CC BY
25
к механизму антигипоксического действия нового производного АЛКЕНИЛИМИДАЗОЛА
УДК 615.03:616-056.5
© В. Е. Новиков ’, П. Н. Одринский2
1 ГОУ ВПО Смоленская государственная медицинская академия Росздрава
2 ГОУ ВПО Брянский государственный университет им. акад. И. Г. Петровского
Ключевые слова:
производные алкенилимидазола; окислительный обмен; острая гипоксия; антигипоксический эффект.
Резюме:_________________________________________
В экспериментах установлено, что новое соединение из группы производных 1-алкенилимидазола (Аллим-2) в дозе 25 мг/кг угнетает окислительный обмен, устраняет негативное влияние 2,4-динитрофенола и триптофана на продолжительность жизни мышей в условиях гемической гипоксии. Предполагается, что антигипоксиче-ский эффект изученного соединения обусловлен оптимизацией использования кислорода в реакциях аэробного окисления, стимуляцией гликолиза и глюконеогенеза.
Библиографическая ссылка:_______________________
Новиков В. Е., Одринский П. Н. К механизму антигипоксического действия нового производного алкенилимидазола // Обзоры по клин. фармакол. и лек. терапии. — 2010. — Т.8, № 4 — С.47-51.
Одним из актуальных вопросов экспериментальной и клинической фармакологии является изыскание и внедрение в клиническую практику лекарственных средств, повышающих резистентность организма к гипоксическим состояниям. Сегодня такие лекарственные вещества имеют большое значение в эффективной фармакотерапии многих заболеваний [5, 11, 12]. В медицинской практике успешно применяется ряд препаратов с антигипок-сической активностью. Ведется интенсивный поиск новых веществ, способных обеспечить нормальное функционирование организма в условиях дефицита кислорода [4, 7].
На моделях острой гипоксии защитные свойства выявлены у некоторых производных 1-алкенилимидазола [8, 10]. Так, на модели геми-ческой гипоксии высокую активность в широком диапазоне доз проявило комплексное соединение алкенилимидазола под шифром Аллим-2. Механизм антигипоксического эффекта соединения может быть обусловлен разными аспектами его фармакодинамики, в том числе протективным действием на показатели углеводно-энергетического метаболизма, которые в свою очередь определяются активностью окислительного обмена (аэробное и анаэробное окисление).
цель исследования
Изучение влияния нового комплексного соединения 1-алкенилимидазола (Аллим-2) на показатели окислительного обмена у лабораторных животных.
материалы и методы
Опыты проведены на 100 белых мышах-самцах массой 21-25 г, доставленных в лабораторию из питомника Научного центра биомедицинских технологий РАМН (п. Андреевка Московской области). Эксперименты проводили через 12-14 дней после адаптации животных в виварии.
Исследовано новое металлокомплексное соединение производное 1-алкенилимидахола под шифром Аллим-2, синтезированное доктором химических наук Л. В. Байкаловой в Иркутском институте химии имени А. В. Фаворского СО РАН. Исследуемое соединение растворяли в дистиллированной воде и вводили профилактически опытным животным вну-трибрюшинно в дозе 25 мг/кг за 1 час до начала опыта. Животные контрольной группы получали равный объем растворителя.
■ Таблица 1. Влияние Аллим-2 (25 мг/кг) на потребление кислорода мышами
Время после введения Потребление кислорода, мл/мин на 100 г массы тела
Контроль (п = 10) Аллим-2 (п = 10)
М ± т % Р М ± т % Р
Исходное 6,3 ± 0,1 100 — 6,8 ± 0,2 100 —
1 ч 6,6±0,3 105 0,5 5,5 ± 0,1 81 0,001
3 ч 6,6±0,2 105 0,1 6,0 ± 0,1 89 0,001
6 ч 6,7 ± 0,1 106 0,5 6,9 ± 0,1 101 0,5
24 ч 6,5±0,2 103 0,5 6,7 ± 0,1 99 0,5
Потребление кислорода мышами определяли в аппарате закрытого типа конструкции С. В. Миро-польского в течение 9-12 минут после предварительной 10-минутной адаптации животных в респираторной камере [5]. Количество потребляемого кислорода рассчитывали в мл/мин в пересчете на 100 г массы животного. Определяли исходное потребление кислорода животными, а также через 1,
3, 6 и 24 часа после однократного введения исследуемого вещества.
