Влияние оксикоричных кислот на систему мозгового кровообращения Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 615.322:547.587].015.11:616.831-005-092.9 ВЛИЯНИЕ ОКСИКОРИЧНЫХ КИСЛОТ НА СИСТЕМУ МОЗГОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ

©2013 Ивашев М.Н., Чуклин Р.Е. ivashev@bk.ru

Пятигорский медико-фармацевтический институт - филиал ГБОУ ВПО ВолгГМУ Минздрава России,

г. Пятигорск

В официальной медицине все большее внимание уделяется применению средств растительного происхождения для профилактики и терапии начальных стадий расстройств сердечно-сосудистой системы, в том числе окси-коричных кислот. Объемную скорость мозгового кровотока регистрировали стандартным методом водородного клиренса с помощью имплантированного платинового электрода, расположенного на поверхности сагиттального синуса головного мозга в области стока синусов. Кофейная и феруловая кислоты при курсовом применении существенно увеличивают уровень объемной скорости мозгового кровотока у животных в условиях экспериментальной нормы. Кофейная и феруловая кислоты при курсовом профилактическом применении в течение 14 дней существенно уменьшают выраженность патологических цереброваскулярных феноменов (гиперперфузии и гипоперфузии), что значительно уменьшает риск отека ткани нервной системы в период первой фазы - гиперперфузии и также уменьшает процент смертности животных в период второй фазы - гипоперфузии.

Ключевые слова: кофейная и феруловая кислоты, мозговое кровообращение, экспериментальная фармакология.

Введение

Частота патологии мозгового кровообращения (инсульты) в России ежегодно растет, летальность достигает 35% (в 2005г. - 350 тысяч инсультных поражений; в 2007 г. - 400 тысяч; в 2010 г. - 450 тысяч; в 2011 г. - 480 тысяч). Около 10% больных, переживших острую стадию заболевания, остаются инвалидами, полностью лишенными возможности самообслуживания; а не более 20% из них возвращаются к трудовой деятельности (статистический отчет Минздрава РФ за 2005 г., 2007 г., 2010 г.) [1,2].

В официальной медицине все большее внимание уделяется применению средств растительного происхождения для профилактики и терапии начальных стадий расстройств сердечно-сосудистой системы. Активно изучаются фенольные соединения с одним ароматическим кольцом. К этой группе соединений относятся простые фенолы, фенолоспирты, фенолокислоты (оксикоричные кислоты), кумарины, хромоны, лигнаны. Оксикоричные кислоты (п-кумаровая, кофейная, феруловая и синаповая) в различных комбинациях, в свободном виде или в составе гликозидов и сложных эфиров содержатся во многих высших растениях. Наиболее распространены в природе кофейная кислота и ее производные (хлорогеновая и ее изомеры). Хлорогеновая кислота в больших количествах присутствует в зернах кофе, листьях черники обыкновенной, арники горной, ромашки лекарственной и др. Оксикоричные кислоты содержатся также в эхинацее, корнях лопуха, в боярышнике, ревене.

В настоящее время имеется обширная информация о биологической активности соединения -феруловой кислоты (Назарова Л.Е., 2002-2008, Абисалова, И.Л., 2004, Дьяков А.А., 2002, Дьякова И.Н., 2003, Огурцов Ю.А., 1988 - 1995, Оганова М.А., 2006-2008, Zhonghua Yan Ke Za Zhi., 2003, Yao Xue Xue Bao., 2005, L.R. Fassbender., 2005). Наиболее важна информация об антиоксидантной и церебропротек-тивной активности феруловой кислоты, полученная рядом авторов в экспериментальных исследованиях (Дьякова И.Н., 2003, L.R. Fassbender., 2005, Назарова Л.Е., Дьякова И.Н., 2006.).

Согласно литературным данным и по данным исследований, проведенных на кафедре физиологии Пятигорской государственной фармацевтической академии, под руководством профессора Назаровой Л.Е. - феруловая кислота обладает следующими видами активности:

- радиопротекторной;

- антигипоксической, увеличивая продолжительность жизни мышей при гиперкапнической и гемической гипоксиях;

- церебропротекторной;

- антиоксидантной;

- подавляет экспрессию генов апоптоза;

- противовоспалительной - ингибирует цикл арахидоновой кислоты и тем самым уменьшает образование провоспалительных и проагрегантных факторов;

- проявляет способность активировать митоз и синтез ДНК, что предполагает способность ускорять неовазогенез в постишемическом периоде;

- уменьшает нарушения, возникающие при введении глутамата в пренатальном периоде у крыс.

