всего при терапии овец при гельминтозах применяются препараты на основе ДВ макролидов и бензимидазолов, многие из которых, ввиду их плохой растворимости, не всегда обеспечивают высокую эффективность и применяются в завышенных дозировках. Повышение растворимости может обеспечиваться путем механохимической модификации субстанций препаратов с водорастворимыми полимерами, в частности с поливинилпирролидоном (ПВП). При совместной механообработке субстанций антигельминтиков с полимерами получаются супрамолекулярные комплексы, которые значительно повышают их растворимость, биодоступность и эффективность, что дает возможность существенного снижения дозировки ДВ препаратов [3–5]. В последние годы нами разработан ряд комплексных препаратов на основе ивермектина и бензимидазолов, которые испытаны при паразитарных инвазиях овец [6, 7], но по результатам опытов трудно дифференцировать паразитоцидную активность каждого ДВ. Макролиды применяются для терапии животных при гельминтозах более 3 десятилетий и есть свидетельства снижения параразитоцидной активности и выработки устойчивости у гельминтов к этой группе препаратов [8, 9].
Цель исследования – показать перспективность использования механохимической технологии для улучшения физико-химических и биологических свойств субстанции ивермектина и оценить эффективность супрамолекулярного комплекса ИВМ с ПВП при желудочно-кишечных и легочных стронгилятозах овец.
Материалы и методы. При проведении исследования были использованы субстанции: ивермектин (ИВМ) – субстанция серии 0315110205 (сод. 97,5%) производства Shandong Qilu King-Phar Pharmacutical Co. Ltd. (КНР); поливинилпирролидон (ПВП) – ФСП 42-0345-4368-03 с молекулярной массой Мw~12 кДа. Механохимическая модификация субстанции ИВМ с помощью ПВП проводилась при их весовом соотношении как 1:9 в металлическом барабане, установленном на валках лабораторной мельницы LE-101 (производство Венгрия) при модуле процесса 1:16 согласно известной технологии [6]. Полученные при этой обработке твердые дисперсии (ТД) представляли собой легкосыпучий порошок белого цвета с повышенной растворимостью, которая определялась по ранее описанной методике [10].
Образцы противопаразитарных композиций готовили в форме сухих концентратов суспензий (СКС) из ТД состава ИВМ:ПВП (1:9); в качестве наполнителя и стабилизатора суспензии использовали натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (бланоза) из расчета 5 % к массе ТД, в дальнейшем они обозначены как ТДИП. Полученные образцы СКС представляют собой мелкодисперсные порошки белого цвета, после добавления к ним воды образуется стойкая водная суспензия, готовая к применению.
Изучение паразитоцидной эффективности опытных образцов СКС при гельминтозах проводились в сентябре – октябре 2021 г. в Советском районе Алтайского края на частной отаре овец. На фоне отобранных по принципу аналогов естественно инвазированных овец, массой 40–45 кг формировались 6 опытных по 8–10 голов (56 голов) и 1 контрольная группа – 20 голов. Животные предварительно взвешивались и бирковались. Лабораторные образцы препаратов испытывались против легочных и желудочно-кишечных стронгилят. Все препараты ТДИП и исходные образцы овцам задавались перорально, в виде водных суспензий, по 0,6 мл на кг массы животного (м.ж.), в дозировках по ИВМ из расчета по 0,1; 0,2; 0,3 и 0,4 мг на кг м. ж. Исходные образцы ИВМ, не подвергавшиеся механохимической модификации, испытывались в дозировках 0,1 и 0,2 мг на кг м. ж. Оценка эффективности проводилась спустя 15 дней после дачи препаратов путем обследования опытных и контрольных групп животных. Спустя 15 дней после постановки опыта было проведено обследование животных опытных и контрольной групп методом овоскопии по Фюллеборну и ларвоскопии по Берману – Орлову с подсчетом яиц кишечных стронгилят и личинок легочных стронгилят по методике ВИГИС [11]. Пробы фекалий отбирались из прямой кишки животных.
По результатам копрологических обследованиях выводились показатели зараженности: ЭИ, % – экстенсивность инвазии, доля зараженных животных; СЧ – среднее значение количества яиц или личинок в 1 грамме фекалий (я/г ф., лич/г ф.) на одно обследованное животное. Для оценки паразитоцидной активности препаратов рассчитывались показатели: ЭЭ, % – экстенсэффективность, доля освободившихся животных от паразитов по отношению к контролю (не обработанные); ИЭ,% – интенсэффективность, снижение среднего показателя числа яиц по отношению к контролю (не обработанные). Эффективность (Ef, %) рассчитывалась по среднегеометрическим значениям показателей зараженности опытных и контрольных групп животных. Для сравнения паразитоцидной эффективности композиций проводился статистический анализ данных по средним геометрическим значениям количества яиц или личинок гельминтов, использовался параметрический
t-критерий для сравнения различий между опытными и контрольной группами животных при уровне значимости P≤ 0,05. Расчеты проводили с помощью программного обеспечения SAS / Stat (версия №9 SAS, Система для Windows).
