Бемитил потенцирует антиоксидантные эффекты импульсной гипоксической тренировки Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

И.В. Зарубина, Ф.Н. Нурманбетова, Е.Ф. Агаджанян, П.Д. Шабанов

© Зарубина И.В., Нурманбетова Ф.Н., Шабанов П.Д., 2005

БЕМИТИЛ ПОТЕНЦИРУЕТ

антиоксидантные эффекты импульсной гипоксической

тренировки

И.В.ЗАРУБИНА, Ф.Н. НУРМАНБЕТОВА, Е.Ф. АГАДЖАНЯН, П.Д. ШАБАНОВ

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург

Зарубина И.В., Нурманбетова Ф.Н., Агаджанян Е.Ф., Шабанов П.Д. Бемитил потенцирует антиоксидантные эффекты импульсной гипоксической тренировки. // Психофармакол. и биол. наркол. 2005. Т. 5. № 1. С. 836-840. Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова МО РФ, Санкт-Петербург, 194044, ул. Лебедева, 6, [email protected].

В экспериментах на животных в течение трех дней импульсной тренировкой вырабатывалась адаптация к гипоксической гипоксии в проточной барокамере. Однодневный цикл тренировки состоял из шестикратного подъема крыс со скоростью 15 м/с на высоту 5000 м и экспозицией в течение 30 мин. В середине и конце подъемов дополнительно поднимали крыс на высоту 6500 м, после чего сразу осуществляли спуск на высоту 5000 м. Бемитил вводили

внутрибрюшинно в дозе 25 мг/кг массы тела на протяжении трех дней сразу после окончания однодневного цикла тренировки. Показано, что бемитил усиливает адаптивные метаболические изменения в головном мозге крыс, вызванные тренировкой к гипок-сической гипоксии и повышает индивидуальную чувствительность к гипоксии, обладает пролонгированным эффектом.

!

Ключевые слова: интервальная гипоксическая гипоксия, перекисное окисление липи-дов, антиоксидантная система, бемитил.

Zarubina I.V., Nurmanbeto-va F.N., Shabanov P.D. Bemythil strengthens antioxidative effects of interval hypoxic training. // Psy-chopharmacol. Biol. Narcol. 2005. Vol. 5. № 1. P. 836-840. Military Medical Academy, St.Petersburg,

194044, Lebedeva street, 6, [email protected].

Rats were adapted to hypoxic hypoxia by interval training in a flow pressure chamber for three days. One-day training cycle consisted of six elevations of rats at a velocity of 15 m/sec to the height of 5000 m and 30-min exposure. Additional elevations to the height of 6500 m with immediate lowering to 5000 m were made in the middle and the end of elevations. Bemythil was injected in-traperitoneally (25 mg/kg) for 3 days directly after one-day training. Bemythil both stimulated adaptive metabolic changes in the brain of rats, induced by hypoxic training, and enhanced individual sensitivity to hypoxia possessing prolonged effect.

fKey words: interval hypoxic hypoxia, lipid peroxidation, antioxidative system, bemythil.

ВВЕДЕНИЕ

Дефициткислорода требует максимальной мобилизации и напряжения потенциальных адаптивных возможностей организма. Прерывистое воздействие гипоксии, в отличие от длительного, ведет к перестройке гомеостаза, направленной на поддержание стационарного состояния и сохранение оптимальных форм функционирования организма в изменившихся условиях существования [6]. Генетически и фенотипически детерминированные индивидуальные различия в чувствительности к гипоксии способствуют дифференцированному формированию срочных и длительных механизмов адаптации. Тренировка организма к кислородной недостаточности повышает устойчи-

вость к ней и сопровождается многогранными адаптивными изменениями. Однако формирование адаптации — процесс сложный, многоуровневый и долговременный [1]. Возможность усиления и закрепления эффектов физиологических способов повышения устойчивости к гипоксии и обеспечения оптимальности и стабильности адаптивного ответа, в том числе и у тренированного к гипоксии организма, предоставляется при сочетании высотных тренировок с эффективными фармакологическими препаратами с быстрым стимулирующим влиянием на процессы адаптации. Этим требованиям отвечает препарат бемитил — 2-этилти-обензимидазола гидробромид, предназначенный для поддержания физической работоспособности, в том числе и в осложненных гипоксией условиях.

