CC BY
85
УДК 612.273+615.2
АНТИГИПОКСИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ПРОИЗВОДНЫХ НИКОТИНОВОЙ КИСЛОТЫ В УСЛОВИЯХ ОСТРОЙ ГИПОКСИИ С ГИПЕРКАПНИЕЙ И ОСТРОЙ ГЕМИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ © Гнеушев И.М.1, Новиков В.Е.2 , Катунина Н.П.3
1Брянская городская больница №1, Россия, 241034, Брянск, ул. Камозина, 11
2Смоленский государственный медицинский университет, Россия, 214019, Смоленск, ул. Крупской, 28 3Брянский государственный университет имени акад. И.Г. Петровского, Россия, 241036, Брянск, ул. Бежицкая, 14
Резюме: целью экспериментального исследования явилось изучение антигипоксического эффекта новых цинксодержащих производных никотиновой кислоты в условиях острой гипоксии с гиперкапнией и острой гемической гипоксии. Опыты проведены на мышах-самцах линии массой 22-26 г. Острую гипоксию с гиперкапнией вызывали помещением мышей в аптечный штанглаз из прозрачного стекла с притертой стеклянной пробкой объемом 250 мл. Острую гемическую гипоксию моделировали введением под кожу животных натрия нитрита в дозе 400 мг/кг (ЛД100). Регистрировали продолжительность жизни животных в минутах. В ряду изученных новых производных никотиновой кислоты выявлено комплексное соединение цинка под шифром ^-1043, которое в условиях воздействия острой гипоксии с гиперкапнией и острой гемической гипоксии в диапазоне доз 10-100 мг/кг увеличивало продолжительность жизни опытных мышей на 26-41%. По этому показателю антигипоксической активности соединение превосходило препараты сравнения натрия оксибутират и гипоксен. Соединение ^-1043 представляет интерес в качестве перспективного антигипоксанта и рекомендуется для дальнейшего более глубокого экспериментального изучения его фармакологических свойств и возможного механизма действия.
Ключевые слова: гипоксия, антигипоксанты, цинксодержащие производные никотиновой кислоты, антигипоксический эффект
ANTIHYPOXIC EFFECT OF NICOTINIC ACID DERIVATIVES IN ACUTE HYPOXIA WITH HYPERCAPNIA AND ACUTE HEMIC HYPOXIA Gneushev I.M.1, Novikov V.E.2, Katunina N.P.3
1 Bryansk City Hospital №1, Russia, 241034, Bryansk, Kamozin St., 11 2Smolensk State Medical University, Russia, 214019, Smolensk, Krupskaya St., 28
3Bryansk State University named after academician I.G. Petrovsky, Russia, 241036, Bryansk, Bezhitskaya St., 14
Summary: the aim of the pilot study was to evaluate the effect of new antihypoxic zinc-containing nicotinic acid derivatives in acute hypoxia with hypercapnia and acute hemic hypoxia. Experiments were carried out on male mice of the SHR line weighing 22-26 g. Acute hypoxia with hypercapnia was caused by placing the mice in the pharmacy shtanglass made of transparent glass with a ground glass stopper, 250 ml in volume. Acute hematic hypoxia was simulated by subcutaneous administration of sodium nitrite at a dose of 400 mg/kg (LD100). We recorded the duration of animal life in minutes. In the series of the new studied derivatives of nicotinic acid, a zinc complex compound with the nQ-1043 code was revealed, which in conditions of acute hypoxia with hypercapnia and acute hemic hypoxia at the dose ranging from 10 to 100 mg/kg increased the survival of mice by 26-41%. This indicator the antihypoxic activity of the compound was higher than that in the sodium hydroxybutyrate and hypoxen. The nQ-1043 compound is of interest as a promising antihypoxant and can be recommended for further more in-depth pilot study of its pharmacological properties and the possible mechanism of action.
Key words: hypoxia, antihypoxants, zinc-containing nicotinic acid, antihypoxic effect
Введение
Гипоксия часто осложняет клиническое течение основного заболевания, сочетается с нарушением регуляторных функций различных систем организма и включением типовых и специфических патологических реакций [6, 15]. Явления гипоксии сопровождают самые различные патологические состояния, которые встречаются при хирургических вмешательствах, при патологии родовой деятельности и осложненной беременности, при заболеваниях сердечно-
сосудистой системы, дыхательного аппарата, а также при некоторых инфекционных болезнях и острых отравлениях [7, 8].