Разносторонняя активность феруловой кислоты косвенно свидетельствует о возможной активности кофейной кислоты при поражениях сердечной мышцы и мозговой ткани, которая также, как и феруловая кислота относится к оксикоричным кислотам и содержится в больших количествах в природных источниках [3].

Согласно литературным данным, в растительных объектах и прополисе содержание кофейной кислоты в процентном отношении превосходит содержание феруловой кислоты. Наиболее распространены в природе кофейная кислота и ее производные (хлорогеновая и ее изомеры). Кофейная кислота в больших количествах, чем феруловая присутствует в зернах кофе, листьях черники обыкновенной, арники горной, ромашки лекарственной и др. Оксикоричные кислоты, в том числе кофейная, содержатся также в эхинацее, корнях лопуха, в боярышнике, ревене. Несмотря на большое количество информации по кофейной кислоте в интернете (более 6 тысяч источников), сведений о влиянии чистой кофейной кислоты на показатели кровоснабжения мозга в доступной нам литературе не обнаружено.

Следует также принимать во внимание то, что список лекарственных средств для адекватной терапии патологии кровоснабжения и функционирования мозга ограничен, поэтому поиск потенциальных активных веществ актуален до настоящего времени.

Цель и задачи исследования

Изучение влияния кофейной и феруловой кислот на церебральную гемодинамику лабораторных животных в условиях экспериментальной нормы и патологии.

Для достижения цели в работе определены следующие задачи:

1. Изучить влияние кофейной и феруловой кислот на уровень мозгового кровотока в условиях экспериментальной нормы на нормотензивных животных.

2. Изучить влияние кофейной и феруловой кислот на уровень мозгового кровотока в условиях экспериментального ишемического инсульта.

Материалы и методы

Объекты исследования: крысы (по 8 животных в серии) получали изучаемые средства - кофейную и феруловую кислоты. Оба соединения вводили курсовым методом в дозировке 100 мг/кг в течение 14 дней. Эксперимент проводился в течение 90 минут после последнего введения веществ на 14 день. Чистая кофейная и феруловая кислоты представлены фирмой «Викинг» г. Москва. Контрольной группе животных вводили в эквивалентном объеме раствор физиологический (0,9% раствор натрия хлорида). Для наркоза использовали хлоралгидрат в дозе 300 мкг/кг, внутрибрюшинно. В случае перерасчета доз с человека на животных использовали специальный коэффициент. Перерасчет доз с человека (средний вес 70кг) на животных - белых крыс - 5,9 в сторону увеличения [4]. Лабораторные животные: экспериментальные исследования проведены на наркотизированных белых крысах. Животные содержались на стандартном режиме вивария: температура окружающего воздуха 22±2°С, 12-часовой синхронизированный световой режим, комбинированный корм и вода ad libitum. Объемную скорость мозгового кровотока (ОСМК) регистрировали методом водородного клиренса с помощью имплантированного платинового электрода, расположенного на поверхности сагиттального синуса головного мозга в области стока синусов. Метод основан на скорости вымывания предварительно введенного водорода из мозговой ткани и позволяет определить ОСМК. Результаты оценивались по кривой изменения напряжения водорода на электроде полярографическим способом. Статистическую обработку полученных результатов производили по t-критерию Стьюдента [4, 5].

Результаты и их обсуждение

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что кофейная и феруловая кислоты достоверно увеличивают ОСМК (таблица 1). Так, кофейная кислота в дозе 100 мг/кг массы тела животного оказывала достоверное увеличение ОСМК, начиная с 30 минуты наблюдения, и этот эффект регистрировали до конца экспериментального исследования. Феруловая кислота в дозе 100 мг/кг при курсовом профилактическом введении увеличивала ОСМК на 45, 60 и 90 минутах наблюдения. Сравнивая выраженность эффекта двух веществ, следует выделить кофейную кислоту как более эффективное средство по влиянию на ОСМК в условиях экспериментальной нормы (таблица 1).