^ ПФиБН ~J~

836

Адаптивный эффект бемитила обусловлен лежащими в основе его механизма действия неспецифическим усилением протеинсинтеза и активацией генома клетки, что составляет необходимое звено в реализации основных факторов долговременной адаптации к высотной гипоксии [4]. Известна возможность усиления и закрепления высотных тренировок при их сочетании с применением бемитила, оцениваемая по критерию выживаемости животных на высоте [5]. В развитии адаптационных реакций базовую резистентность животных к гипоксии и ее способность повышения при адаптации наряду с энергетическим обменом определяют и свободнорадикальные процессы. Ранее было показано, что бемитил эффективно ингибирует процессы неферментативного и ферментативного железоиндуцированного пере-кисного окисления липидов (ПОЛ) в метаболизи-рующей и неметаболизирующей модельных системах и экспериментально обосновано наличие первичных антиоксидантных свойств у бемитила [3].

Целью работы явилось изучение возможности усиления бемитилом антиоксидантных эффектов тренировки к периодической гипоксической гипоксии крыс с различной индивидуальной устойчивостью к гипоксии.

МЕТОДИКА

Исследование проведено на крысах-самцах массой 160-180 г. Предварительно всех животных разделяли по устойчивости к острой гипоксии, поднимая их в барокамере на высоту 12 000 м со скоростью 50 м/с и экспозицией на высоте до возникновения агонального дыхания. Животные, выдерживающие воздействие гипоксии в течение 5-10 мин, считались низкоустойчивыми (НУ), более 10 мин — высокоустойчивыми (ВУ). Адаптация к гипоксической гипоксии вырабатывалась в течение трех дней импульсной тренировкой в проточной барокамере. Однодневный цикл тренировки состоял из шестикратного подъема крыс со скоростью 15 м/с на высоту 5000 м и экспозицией на высоте в течение 30 мин. Интервал между подъемами составлял 20 мин. В середине и конце подъемов дополнительно поднимали крыс на высоту

6 500 м, после чего осуществляли спуск на высоту 5000 м. Бемитил вводили внутрибрюшинно в оптимальной эффективной дозе 25 мг/кг массы тела на протяжении трех дней сразу после окончания однодневного цикла тренировки. Контрольную группу составляли тренированные и нетренированные крысы, получавшие в эквивалентном объеме физиологический раствор. О

процессах перекисного окисления в полушариях головного мозга судили по содержанию в замороженных в жидком азоте тканях диеновых конъю-гатов и малонового диальдегида, о функциях антиоксидантных систем — по активностям ката-лазы [9] и супероксиддисмутазы [2], содержанию восстановленного глутатиона [7]. Эффективность применения бемитила в сочетании с разработанным способом интервальной тренировки исследовали в двух сериях экспериментов. В первой серии животные спустя неделю после окончания цикла тренировок в сочетании с бемитилом подвергались воздействию острой гипоксии на высоте 8000 м при подъеме их в барокамере со скоростью 50 м/с и экспозицией на высоте в течение 30 мин. Контролем служили нетренированные крысы, перенесшие острую гипоксию. Во второй серии спустя неделю после окончания цикла тренировок в комбинации с бемитилом крысам наносили закрытую черепно-мозговую травму средней тяжести свободно падающим из полой трубы высотой 80 см и диаметром 1,3 см на теменную область головы грузом массой 64 г [8]. Контролем служили нетренированные крысы, перенесшие черепно-мозговую травму. Результаты исследований обрабатывали статистически по общепринятым методам с использованием "-критерия Стью-дента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Тренировка животных к гипоксии в импульсном режиме сопровождалась снижением содержания продуктов перекисного окисления липидов в мозге высоко- и низкоустойчивых животных по сравнению с действием острой гипоксии. В мозге высокоустойчивых особей содержание диеновых конъюгатов достоверно снизилось на 14%, в мозге низкоустойчивых крыс — на 16% (табл. 1). Содержание малонового диальдегида у высокоустойчивых крыс было на 45%, а у низкоустойчивых на 12% меньше, чем при действии острой гипоксии (р < 0,05).