В связи с этим очевидна актуальность проблемы разработки комплекса мероприятий по профилактике и коррекции состояний, вызванных гипоксией. Для обеспечения выживаемости человека в условиях кислородной недостаточности используют в основном индивидуальные средства защиты, тренировки. Однако снижение метаболических запросов организма при гипоксии может быть обеспечено применением лекарственных средств специфического действия, относящихся к классу антигипоксантов [5]. Поддержание жизнедеятельности организма на достаточно высоком уровне в условиях гипоксии с помощью эффективных фармакологических средств специфического действия имеет ряд преимуществ. В зависимости от возникающей ситуации, возможно, их применение, как с профилактической, так и с лечебной целью [1, 9]. В настоящее время арсенал лекарственных препаратов подобного спектра действия не полностью отвечает требованиям практической медицины [2, 16]. Поэтому поиск новых химических соединений и разработка на их основе лекарственных средств, быстро и адекватно повышающих продолжительность жизни в условиях острой гипоксии, является одним из важных вопросов экспериментальной и клинической фармакологии [3, 10].
Целью исследования явилось изучение антигипоксического эффекта новых цинксодержащих производных никотиновой кислоты в условиях острой гипоксии с гиперкапнией и острой гемической гипоксии.
Методика
Опыты проведены на 920 мышах-самцах линии SHR массой 22-26 г. Так как влияние биологически активных веществ на организм зависит от времени суток, все исследования проводились в одно и то же время. Эксперименты проводили с соблюдением принципов, изложенных в Конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других целей (г. Страсбург, Франция, 1986).
В сравнительном аспекте изучено влияние девяти новых цинксодержащих производных никотиновой кислоты, относящихся к группе физиологически совместимых антиоксидантов (ФСАО), под шифрами ^Q-1042, tcQ-1043, tcQ-1044, tcQ-1045, tcQ-1047, tcQ-1048, tcQ-1050, tcQ-1051 и tcQ-1052. Все соединения синтезированы доктором химических наук Э.А. Парфеновым в РОНЦ имени академика Н.Н. Блохина РАМН, и любезно предоставлены нам для изучения [17]. ФСАО вводили опытным животным в дозах 5, 10, 25, 50 и 100 мг/кг. Антигипоксическую активность новых соединений сравнивали с действием известных антигипоксантов -поли(дигидроксифенилен)тиосульфонатом натрия (гипоксен) и натрия оксибатом (натрия оксибутират), которые применяли в дозах 25, 50 и 100 мг/кг. Все вещества вводили внутрибрюшинно за 1 ч. до воздействия гипоксического фактора. Контрольным животным вводили в те же сроки и тем же путем равный объем растворителя.
Антигипоксическую активность соединений оценивали в соответствии с «Методическими рекомендациями по экспериментальному изучению препаратов, предлагаемых для клинического изучения в качестве антигипоксических средств» [4]. Острую гемическую гипоксию (ОГеГ) моделировали введением под кожу животного натрия нитрита в дозе 400 мг/кг (ЛД100). Острую гипоксию с гиперкапнией (ОГсГк) вызывали помещением каждого животного в аптечный штанглаз из прозрачного стекла с притертой стеклянной пробкой объемом 250 мл. Регистрировали продолжительность жизни животных в минутах.
Статистическую обработку экспериментальных данных опытов проводили с помощью компьютерных программ Microsoft Excel XP в среде Windows XP и STATISTICA 6,0. Для вариационного ряда выборки вычисляли среднюю арифметическую величину (М) и ее ошибку (m). Для оценки достоверности различий двух сравниваемых величин применяли t-критерий Стьюдента. Достоверными считали различия между сравниваемыми величинами при р<0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Как видно из табл. 1, исследованные химические соединения оказывали неоднозначное влияние на выживаемость экспериментальных животных при воздействии ОГсГк и ОГеГ.
