Механизм действия NaClO

Гипохлорит натрия как лекарственный препарат - достижение отечественной медицины. Постановлением правительства РФ от 16.01.96 г. за разработку и внедрение электрохимических методов детоксикации в медицине с использованием лекарственных растворов гипохлорита натрия, авторскому коллективу присуждена премия Правительства Российской Федерации в области науки и техники.

К 1978 г. в НИИ ФХМ РФ была создана электрохимиче­ская установка ЭДО (электрохимическая детоксикация орга­низма), в которой электролизу подвергался изотонический раствор хлорида натрия (NaCl 0,9 %), трансформирующийся в NaCIO, являющийся донатором активного кислорода и ис­пользуемый в лечебных целях.
В последующем прибор неоднократно усовершенствовал­ся. Выпущены модели ЭДО-3, ЭДО-ЗМ, ЭДО-4, ДЭО-01-«МЕДЭК». Характерными особенностями двух по­следних моделей являются компактность, надежность получе­ния заданных концентраций растворов NaCIO от 0,06 % (600±80 мг/л) до 0,12 % (1200±80 мг/л). При этом необходимо отметить, что некоторый «разброс» в концентрации NaCIO обусловливается, с одной стороны, характеристикой самого электролизера, а с другой — температурой окружающей среды и 0,9 % NaCl в процессе электролиза. Образующийся в при-электродном пространстве NaCIO в зависимости от програм­мируемой концентрации имеет рН 7,4—8,2 и близок по окис­лительному потенциалу (1,18) к кислороду [Сергиенко В.И., 1991]. Было установлено, что NaCIO является сильным окис­лителем и в то же время относительно неустойчивым соеди­нением, в присутствии окисляющихся веществ постепенно распадающийся на активный кислород и хлорид натрия (NaCIO = NaCl + О акт.).
Упрощенно реакция окисления органических веществ вы­глядит следующим образом:
RH + NaCIO = ROH + NaCl,
где RH — гидрофобное органическое вещество; ROH — гид­рофильное вещество.
Несколько позже установили, что основными активно-окислительными компонентами гипохлорита натрия являются С1О~, О~, (НС1О), С1~. Общеизвестно, что гипохлорная ки­слота НС1О является клеточным ядом. Однако ее концентра­ция в гипохлорите, получаемом на установках ЭДО и ДЭО, минимальна и нетоксична1. Количество хлора, выделяемого и испаряющегося при электролизе, также незначительно. Аппа­раты ЭДО-4 и ДЭО-01-«МЕДЭК», широко используемые в настоящее время в клиниках РФ, конструктивно аналогичны. Однако ДЭО более совершенен, надежен в режимах электро­лиза и получения заданных концентраций NaCIO. Блок питания представляет собой гальваностат, снабженный таймером и автоматизированной системой контроля выходно­го напряжения.
Электролизер представлен стеклянными сменными емко­стями 400 и 800 мл, в которые погружен пакет электродов на титановой основе с напыленной платиной. Конструкция па­кета электродов позволяет избежать образования высших со­единений хлора (тяжелые хлораты)1.
Использование NaCIO в качестве специального средства борьбы с инфекцией имеет свою историю. В годы Первой мировой войны NaCIO, получаемый химическим путем, в качестве антисептика использовался для орошения ран [Dakin H.D., 1915].
J. Bunyan использовал 0,2 % раствор NaCIO, получаемый также химическим путем, во Второй мировой войне для ир­ригации ожоговых ран с последующим наложением на раны окклюзионной повязки, смоченной 0,05 % раствором NaCIO. Этот антисептик использовался достаточно активно вплоть до эры антибиотиков, после чего интерес к этому антисептиче­скому средству заметно упал.
За рубежом в настоящее время промышленность выпуска­ет целый ряд растворов NaCIO для наружного применения и в качестве дезинфектанта в различных концентрациях с до­бавлением стабилизаторов. В зависимости от страны-про­изводителя растворы NaCIO имеют собственное название, например: 0,4—0,5 % раствор «Дейкин» (Франция); 1 % рас­твор «Милтон» (Англия); 5,25 % раствор «Хлорокс» (США); 14 % раствор «Гипохлорит» (Япония) и др. [Dakin H.D., 1915' Mink F. et al., 1983; Guelfi M.S., 1984; Nakamura H. et al 1985; Kurokawa et al., 1986].