Наряду с этим при импульсной гипоксической тренировке возрастала активность антиоксидант-ной системы (табл. 2). Содержание восстановленного глутатиона достоверно увеличилось у высокоустойчивых на 45%, у низкоустойчивых крыс на 22%, активность супероксиддисмутазы на 85% и на 29% соответственно. Наблюдаемая при острой гипоксии гиперактивация каталазы в мозге высокоустойчивых крыс в результате цикла ги-поксических тренировок снижалась на 34% и, на-

И.В. Зарубина, Ф.Н. Нурманбетова, Е.Ф. Агаджанян, П.Д. Шабанов

Таблица 1

Влияние сочетания импульсной тренировки с бемитилом на процессы перекисного окисления липидов в головном мозге крыс ( М ± т, п = 8)

П оказа-тели Груп пы ж ивотных Высокоустойчивые Н изко-устойчивые

Диеновые конъю-гаты, мкмоль/ г Интактные ж ивотные 18,33 ± 0,13 24,09 ± 0,12

Гипоксия 25,75 ± 0,26а 32,12 ± 0,25а

Тренировка 22,13 ± 0,22аб 27,14 ± 0,21аб

Тренировка + + бемитил 19,11 ± 0,17б 23,86 ± 0,19б

МДА, мкмоль/ г Интактные ж ивотные 6,56 ± 0,17 7,66 ± 0,16

Гипоксия 16,69 ± 0,24аб 19,47 ± 0,21аб

Тренировка + + бемитил 8,02 ± 0,21б 7,47 ± 0,13б

Примечание: а — р < 0,05 по сравнению с группой интактных животных, б — р < 0,05 — с группой крыс в состоянии острой гипоксии.

Таблица 2

Влияние сочетания импульсной тренировки с бемитилом на активность антиоксидантных систем в головном мозге крыс (М ± т, п = 8)

П оказатели Группы ж ивотных Высокоустойчивые Н изко-устойчивые

Восстановленный глутатион, мкмоль/ г Интактные ж ивотные 42,09 ± 0,69 31,12 ± 0,19

Гипоксия (контроль) 23,10 ± 0,23а 18,15 ± 0,21а

Тренировка 33,12 ± 0,14аб 22,18 ± 0,18аб

Тренировка + + бемитил 39,57 ± 0,15б 30,19 ± 0,16б

СОД, А / мг белка Интактные ж ивотные 3,11 ± 0,09 2,09 ± 0,05

Гипоксия 1,20 ± 0,05а 0,86 ± 0,07а

Тренировка 2,22 ± 0,04аб 1,11 ± 0,06аб

Тренировка + + бемитил 3,38 ± 0,02б 2,87 ± 0,04б

К аталаза, мкмоль Н 2О2/ мин -мг белка Интактные ж ивотные 5,91 ± 0,52 3,19 ± 0,33

Гипоксия 12,36 ± 0,59а 1,46 ± 0,19а

Тренировка 8,32 ± 0,19аб 2,13 ± 0,17аб

Тренировка + + бемитил 7,04 ± 0,13б 2,56 ± 0,18б

Примечание: а — р < 0 тактных животных, б — острой гипоксии.

05 по сравнению с группой ин-с группой крыс при действии

против, увеличивалась на 46% в мозге низкоустойчивых животных (р < 0,05).

Интервальная тренировка, в отличие от острой гипоксии, ограничивала накопление продуктов перекисного окисления липидов и угнетение антиоксидантных систем у высокоустойчивых и низкоустойчивых крыс. В то же время, по сравнению с интактными животными, в мозге тренированных крыс на фоне относительной активации каталазы и супероксиддисмутазы содержание диеновых конъюгатов и малонового диальдегида оставалось достоверно выше, а содержание восстановленного глутатиона ниже. Эти изменения более выражены у низкоустойчивых особей.

Изучение возможности фармакологического усиления бемитилом физиологических способов повышения устойчивости крыс к свободно-радикальным процессам гипоксического генеза показало, что препарат в сочетании с гипоксической тренировкой эффективно корригирует процессы чрезмерной липопероксидации в мозге крыс обеих групп. По сравнению с тренированными крысами, не получавшими бемитил, содержание первичных продуктов перекисного окисления липидов — диеновых конъюгатов — в головном мозге высоко- и низкоустойчивых крыс снижалось в среднем на 14% (р < 0,05). Содержание вторичных продуктов перекисного окисления липидов — малонового диальдегида — достоверно уменьшалось в группах высоко- и низкоустойчивых животных на 13 и 56% соответственно. При использовании в курсе гипоксических тренировок бемитила изменения в процессах перекисного окисления липидов на-

