Комплексная оценка эндотелио- и остеопротективных эффектов нанопартикулированных форм резвератрола и лозартана в эксперименте

Коклина Наталья Юрьевна; Файтельсон Александр Владимирович; Гудырев Олег Сергеевич; Раджкумар Денсиг Самуэл Радж; Карина Де Оливера Родригес; Гутенберг Сильвера Педро Эрники

КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ЭНДОТЕЛИО- И ОСТЕОПРОТЕКТИВНЫХ ЭФФЕКТОВ НАНОПАРТИКУЛИРОВАННЫХ ФОРМ РЕЗВЕРАТРОЛА И ЛОЗАРТАНА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

COMPREHENSIVE ASSESSMENT OF ENDOTELIOPROTECTIVE AND OSTEOPROTECTIVE EFFECTS OF NANOPARTIKULAR FORMS OF RESVERATROL AND LOSARTAN IN THE EXPERIMENT

Резюме

В результате исследования было продемонстрировано, что через восемь недель после проведения овариэктомии у самок белых крыс линии Вистар развивается нарушение функции эндотелия сосудов микроциркуляторного русла костной ткани и ухудшение регионарного кровотока в кости, приводящее к возникновению генерализованного остеопороза. Нанопартикулированные формы лозартана и резвератрола, обладая эндотелиопротективным действием, эффективно предотвращали снижение уровня регионарной микроциркуляции в костной ткани, сохраняя его на уровне ложно-оперированных крыс. Это позволило поддержать на адекватном уровне процессы костного ремоделирования, что проявилось в замедлении истончения костных трабекул. Ключевые слова

остеопороз, эндотелиальная дисфункция, бивалос, лозартан, резвератрол, нанопартикулированные формы

Summary

The study demonstrated that eight weeks after ovariectomy in female white Wistar rats endothelial dysfunction of bone microvasculature and deterioration of regional blood flow in bone develops, leading to the emergence of generalized osteoporosis. Nanoparticulated forms of losartan and resveratrol, possessing endothelioprotective action, effectively prevents the reduction of regional microcirculation in bone tissue, keeping it at the level of intact rats. It is allowed to maintain an adequate level of bone remodeling processes, which manifested in slowing of the thinning of bone trabeculae. Keywords

osteoporosis, dysfunction of endothelial, bivalos, losartan, resveratrol, nanoparticulated forms

| Введение

Значительную роль в процессах ремоделирования и репара-тивной регенерации костной ткани играет кровоснабжение, при ухудшении которого происходит к угнетению активности остеобластов и к усилению действий остеокластов [8]. Причиной нарушения кровоснабжения костной ткани может быть дисфункция эндотелия сосудов, которая посредством ухудшения микроциркуляции может приводить к нарушению остеогенеза, вызывая тем самым остеопороз [7]. В то же время современные фармакологические исследования показали положительное остеопротективное действие препаратов, корригирующих дисфункцию эндотелия, к ним относятся лозартан и резвератрол [1, 6].

Коклина Наталья Юрьевна1 Файтельсон Александр Владимирович1,

доктор медицинских наук Гудырев Олег Сергеевич2, кандидат медицинских наук

Раджкумар Денсиг Самуэл Радж1, кандидат медицинских наук Карина Де Оливера Родригес1 Гутенберг Сильвера Педро Эрники1

Koklina Natalia Jurevna1

Faitelson Aleksandr Vladimirovich1, Doctor of

Medical Sciences

Gudyrev Oleg Sergeevich2, Candidate of Medical Sciences

Rajkumar Densingh Samuel Raj1, Candidate of Medical Sciences

Karen de Oliveira Rodrigues1 Gutenberg Silvere Pedro Jerniki1

В то же время актуальными проблемами современной экспериментальной и клинической фармакологии являются увеличение эффективности и уменьшение количества побочных эффектов от

