CC BY
30
УДК 612.82:615.78+569.324.3
ПОЛУШАРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ АНТИГИПОКСИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ПРЕПАРАТА п01983 © Михеев В.В1., Марышева В.В.1, Сосин Д.В.2 , Карпова И.В.1, Шабанов П.Д.1
военно-медицинская академия им. С.М. Кирова, Россия, 194044, Санкт-Петербург, ул. акад. Лебедева, 6 2Смоленская государственная медицинская академия, Россия, 214019, Смоленск, ул. Крупской, 28
Резюме: Цель работы состояла в изучении влияния препарата ^1983 на устойчивость самцов беспородных мышей к острой гипоксии с гиперкапнией в условиях изолированного функционирования правого или левого полушария. В качестве препарата сравнения был выбран отечественный антигипоксант мексидол. Показано, что до применения препаратов правое полушарие является доминирующим в обеспечении исходной устойчивости к гипоксии, тогда как левая гемисфера выполняет антигипоксическую функцию. У высокоустойчивых к гипоксии животных межполушарные различия выражены сильнее по сравнению с низкоустойчивыми особями. Проведённые эксперименты по сравнению антигипоксического действия препарата п^1983 с мексидолом в модели острой гипоксии с гиперкапнией до и после функционального выключения одного из полушарий головного мозга показали, что новое металлокомплексное соединение с селеном под индексом ^1983 обладает не меньшим, чем у мексидола, антигипоксическим эффектом. Увеличение продолжительности жизни животных при применении п^1983 связано с выраженным влиянием препарата на правое полушарие. Сравнение действия препаратов на мышей низкоустойчивых и высокоустойчивых к гипоксии с гиперкапнией показало, что мексидол больше влияет на высокоустойчивых к гипоксии мышей, а п^1983 - на низкоустойчивую к гипоксии часть выборки.
Ключевые слова: гипоксическая гипоксия с гиперкапнией, антигипоксанты, мексидол, ^1983, межполушарная асимметрия
HEMISPHERIC MECHANISMS OF nQ1983 ANTIHYPOXIC EFFECT
Mikheev V.V.1, Marysheva V.V.1, Sosin D.V.2, Karpova I.V.1, Shabanov P.D.1
1Military Medical Academy named after S.M. Kirov, Russia, 190044, St. Petersburg, Ac. Lebedev St., 6 2Smolensk State Medical Academy, Russia, 214019, Smolensk, Krupskaya St., 28
Summary: The purpose was to study the nQ1983 compound effect on the resistance of mice to acute hypoxia with hypercapnia in conditions of isolated functioning of the right or the left hemisphere. The drug of comparison was mexidol, a new Russian antihypoxant. Before the administration of drugs, the right hemisphere was dominant for the initial resistance to hypoxia, while the left hemisphere was responsible for antihypoxic function of drugs. The interhemispheric differences were more significant in the high resistant to hypoxia mice compared to the low resistant animals. Antihypoxic effect of nQ1983, a new selen-containing drug, was the same as for mexidol if they were compared before or after switching off one of the hemispheres. nQ1983 increased the life time of mice due to its effect preferably on the right hemisphere. Mexidol acted preferably on the high resistant to hypoxia mice while nQ1983 did on the low resistant animals in the model of hypoxia with hypercapnia.
Key words: hypoxia with hypercapnia, antihypoxic drugs, mexidol, nQ1983, interhemispheric asymmetry
Введение
Гипоксия или кислородное голодание является неотъемлемой частью современной жизни. Множество известных в настоящее время болезней и экстремальных состояний прямо или косвенно связаны с недостатком 02. Такие опасные для жизни патологические процессы в живом организме, какими являются инсульт, синдром длительного сдавливания, ишемия, отёк-набухание головного мозга и многие другие имеют в своей основе гипоксию [1, 5, 10]. Поэтому, изучение механизмов устойчивости к различным видам гипоксии по-прежнему остаётся актуальной задачей. Из гипоксических состояний, возникающих в процессе трудовой деятельности, гипоксия с гиперкапнией встречается наиболее часто, так как это практически все работы в замкнутом пространстве - на подводных лодках, в трюмах кораблей, в шахтах, на космических орбитальных станциях и т.д. [20]. При таком виде гипоксии речь чаще всего идёт не только и не столько о
поддержании работоспособности, сколько о сохранении самой жизни человека. В этих случаях смерть наступает от угнетения дыхательного центра и прекращения его деятельности.