Таблица 3

Влияние бемитила на продолжительность жизни крыс при острой гипоксии (11 000 м)

Группы ж ивотных П родолж ительность жизни, мин П родолж ительность ж изни, мин

Высокоустойчивые Н изкоустойчивые

Нетренирован -ные 12,54 ± 0,45 4,15 ± 0,35

Тренирован -ные 13,06 ± 0,34* 4,97 ± 0,27*

Тренирован -ные + бемитил 14,78 ± 0,35** 7,92 ± 0,28**

Острая гипок -сия в группе тренированные + бемитил 14,74 ± 0,57 10,12 ± 0,63***

Примечание: * — р < 0,05 по сравнению с группой нетренированных крыс, ** — р < 0,05 по сравнению с группой тренированных крыс, *** — р < 0,05 по сравнению с действием первого эпизода острой гипоксии.

ГПфивГ^

838

блюдались на фоне активации антиоксидантных систем мозга животных обеих групп. Содержание восстановленного глутатиона увеличивалось в мозге высокоустойчивых на 19% и низкоустойчивых животных на 36% (р < 0,05). Активность су-пероксиддисмутазы достоверно увеличивалась в мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых крыс на 52 и 159%, соответственно. Применение беми-тила в курсе гипоксических тренировок корригировало активность каталазы, снижая ее активность в мозге высокоустойчивых крыс на 15% и увеличивая в мозге низкоустойчивых животных на 20% по отношению к эффектам гипоксической тренировки без фармакологической поддержки. При этом в группе низкоустойчивых животных активность каталазы восстанавливалась до уровня, характерного для интактных животных.

Таким образом, при гиперактивации процессов перекисного окисления липидов бемитил оказывает выраженное антиоксидантное действие и его использование в курсе интервальной гипокси-ческой тренировки усиливает эффекты тренировки, повышает адаптивные метаболические изменения в головном мозге крыс с различной индивидуальной устойчивостью к гипоксии.

Эффективность потенцирования адаптации бе-митилом оценивали сразу по окончании цикла тренировок в условиях острой гипоксии на высоте 11 000 м, регистрируя продолжительность жизни животных. Нетренированные высокоустойчивые крысы выдерживали высоту в 11 000 м в среднем в течение 12,54 мин, а низкоустойчивые — 4,15 мин (табл. 3). После курса импульсной тренировки продолжительность жизни на высоте возрастала у высокоустойчивых до 13,06 мин, у низкоустойчивых до 4,97 мин. При сочетании тренировки с бемити-лом продолжительность жизни на высоте у высокоустойчивых повышалась на 13% и на 59% у низкоустойчивых крыс по сравнению с не получавшими препарат тренированными животными.

Для выяснения длительности антигипокси-ческого эффекта сочетанного применения гипок-сической тренировки с бемитилом выжившим животным спустя неделю предъявляли повторную острую гипоксию. У высокоустойчивых крыс, получавших бемитил в цикле гипоксической тренировки, значения продолжительности жизни на высоте сохранялись и увеличивались у низкоустойчивых крыс в два раза по сравнению с тренированными животными, не получавшими препарат. При этом у низкоустойчивых животных препарат проявлял более выраженное пролонгированное действие, достоверно увеличивая их продолжительность жизни на 7% по сравнению с действием на них первого гипоксического эпизода.

Метаболические изменения при острой гипоксии в головном мозге тренированных на фоне действия бемитила животных обеих групп были более сглаженными, чем при действии острой гипоксии в контрольной группе не получавших препараты нетренированных животных (рис. 1). В мозге высокоустойчивых животных содержание диеновых конъюгатов было на 17%, а в мозге низкоустойчивых на 15% ниже, чем в контроле. Содержание малонового диальдегида снижалось у высокоустойчивых крыс на 30%, у низкоустойчивых — на 20%. На фоне действия бемитила содержание восстановленного глутатиона в мозге высокоустойчивых крыс было на 26%, а в мозге низкоустойчивых на 20% выше, чем у нетренированных крыс при острой гипоксии. Активность суперок-сиддисмутазы в мозге высокоустойчивых достоверно превышала на 54%, а низкоустойчивых — на 113% уровень фермента у нетренированных животных при острой гипоксии. На фоне применения бемитила в ходе гипоксической тренировки активность каталазы в мозге высокоустойчивых крыс была на 18% ниже, а в мозге низкоустойчивых на 16% выше, чем в контроле.

