CC BY
118
УДК 616.831-005:616.133-007.271-092.4
ИЗМЕНЕНИЕ СКОРОСТИ МОЗГОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ У КРЫС ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ МОДЕЛИРОВАНИИ СТЕНОЗА ОБЩИХ СОННЫХ АРТЕРИЙ
Д. В. Куркин, Е. И. Морковин, Д. В. Верхоляк, Д. А. Бакулин, Е. В. Волотова, И. Н. Тюренков
Волгоградский государственный медицинский университет, кафедра фармакологии и биофармации ФУВ
В проведенном экспериментальном исследовании изучено изменение мозгового кровообращения при экспериментальном стенозировании общих сонных артерий крыс до 50 % от исходного диаметра сосуда. Мозговое кровообращение оценивалось у животных непосредственно после стенозирования, а также через 20 и 40 дней. Показано, что уровень мозгового кровотока, после его ограничения по сонным артериям, остается сниженным по сравнению с интактными животными в среднем на 29 % через 20 и 40 дней после операции.
Ключевые слова: стеноз общих сонных артерий, мозговое кровообращение, крысы.
CHANGES IN CEREBRAL BLOOD FLOW IN RATS WITH EXPERIMENTAL STENOSIS
OF COMMON CAROTID ARTERIES
D. V. Kurkin, E. I. Morkovin, D. V. Verkholyak, D. A. Bakulin, E. V. Volotova, I. N. Tyurenkov
Volgograd State Medical University, Department of Pharmacology and Biopharmaceutics, Department of Continuing Education
The changes in cerebral blood flow in rats with experimental stenosis of the common carotid arteries were assessed in this study. Cerebral blood flow was measured immediately after a 50 % reduction of blood vessel diameter, 20 days and 40 days after the surgery. We demonstrated that the cerebral blood flow was 29 % lower than that in intact animals measured on 20 and 40 days after the surgery.
Key words: stenosis of the common carotid arteries, cerebral blood flow, rats.
Снижение уровня мозгового кровотока является поскольку наиболее выраженные симптомы неврологичес-основной из ведущих причин возникновения демент-ных нарушений, снижения качества жизни и одним из ключевых факторов развития инсульта [1, 2].
В настоящее время существует большое количество лекарственных средств, улучшающих мозговое кровообращение, однако, с точки зрения доказательной медицины, далеко не все являются эффективными, к тому же ряд из них обладает существенными побочными эффектами и не в полной мере удовлетворяет врачей и пациентов. Одной из возможных причин является недостаточное количество валидных и, в то же время, легко воспроизводимых методов доклинического исследования эффективности молекул-кандидатов для создания средств лечения хронической недостаточности мозгового кровообращения [7—9].
При исследовании церебропротекторной активности новых соединений активно используются модели необратимой перевязки общих сонных артерий (ОСА) и окклюзии средней мозговой артерии (СМА). При перевязке ОСА церебропротекторное действие веществ оценивается по уровню смертности и выраженности психоневрологического дефицита у выживших животных [8]. При окклюзии СМА у животных оценивается степень одностороннего повреждения ЦНС с использованием ряда специфичных тестов [3, 7, 9]. Длительность послеоперационного наблюдения за животными, при использовании обоих подходов, как правило, не превышает 14 дней,
кого дефицита наблюдаются в течение 3—7 суток [4, 9]. Для моделирования хронической ишемии головного мозга более подходящей моделью является перевязка ОСА, однако значительная выраженность неврологического дефицита и смертность животных не позволяет широко использовать данную модель для длительного наблюдения. В настоящей работе показано, что ограничение кровотока по общим сонным артериям приводит к длительному снижению уровня мозгового кровообращения (на 20 и 40 день после операции).
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Оценка изменения мозгового кровотока у крыс, через 20 и 40 дней после моделирования экспериментального стеноза общих сонных артерий.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование выполнено на 30 белых аутбред-ных крысах-самцах (ФГУП ПЛЖ «Рапполово», Ленинградская область) в возрасте 7—8 месяцев.