Для поддержания функционирования организма в условиях гипоксии применяются специальные фармакологические средства - антигипоксанты. Это вещества различного химического строения, способные предотвращать или облегчать реакцию организма на гипоксию, а также ускоряющие нормализацию энергопродуцирующей функции клетки в постгипоксический период.
Несмотря на большую потребность в высокоэффективных антигипоксантах, их выбор по-прежнему ограничен. В связи с этим поиск новых препаратов антигипоксической направленности остаётся актуальной задачей экспериментальной фармакологии. При этом изучение механизмов действия антигипоксантов на головной мозг как орган, в первую очередь страдающий от недостатка 02, позволит более целенаправленно выбирать новые препараты для повышения устойчивости к различным видам гипоксии.
В данном исследовании протестирован препарат ^1983 - синтетическое металлокомплексное соединение с селеном, синтезированное в НИИ Экспериментальной диагностики и терапии опухолей ГУ Российского онкологического научного центра РАМН [22]. В качестве препарата сравнения был выбран мексидол (3-окси-6-метил-2-этилпиридина сукцинат). Он - препарат метаболического типа действия, один из лучших отечественных антигипоксантов, широко применяется в медицинской практике [8, 11] (рис. 1).
Рис. 1. Структурная формула мексидола (3-окси-6-метил-2-этилпиридина сукцинат)
Мексидол эффективен при различных видах гипоксии и обладает более выраженным и длительным действием, чем дибунол. Препарат повышает устойчивость организма к кислородзависимым патологическим состояниям (шоку, нарушениям мозгового кровообращения и др.), улучшает мнеститечские функции, уменьшает токсические эффекты алкоголя и т.д. Препарат предложен для лечения острых нарушений мозгового кровообращения, дисциркуляторной энцефалопатии, вегетососудистой дистонии, атеросклеротических нарушений функций мозга, для купирования абстинентного синдрома при алкоголизме и наркоманиях, при других состояниях, сопровождающихся гипоксией тканей. Применяют внутримышечно, внутривенно (струйно или капельно) и внутрь [14].
По механизму действия мексидол является активатором функции МФК II (2-го митохондриального ферментного комплекса) [9]. Он поддерживает активность сукцинатоксидазного (ФАД-зависимого) звена, позднее угнетающегося при гипоксии по сравнению с НАД-зависимыми оксидазами при наличии в митохондриях субстрата окисления в данном звене - сукцината (янтарной кислоты).
Поскольку в настоящей работе исследовали препарат ^1983, синтезированный в качестве нейропротектора при гипоксии, то препаратом сравнения нами был выбран именно мексидол, как средство, защищающее в первую очередь головной мозг от повреждающего гипоксического воздействия.
Цель работы состояла в изучении влияния мексидола и препарата ^1983 на устойчивость мышей к гиперкапнической гипоксии в условиях изолированного функционирования левого или правого полушарий головного мозга.
Все исследования проводились на мышах в соответствии с «Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием животных» и правилами лабораторной практики РФ (Приказ МЗ РФ № 267 от 19.06.2003). Эксперименты выполнены на 288 половозрелых самцах беспородных мышей (питомник Рапполово). Гипоксию с гиперкапнией моделировали в стеклянных банках объёмом 200 мл с герметичными крышками (Руководство по экспериментальному изучению новых фармакологических веществ). После завинчивания крышки банки переворачивали вверх дном и, чтобы избежать подсоса воздуха, опускали в кювету с водой. Регистрировали продолжительность жизни животных.