Эффективность повышения устойчивости организма с помощью разработанного метода интервальной гипоксической тренировки при фармакологической поддержке бемитилом оценивали также при черепно-мозговой травме у крыс. Установлено, что метаболические изменения в головном мозге предварительно тренированных с бе-митилом крыс менее глубокие, чем в контрольной

Рис. 1.

Влияние предварительной интервальной гипоксической тренировки в сочетании с бемитилом на процессы перекисного окисления липидов

и активность антиоксидантных систем в головном мозге крыс при острой гипоксии

И.В. Зарубина, Ф.Н. Нурманбетова, Е.Ф. Агаджанян, П.Д. Шабанов

Рис. 2.

Влияние предварительной интервальной гипоксической тренировки в сочетании с бемитилом на процессы перекисного окисления липидов и активность антиоксидантных систем в головном мозге крыс при черепно-мозговой травме

группе нетренированных животных с черепно-мозговой травмой (рис. 2). Содержание диеновых конъюгатов в мозге тренированных с бемитилом высокоустойчивых крыс было на 25%, а низкоустойчивых — на 33% меньше, чем в контроле (р < 0,05). Содержание малонового диальдегида достоверно меньше на 14% в мозге высокоустойчивых крыс и на 24% в мозге низкоустойчивых крыс. У предварительно тренированных с бемитилом животных содержание восстановленного глутатиона было выше в мозге высокоустойчивых крыс на 10% и низкоустойчивых на 18%, чем в контроле (р < 0,05). Активность супероксиддисмутазы достоверно превосходила контрольный уровень в мозге высокоустойчивых крыс на 19%, низкоустойчивых — на 20%.

Таким образом, приведенные данные позволяют сделать ряд выводов. Разработанный режим тренировки к прерывистой гипоксии формирует в тканях головного мозга высокоустойчивых и низ-

коустойчивых к гипоксии крыс адекватный условиям воздействия метаболический ответ. В то же время активность антиоксидантных систем на фоне тренировки у животных ниже, чем у интакт-ных крыс. Бемитил усиливает адаптивные эффекты импульсной тренировки к гипоксии и его позитивные эффекты проявляются более выраженно у низкоустойчивых к гипоксии особей, что способствует увеличению доли высокоустойчивых к гипоксии особей в общей популяции животных. Бе-митил следует рассматривать в качестве эффективного адаптогена для повышения индивидуальной устойчивости организма к свободнорадикальным процессам гипоксического генеза.

ЛИТЕРАТУРА

1. Адаптация к периодической гипоксии в терапии и профилактике. М.: Наука, 1989. 70 с.

2. Дубинина Е.Е., Сальникова ЛА, Ефимова Л.Ф. Активность и изоферментный спектр супероксиддисмутазы эритроцитов и плазмы крови человека. // Лаб. дело. 1983. № 10. С. 30-33.

3. Зарубина И.В., Шабанов П.Д. Бемитил в качестве антиоксидантного средства при активации перекис-ного окисления липидов гипоксическим фактором: Методические рекомендации для врачей. СПб., 2002. 21 с.

4. Зарубина И.В., Шабанов П.Д. Молекулярная фармакология антигипоксантов. СПб.: Н-Л, 2004. 368 с.

5. Зурдинов А.З. Фармакологическая коррекция резистентности организма к гипоксии. // Здравоохр. Киргизии. 1988. № 3. С. 26-30.

6. Колчинская А.З., Цыганова Т.Н., Остапенко ЛА. Нормобарическая интервальная гипоксическая тренировка в медицине и спорте: Руководство для врачей. М.: Медицина, 2003. 408 с.

7. Методы биохимических исследований (липидный и энергетический обмен) / Под ред. М.И. Прохоровой. Л., 1982. 272 с.

8. Промыслов М.Ш. Обмен веществ в мозге и его регуляция при черепно-мозговой травме. М.: Медицина, 1984. 88 с.

9. Современные методы в биохимии / Под ред. В.Н. О-реховича. М.: Наука, 1977.

ГПфивГ^

840