CC BY
55© Капица И.Г., Неробкова Л.Н., Вальдман Е.А., Воронина Т.А., Шаркова Л.М., 2005
ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
эффектов гимантана на модели паркинсонического синдрома,
вызванного нейротоксином МФП+
И.Г. КАПИЦА, Л.Н. НЕРОБКОВА, Е.А. ВАЛЬДМАН, Т.А. ВОРОНИНА, Л.М. ШАРКОВА
НИИ фармакологии имени В.В. Закусова РАМН, Москва
Капица И.Г., Неробкова Л.Н., Вальдман Е.А., Воронина Т.А., Шаркова Л.М. Электрофизиологический анализ эффектов гимантана на модели паркинсонического синдрома, вызванного нейротоксином МФП+. // Психофармакол. и биол. наркол. 2005. Т. 5. № 1. С. 822-826. НИИ фармакологии им. В.В. Закусова РАМН, Москва, 125315, ул. Балтийская, 8.
Проведена оценка эффектов гимантана— Ы-2-адамантил-гек-саметиленимина гидрохлорид — при экспериментальном паркинсо-ническом синдроме, вызванном ин-транигральным введением нейро-токсина 1-метил-4-фенилпириди-ний йон (МФП+) на поведение животных и функциональную активность головного мозга на основе спектрально-когерентного анализа электроэнцефалограмм (ЭЭГ). Ги-мантан (10 мг/кг) эффективно устранял проявления паркинсоничес-кого синдрома, уменьшал число и
длительность пароксизмальных разрядов на ЭЭГ. Гимантан нормализовал пространственно-временные характеристики ЭЭГ: увеличивал спектр мощности в диапазоне бета-активности, снижал когерентность в этом же диапазоне, изменял лидирующую структуру пароксизмаль-ных разрядов. Этот эффект усиливался при субхроническом введении гимантана и сопровождался уменьшением экстрапирамидных нарушений. Полученные данные подтверждают противопаркинсоническую эффективность гимантана.
V
Ключевые слова: болезнь Пар-кинсона, МФП+, гимантан, ЭЭГ.
Kapitsa I.G., Nerobkova L.N., Valdman E.A., Voronina T.A., Shark-
ova L.M. Electrophysiological analysis of the himantane effects on the model of parkinsonian syndrome induced by MPP+. //Psychophar-macol. Biol. Narcol. 2005. Vol. 5. № 1.
P. 822-826. State Zakusov's Institute of Pharmacology RAMS, 125315 Russia, Moscow, Baltiyskaya Str., 8.
Effects of the novel potential an-tiparkinsonian drug himantane — N-2-adamantyl hexamethylenimine hydrochloride — upon the EEG activity and behavior was assessed in rats with parkinsonian syndrome induced by intranigral injection of MPP+. Himantane (10 mg/kg) was effective in relief of parkinsonian symptoms, decreased number and duration of paroxysmal activity, increased power spectrum in beta-waves, decrease coherence and changed the leading structure. The effect of himantane was more pronounced after subchron-ic administration. Himantane is effective on several models of parkinson-ism and supposed to have a certain ef-fectivity in clinical trials.
Key words: Parkinson disease, himantane, EEG, MPP+.
ВВЕДЕНИЕ
ПОИСК новых противопаркинсонических препаратов является актуальным в связи с широкой распространенностью заболевания, недостаточной эффективностью и безопасностью применяемых в клинике средств. Разработка препаратов с комплексным механизмом действия, влияющих на несколько составляющих патогенетического процесса, наиболее перспективна на современном этапе развития знаний, когда неизвестны первичные причины и взаимосвязь механизмов прогрессирования болезни Паркинсона.
Соединение N-2-адамантил-гексаметиленими-на — гимантан — потенциальное противопаркин-соническое средство. Экспериментально доказано, что гимантан оказывает выраженный дофаминпо-зитивный и холиннегативный эффект [1, 2], имеет свойства блокатора ионных каналов NMDA глута-матных рецепторов [5], ингибитора МАО-В [3], антирадикальные свойства. Комплексный механизм действия позволяет рассматривать гимантан как потенциальное средство патогенетической терапии, способное не только облегчать проявления, но и способствовать замедлению прогрессирования болезни Паркинсона. Нейропротекторное действие
^ ПФиБН ~J~
822
Электрофизиологический анализ эффектов гимантана
1
гимантана подтверждено на модели паркинсоничес-кого синдрома, вызванного системным введением нейротоксина 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагид-ропиридином (МФТП) у крыс [4, 8]. Для подтверждения эффективности гимантана при экспериментальном паркинсонизме проведено исследование на модели синдрома, вызванного интранигральным введением нейротоксина 1-метил-4-фенилпириди-ний йон (МФП+) с оценкой поведения крыс и функциональной активности головного мозга на основе спектрально-когерентного анализа электроэнцефалограмм (ЭЭГ).