г-^ч/ОН
Методика
В опытах использовали четыре группы животных: группа 1 - интактные, группа 2 -ложнооперированные (контрольные), группа 3 - мыши с выключением левого полушария и группа 4 - с выключением правого полушария. В каждой группе было по 25-27 мышей.
Эксперименты выполняли сериями по 16-20 животных. В каждой серии все четыре группы животных были представлены в равной степени. Все опыты выполнены в один и тот же период времени с 13.00 до 15.00, так как имеются указания на суточные колебания устойчивости к гипоксии белых крыс и мышей [2, 23]. Препараты мексидол и nQ1983 вводили внутрибрюшинно в дозе 25 мг/кг за 30 мин до гипоксического эпизода.
Временное выключение коры одного из полушарий достигали путём эпидуральной аппликации фильтровальной бумажки, смоченной 25% раствором хлорида калия [3, 17]. Для этого, за двое суток до эксперимента у животных под эфирным наркозом над одной из гемисфер в кости черепа высверливали по отверстию диаметром около 1 мм. Аппликацию производили за 15 минут до тестирования. У ложнооперированных мышей, которые служили контролем, проделывали все те же подготовительные операции, но без трепанации черепа и аппликации.
Полученные данные обрабатывали статистически с использованием непараметрического критерия Вилкоксона-Манна-Уитни, с использованием пакета статистических программ GraphPad Prism 5. Минимальный уровень значимости принимался p<0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты проведённых экспериментов приведены в табл. 1-3 и рис. 2-5. В табл. 1 представлены средние значения абсолютных величин продолжительности жизни мышей в условиях острой гипоксии с гиперкапнией у различных экспериментальных групп животных. В табл. 2 представлены данные, выраженные в процентах, по влиянию односторонней корковой распространяющейся депрессии на продолжительность жизни мышей по сравнению с особями без операции и с ложнооперированными (контрольными) животными. В табл. 3 представлены данные, выраженные в процентах, по влиянию исследованных препаратов в каждой из четырёх (без операции, ложнооперированные, с активным правым и с активным левым полушарием) экспериментальных групп животных по отношению к соответствующим группам мышей, не получавшим препарат и к соответствующим группам мышей, получавшим препарат сравнения мексидол.
Основные результаты этой серии экспериментов по изучению устойчивости мышей к гиперкапнической гипоксии в условиях изолированного функционирования одного из полушарий до применения препаратов представлены в табл. 1, 2 и рис. 2. В первой строке табл. 1 приведены статистически обработанные данные, касающиеся всей исследованной выборки мышей. Животные без операции в условиях острой гипоксии с гиперкапнией жили в среднем 18,2 мин. Ложная операция приводила к некоторому пусть и недостоверному увеличению продолжительности жизни мышей в среднем на 1,4 мин. Нельзя исключить, что это связано с так называемым эффектом прекондиционирования, которому в последнее время уделяется значительное внимание [7, 21, 24, 28]. В наших опытах все оперированные животные двукратно подвергались кратковременной двусторонней ишемии: при операции и при аппликации фильтровальной бумажки, когда мышь в течение нескольких секунд фиксировалась большим и указательным пальцами левой руки, что неизбежно приводило к пережатию сонных артерий. Такое воздействие как раз и является прекондиционированием для мозга, что могло повысить его устойчивость к гипоксии.
Аналогичные изменения в устойчивости мышей к гипоксии наблюдались и при выключении правого (то есть при активной левой гемисфере) полушария, однако они были значительно сильнее. Отличия от контрольных особей были достоверны и составили 8,6 мин. Прирост продолжительности жизни, выраженный в процентах (табл. 2), между мышами с активным правым полушарием (17,3%) и активным левым (43,9%) и контролем различался примерно в 2,5 раза. На наш взгляд эти данные свидетельствуют о том, что левая гемисфера выполняет антигипоксическую функцию. В то же время при активном правом полушарии обеспечивается такая же устойчивость к гипоксии, как и у ложнооперированных особей. По традиции то полушарие, при активном состоянии которого исследуемый показатель ближе к таковому у интактных и/или ложнооперированных животных мы считаем доминирующим [18, 19]. В данном конкретном случае это правая гемисфера.