Ректальную температуру у мышей измеряли с помощью электрического медицинского термометра «ТПЭМ-1». Стандартный электрод для измерения температуры предварительно обрабатывали этиловым спиртом, смазывали глицерином и вводили в прямую кишку на глубину 1,5 см. У одних и тех же животных вначале измеряли ректальную температуру, а затем потребление 02.
Острую гемическую гипоксию (ОГеГ) вызывали подкожным введением мышам натрия нитрита в дозе 400 мг/кг Учитывали продолжительность жизни мышей в минутах [3]. В качестве разобщителя окислительного фосфорилирования использовали 2,4-динитрофенол (2,4-ДНФ), в качестве ингибитора глюконеогенеза — триптофан, которые вводили в дозе 5 мг/кг внутрибрюшинно [1, 2].
Статистическую обработку результатов опытов проводили с помощью компьютерной прикладной программы STATISTICA 6,0.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Исходное потребление кислорода интактными мышами колебалось от 6,3 до 6,8 мл/мин на 100 г массы тела животных, что соответствует данным литературы [2].
У животных контрольной группы потребление кислорода через 1, 3, 6 и 24 часа наблюдения существенно не изменялось. В опытной группе животных спустя 1 час после введения изучаемого соединения регистрируемый показатель достоверно снижался
на 19 %, через 3 часа — на 11 % по сравнению с исходным значением. По прошествии 6 часов и через сутки после введения вещества потребление кислорода мышами возвращалось к исходному уровню (табл. 1).
Как известно, потребление кислорода отражает интенсивность аэробных механизмов энергообеспечения и изучение этого показателя позволяет исследовать скорость течения аэробных окислительных процессов в организме. То, что изучаемое соединение снижает потребление кислорода мышами в обычных условиях, свидетельствует, что оно в той или иной мере может повышать устойчивость организма к дефициту кислорода.
При определении ректальной температуры установлено, что исходное ее значение у интактных животных колебалось от 37,1 до 37,6 ° С, что согласуется с данными литературы [4]. У контрольных животных температура существенно не изменялась в течение суток (период наблюдения). В то время как у опытных животных через 1 час после введения производного алкенилимидазола ректальная температура снижалась на 4,8 ° С (на 13 %) по сравнению с исходным значением. Спустя 3 часа после введения химического вещества температура оставалась сниженной на 2,6 ° С (на 7 %). И только через 6 часов температура мышей опытной группы возвращалась к исходным значениям и не отличалась от группы контроля (табл. 2).
Обращает на себя внимание тот факт, что снижение ректальной температуры у опытных животных под влиянием Аллим-2 совпадало по времени с соответствующими изменениями по потреблению кислорода.
Снижение температуры тела животных под влиянием химических соединений может свидетельствовать об ослаблении процессов образования тепловой энергии в организме и выделении ее (рассеивании) в окружающую среду.
Анализ результатов проведенных исследований свидетельствует о том, что химическое соединение Аллим-2 снижает окислительный обмен (основной обмен) по показателям потребления
■ Таблица 2. Влияние Аллим-2 (25 мг/кг) на ректальную температуру мышей
Время измерения Ректальная температура (° С )
Контроль (n = 10) Аллим-2 (n = 10)
M ± m % Р M ± m % Р
Исходное 37,6 ± 0,1 100 - 37,1 ± 0,1 100 —
Через 1 ч 37,6 ± 0,1 100 0,5 32,3 ± 0,6 87 0,001
Через 3 ч 37,4 ± 0,2 99 0,5 34,5 ± 0,9 93 0,01
Через 6 ч 37,5 ± 0,1 99 0,5 36,6 ± 0,5 99 0,25
Через 24 ч 37,7 ± 0,1 100 0,5 36,9 ± 0,1 99 0,1
■ Таблица 3. Влияние Аллим-2, 2,4-динитрофенола и их сочетаний на продолжительность жизни мышей в условиях острой гемической гипоксии (ОГеГ)
Группы животных (n = 10) Продолжительность жизни, мин
M ± m % Р
Контроль (ОГеГ) 18,4 ± 0,1 100 —
Аллим-2 + ОГеГ 30,4 ± 0,1 165 0,001
2,4-ДНФ + ОГеГ 14,3 ± 0,1 79 0,001
Аллим-2 + 2,4-ДНФ + ОГеГ 21,9 ± 0,2 119 0,25
кислорода и ректальной температуры животных. Можно предполагать, что данное соединение рационализирует потребление кислорода, препятствует его расходование на окисление не связанное с фосфорилированием, тем самым сохраняет кислород для синтеза макроэргов в дыхательной цепи митохондрий. Такой механизм, возможно, и обеспечивает антигипоксантные свойства изучаемого соединения.