УДК: 616.71-007.234-08-092.9

URL: http-//innnmaga7Ínp m/issiies/1-2015-4/innnva1-2015(4) pdf ГОСТ: Коклина, Н.Ю. Комплексная оценка эндотелио- и остеопротективных эффектов нанопартикулированных форм резвератрола и лозартана в эксперименте / Н. Ю. Коклина, А.В. Файтельсон, О. С. Гудырев и др. // Иннова. 2015. №1 (4). URL: httpV/innnmagazine rii/issiips/1-2015-4/innnva1-2015(4) pdf Статья поступила в редакцию 20.09.2015

Для корреспонденции: Файтельсон А.В., [email protected]

I1 ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России / Kursk State Medical University

2 Белгородский государственный университет / Bplgnrnd State Natinnal Research University_

применения лекарственного средства, что может быть достигнуто нанопартикулированием препарата в сочетании со снижением его дозировки.

В связи с этим целью настоящего исследования стало изучение антиостеопоротических свойств нанопартикулированного рез-вератрола и лозартана.

| Методы исследования

В эксперименте использовались самки крыс Wistar массой 200300г (n — 187). Все исследования проводились под наркозом. Осте-опороз моделировался путем билатеральной овариэктомии [7]. Развитие гипоэстрогениндуцированного остеопороза оценивали через восемь недель (на 57 день) после проведения овариэктомии. Животные были разделены на 7 групп: I — контрольная, ложно-оперированные животные (n — 42), II — после овариэктомии (n — 30), III (n=35) — крысам после овариэктомии восемь недель проводилась терапия лозартаном 6 мг/кг, который вводился внутрижелудочно; IV (n — 20) — внутрибрюшинно вводился рез-вератрол в дозе 2 мг/кг. В V группе (n — 20) вводился препарат сравнения — бивалос в дозе 171 мг/кг; в VI группе (n — 20) животные после овариэктомии восемь недель получали лечение нанопарти-кулированной формой лозартана в дозе 0,6 мг/кг, а в VII группе крысам вводилась нанопартикулированная форма резвератрола в дозе 0,2 мг/кг. Наноформы резвератрола и лозартана животные получали по той же схеме, что и обычные формы этих веществ.

Наноформы исследуемых препаратов были получены путем микрокапсулирования физико-химическим методом [5].

Через 8 недель измерялся уровень микроциркуляции в костной ткани проксимального метафиза бедра. Параметры микроциркуляции снимались при помощи лазерно-доплеровского флоуметра Biopac systems МР-100 и датчика TSD-144. Запись и обработка данных осуществлялась программой AcqKnowledge — 3.8.-4.2. Значения микроциркуляции выражались в перфузионных единицах (ПЕ). Развитие гипоэстрогениндуцированной эндотелиальной дисфункции оценивали после измерения внутрикостного кровотока. Для этого проводили пробы на эндотелийзависимую вазодилатацию (ЭЗВД) в ответ на болюсное внутривенное введение раствора ацетилхолина в дозе 40 мкг/кг [3,7] и эндотелийнезависимую вазодилатацию (ЭНВД) в ответ на болюсное введение раствора нитропруссида натрия в дозе 30 мкг/кг [1,3]. Для объективной оценки развития нарушения функции эндотелия при остеопорозе рассчитывали коэффициент эндотелиальной дисфункции (КЭД) на основе данных лазерно-до-плеровской флоуметрии в костной ткани вертельной области бедра [3, 7].

| Результаты исследования

Уровень микроциркуляции у крыс I контрольной группы составил 100,5±4,4 ПЕ, у животных II группы (модель остеопороза) — 61,5±3,7 ПЕ. В III группе (лозартан) — 100,0±2,3 ПЕ; в IV группе (рез-вератрол) — 91,0±4,3 ПЕ; в V группе (бивалос) — 86,5±5,0 ПЕ; в группе VI (наноформа лозартана) — 95,2±2,0 ПЕ и в VII группе (наноформа резвератрола) — 86,6±1,6 ПЕ. Таким образом, полученные результаты свидетельствуют, что лозартан, резвератрол и их нанопартикулированные формы, а также бивалос предотвращали снижение уровня регионарного кровотока в костной ткани бедра. Полученные значения достоверно превышали показатели в группе животных без остеопороза.