Таблица 1. Влияние односторонней корковой распространяющейся депрессии на продолжительность жизни мышей в условиях гипоксии с гиперкапнией до и после применения мексидола и ^ 1983_
Опыт Группа животных Интактные животные Ложно-оперированные (контроль) Активно правое полушарие Активно левое полушарие
Без препарата Вся выборка 18,2±0,57 19,6+0,84 23,0+1,05ИЛ 28,2+2,49™
Низкоустойчивые 14,1+0,31 16,7+0,55И 19,0+0,54ИКЛ 20,8+0,93ИКП
Высокоустойчивые 22,8±0,71 22,6+0,83 27,1+1,27Л 35,7+3,96™
Мексидол Вся выборка 22,0+1,14 22,9+1,22 25,9+1,74 26,5+1,60
Низкоустойчивые 17,3+0,54 17,5+0,49 19,7+0,87ИК 20,1+0,67™
Высокоустойчивые 26,7+1,73 28,2+1,11 32,2+2,30 32,9+1,86
го 00 а\ а Вся выборка 23,3+1,23 25,9+1,21 29,2+1,52И 29,4+1,41И
Низкоустойчивые 19,8+0,75 22,5+1,09 25,2+1,45И 25,9+0,57И
Высокоустойчивые 26,8+1,69 29,3+0,81 33,1+1,33И 32,9+1,86И
Примечание. Данные представлены в минутах. Буквами указаны достоверные различия по сравнению: И - с интактными, К - контрольными мышами; П - с животными с активным правым и Л - активным левым полушарием. Жирным шрифтом обозначено доминирующее полушарие.
Выключение левого полушария (то есть в условиях изолированного функционирования правой гемисферы) приводило к ещё большему увеличению продолжительности жизни на 3,4 мин по отношению к ложнооперированным (контрольным) животным, что, однако, не было достоверным (рис. 2).
Мин Выооко^юйчиныс
■" И Л ГЛVI |[Ц|; 3 -Л КI НВЕН1 П|}ШЮе ПШЕуШЭр! |С
г - [¿Ж1|хч[ь (лаикмикрврйашвые <>№Ом) 4;-Акт»во левое полушарие
Рис. 2. Влияние односторонней корковой распространяющейся депрессии на продолжительность жизни мышей в условиях гипоксии с гиперкапнией.
Примечание. Обозначения над столбиками указывают достоверные различия по сравнению: И - с животными с интактным мозгом, К - с контрольными (ложнооперированными) мышами; П - с животными с активным правым и Л - активным левым полушарием
Поскольку вся выборка животных была неоднородна, нами был проведён дополнительный анализ степени выраженности межполушарных различий в зависимости от устойчивости мышей к гипоксии. Это было тем более необходимо сделать, что ранее было показано, что высокоустойчивые и низкоустойчивые особи по-разному откликаются на экстремальные внешние воздействия различной природы [6, 12]. Данные, учитывающие устойчивость мышей к гипоксии, представлены в табл. 1, 2 и на рис. 2. У интактных низкоустойчивых животных исследуемый
показатель был меньше на 4,1 мнн, чем у всей выборки в целом (табл. 1, рис. 2). Ложная операция оказывала своё прекондиционирующее влияние, также как и у всей выборки животных в целом, увеличивая продолжительность жизни на 2,6 мин по отношению к интактным особям. При активном правом полушарии прирост по отношению к ложнооперированным мышам составил 2,3 мин (13,8%), а при активном левом полушарии - 4,1 мин (24,6%). Различия между «правополушарными» и «левополушарными» животными были достоверны и равнялись 1,8 мин (12,7%) (табл. 1, 2; рис. 2).