Для проверки высказанного предположения нами проведена серия опытов с 2,4-динитрофенолом, который является классическим разобщителем окислительного фосфорилирования. Разобщающие агенты — протонофоры — легко диффундируют через внутреннюю мембрану митохондрий, перенося протоны в сторону их меньшей концентрации, тем самым, уменьшая трансмембранный электрический потенциал. В результате повышается скорость процессов клеточного дыхания, но ингибируется сопряженное с ним фосфорилирова-ние, т. е. синтез АТФ из АДФ и фосфата. Энергия дыхательной цепи в этом случае рассеивается в виде тепла [6]. Известно, что 2,4-ДНФ повышает потребление кислорода и ректальную температуру, сокращает продолжительность жизни в условиях гипоксии и снижает физическую работоспособность лабораторных животных [2].
В наших опытах в условиях острой гемической гипоксии 2,4-ДНФ уменьшал продолжительность жизни мышей на 21 % по сравнению с контролем. Изучаемое лекарственное вещество Аллим-2 продлевало жизнь животных в этих условиях на 65 %. При
сочетанном введении Аллим-2 и 2,4-ДНФ продолжительность жизни опытных животных статистически не отличалась от контрольной группы, а по сравнению с животными, получавшими только 2,4-ДНФ была на 53 % больше (табл. 3).
Результаты этой серии опытов свидетельствуют, что Аллим-2 устраняет негативный эффект 2,4-ДНФ на продолжительность жизни экспериментальных животных, в свою очередь 2,4-ДНФ значительно снижает протективный эффект соединения Аллим-2 в условиях гипоксии. Учитывая разобщающий механизм действия 2,4-ДНФ на окислительное фосфори-лирование, можно предположить, что исследуемое производное алкенилимидазола ингибирует нефос-форилирующие реакции окисления, способствуя экономному использованию кислорода для энергообеспечения жизненно важных органов. Не исключается стимулирующее влияние Аллим-2 на процессы анаэробного окисления и глюконеогенеза, что в условиях гипоксии позволяет какое-то время удовлетворять потребность организма в энергии.
В условиях гипоксии возросшая потребность в энергии и дефицит запасов углеводов приводят к активации процессов глюконеогенеза — синтез глюкозы de novo из неуглеводных предшественников. Триптофан ингибирует глюконеогенез, избирательно блокируя активность важнейшего фермента этого процесса фосфоенолпируваткарбоксикиназу [1, 9].
В следующей серии экспериментов мы изучили влияние триптофана на продолжительность жизни животных в условиях ОГеГ (табл. 4).
■ Таблица 4. Влияние Аллим-2, триптофана и их сочетаний на продолжительность жизни мышей в условиях острой гемической гипоксии (ОГеГ)
Группы животных (n = 10) Продолжительность жизни, мин
M ± m % Р
Контроль (ОГеГ) 19,2 ± 0,1 100 —
Aллим-2 + ОГеГ 30,3 ± 0,2 158 0,001
Триптофан + ОГеГ 15,5 ± 0,1 81 0,001
Триптофан + Aллим-2 + ОГеГ 22,1 ± 0,2 115 0,1
Аллим-2 продлевал время жизни мышей в условиях ОГеГ на 58 %, а триптофан в тех же условиях опыта сокращал этот показатель на 19 %. Профилактическое введение соединения Аллим-2 на фоне действия триптофана достоверно не изменяло продолжительность жизни мышей в условиях ОГеГ по сравнению с контролем, а по сравнению с животными, получавшими только триптофан, увеличивало на 42 %. Приведенные результаты свидетельствуют о способности изученного соединения повышать резистентность лабораторных животных в условиях острой гипоксии, в том числе за счет активации глю-конеогенных реакций.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, проведенные эксперименты свидетельствуют об угнетающем действии нового производного алкенилимидазола Аллим-2 на окислительный обмен, что проявляется снижением потребления кислорода и ректальной температуры экспериментальных животных в обычных условиях. Такое действие соединения на окислительный обмен придает ему защитные свойства при использовании в условиях острой гипоксии. Соединение Аллим-2 (25 мг/кг) повышает продолжительность жизни мышей в условиях острой гемической гипоксии. Антигипоксантный эффект соединения значительно снижается на фоне разобщителя окислительного фосфорилирования 2,4-динитрофенола и ингибитора глюконеогенеза триптофана. Механизм протективного действия Аллим-2 в условиях острой гипоксии, вероятно, связан с оптимизацией использования кислорода в реакциях аэробного окисления, стимуляцией глюконеогенеза и анаэробных метаболических путей получения энергии.