Было выявлено, что все изучаемые препараты, за исключением бивалоса, приводили пропорции между площадями треугольников над кривыми восстановления уровня микроциркуляции в кости в ответ на введение нитропруссида и ацетилхолина к таковым у ложно-оперированных животных. Тем самым изучаемые препараты статистически значимо снижали КЭД, демонстрируя эн-дотелиопротективное действие, до следующих значений: лозартан — 1,5±0,2, наноформа лозартана — 1,5±0,2, резвератрол — 1,3±0,2,

наноформа резвератрола — 1,3±0,1. Значение КЭД в группе животных, получавших бивалос, составило 2,1±0,2, тогда как, данный показатель у крыс без остеопороза был равен 1,3±0,2, а у крыс с остеопорозом, которым не проводилось — 2,4±0,2.

При микроскопии срезов вертельных областей бедренных костей было выявлено, что средняя ширина костных трабекул составила: в I группе — 97,7±1,0 мкм; во II группе — 61,7±1,2 мкм; в III группе — 84,8±0,6 мкм; в IV группе — 90,0±3,4 мкм; в V группе — 89,1±1,1 мкм; в VI группе — 81,2±0,6 мкм в VII группе — 84,2±0,7 мкм.

| Обсуждение

Снижение микроциркуляторного кровотока в костной ткани может приводить к развитию ряда заболеваний в костной ткани таких, как аваскулярный остеонекроз [9] или остеопороз [8]. Сосудистый эндотелий в микроциркуляторном русле играет базисную регуляторную функцию в обеспечении взаимодействия с остальными слоями стенки сосуда, при этом адекватно отвечая на их потребности выделением медиаторов [4]. По нашему мнению, именно сосудистый эндотелии в костной ткани, является неотъемлемой частью кости, играет значительную роль в поддержании гомеостаза в костной ткани.

Данная гипотеза нашла подтверждение в работах некоторых авторов, которые выявили, что VEGF (ключевой регулятор каскада событий, приводящих к формированию и развитию сосудистой системы) играет главную роль в процессах ремоделирования [11] и репарации повреждений [10] костной ткани. Ими было выявлено, что при ингибировании VEGF происходит увеличение ширины фе-моральной и тибиальной ростковых зон, а также снижение интенсивности ангиогенеза в этих зонах, при этом происходит потеря кровеносных сосудов в метафизарных областях, которая ведет к уменьшению образования костной трабекулярной структуры [11] и интенсификации резорбции спонгиозной костной ткани [13].

В последнее время ведутся интенсивные исследования препаратов, обладающих эндотелиопротективными эффектами, а также формулируются патогенетические механизмы их влияния на сосудистый эндотелий.

Эндотелиопротективное воздействие антагонистов ангиотензи-новых рецепторов (АТ) происходит за счет блокады AT1-рецепторов, что ведет к уменьшению выработки супероксидных радикалов, снижению степени связывания и накопления оксида азота (N0). При активации AT1-рецепторов происходит образования супероксидов, которые инактивируют NO, При этом стимуляция АТ2-рецепторов ведет к вазодилатации и усилению натрийуреза за счет активации системы брадикинина, N0 и цГМФ. Эффекты АТ-2 (усиление синтеза или и нактивация NO) зависят от того, с какими рецепторами он преимущественно взаимодействует. Скорее всего, на фоне блокады AT1-рецепторов создаются благоприятные условия для активного функционирования свободных АТ2-рецепторов, что приводит к накоплению N0 [1, 2, 6].