Таблица 1. Влияние цинксодержащих производных никотиновой кислоты и препаратов сравнения
на продолжительность жизни мышей в условиях острой гипоксии
№ п/п Шифр соединения Доза, мг/кг Кол-во Время жизни мышей в условиях ОГсГк, мин Время жизни мышей в условиях ОГеГ, мин
М ± т % М ± т | %
А. Цинксодержащие производные никотиновой кислоты
1 Контроль ^-1042 10 10 10 29,8 ± 1,1 33,1 ± 1,2 100 111 19,1 ± 1,2 18,6 ± 0,4 100 97
^-1042 25 10 36,1 ± 1,4 121* 22,7 ± 1,1 119*
^-1042 50 10 30,9 ± 1,2 104 - -
2 Контроль ^-1043 5 10 10 28,7 ± 1,0 31,1 ± 2,0 100 108 19.4 ± 0,6 20.5 ± 1,1 100 105
^-1043 10 10 37,8 ± 1,0 132* 24,4 ± 0,9 126*
^-1043 25 10 38,2 ± 1,0 133* 24,8 ± 1,1 128*
^-1043 50 10 37,9 ± 1,4 132* 25,9 ± 1,5 134*
^-1043 100 10 36,2 ± 1,8 126* 27,4 ± 1,6 141*
3 Контроль ^-1044 10 10 10 29,4 ± 1,0 30,6 ± 1,6 100 104 19,2 ± 0,8 20,4 ± 1,2 100 106
^-1044 25 10 29,0 ± 1,2 99 19,4 ± 1,2 101
4 Контроль ^-1045 10 10 10 27,9 ± 1,2 27,4 ± 1,3 100 98 19,4 ± 0,9 18,0 ± 1,3 100 93
^-1045 25 10 26,1 ± 1,6 94 18,3 ± 1,4 94
5 Контроль ^-1047 10 10 10 28,1 ± 0,4 29,1 ± 0,5 100 104 19,2 ± 0,7 20,9 ± 0,8 100 109
^-1047 25 10 28,9 ± 0,5 103 20,3 ± 1,6 106
6 Контроль ^-1048 10 10 10 28,5 ± 0,9 27,4 ± 0,8 100 96 19,8 ± 0,7 24,0 ± 0,5 100 121*
^-1048 25 10 28,8 ± 1,9 101 24,5 ± 1,1 124*
^-1048 50 10 - - 25,1 ± 0,9 127*
7 Контроль ^-1050 5 10 10 28,3 ± 1,3 31,9 ± 1,8 100 110 18,8 ± 0,7 100
^-1050 10 10 33,6 ± 1,3 115 17,1 ± 1,4 91
^-1050 25 10 34,2 ± 1,1 121* 19,1 ± 1,8 102
^-1050 50 10 35,6 ± 1,6 126* - -
^-1050 100 10 35,9 ± 1,8 127* - -
8 Контроль ^-1051 5 10 10 27,8 ± 0,9 27,5 ± 0,6 100 99 19,3 ± 1,1 20,0 ± 1,2 100 104
^-1051 10 10 33,1 ± 0,4 119* 23,7 ± 1,0 123*
^-1051 25 10 29,6 ± 2,0 103 24,3 ± 0,8 126*
^-1051 50 10 - - 25,1 ± 0,8 130*
9 Контроль ^-1052 10 10 10 29,0 ± 0,9 24,6 ± 1,1 100 85* 19,3 ±1,1 20,6 ± 1,1 100 107
^-1052 25 10 24,4 ± 0,9 84* 20,4 ± 1,2 106
Б. Лекарственные средства сравнения
1 Контроль Гипоксен 25 10 10 27,7 ± 1,2 25,9 ± 1,7 100 94 14,1 ± 0,7 15,5 ± 0,9 100 110
Гипоксен 50 10 30,0 ± 1,9 109 16,0 ± 0,3 114
Гипоксен 100 10 34,2 ± 1,7 124* 16,8 ± 0,8 119*
2 Контроль Ыа оксибутират Ыа оксибутират 25 50 10 10 10 28,8 ± 1,1 29,0 ± 1,5 32,8 ± 2,8 100 101 114 17,2 ± 1,5 17.2 ± 0,6 20.3 ± 0,5 100 100 118
Ыа оксибутират 100 10 34,9 ± 1,5* 121* 21,6 ± 0,9 126*
Примечание: * - различия с контролем достоверны (р<0,05)
В ряду изученных производных никотиновой кислоты выявлено пять химических соединений (^0-1042, ^-1043, ^-1048, ^-1050 и ^-1051), которые увеличивали продолжительность жизни мышей при острой гипоксии. Из них наиболее активным было соединение под шифром п0-1043, которое увеличивало время жизни подопытных животных в четырех дозах, равных 10, 25, 50 и 100 мг/кг на обеих моделях гипоксии. В условиях ОГсГк этот показатель увеличился соответственно на 32, 33, 32 и 26%, а в условиях ОГеГ - соответственно на 26, 28, 34 и 41%.