Литература
1. Зарубина И. В., Шабанов П. Д. Молекулярная фармакология антигипоксантов. — СПБ.: Изд-во Н-Л, 2004. — 368 с.
2. Курбанов А. Э. Изучение антигипоксической активности новых фенилэтилзамещенных производных 3-оксипиридина: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — СПб., 2006. — 20 с.
3. Методические рекомендации по экспериментальному изучению препаратов, предлагаемых для клинического изучения в качестве антигипоксических средств / Под ред. Л. Д. Лукьяновой. — М., 1990. — 18 с.
4. Новиков В. Е., Левченкова О. С. Фармакология гипоксии. — Смоленск: СГМА, 2007. — 130 с.
5. Новиков В. Е., Понамарева Н. С., Шабанов П. Д. Амино-тиоловые антигипоксанты при травматическом отеке мозга. — Смоленск-СПб.: Элби-СПб, 2008. — 176 с.
6. Розенфельд А. С., Маевский Е. И. Стресс и некоторые проблемы адаптационных перестроек при спортивных нагрузках // Теория и практика физ. культуры — 2004. — № 4. — С. 18-22.
7. Сосин Д. В., Парфенов Э. А., Евсеев А. В. и др. Защитное действие селенсодержащего металлокомплексного соединения лQ198з при формировании у кошек острой экзогенной гипоксии // Вестник Смоленской мед. академии. — 2010. — № 3. — С. 45-50.
8. Стратиенко Е. Н., Богус С. К., Катунина Н. П. и др. Изучение антигипоксической активности новых металлокомплексных соединений производных алкенилимидазола // Кубанский научн. мед. вестник. — 2009. — № 8. — С. 76-79.
9. Трескунова Е. В. Фармакологическая коррекция производными 3-оксипиридина физической работоспособности мышей после воздействия гипокинезии: Автореф. дис.. канд.биол.наук. — Смоленск, 2004. — 19 с.
10. Цеева Ф. Н., Стратиенко Е. Н., Протасова Н. В., Одрин-ский П. Н. Влияние Аллим-2 на продолжительность жизни мышей при острой гемической гипоксии // Состояние биосферы и здоровье людей. Матер. IX науч.-практич. конф. — Пенза, 2009. — С. 164-165.
11. Шабанов П. Д. Гипоксия и антигипоксанты // Вестник Рос. воен.-мед. академии. — 2003. — № 1 (9). — С. 111121.
12. Шабанов П. Д., Зарубина И. В., Новиков В. Е., Цыган В. Н. Метаболические корректоры гипоксии / Под ред. А. Б. Белевитина. — СПб.: Информ-навигатор, 2010. — 912 с.
TO MECHANISM OF ANTIHYPOXIC ACTION OF A NEW ALKENYLIMIDAZOL DERIVATIVE
V. E. Novikov, P. N. Odrinsky
♦ Summary: A new compound from the group of 1-alkenylimi-dazol derivatives (Allim-2) in a dose of 25 mg/kg was shown to suppress oxidation metabolism and to eliminate the negative
influence of 2,4-dinitrohpenol and tryptophan on life duration of mice in conditions of haemic hypoxia. It is supposed, that antihypoxic action of the investigated compound is caused by optimization of oxygen usage in reactions of aerobic oxidation, stimulation of glycolysis and gluconeogenesis.
♦ Key words: alkenylimidazol derivatives; oxidation metabolism; acute hypoxia; antihypoxic action.
♦ Информация об авторах
Новиков Василий Егорович — д. м. н., проф., заведующий кафедрой фармакологии.
ГОУ ВПО Смоленская государственная медицинская академия Росздрава.
214019, г. Смоленск, ул. Крупской, 28.
E-mail: nau@sgma.info
Одринский Павел Николаевич — соискатель кафедры основ медицинских знаний.
ГОУ ВПО Брянский государственный университет им. акад. И. Г. Петровского.
241036, г. Брянск, ул. Бежицкая, 14.
E-mail: nau@sgma.info
Novikov Vasiliy Egorovich — Doctor of Med. Sci., Professor and Head, Dept. of Pharmacology.
Smolensk State Medical Academy.
Krupskoy st., 28, Smolensk, 214019.
E-mail: nau@sgma.info
Odrynskiy Pavel Nikolaevich — Postgraduate Fellow, Dept. of Basic Med. Sci.
Bryansk State University.
Begickaya st., 14, Bryansk, 241036.
E-mail: nau@sgma.info