Области применения NaCIO за рубежом многочисленны: антисептик в стоматологии [Vieka E.M. et al., 1982], антисеп­тик для обработки инструментария [Wolf J. et al., 1946], в процессе гемодиализа [Ноу R.H., 1981], в лечении дерматозов [Eun H.C., 1984], в лечении сепсиса [Bone R.C., 1991] и др.
Было установлено, что 5,25 % раствор NaCIO способен инактивировать вирус иммунодефицита человека. В связи с этим этот раствор во многих зарубежных медицинских учреж­дениях является стандартным госпитальным дезинфектантом для медицинского инструментария и поверхностей, загряз­ненных кровью носителей ВИЧ. Его вирицидность проявля­ется даже при разведении в 100 раз в течение 1 мин. Имеются сообщения об успешном лечении 30 больных герпесом в на­чальных стадиях [Hunter D.T., 1981]. J.A. Bryan (1974) сооб­щил о способности NaCIO инактивировать также вирус гепа­тита.
Механизм антимикробного действия NaCIO окончательно не выяснен, хотя многие исследователи [Bianchi P., 1981] по­лагают, что окисление сульфгидрильных групп в ферментах с помощью ионов хлора является основной причиной гибели клеток. Наличие даже следов активного хлора является причиной протекания в микробной клетке процессов хлорирова­ния амино- и иминогрупп протоплазмы, что вызывает нару­шения деятельности ферментов, катализирующих окисли­тельно-восстановительные процессы в бактериальной клетке [Cotter I.L., 1985].
Э.А. Петросян и В.А. Петросян (1991), изучив влияние NaCIO на грамположительную и грамотрицательную флору, обнаружили два механизма антибактериального эффекта. Один из них связан с увеличением калиевой ионной прони­цаемости (утечка клеточного К+) за счет нарушения целости липидных мембран вследствие активизации перекисного окисления липидов (ПОЛ), а другой — с нарушением липидно-белкового взаимодействия. Эти данные согласуются с ре­зультатами, полученными В.В. Черным и соавт. (1992), кото­рые отметили увеличение проводимости бислойных липидных мембран на 2—3 порядка после воздействия на них NaCIO. О.М. Панасенко и соавт. (1991) достоверно подтвердили, что NaCIO способен окислять липиды в составе липопротеидов низкой плотности (ЛПНП) по свободнорадикальному меха­низму. Эти же факторы способствуют снижению резистентно-сти микрофлоры к антибиотикам, причем в степени, пропор­циональной мощности липидной структуры мембраны мик­роорганизма. В соответствии с этим установлено, что клетки золотистого стафилококка более устойчивы к NaCIO, чем ки­шечная палочка [Петросян Э.А., 1991].
Бактерицидное действие препарата обусловлено разруше­нием клеточной стенки микроорганизма с последующим вы­ходом содержимого цитоплазмы. Проведенные В.А. Верхневым и соавт. (1995) исследования показали, что NaCIO в кон­центрациях 0,06—0,09 % обладает соответственно более выраженным бактериостатическим и бактерицидным действи­ем на синегнойную и кишечную палочки, клебсиеллу, золо­тистый стафилококк и грибы рода Candida по сравнению с 0,5 % раствором хлорамина и 1 % раствором диоксидина. Это в последующем послужило основанием для использования 0,12 % NaCIO в качестве монодезинфектанта медицинского инструментария.
Исследованиями В.Ю. Фролова (1993) в эксперименте на мышах установлено бактерицидное действие 0,03 % раствора NaCIO на менингококки серотипов А, В, С. Аппликационное применение 0,06—0,09 % растворов NaCIO, как показали по­следующие исследования [Гостищев В.К., Романченко И.М. и др., 1993], весьма эффективно в роли антисептика и некролитика в первой фазе раневого процесса. В период же появ­ления грануляций краевой эпителизации применение NaCIO может провоцировать диапедезное кровотечение [Романчен­ко И.М., 1994], в связи с чем применение NaCIO во 2-й фазе не показано. Некоторые авторы [Лопаткин Н.А. и др., 1991; Шилов В.Н., Сергиенко В.И., 1991; Гостищев В.К. и др., 1993, 1995, 2000, и др.] придерживаются аналогичной тактики с ис­пользованием NaCIO при программированной санации брюшной полости, а также в стоматологии, дерматологии и других областях медицины.