МЕТОДИКА
Опыты проводились на белых беспородных крысах-самцах 7-8 месячного возраста. МФП+ вводили в компактную зону черной субстанции (ЧС) однократно билатерально с помощью микрошприца Гамильтона (10 мкг МФП+ в 2 мкл физиологического раствора) по координатам стереотаксичес-кого атласа [9]. Одновременно вживляли электроды билатерально в сенсомоторную область коры (СМк), ЧС и хвостатые ядра (ХЯ) для регистрации биоэлектрической активности различных структур мозга. Индифферентный электрод вживляли в носовую кость черепа. Регистрацию ЭЭГ проводили в экранированной камере в условиях свободного поведения животных. Использовался 16-ти канальный нейрограф «Нейросенсор», работающий на базе IBM-PC 586 с установленными фильтрами на 32 Гц и постоянной времени 0,03. При визуальном анализе оценивалось изменение нормальных компонентов ЭЭГ, а также наличие патологических форм активности. Компьютерный анализ ЭЭГ осуществлялся с помощью программы «BRAINSYS». Программный комплекс выполнял следующие функции: ввод в компьютер многоканальной ЭЭГ и ее визуальное редактирование; фильтрацию, выделение артефактов и их устранение из анализируемого отрезка ЭЭГ; анализ спектрально-когерентных характеристик ЭЭГ, пароксизмальной активности, выявление лидирующей структуры и статистическую обработку полученных результатов.
Главным критерием проведения электрофизиологических и фармакологических исследований было развитие у животных после инъекции МФП+ экстрапирамидных симптомов (гипокинезия, ригидность, тремор).
Степень выраженности олигокинезии оценивали по изменению двигательной активности животных в актометре «Ugo Basile» (Италия). Тремор и ригидность оценивались в баллах. По локализации и амплитуде тремор выражали: 0 — отсутствие; 1 — локальный мелкоамплитудный тремор голо-
вы, передних лап или хвоста; 2 — локальный среднеамплитудный тремор; 3 — генерализованный мелко- или среднеамплитудный тремор всего тела. Для количественной оценки ригидности использовали симптом «горбатости», выраженность которого определяется по укорочению расстояния от шеи до основания хвоста за счет сгорбленности животного: 0 — отсутствие ригидности; 1 — укорочение расстояния от шеи до основания хвоста менее чем на 3 см; 2 — более чем на 3 см. Кроме этого регистрировали следующие показатели: ретро-пульсия (латеропульсия), каталепсия, слюнотечение, атаксия, пилоэрекция, эпизоды замирания, адипсия, афагия.
Гимантан, синтезированный в ГУ НИИ фармакологии им. В.В. Закусова РАМН под рук. проф. Б.М. Пятина, вводили в дозе 10 мг/кг, внутри-брюшинно, через 24 ч после интранигрального введения МФП+, а затем ежедневно в течение 6 дней.
Регистрацию ЭЭГ проводили через 24 ч (1 сут) и на 7 сут после операции троекратно (фон, 30 и 60 мин после введения гимантана).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Триада основных симптомов паркинсоничес-кого синдрома: акинезия или олигокинезия (каталепсия, снижения локомоторной активности), мелкоамплитудный тремор головы и передних лап, ригидность мышц передних и задних конечностей, последовательно развивались через 1 ч после интранигральной инъекции МФП+ и достигали максимальных величин через 24 ч.
У всех животных после инъекции МФП+ наблюдались нарушение походки, ригидность от 2 до 4 баллов, тремор — 1-3 балла, ретро — или латеропульсия, слюнотечение, пилоэрекция, В этот период у 60% животных наблюдалась каталепсия от 1,5 до 2 баллов, У 80% животных отмечались эпизоды замирания (табл. 1 и 2). Динамическая оценка локомоторных функций после однократного введения гимантана показала, что в группе крыс, получавших препарат, отмечалось достоверное повышение двигательной активности (рис. 1).