Хроническую недостаточность мозгового кровообращения вызывали путем частичного (50 %) стенозирования ОСА, под общим наркозом (хлоралгидрат 400 мг/кг, в/б). Общие сонные артерии выделялись, под них подводились металлические иглы разного диаметра, к которым затем привязывался сосуд. Далее иглы извлекались, и сосуд занимал свободное пространство
I^mpfö ©©СаГГГМЩ
в просвете завязанной лигатуры. У всех животных первоначально измерялись значения скорости кровотока по сонным артериям и в головном мозге. Диаметр металлической иглы подбирался так, чтобы скорость мозгового кровотока снижалась до 45—50 % от начальных значений. Таким образом, была предпринята попытка моделирования атеросклеротического поражения сонных артерий у человека. Регистрацию скорости кровотока (мл/(100 г*мин)) по ОСА (только в момент моделирования) и сосудам головного мозга (в проекции СМА, после стеноза, а также на 20-й и 40-й день) проводили с помощью полиграфа MP150, модуля для лазер-доп-леровской флоуметрии LDF100C и программного обеспечения (ПО) AcqKnowledge 4.2 (Biopac Systems, USA).
Спустя 40 дней после моделирования стеноза были проведены следующие тесты: «Открытое поле», в ходе выполнения которого оценивалась двигательная (количество пересеченных квадратов) и ориентировочно-исследовательская активность (сумма стоек и актов обследования отверстий-норок), тест условной реакции пассивного избегания (УРПИ) и тест экстрапо-ляционного избавления (ТЭИ), в которых оценивалось сохранение памятного следа: латентный период (ЛП) захода в темный отсек и ЛП подныривания соответственно. Обучение и воспроизведение навыка в данных тестах было проведено до моделирования нарушения мозгового кровообращения [5].
Статистическая обработка производилась с помощью ПО GraphPad Prism 5.0; проверка распределения на нормальность осуществлялась по критерию Шапи-ро-Уилка. Различия между группами оценивались с помощью /-критерия Стьюдента и критерия Манна-Уит-ни (при нормальном и ненормальном распределении соответственно) [6].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Стенозирование общих сонных артерий лабораторных животных приводило к значительному снижению скорости кровотока по ним (в среднем на (54,4 ± 3,18) %). В головном мозге снижение скорости кровотока наблюдалось в несколько меньшей степени [на (47,9 ± 8,4) %], что связано с функционированием позвоночных артерий (рис. 1). Подобное снижение скорости мозгового кровотока не приводило к гибели лабораторных животных, ни в момент операции, ни в течение 40 дней.
При оценке мозгового кровотока животных со стенозированными сонными артериями на 20-й и 40-й день после операции было обнаружено, что по сравнению с кровотоком, регистрируемым у интакт-ных животных [(42 ± 2,8) и (38,2 ± 3,8) мл/(100 г*мин) на 20-й и 40-й день соответственно], он был ниже в среднем на 29 % и составлял соответственно (29,8 ± 1,8) и (27 ± 1,3) мл/(100 г*мин) (рис. 2).
Скорость кровотока в сонной артерии (левой) сразу после стенозирования
150-1
100-
50-
До стеноза
После стеноза
Снижение кровотока в среднем составило 54,4±3,18 %
60-
40-
■ 20-
Скорость кровотока в мозге сразу после стенозирования
До стеноза
После стеноза
Снижение кровотока в среднем составило 47,9±8,4 %
Рис. 1. Скорость кровотока по сонной артерии (А) и в проекции средней мозговой артерии (Б) у интактных (п = 15) и животных с экспериментальным стенозом общих сонных артерий (п = 15)
*Различия достоверны при р < 0,05.
Рис. 2. Мозговой кровоток у интактных и животных с экспериментальным стенозом общих сонных артерий
через 20 (А) и 40 дней (Б) после операции
Спустя 40 дней после моделирования стеноза была проведена оценка двигательной и ориентировочно-исследовательской активности экспериментальных животных. В контрольной группе наблюдалось значительное снижение среднего количества пересеченных квадратов, а также суммарного количества стоек и обследованных норок по сравнению с интактной группой соответственно на 56 % и 49 % (рис. 3А).
У животных со стенозом ОСА движение в установке «Открытое поле» носило хаотичный характер с редкими заглядываниями в норки и стойками, при этом животные не обследовали все пространство тестовой установки, предпочитая определенную, выбранную ими зону.
При проведении тестов УРПИ и ТЭИ спустя 40 дней после стеноза ОСА у животных контрольной группы были отмечены выраженные нарушения памятного следа, что заключалось в значительном снижении латентного периода захода в темный отсек в тесте УРПИ и повышении длительности решения экстропо-ляционной задачи в тесте ТЭИ (рис. 3Б).