Таблица 1 - Влияние кофейной и феруловой кислот на объемную скорость мозгового кровотока у крыс

(M±m, n=8, мл/100 г/мин, % к исходу)

Время после введения Контроль Кофейная кислота (100 мг/кг) Феруловая кислота (100 мг/кг)

Исход 102±З,6 108±5,2 104±6,1

Через 5 мин 1,4±1,З 1,З±1,2 1,5±1,2

15 мин -1,1±0,7 6,8±4,6 З,8±1,9

30 мин -2,9±2,2 8,8±2,2* 10,2±1,6*

45 мин 1,6±1,2 12,2±2,1* 10±4,1*

60 мин -2,5±1,9 19±4,2* 9,5±5,4

90 мин -2,З±1,8 16±З,1* 8±1,8*

Примечание: * - P<0,05 - достоверно относительно исхода.

Кофейная и феруловая кислоты не влияли на артериальное давление (АД) и частоту сердечных сокращений (ЧСС) (таблица 2, З) [6,7,8].

Таблица 2- Влияние кофейной и феруловой кислот на артериальное давление у крыс (M±m, n=8,

мл/100г/мин, % к исходу)

Время после введения Контроль Кофейная кислота (100 мг/кг) Феруловая кислота (100 мг/кг)

Исход 98±5,2 99±4,8 102±4,1

Через 5 мин -0,6±0,5 -З,2±З,0 -0,9±0,5

15 мин З,З±2,6 -2,З±2,1 -1,5±1,З

30 мин -1,2±1,1 -5,5±З,З -0,9±0,7

45 мин 1,8±1,5 -6,8±4,2 -З,8±2,5

60 мин З,2±2,8 -8,8±7,4 -7,8±5,5

90 мин -1,5±1,4 -4,2±З,8 -4,7±З,9

Примечание: * - P<0,05 - достоверно относительно исхода.

Таблица 3 - Влияние кофейной и феруловой кислот на частоту сердечных сокращений у крыс (M±m, n=8,

мл/100 г/мин, % к исходу)

Время после введения Контроль Кофейная кислота (100 мг/кг) Феруловая кислота (100 мг/кг)

Исход З14±14,8 З24±15,2 З28±19,З

Через 5 мин 0,8±0,7 5,8±З,9 2,З±1,7

15 мин -1,6±0,9 12,4±8,7 11,8±6,6

30 мин З,5±2,6 -1,6±1,2 -0,4±0,5

45 мин 7,4±6,6 8,З±5,9 -2,8±2,З

60 мин 5,6±4,8 7,4±6,8 5,6±З,5

90 мин 6,4±5,2 1,З±0,6 1,1±0,8

Примечание: * - P<0,05 - достоверно относительно исхода.

Также оценивали влияние кофейной и феруловой кислот на церебральную гемодинамику крыс в условиях экспериментальной патологии. Постишемические цереброваскулярные феномены воспроизводили путём двухсторонней окклюзии сонных артерий в течение 10-12 минут, при снижении АД до 40 мм рт.ст., с помощью выведения крови из артерии. После ишемии осуществляли реинфузию крови в артериальную систему животного и проводили регистрацию ОСМК методом водородного клиренса. Кофейную кислоту в дозе 100 мг/кг и феруловую кислоту в дозе 100 мг/кг вводили внутрибрюшинно в течение 14 дней. Регистрацию показателей проводили в течение 90 минут после последнего введения препаратов. Известно, что в пост-ишемическом периоде ярко проявляются цереброваскулярные феномены: вначале наблюдается короткий период гиперперфузии, а затем ОСМК падает значительно ниже нормы (феномен гипоперфузии). Период гиперперфузии в системе мозгового кровообращения опасен развитием отека мозга и существенным увеличением осложнений вплоть до летальных исходов. Период гипоперфузии существенно уменьшает доставку кислорода и питательных веществ к клеткам головного мозга. В этот период регистрируют смертельные исходы как у животных, так и у человека [1, 2]. Данные контроля представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Изменение мозгового кровотока и артериального давления у крыс в постишемическом

периоде (М±т, п=8, % к исходу)

Время после введения Мозговой кровоток (мл/100 г/мин) Артериальное давление (мм рт. ст.)

Исход 93±5,6 94±6,2

Через 5 мин 9,9±1,3* 0,9±0,8

15 мин 18, 5±1,7* -1,4±1,1

30 мин 8,5±4,3 -2,7±2,1

45 мин -7,4±5,2 -7,8±5,1

60 мин -14,9±2,5* -9,8±7,9

90 мин -18,3±3,7* -5,8±3,3

Примечание: * - Р<0,05 - достоверно относительно исхода.