На 7-е сут наблюдения в контрольной группе животных отмечалось незначительное уменьшение ригидности и тремора, двигательная активность оставалась на низком уровне, у части животных сохранялась анорексия, адипсия, афагия, снижение массы тела, часть животных погибла (табл. 1 и 2).
Нейротоксин МФП+ обладает высоким сродством к дофаминергическим нейронам и при инт-ранигральном введении вызывает у крыс выражен-
^2005 г. № VJ
823
Рис. 1.
Влияние однократного введения гимантана
на двигательную активность крыс с паркинсоническим синдромом, вызванным интранигральным введением МФП+
* — р < группе.
0,01 относительно значений в контрольной Рис. 2.
Влияние однократного введения гимантана на спектр мощности биоэлектрической активности мозга крыс с ПС, вызванным интранигральным введением МФП+
— контроль] I — гимантан; 1 — дельта, 2 — тета, 3 — альфа, 4 — бета 1, 5 — бета 2; * — р < 0,05 относительно значений в контрольной группе.
Таблица 1
Динамика процентного содержания локомоторных нарушений на модели МФП+-индуцированного паркинсонического синдрома у крыс после применения гимантана
Симптомы Проявления экстрапирамидной симптоматики, в баллах
МФП + МФП + + + гимантан
1-е сут 7-е сут 7-е сут
Олигокинезия 2,3 1,4 0,9**
Тремор 1,9 0,9* 0,4**
Ригидность 2,2 1,1* 0 7**
Двигательная активность 23,1 26 51,1*
Примечание: * — р< 0,05, ** — р < 0,001 относительно показателей в контрольной группе животных в 1 день, соответственно.
Таблица 2
Динамика средней бальной величины локомоторных нарушений на модели МФП+-индуцированного паркинсонического синдрома у крыс после применения гимантана
П оказатели К оличество ж ивотных с экстрапирамидной симптоматикой, %
МФП + МФП + + + гимантан
1 сут 7 сут
Ретропульсия / Латеропульсия 100 60
Каталепсия 60 40
Атаксия 100 100
Пилоэрекция 100 100
Слюнотечение 40 0
Замирание (freezing) 80 40
Анорексия 60 40
ную дегенерацию этих нейронов черной субстанции, снижение содержания дофамина в стриатуме и двигательные нарушения, характерные для пар-кинсонического синдрома [11].
Субхроническое введение гимантана приводило к увеличению двигательной активности в 2 раза по сравнению с контрольной группой, ригидность снижалась до 0,7 баллов, тремор до — 0,4 баллов. Значительно редуцировались ретропульсия, лате-ропульсия, слюнотечение. Каталепсия регистрировалась у 40% животных и не превышала 0,5 баллов. Эпизоды замирания сохранились у 40% животных. В этой группе не наблюдалось гибели животных.
Анализ биоэлектрической активности мозга крыс контрольной группы в первый день после операции и введения МФП+ показал, что в электрограммах всех исследуемых структур регистрируется дизритмичная активность с наличием дельта-и тета-волн, амплитудой биопотенциалов 50-80 мкВ. Во всех структурах регистрировались синхронные разряды высокоамплитудных медленных волн с заостренными вершинами в диапазоне тета- и дельта-частот амплитудой 150-200 мкВ. Спектральный анализ биоэлектрической активности показал, что в спектрограммах ХЯ отмечается пик доминирующей активности в диапазоне дельта активности, а в спектрограммах СМк и ЧС отмечаются два пика доминирующей активности — в диапазоне тета-активности (7 Гц).
Однократное применение гимантана в этот период вызывает снижение дельта- активности в электрограммах ХЯ и СМк и незначительное уве-
ГпФвГ^
824
ных разрядов являются ЧС и ХЯ левого полушария (рис. 5). Анализ временных характеристик возникновения пароксизмальных разрядов на 7-е сут после введения МФП+ в контрольной группе позволил установить, что в этот период раньше всех они начинались в электрограммах ЧС правого полушария. На фоне субхронического введения гимантана на 7-е сут происходит смена лидирующей структуры, ослабляется очаг в ЧС левого полушария и усиливается очаг в ЧС правого полушария.