Согласно данным литературы, раздражающий эффект NaCIO для кожи и слизистых оболочек проявляется лишь при воздействии на них 0,10—0,12 % и отсутствует при апплика­циях 0,06—0,1 % растворов. Подкожная клетчатка при этом одинаково реагирует на инъекцию изотонического раствора NaCl и раствора NaCIO в концентрациях от 0,02 до 0,06 %; аллергических реакций при этом не обнаружено. Однако, по нашим наблюдениям, случайное паравенозное введение 0,06 % NaCIO сопровождалось инфильтрацией, выраженным болевым синдромом, регионарным венозным стазом. Некроза мягких тканей при этом не наблюдалось, а обкалывание уча­стка инфильтрации 0,25 % раствором новокаина и гидрокор­тизона снимало локальную боль и инфильтрацию в течение 20—30 мин.
Исследованиями А.И. Арчакова (1975) доказано, что ос­новными окисляющими компонентами растворов NaCIO яв­ляются гипохлорная кислота (НС1О) и гипохлорит-анион (С1О~). Соотношение между этими компонентами зависит от концентрации и рН растворов. Начиная со значения рН 6,0 и ниже основным окисляющим компонентом растворов NaCIO является гипохлорная кислота, при наличии которой процес­сы окисления протекают очень медленно. При рН 7,0—14,0 главную роль окислителя играют ионы Сl-, реакция окисле­ния метаболитов протекает при этом интенсивнее.
Наряду с упоминавшимися результатами по окислению липопротеинов (главная транспортная форма холестерина) установлено достоверное взаимодействие NaCIO с холестери­ном. В экспериментах доказано, что NaCIO эффективно окисляет это гидрофобное соединение. При этом образуется ряд околопроизводных холестерина, аналогичных таковым при его гидроксилировании фармакологическими средствами. Эксперименты на кроликах с вызванной алиментарной гиперхолестеринемией показали достоверное снижение уровня холестерина в крови после инфузий NaCIO [Юртов Е.В. и др., 1990; Сергиенко В.И., 1991].
И.В. Березин, Ю.М. Лопухин и соавт. (1980) установили, что NaCIO не является чужеродным веществом для организма человека и образуется в незначительных количествах в естест­венных условиях при раздражении нейтрофилов. При кон­такте фагоцита с ксенобиотиком на контактной площадке первого выделяются гипохлорит (С1О~), гипобромид (BrO~) и гипойодид (IO~), которые разрушают защитную структуру ксенобиотика, обеспечивая таким образом следующую фазу — фагоцитоз. На этом основании клиницистами была опреде­лена перспектива стимуляции фагоцитоза путем инфузии NaCIO в низких концентрациях [Федотов А.П., 1995].
Следует сказать, что к 1991 г. сотрудниками НИИ ФХМ РФ уже был накоплен достаточно большой эксперименталь­ный опыт оценки воздействия NaCIO на органы, системы и органические субстраты живого организма. В.В. Лукашиным (1991) установлен факт модификации гемоглобина эритроци­тов при обработке крови животного 0,06 % раствором гипо-хлорита. При применении NaCIO более высоких концентра­ций (0,1 %) в 70 % случаев проявлялся гемолиз эритроцитов. Однако добавление в пробирку 1 % раствора сывороточного альбумина оказывало защитное действие по отношению к форменным элементам крови даже при концентрациях NaCIO 10~3 моль/л. Результаты экспериментов позволили автору за­ключить, что NaCIO даже в очень низких концентрациях спо­собен, по-видимому, проникать внутрь эритроцитов и вызы­вать прямо или опосредованно модификацию гемоглобина, усиливать пероксидазную активность. В связи с этим не ис­ключалась вероятность возможных изменений и других внут­риклеточных элементов при контакте с СlO~. Альбумин же осуществляет достаточно мощную протекторную защиту фор­менных элементов крови.