Фитоалексин резвератрол вызывает эндотелийзависимое расслабление кровеносных сосудов посредством усиления выработки оксида азота и последующего увеличения уровня цГМФ, но эти эффекты ослабляются при введении конкурентных ингибиторов NO-синтазы: NG-монометил-L-аргинина и NG-нитро-L-аргинина. Также известно, что краткосрочное воздействие на эндотелиоциты резвератрола в невысоких концентрациях (1-10 ^М) увеличивает количество производимого оксида азота, что объясняется краткосрочным повышением активности eNOS и сокращением продукции супероксидов в эндотелии. Резвератрол усиливает в хронологическом порядке экспрессию eNOS и VEGF. Напротив, ингибирование выработки NO ингибиторами eNOS существенным образом снижает митогенные и ангиогенные эффекты, стимулируемые VEGF [2, 6].

Использование нанопартикулированных форм лозартана и рез-вератрола в настоящем исследовании позволило добиться двукратного уменьшения доз изучаемых препаратов с сохранением сопоставимого терапевтического эффекта. При этом,

нанопартикулированные формы лозартана и резвератрола продемонстрировали эффективное остеопротективное действие.

Таким образом, нанопартикулированные формы блокатора АТ1-рецепторов лозартана, а также представителя группы фитоалек-синов резвератрола, оказывая эндотелиопротективное воздействие на эндотелий микроциркуляторного русла костной ткани, эффективно предотвращают снижение регионарного кровоснабжения в костной ткани при экспериментальном осте-опорозе и обладают остеопротективным действием, заключающимся в положительном влиянии указанных препаратов на процессы костного ремоделирования и остеорепарации.

| Выводы

1. Через восемь недель после билатеральной овариэкто-мии у самок крыс линии Вистар развивается нарушение функции

эндотелия сосудов микроциркуляторного русла костной ткани, свидетельством чего является увеличение коэффициента эндоте-лиальной дисфункции, рассчитанного по результатам лазерной допплеровской флоуметрии в костной ткани. Значительно ухудшается регионарный кровоток в костной ткани, что приводит к развитию генерализованного остеопороза, сопровождающегося истончением костных трабекул и возникновением в них микропереломов.

2. Лозартан, резвератрол, а также нанопартикулированные формы указанных лекарственных средств, в отличие от препарата бивалоса, на модели билатеральной овариэктомии обладают выраженным эндотелиопротективным действием, проявляющимся в снижении коэффициента эндотелиальной дисфункции. Исследуемые препараты эффективно предотвращают снижение уровня микроциркуляции в костной ткани бедра, а также, предотвращая уменьшение ширины костных трабекул и возникновение микропереломов, обладают остеопротективным действием.

| Список литературы

1. Гудырев, О. С. Остеопротективное действие эналаприла и лозартана при экспериментальном остеопорозе и переломах на его фоне : Автореф. дис. канд. мед. Наук. - Курск, 2008.- 22 с.

2. Коклина, Н.Ю. Изучение остеопротективного действия нанопартикулированного резвератрола и лозартана / Н.Ю. Коклина, О.С. Гудырев, А.В. Файтельсон, М.В. Покровский // Журнал «Кубанский научный медицинский вестник». - Краснодар. - 2014. - № 6 (148). - С. 186 - 190.

3. Корокин, М.В. Способы экспериментального моделирования эндотелиальной дисфункции / М.В. Корокин, М.В. Покровский, Е.Б. Артюшкова // Аллергология и иммунология. - 2008. - Т. 9., № 3. - С. 327.

4. Марков, Х.М. Оксидантный стресс и дисфункция эндотелия / Х.М. Марков // Патол. физиология и эксперим. терапия. - 2005. - № 4. - С. 5-9.

5. Солодовник, В.Д. Микрокапсулирование. // М.- Химия. - 1980. - С. 216

6. Файтельсон, А. В. Влияние резвератрола на моделирование костной ткани в эксперименте / А.В. Файтельсон, Г.М. Дубровин, О.С. Гудырев // Мед. альм. -2012. - № 1.- С. 160-163.

7. Файтельсон А.В. Эндотелий костных сосудов как мишень фармакологического воздействия при экспериментальном остеопорозе // А.В. Файтельсон, О.С. Гудырев, М.В. Покровский // Кубанский научный медицинский вестник. - 2009. - № 5 (110).- С. 116-121.