Данные о том, что, несмотря на билатеральное интранигральное введение МФП+ в первые сутки после инъекции, лидирующими структурами в генерации пароксизмальной активности были ХЯ и ЧС левого полушария, вероятно можно объяснить с позиций нейрохимической модели М. Малоне [10], согласно которой дофаминергическая система, тесно связана с работой левого полушария. При однократном введении гимантана пароксиз-мальной активности значительно уменьшалась скорость возникновения пароксизмальной активности в ХЯ правого полушария, а в ЧС и ХЯ левого полушария изменялась незначительно. Анализируя полученные данные в свете теории генераторных механизмов нейропатологических синдромов [7], можно предположить, что ХЯ и ЧС левого полушария являются детерминантными, а ХЯ правого полушария зависимыми структурами в развитии патологической системы паркинсони-ческого синдрома, вызванного интранигральным введением МФП+. Развитие патологической системы ведет к перестройке пространственно-временных характеристик ЭЭГ, что отражается в смене лидирующей структуры. На 7 сут после инъекции МФП+ у животных контрольной и опытной групп лидирующей структурой становится ЧС правого полушария.
Скорость возникновения пароксизмальной активности во всех исследуемых структурах левого полушария в опытной группе животных была значительно ниже, чем в контрольной группе. Можно предположить, что эффекты гимантана в основном направлены на генераторы патологически усиленного возбуждения ЧС и ХЯ левого полушария, что приводит к перестройке функциональных взаимоотношений дофаминергических структур мозга, участвующих в развитии паркинсонического синдрома.
Эффект гимантана на модели паркинсоничес-кого синдрома, вызванного МФП+, сопоставим с ранее полученными результатами на модели МФТП-индуцированного синдрома [4, 8]. Это свидетельствует о том, что протекторный эффект ги-мантана не может быть объяснен только его спо-
собностью ингибировать МАО-В и, тем самым, препятствовать образованию нейротоксина МФП+. Комплексный механизм действия гиматана может обеспечивать его эффекты на различных моделях паркинсонического синдрома и позволяет прогнозировать эффективность препарата в клинике.
Исследование выполнено в рамках гранта РФФИ 03-04-49228.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вальдман ЕА. Фармакологическая активность нового производного адамантана — потенциального противопаркинсонического препарата при субхроническом введении. // Эксперим. и клин. фарма-кол. 2000. № 5. С. 3-6
2. Вальдман ЕА, Воронина ТА., Неробкова Л.Н. Про-тивопаркинсоническая активность нового производного адамантана. // Эксперим. и клин. фармакол. 1999. № 4. С. 3-7.
3. Вальдман ЕА, Воронина ТА, Аксенова Л.Н. и др. Влияние нового противопаркинсонического препарата гимантана на активность моноаминооксидаз. // Эксперим. и клин. фармакол. 2003. № 5. С. 3-5.
4. Вальдман ЕА, Неробкова , Воронина ТА. Оценка защитного эффекта нового потенциального противопаркинсонического средства гимантана от нейроток-сического действия МФТП. //Эксперим. и клин. фармакол. 2004. № 1. С. 7-10.
5. Елшанская М.В., Соболевский АИ, Вальдман ЕА, Хо-доров Б.И. Взаимодействие потенциального противо-паркинсонического средства производного адаманта-на с ионными каналами глутаматных рецепторов MNDA подтипа. // Эксперим. и клин. фармакол. 2001. № 1. С. 18-21.
6. Иванов Л.Б. Прикладная компьютерная электроэнцефалография. Москва. Научно-медицинская фирма «МБН». 2000. 251 с.
7. Крыжановский Г.Н., Карабань И.Н., Магаева С.В. и др. Болезнь Паркинсона. М.: Медицина, 2002. 336 с.
8. Неробкова Л.Н., Вальдман ЕА., Воронина ТА. и др. Влияние нового производного аминоадаманта-на А-7 на проявления паркинсонического синдрома, вызванного системным введением нейротокси-на МФТП. //Эксперим. и клин. фармакол. 2000. № 4. С. 3-7.
9. Bures J., Petran M., Zachar J. Electrophysiological methods in biological research. Prague. 1960. 516 p.
10. Malone MA., Kerchner J., Swanson J.M. Hemispheric processing and methylphenidate effects in attention deficit hyperactivity disorder. // J. Child. Neurology. 1997. N 9 (2). P. 181.
11. Tipton K.I., Singer T.P. Advances in our understanding of the mechanisms of the neurotoxicity of MPTP and related compounds. // J. Neurochem. 1993. Vol. 61. P. 1191-1206.
^ ПФиБН ~J~
826