Хронические нарушения мозгового кровообращения приводят к формированию сосудистой деменции и возникновению когнитивных расстройств. Эта проблема очень актуальна, поскольку к потенциальным боль-
ным можно отнести значительную часть людей старшего возраста, страдающих артериальной гипертензи-ей, сахарным диабетом и сердечной недостаточностью. Успешность поиска новых соединений с цереб-ропротекторной активностью в значительной степени зависит от соответствия выбранной модели клиническому состоянию. Однако при моделировании нарушения мозгового кровообращения с каким-либо премор-бидным фоном экспериментатор непременно столкнется с выбором модели ишемии и проблемой «дозирования» повреждающих факторов, поскольку премор-бидный фон значительно снижает устойчивость экспериментальных животных к ишемии.
В проведенном исследовании мы обнаружили, что при моделировании стеноза общих сонных артерий на 50 % у экспериментальных животных наблюдается устойчивое снижение мозгового кровотока, которое сохраняется на протяжении длительного времени. При этом моделирование стеноза ОСА не приводило к гибели лабораторных животных, ни в момент операции, ни в течение всего периода наблюдения. Спустя 40 дней после моделирования хронического нарушения мозгового кровообращения у животных наблюдалось значительное снижение двигательной активности и когнитивных функций.
*Различия достоверны при р < 0,05. Рис. 3. Оценка двигательной и ориентировочно-исследовательской активности животных в тесте «Открытое поле» (А), а также сохранности памятного следа в тестах УРПИ и ТЭИ (Б), у. е. — условные единицы (поведенческие акты)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Экспериментальное стенозирование общих сон
ных артерий у лабораторных крыс на 50 % приводит к снижению уровня мозгового кровотока до (47,9 ± 8,4) % от исходного.
После стенозирования общих сонных артерий значительное снижение скорости мозгового кровотока сохраняется в течение 40 дней наблюдения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Антошкин О. Н., Загребин В. П., Волотова Е. В. и др. Протеинопатия и апоптоз нейронов головного мозга при экспериментальной нейродегенерации у крыс // Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. — 2015. — № 1 (53). — С. 122—124.
2. Гусев Е. И., Мартынов М. Ю., Камчатнов П. Р. и др. Церебральный инсульт // Consilium Medicum. — 2014. — № 12. — С. 13—17.
3. Дайнеко А. С., Шмонин А. А., Шумеева А. В. Методы оценки неврологического дефицита у крыс после 30-минутной фокальной ишемии мозга на ранних и поздних сроках постишемического периода // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. — 2014. — Т. 13, № 1. — С. 68—78.
4. Спасов A. A., Федорчук В. Ю., Гурова Н. A. и др. Методологический подход для изучения нейропротек-торной активности в эксперименте // Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. — 2014. — № 4. — С. 39—45.
5. Тарасов А. С., Морковин Е. И., Степанова В. В. Возможности применения кратковременных стресси-рующих воздействий в скрининге биологически актив-
I^rnpfe ©©СаГГГМЩ
ных соединений // Фармация и фармакология. — 2015. — № 3 (10). — С. 66—68.
6. Тарасов А. С., Степанова В. В., Морковин Е. И. Влияние агонистов мелатониновых рецепторов на профиль экскреции 6-сульфатоксимелатонина у крыс, подвергнутых комбинированному стрессу // Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. — 2015. — № 4 (56). — С. 110—112.
7. Тюренков И. Н., Волотова Е. В., Куркин Д. В. и др. Нейропротекторное действие нейроглутама в условиях активации свободно-радикального окисления // Экспериментальная и клиническая фармакология. — 2014. — Т. 77, № 8. — С. 16—19.
8. Тюренков И. Н., Волотова Е. В., Куркин Д. В. и др. Нейропротективное и антиоксидантное действие ней-роглутама при церебральной ишемии // Бюллетень эк-
спериментальной биологии и медицины.-2015. — Т. 159, № 3. — С. 344—347.
9. Шмонин А. А. Перевязка средней мозговой артерии крысы: сравнение модификаций моделей фокальной ишемии мозга у крысы // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. — 2011. — Т. 10, № 3. — С. 68—76.
Контактная информация
Куркин Денис Владимирович — к. фарм. н., ассистент кафедры фармакологии и биофармации ФУВ, Волгоградский государственный медицинский университет, e-mail: [email protected]