У высокоустойчивых к гипоксии животных без операции продолжительность жизни была больше на 4,6 мин, чем в среднем для всей выборки мышей (табл. 1, рис. 2). Временные различия между ложнооперированными особями и мышами без операции практически отсутствовали, то есть эффект прекондиционирования не наблюдался. При активной левой гемисфере достоверные различия обнаруживались по сравнению со всеми остальными группами животных. При активном правом полушарии достоверные различия были выявлены только по сравнению с «левополушарными» особями, которые составили 8,6 мин (38,1%).
Данные, характеризующие устойчивость мышей к острой гипоксии с гиперкапнией на фоне применения мексидола в условиях изолированного функционирования одного из полушарий представлены на рис. 3 и в табл. 1, 3. В целом для всей выборки животных без операции применение мексидола достоверно увеличивало продолжительность жизни мышей на 3,8 мин или на 20,9%. Ложная операция на фоне действия препарата оказывает более слабое прекондиционирующее действие, чем до его применения. При активном правом полушарии устойчивость мышей к гипоксии возрастала на 3,0 мин (13,1%), а при активном левом - на 3,6 мин (15,7%), что в обоих случаях было недостоверно. Межполушарных различий также не наблюдалось.
Таблица 2. Влияние односторонней корковой распространяющейся депрессии на продолжительность жизни мышей (в процентах) в условиях гипоксии с гиперкапнией до и после применения мексидола и препарата 1983_
Опыт Группа животных Интактные животные Ложно-оперированные (контроль) Активно правое полушарие Активно левое полушарие
й Вся выборка 100,0 107,7 100,0 127,8ИЛ 117,3 154,9ИП 143,9К
Без епара Низкоустойчивые 100,0 118,4И 100,0 134,8ИЛ 113,8К 147,5ИП 124,6К
с Высокоустойчивые 100,0 99,1 100,0 118,9Л 119,9 156,6ИП 158,0К
ч о Вся выборка 100,0 104,1 100,0 117,7 113,1 120,5 115,7
ч к £ Низкоустойчивые 100,0 101,2 100,0 113,9И 112,6К 116,2И 114,9К
2 Высокоустойчивые 100,0 105,6 100,0 120,6 114,2 123,2 116,7
го Вся выборка 100,0 111,2 100,0 125,3И 112,7 126,2И 113,5
а\ а Низкоустойчивые 100,0 113,6 100,0 127,3И 112,0 130,8И 115,1
и Высокоустойчивые 100,0 109,3 100,0 123,5И 113,0 122,8И 112,3
Примечание. Данные указаны в процентах: верхняя строка - по отношению к животным без операции, нижняя - к контрольным особям. Остальные обозначения как в табл. 1.
Анализ данных табл. 3 показывает, что антигипоксическое действие мексидола ярко проявилось в отношении животных без операции (р<0,001), менее выражено у ложнооперированных особей (р<0,05) и отсутствовало у мышей с активным правым или левым полушарием.
Рис. 3. Влияние мексидола на устойчивость мышей к острой гипоксии с гиперкапнией в различных экспериментальных группах животных.
Примечание. Различия достоверны: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001
Анализ результатов по низкоустойчивым и высокоустойчивым к гипоксии животным показал, что в отличие от мышей без препарата, эффект прекондиционирования характерен для высокоустойчивых особей. Временная инактивация одного из полушарий дала достоверный эффект только у низкоустойчивых к гипоксии мышей. При активном правом полушарии продолжительность жизни увеличивалась на 2,1 мин (12,6%), а при активном левом - на 2,6 мин (14,9%). По данным табл. 3 видно, что в целом мексидол больше подействовал на группу высокоустойчивых к гипоксии особей.