В 1991 г. М.А. Муриной, В.И. Сергиенко, Д.И. Расщупкиным, Н.Н. Трунилиной экспериментально были установлены следующие эффекты NaCIO, полученного электролизом на установках ЭДО-3, ЭДО-ЗМ:

В опытах с пероксидазой и каталазой Е.А. Горбатенкова и соавт. (1991) показали, что С1О~, взаимодействуя с катала­зой, способен ее ингибировать путем окисления и активизи­ровать пероксидазную активность.
А.К. Мартынов (1985) использовал внутривенное введение NaCIO для нивелирования экспериментальной гипербилирубинемии у кроликов. Через 2 ч после интравенозного введе­ния 0,12 % раствора NaCIO (1200 мг/л в объеме '/10 ОЦК) у животных уменьшалась концентрация билирубина на 80 % и более, в то время как в контрольной группе, леченной гемо-сорбцией, показатели билирубина снизились только на 19 %. При этом билирубин, окисляясь, трансформировался в биливердин и другие водорастворимые компоненты, что обеспечи­вало ускоренное выведение этого токсичного (в высоких кон­центрациях) метаболита из организма.
На экспериментальной модели эндотоксикоза В. И. Серги­енко, А.К. Мартыновым и соавт. (1991) было убедительно по­казано выраженное снижение концентрации МСМ после внутривенных инъекций гипохлорита. Одновременно с этим снижалась общая токсичность плазмы крови и нормализова­лось кислотно-основное состояние. Аналогичные результаты были получены при экспериментальном панкреатите, перито­ните, ожоговой болезни и других острых состояниях, сопро­вождающихся эндотоксемией. А.О. Суховерхов (1990) в усло­виях эксперимента вводил NaCIO внутривенно с целью детоксикации организма при остром панкреатите и получил весьма обнадеживающие результаты: достоверное снижение ферментативной активности, ограничение очага деструкции поджелудочной железы, уменьшение эндотоксикоза, хотя при этом несколько возрастала концентрация продуктов ПОЛ (малоновый диальдегид — МДА).
Как уже отмечалось выше, NaCIO постоянно присутствует в организме человека и животного, являясь одним из главных компонентов защитной лейкоцитарной системы.
В крови присутствует фермент миелопероксидаза (МПО), который в присутствии ионов Сl- разлагает перекись водоро­да с образованием иона С1О~ по следующей реакции:
H2O2  + Сl- –> ClO- + Н2О.
Этот ион (правильнее, пожалуй, гипохлорит-анион), как установили многие экспериментаторы, и является основным компонентом защиты организма человека от бактерий и ви­русов. Использование этого феномена в последующем и по­служило основой для создания нового направления в дезин­фекции, стерилизации, лечении инфекционных заболеваний, гнойных ран.
Однако наряду с положительными детоксицирующими свойствами гипохлорита были выявлены и отрицательные. Это прежде всего возможная модификация НЬ (при исполь­зовании высоких концентраций NaCIO), чрезмерная актива­ция перекисного окисления липидов (стимуляция циклооксигеназного ПОЛ) и связанная с этим опасность поврежде­ния биологических мембран. Исследования, проведенные В.Е. Формазюком и В. И, Сергиенко (1985, 1987, 1990, 1991)
при изучении механизмов патогенеза катаракты, показали, что NaCIO в высокой концентрации оказывает на свободные аминокислоты хрусталика более сильное воздействие, чем перекись водорода, и рассматривается как один из кератогенных факторов.
Таким образом, обзор экспериментальных работ показал, что NaCIO, проявивший себя как мощный окислитель, в со­судистом русле активно взаимодействует с различными ком­понентами крови. Масштабы его действия простираются от модификации трансформаций до полной деградации биологи­ческого или химического субстрата. Эта же направленная ак­тивность NaCIO и послужила основанием для его клиниче­ских испытаний, а в последующем — рекомендаций для кли­нического применения как активного вещества, окисляющего токсичные метаболиты крови по механизму, аналогичному монооксигеназному окислению в печени на цитохроме Р-450. В связи с этим непрямое электрохимическое окисление крови рассматривается как моделирование монооксигеназной детоксицирующей функции печени.