Соединение ^-1042 повышало резистентность мышей к ОГсГк и ОГеГ незначительно (около 20%) в одной дозе, равной 25 мг/кг. Соединение ^-1050 было эффективно только в условиях ОГсГк и увеличивало время жизни мышей в дозах 25, 50 и 100 мг/кг соответственно на 21, 26 и 27% при сравнении с контролем. При моделировании ОГеГ данное соединение существенно не влияло на продолжительность жизни подопытных животных. Соединения ^-1048 и ^-1051, наоборот, проявляли антигипоксический эффект только на модели ОГеГ в трех дозах 10, 25 и 50 мг/кг, увеличивая продолжительность жизни мышей соответственно на 21, 24, 27% и на 23, 26 и 30%.
Соединения под шифрами ^-1044, ^-1045 и ^-1047 в исследованных дозах не оказывали какого-либо эффекта на продолжительность жизни мышей как при моделировании ОГсГк, так и в условиях ОГеГ. Вещество под шифром лQ-1052 оказывало негативное влияние на продолжительность жизни мышей в условиях ОГсГк. При введении этого вещества в дозах 10 и 25 мг/кг время жизни мышей уменьшалось на 15-16%.
При исследовании препаратов сравнения установлено, что гипоксен и натрия оксибутират увеличивают время жизни мышей в условиях ОГсГк и ОГеГ в дозах 100 мг/кг. Оба препарата при моделировании ОГсГк и ОГеГ проявляли антигипоксическую активность, увеличивая продолжительность жизни животных соответственно на 24 и 19% (гипоксен) и 21 и 26% (натрия оксибутират) в сравнении с контролем.
Сравнительный анализ результатов опытов позволяет заключить, что цинксодержащее производное никотиновой кислоты под шифром ^-1043 по выраженности антигипоксического действия, проявляющегося в увеличении продолжительности жизни экспериментальных животных в условиях ОГсГк и ОГеГ, и широте эффективных доз значительно превосходит другие исследованные соединения никотиновой кислоты, а также известные лекарственные средства с антигипоксической активностью (гипоксен и натрия оксибутират). На наш взгляд, это соединение представляет интерес для дальнейшей разработки в качестве перспективного антигипоксанта и требует более глубокого изучения его фармакологических свойств и возможного механизма действия.
Выявленный антигипоксический эффект в ряду новых цинксодержащих производных никотиновой кислоты, в том числе соединения ^-1043, может быть обусловлен несколькими механизмами. Например, регуляцией прооксидантно-оксидантного баланса, нарушаемого в условиях гипоксии вплоть до развития оксидативного стресса [13]. Возможно также влияние изученных соединений на энергетический обмен клетки, например, через митохондриальные мишени [11, 12, 14]. Не исключаются и другие механизмы. Учитывая, что данные производные представляют собой комплексные соединения природных антиоксидантов с металлами переходной валентности, можно предполагать, что их антигипоксический эффект реализуется с участием различных регуляторных систем и механизмов адаптации.
Выводы
1. Цинксодержащее производное никотиновой кислоты под шифром ^-1043 в диапазоне доз 10100 мг/кг проявляет высокую антигипоксическую активность на моделях острой гипоксии с гиперкапнией и острой гемической гипоксии, увеличивая продолжительность жизни экспериментальных животных на 26-41%.
2. Соединение ^-1043 по влиянию на продолжительность жизни экспериментальных животных в условиях острой гипоксии превосходит препараты сравнения поли(дигидроксифенилен) тиосульфонат натрия (гипоксен) и натрия оксибат (натрия оксибутират) и заслуживает внимания для дальнейшего экспериментального изучения в качестве перспективного антигипоксанта.