Результаты и их обсуждение. Данные по изменению растворимости приведены в таблице 1.
Таблица 1
Увеличение растворимости субстанции ИВМ в его ТД с ПВП
|
Образец |
Растворимость, мг/л |
|
|
абсолютная |
увеличение |
|
|
Ивермектин (ИВМ) сер. 0315110205 |
4,0 |
- |
|
Физическая смесь состава ИВМ:ПВП (1:9), полученная |
4,4 |
1,1 |
|
ТД состава ИВМ:ПВП (1:9), после 1 ч м/о* |
11,9 |
3,0 |
|
ТД состава ИВМ:ПВП (1:9), после 2 ч м/о |
24,8 |
6,2 |
|
ТД состава ИВМ:ПВП (1:9), после 3 ч м/о |
31,6 |
7,9 |
|
ТД состава ИВМ:ПВП (1:9), после 4 ч м/о |
31,9 |
8,0 |
*м/о – механообработка.
Анализ данных таблицы 1 показывает, что наблюдается увеличение растворимости субстанции ИВМ в продуктах механообработки, причем существенного увеличения растворимости при увеличении времени механообработки больше чем на 3 часа не наблюдается. Такое увеличение растворимости должно было сказаться и на повышении паразитоцидной активности полученных образцов, как это было отмечено в обзоре [12] на множестве примеров. В частности, модифицируя субстанцию фенбендазола с помощью полимера ПВП [13] или экстраутом солодки [14], достигнуто увеличение растворимости субстанции до 24 и 27 раз соответственно. При этом получена высокая эффективность как на лабораторных моделях, так и на овцах.
Эффективность СМК ивермектина при желудочно-кишечных стронгилятозах овец
|
Группа животных |
СМК и исходные препараты |
Доза, мг ДВ на кг м. ж. |
Кол-во живот-ных |
Заражено (ЭИ),% |
С ариф С геом число яиц/г фекалий |
ЭЭ, % |
ИЭ, % |
*Эффе-ктивность (Ef), % |
**P- вероятность различий |
|
|
Контроль |
Placebo |
- |
20 |
80,0 |
130,1±39,5 2,01±0,12 |
- |
- |
- |
- |
|
|
Опытная 1 |
ТДИП |
ИВМ 0,1 |
10 |
30,0 |
1,29±0,67 0,62±0,06 |
62,5 |
99,9 |
69,2 |
<0,001 |
|
 Опытная 2
|
ТДИП |
ИВМ 0,2 |
10 |
0 |
0 |
100 |
100 |
100 |
NA |
|
|
Опытная 3 |
ТДИП |
ИВМ 0,3 |
8 |
0 |
0 |
100 |
100 |
100 |
NA |
|
|
Опытная 4 |
ТДИП |
ИВМ 0,4 |
8 |
0 |
0 |
100 |
100 |
100 |
NA |
|
|
Опытная 5 |
Субстанция ИВМ |
0,1 |
10 |
50,0 |
8,44±3,0 1,21±0,07 |
37,5 |
93,5 |
39,8 |
<0,001 |
|
|
Опытная 6 |
Субстанция ИВМ |
0,2 |
10 |
20,0 |
3,2±2,2 1,1±0,1 |
75,0 |
97,6 |
45,3 |
<0,001 |
Эффективность СМК ивермектина при легочных стронгилятозах овец
|
Группа животных |
СМК и исходные препараты |
Доза, мг ДВ на кг м. ж. |
Кол-во живот- ных |
Заражено (ЭИ),% |
С ариф С геом число лич/г фекалий |
ЭЭ, % |
ИЭ, % |
*Эффе-ктивность (Ef), % |
**P- вероятность различий |
|
|
Контроль |
Placebo |
- |
20 |
40,0 |
9,97±4,7 1,41±0,16 |
- |
- |
- |
- |
|
 Опытная 1
|
ТДИП |
ИВМ 0,1 |
10 |
10,0 |
1,7 0,23 |
75,0 |
83,0 |
83,7 |
NA |
|
|
Опытная 2 |
ТДИП |
ИВМ 0,2 |
10 |
0 |
0 |
100 |
100 |
100 |
NA |
|
|
Опытная 3 |
ТДИП |
ИВМ 0,3 |
8 |
0 |
0 |
100 |
100 |
100 |
NA |
|
|
Опытная 4 |
ТДИП |
ИВМ 0,4 |
8 |
0 |
0 |
100 |
100 |
100 |
NA |
|
|
Опытная 5 |
Субстанция ИВМ |
0,1 |
10 |
30,0 |
4,73±0,98 0,65±0,09 |
25,0 |
52,6 |
54,0 |
<0,01 |
|
|
Опытная 6 |
Субстанция ИВМ |
0,2 |
10 |
20,0 |
2,8±0,5 0,44±0,06 |
50,0 |
72,0 |
68,8 |
<0,001 |
Увеличение растворимости субстанций закономерно сказывается на увеличении биодоступности и, как следствие, повышении паразитоцидной активности ТД, полученных с помощью механохимической технологии.