Предварительное курсовое введение кофейной кислоты в дозе 100 мг/кг вызывало уменьшение выраженности как первой, так и второй фазы постишемических цереброваскулярных феноменов (рисунок 1). Такой же эффект выявлен впервые и для феруловой кислоты в дозе 100 мг/кг. Уменьшение первой фазы - гиперперфузии свидетельствует о возможном противоотечном эффекте оксикоричных кислот.

Кофейная и феруловая кислоты предотвращают развитие второй фазы постишемических цереброваскулярных феноменов, то есть существенно повышают уровень ОСМК у животных после ишемического инсульта. Полученные данные свидетельствуют о выраженном церебропротекторном действии кофейной и феруловой кислот при моделируемой патологии - ишемии головного мозга (рисунок 1).

20 15 10 5

% 0 -5 -10 -15 -20

вКофейная кислота □ Феруловая кислота ПКонтроль

Примечание: * - Р<0,05 - достоверно относительно исхода.

Рисунок 1. - Влияние кофейной и феруловой кислот на динамику постишемических цереброваскулярных

феноменов

Таким образом, в условиях экспериментальной ишемии мозга исследуемые соединения при их профилактическом введении существенно изменяют динамику развития постишемических цереброваскулярных феноменов, уменьшают степень проявления реактивной гиперемии и тормозят развитие фазы невосстановления ОСМК у экспериментальных животных. Для терапии патологии мозгового кровообращения в комплексном лечении можно рекомендовать к назначению изученные соединения при курсовом назначении, а также продукты, содержащие кофейную и феруловую кислоты.

Выводы

1. Кофейная и феруловая кислоты при курсовом применении существенно увеличивают уровень объемной скорости мозгового кровотока у животных в условиях экспериментальной нормы.

2. Кофейная и феруловая кислоты при курсовом профилактическом применении в течение 14 дней существенно уменьшают выраженность патологических цереброваскулярных феноменов (гиперперфузии и гипоперфузии), что значительно уменьшает риск отека ткани нервной системы в период первой фазы - гиперперфузии и также уменьшает процент смертности животных в период второй фазы - гипоперфузии.

15 мин 30мин 60мин 90мин

Литература

1. Исследование роли нейро-гуморальных систем в патогенезе экспериментальной хронической сердечной недостаточности / С.Ф. Дугин и соавт. // Информационный бюллетень РФФИ. - 1994. -Т.2. - №4. - С. 292.

2. Ивашев М.Н., Петров В.И., Щербакова Т.Н. Влияние ГАМК и пирацетама на мозговое кровообращение и нейрогенные механизмы его регуляции // Фармакология и токсикология.-1984.-№ 6.- С.40 - 43.

3. Назарова Л.Е., Абисалова И.Л. Влияние кислоты феруловой на систему крови у облученных крыс // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. - 2006.

- № 2. - С. 325-326.

4. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / под ред. Р.У. Хабриева. - М., 2005. - 458c.

5. Изучение эффектов некоторых аминокислот при гипоксической гипоксии / К.Т. Сампиева и соавт.// Биомедицина. - 2010. - Т.1. - № 4. - С. 122 - 123.

6. Чуклин Р.Е., Оганова М.А., Ивашев М.Н. Биологическая активность кофейной и феруловой кислот // International Journal on Immunorehabilitation (Международный журнал по иммунореабилитации). -2009. - Т.11. - № 1. С. 141a.

7. Чуклин Р.Е., Ивашев М.Н. Влияние кофейной кислоты на системную гемодинамику // Клиническая фармакология и терапия. - 2009. - № 6. - С. 307-308.

8. Чуклин Р.Е., Ивашев М.Н. Влияние кофейной кислоты на сердечный ритм // Клиническая фармакология и терапия. -2010. - № 6. - С. 71-72.

•k'k'k

Чуклин Роман Евгеньевич - кандидат медицинских наук, преподаватель кафедры фармакологии

и патологии Пятигорского медико-фармацевтического института - филиала ГБОУ ВПО Волг ГМУ

Минздрава России. Область научных интересов - фармакология, клиническая фармакология.

Ивашев Михаил Николаевич - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой клинической фармакологии Пятигорского медико-фармацевтического института - филиала ГБОУ ВПО

Волг ГМУ Минздрава России. Область научных интересов - фармакология, клиническая фармакология.

E-mail: ivashev@bk.ru