Литература
1. Левченкова О.С., Новиков В.Е. Индукторы регуляторного фактора адаптации к гипоксии // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. - 2014. - №2. - С. 134-144.
2. Левченкова О.С., Новиков В.Е., Пожилова Е.В. Фармакодинамика и клиническое применение антигипоксантов // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2012. - Т. 10, №3. -С. 3-12.
3. Левченкова О.С., Новиков В.Е., Пожилова Е.В. Митохондриальная пора как мишень фармакологического воздействия // Вестник СГМА. - 2014. - Т.13, №4. - С. 24-33.
4. Методические рекомендации по экспериментальному изучению препаратов, предлагаемых для клинического изучения в качестве антигипоксических средств / Под ред. Л.Д. Лукьяновой. - М., 1990. -18 с.
5. Новиков В.Е. Возможности фармакологической нейропротекции при черепно-мозговой травме // Психофармакология и биологическая наркология. - 2007. - Т.7, №2. - С. 1500-1509.
6. Новиков В.Е., Илюхин С.А. Влияние гипоксена на эффективность кислоты ацетилсалициловой при остром воспалении // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2013. - Т.76, №4. - С. 32-35.
7. Новиков В.Е., Илюхин С.А., Пожилова Е.В. Влияние метапрота и гипоксена на развитие воспалительной реакции в эксперименте // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2012. -Т.10, №4. - С. 63-66.
8. Новиков В.Е., Климкина Е.И. Фармакология гепатопротекторов // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2005. - Т.4, №1. - С. 2-20.
9. Новиков В.Е., Ковалева Л.А. Влияние веществ с ноотропной активностью на окислительное фосфорилирование в митохондриях мозга при острой черепно-мозговой травме // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 1997. - Т.60, №1. - С. 59-61.
10. Новиков В.Е., Левченкова О.С. Гипоксией индуцированный фактор как мишень фармакологического воздействия // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2013. - Т.11, №2. - С. 8-16.
11. Новиков В.Е., Левченкова О.С. Митохондриальные мишени для фармакологической регуляции адаптации клетки к воздействию гипоксии // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2014. - Т.12, №2. - С. 28-35.
12. Новиков В.Е., Левченкова О.С., Пожилова Е.В. Роль митохондриального АТФ-зависимого калиевого канала и его модуляторов в адаптации клетки к гипоксии // Вестник СГМА. - 2014. - Т.13, №2. - С. 4854.
13. Новиков В.Е., Левченкова О.С., Пожилова Е.В. Роль активных форм кислорода в физиологии и патологии клетки и их фармакологическая регуляция // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2014. - Т.12, №4. - С. 13-21.
14. Пожилова Е.В., Новиков В.Е., Левченкова О.С. Регуляторная роль митохондриальной поры и возможности ее фармакологической модуляции // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2014. - Т.12, №3. - С. 13-19.
15. Пожилова Е.В., Новиков В.Е., Левченкова О.С. Активные формы кислорода в физиологии и патологии клетки // Вестник СГМА. - 2015. - Т. 14, №2. - С. 13-22.
16. Пожилова Е.В., Новиков В.Е., Новикова А.В. Фармакодинамика и клиническое применение препаратов на основе гидроксипиридина // Вестник СГМА. - 2013. - Т. 12, №3. - С. 56-66.
17. Parfenov E.A., Zaikov G.E. Biometalls and Ligands for Anticancer Drag Design: Superoxide Dismutase Models for Combined Tumor Therapy // Nova Science Publishers. - New York. - 2001. - P. 278.
Информация об авторах
Гнеушев Игорь Михайлович - врач-хирург ГАУЗ «Брянская городская больница №1» Минздрава России. E-mail: [email protected]
Новиков Василий Егорович - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой фармакологии ФГБОУ ВО «Смоленский государственный медицинский университет» Минздрава России. E-mail: [email protected]
Катунина Наталия Павловна - доктор биологических наук, профессор кафедры физического воспитания и основ медицинских знаний ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет им. акад. И.Г. Петровского» Минобрнауки России. E-mail: [email protected]