Предварительные копрооволарвоскопические обследования перед постановкой опытов показали, что животные экспериментальной отары заражены желудочно-кишечными стронгилятами 85 % (роды Ostertagia, Trichostrongylus, Nematodirus, Haemonchus и Oesophagostomum) и легочными стронгилятами на 44,4 % (роды Dictiocaulus, Protostrongylus и Muellerius), характер зараженности достаточный для постановки соответствующих опытов.
После применения опытных образцов препаратов на основе ИВМ видимого токсического воздействия на животных не выявлено. Результаты испытаний препаратов при желудочно-кишечных стронгилятозах овец представлены в таблице 2. В результате копрологических обследований контрольной группы животных было установлено, что кишечными стронгилятами животные заражены на 80 % при СЧ 130.1 я/г фекалий.
В опытной группе 1 (табл. 2) (ТДИП с дозировкой 0,1 мг ДВ) экстенсэффективность (ЭЭ) составила 62,5 %, интенсэффективность (ИЭ) – 99,9, эффективность по средним геометрическим значениям (Ef) – 69.2 %. Все дозировки ТДИП от 0,2 до 0,4 мг на кг м. ж. оказались высокоэффективными (100 %). Существенно меньшую активность продемонстрировали исходные субстанции ИВМ в дозировках 0,1 и 0,2 мг на кг м. ж., соответственно Ef составила 39,8 и 45,3 %.
Результаты опытов по оценке паразитоцидной эффективности ТДИП при легочных стронгилятозах овец представлены в таблице 3.
Контрольная группа овец заражена легочными стронгилятами на 40 % при СЧ 9,97 лич/г фекалий. В опытной группе 1 (табл. 3) (ТДИП с дозировкой 0,1 мг ИВМ) ЭЭ составила 75,0 %, ИЭ – 83,0, Ef – 83,7 %. Все образцы ТДИП с дозировкой от 0,2 до 0,4 мг на кг м. ж. также продемонстрировали высокую активность (100 %). Исходные субстанции ИВМ в дозировках 0,1 и 0,2 мг на кг м. ж. в опытных группах 5 и 6 оказались менее эффективными и показатели Ef соответственно составили 54,0 и 68,8 %.
Проведенные опыты свидетельствуют о достаточно высокой активности перорального применения ТДИП при желудочно-кишечных и легочных стронгилятозах овец. Ранее нами показана высокая активность СМК ивермектина с арабиногалактаном против кишечных нематод овец в дозе 0,1 мг/кг м. ж. по ДВ в виде водной суспензии (ИЭ 90,0–100 %), которая в 2 раза ниже применяемой в практике [15]. Отмечена высокая эффективность СМК ивермектина с арабиногалактаном (100 %) при дегельминтизации лошадей в дозе 0,2 мг/кг м. ж. по ДВ в смеси с комбикормом групповым методом при смешанной инвазии нематодами пищеварительного тракта [16]. В то же время есть свидетельства снижения параразитоцидной активности и выработки устойчивости у гельминтов к макролидам и другим длительно применяемым препаратам [8, 9]. Использование макролидов против гельминтозов овец и лошадей не имеет длительной истории и применение СМК ИВМ с водорастворимыми полимерами позволяет поддерживать высокую активность препаратов.
1. Sharun K. et al. Current therapeutic applications and pharmacokinetic modulations of ivermectin // Veterinary World. 2019. № 12(8). S. 1204–1211. URL: https://doi.org/10.14202/vetworld.2019.1204-1211 .
2. Marchenko V.A., Vasilenko Yu.A., Efremova E.A. Effektivnost' kompleksnyh parazito-cidnyh sredstv v ovcevodstve Gornogo Altaya // Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrar-nogo universiteta, 2017. № 10. S. 105–113.