8. Alagiakrishnan К. Role of vascular factors in osteoporosis / K. Alagiakrishnan, A. Juby, D. Hanley // J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci., 2003. Vol. 58. P. 362-366.

9. Childs, S.G. Osteonecrosis: death of bone cells // Orthop. Nurs. - 2005.-Vol. 24.-P. 295-301.

10. Chu T.W. Effect of vascular endothelial growth factor in fracture healing / T.W. Chu, Z.G. Wang, P.F. Zhu // Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai KeZaZhi. - 2002. -Vol. 16.-P.

75-78.

11. Haigh J.J. Conditional inactivation of VEGF-A in areas of collagenal expression results in embryonic lethality in the heterozygous state / J.J. Haigh, H.P. Gerber, N. Ferrara // Development. - 2000. - Vol. 127.-P. 1445-1453.

12. Laursen J. B. Role of superoxide in angiotensin II-induced but not catecholamine-induced hypertension / J. B.Laursen, S. Rajagopalan S., Z. Galis // Circulation, 1997. Vol. 95. P. 588-593.

13. Yao Z. Increase of both angiogenesis and bone mass in response to exercise depends on VEGF / Z. Yao, M.H. Lafage-Proust, J. Plouet // J. Bone. Miner. Res. - 2004.-Vol. 19.-P. 1471-1480.

| References

1. Gudyrev, O. S. Osteoprotektivnoe dejstvie jenalaprila i lozartana pri jeksperimental'nom osteoporoze i perelomah na ego fone [Osteoprotective effects of enalapril and losartan in experimental osteoporosis and fractures on the background]: the Abstract. thesis. doctor. health. Science. - Kursk, 2008.- p.22 [in Russian]

2. Koklina N.Ju. Izuchenie osteoprotektivnogo dejstvija nanopartikulirovannogo rezveratrola i lozartana [Study osteoprotective nanoparticulated action of resveratrol and losartan] / NY Coquelin, OS Gudyrev, AV Faitelson, MV Pokrovsky // Magazine "Kuban Research Medical Bulletin". - Krasnodar. - 2014. - № 6 (148). - P. 186 - 190[in Russian]

3. Korokin M.V. Sposoby jeksperimental'nogo modelirovanija jendotelial'noj disfunkcii [Methods of experimental modeling of endothelial dysfunction] / MV Korokin, MV Pokrovsky, EB Artyushkova // Allergology and Immunology. - 2008. - T. 9., № 3. - P. 327. [in Russian]

4. Markov, H.M. Oksidantnyj stress i disfunkcija jendotelija [Oxidative stress and endothelial dysfunction] / HM Markov // pathology. physiology and experimental. therapy. - 2005. - № 4. - pp 5-9. [in Russian]

5. Solodovnik V.D. Mikrokapsulirovanie. [Microencapsulation]. // Moscow- Chemistry. - 1980. - P. 216[in Russian]

6. Fajtelson A. V. Vlijanie rezveratrola na modelirovanie kostnoj tkani v jeksperimente [Effect of resveratrol on the modeling of bone tissue in the experiment] / AV Faitelson, GM Dubrovin, OS Gudyrev // Med. Alm. - 2012. - № 1.- pp 160-163. [in Russian]

7. Fajtelson A.V. Jendotelij kostnyh sosudov kak mishen' farmakologicheskogo vozdejstvija pri jeksperimental'nom osteoporoze [Vascular endothelium of bone as a target of pharmacological effects in experimental osteoporosis] // AV Faitelson, OS Gudyrev, MV Basil Kuban // Research Medical Gazette. - 2009. - № 5 (110) .- P. 116-121. [in Russian]

8. Alagiakrishnan К. Role of vascular factors in osteoporosis / K. Alagiakrishnan, A. Juby, D. Hanley/ / J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci., 2003. Vol. 58. P. 362-366.