3. Lagereva E.V. i dr. Effektivnost' supramolekulyarnogo kompleksa na osnove albendazola i triklabendazola pri fascioleze i nematodozah pischevaritel'nogo trakta ovec // Rossiy-skiy parazitologicheskiy zhurnal. 2019. T. 13, № 2. S. 82–88. URL:https://doi.org/10.31016/1998-8435-2019-13-2-82-88.
4. Marchenko V.A. i dr. Effektivnost' tverdyh dispersiy ivermektina i al'bendazola pri kishechnyh gel'mintozah ovec v Respublike Altay // Vestnik NGAU. 2019. T.52. № 3. S. 82–90. https://doi.org/10.31677/2072-6724-2019-52-3-82-90.
5. Varlamova A.I. i dr. Modifikaciya antigel'mintnyh preparatov metodami nanotehnologii (obzor) // Rossiyskiy parazitologicheskiy zhurnal. 2022. T. 16. № 2. S. 213–229. https://doi.org/10.31016/1998-8435-2022-16-2-213-229.
6. Marchenko V.A. et al. Innovative anthelmintic based on mechanochemical technology and their effi-cacy against parasitic infection of sheep // J Adv Vet Anim Res 2020. № 7(4): 718–725. URL: http://doi.org/10.5455/javar.2020.g473.
7. Marchenko V.A., Khalikov S.S., Efremova E.A., Ilyin M.M. Efficacy of Novel Formulations of Iver-mectin and Albendazole in Parasitic Infections of Sheep in the Altai Mountains of Russia // Iran J Parasitol. 2021. №16 (2): 198–208. https://doi.org/10.18502/ijpa.v16i2.6268.
8. Shmakova O.N. Epizooticheskaya situaciya po parazitarnym boleznyam maralov v Altayskom krae i sravnitel'nyy analiz effektivnosti antgel'mintnyh preparatov pri nematodozah // Aktual'nye problemy sel'skogo hozyaystva gornyh territoriy: mat-ly VIII Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. Gorno-Altaysk, 2021. S. 204–207.
9. Panova O.A. [i dr.] Problema rezistentnosti v konevodstve // Rossiyskiy parazitologiche-skiy zhurnal. 2022. №16(2). S. 230–242. https://doi.org/10.31016/1998-8435-2022-16-2-230-242
10. Halikov S.S. i dr. Sposoby polucheniya tverdyh dispersiy lekarstvennyh veschestv i ih svoystva // Izvestiya Akademii nauk. Seriya himicheskaya. 2019. № 10. S. 1924–1932.
11. Kotel'nikov G.A. Gel'mintologicheskie issledovaniya zhivotnyh i okruzhayuschey sredy. M.: Kolos, 1984. 240 s.
12. Khalikov S.S. Mechanochemical technology for regulation of the solubility of anthelmintic drugs by using Polymers. INEOS OPEN, 2021, 4 (2): 53–60. https://doi.org/10.32931/io2108r.
13. Varlamova A.I. i dr. Effektivnost' fenbendazola na osnove nanorazmernoy supramoleku-lyarnoy sistemy dostavki s polivinilpirrolidonom i dioktilsul'fosukcinatom natriya pri gel'mintozah// Rossiyskiy parazitologicheskiy zhurnal. 2019. T. 13. № 1. S. 56–63. DOI:https://doi.org/10.31016/1998-8435-2019-13-1-56-63
14. Varlamova A.I. i dr. Biologicheskaya aktivnost' i osobennosti farmakokinetiki fenbenda-zola na osnove supramolekulyarnoy sistemy adresnoy dostavki s ekstraktom solodki i diok-tilsul'fosukcinatom natriya // Izv. RAN. Seriya biologicheskaya. 2020. № 6. C.565–574. URL: https://doi.org/10.31857 /S0002332920060132.
15. Halikov S.S., Marchenko V. A., Halikov M.S. Reshenie voprosov rezistentnosti preparatov na osnove ivermektina //Teoriya i praktika bor'by s parazitarnymi boleznyami. 2019. T. 20. S. 671–677. URL: https://doi.org/10.31016/978-5-9902340-8-6.2019.20.671-677.
16. Musaev M.B. i dr. Effektivnost' supramolekulyarnogo kompleksa ivermektina v usloviyah proizvodstva pri nematodozah pischevaritel'nogo trakta loshadey tabunnogo soderzha-niya//Rossiyskiy parazitologicheskiy zhurnal. 2020. T. 14. № 3. S. 104–108. URL: https://doi.org/10.31016/1998-8435-2020-14-3-104-108.