Таблица 3. Влияние мексидола и л01983 на продолжительность жизни мышей при гипоксии с гиперкапнией в условиях изолированного функционирования одного из полушарий_
с О
Группа животных
Интактные животные
Ложно-оперированные (контроль)
Активно правое полушарие
Активно левое полушарие
Вся выборка
120,9*** 100,0
116,8* 100,0
112,6 100,0
94,0 100,0
и
Низкоустойчивые
122,7 100,0
104,8 100,0
103,7 100,0
96,6 100,0
Высокоустойчивые
117,1* 100,0
124,8** 100,0
118,8 100,0
92,2 100,0
Вся выборка
128,0* 106,9
132,1* 113,1
127,0* 112,7
104,3 110,9
а
Низкоустойчивые
140,4** 114,5
134,7*** 128,6**
132,6*** 127 9***
124 5*** 128,9***
Высокоустойчивые
117,5 117,5
129,6 103,9
122,1 102,8
92,2 100,0
Примечание. Данные представлены в процентах: верхняя строка - по отношению к животным без препарата, нижняя - по отношению к мышам под действием мексидола. Различия достоверны с: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001
Характеристика показателей устойчивости мышей к острой гипоксии с гиперкапнией на фоне применения лф1983 в условиях изолированного функционирования одного из полушарий представлена в табл. 1-3, а также на рис. 4 и 5. В целом для всей выборки применение препарата л01983 достоверно увеличивало продолжительность жизни мышей на 5,1 мин (28,0%) по сравнению с животными, не получавшими препарат, и на 1,3 мин (6,9%) - по сравнению с
препаратом сравнения мексидолом, что, однако, было недостоверно. У ложнооперированных животных наблюдался выраженный эффект прекондиционирования, который составил 2,6 мин (11,2%) (табл. 1-3, рис. 4).
%
но 120 100 ■ 80 60 40 20 О 1«
1-Интают!ые 3-Активно правое полушарие
3-К<жгроль (лоажюкрнрованние ошбя) 4 - Активно левое полушарие
Рис. 4. Влияние препарата ^1983 на устойчивость мышей к острой гипоксии с гиперкапнией в сравнении с животными не получавшими вещество.
Примечание. Различия достоверны: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001
Временная инактивация как левого, так и правого полушария приводила к совершенно одинаковым последствиям: происходило увеличение продолжительности жизни животных. При активном правом полушарии прирост был достоверным и составил 5,9 мин (25,3%) по сравнению с интактными животными, а по сравнению с контрольными особями - 3,3 мин (12,7%), что было недостоверно. При активном левом полушарии изменения продолжительности жизни мышей были практически такими же: 6,1 мин (26,2%) и 3,5 мин (13,5%). Из данных табл. 3 и рис. 4 видно, что препарат подействовал на животных без операции, на ложнооперированных особей и мышей с активным правым полушарием, но был совершенно неэффективен для мышей с активной левой гемисферой при сравнении их с соответствующими группами животных, не получавших препарат. Такой эффект препарата пQ1983 приводил к нивелированию исходных межполушарных различий.
По данным, приведённым в табл. 2 и рис. 4 видно, что препарат ^1983 в большей степени действует на низкоустойчивых к гипоксии животных, тогда как для высокоустойчивых к гипоксии мышей его применение неэффективно. Следует отметить, что высокая эффективность препарата в отношении низкоустойчивой части выборки мышей определяется тем, что исследуемое соединение оказывало выраженное антигипоксическое действие не только при активном правом полушарии (как в целом для всей выборки животных), но и при активной левой гемисфере. На высокоустойчивую часть выборки мышей препарат ^1983 достоверного влияния не оказывал (рис. 4).
По сравнению с мексидолом в целом для всей выборки животных применение препарата ^1983 увеличивало продолжительность жизни во всех четырёх группах мышей, но недостоверно. Это, по-видимому, позволяет говорить о том, что препарат ^1983 обладает антигипоксической активностью на уровне мексидола, так же как и он повышая устойчивость к гипоксии правого полушария и снижая - левого (табл. 3, рис. 5).
По данным табл. 3 видно, что в отличие от мексидола препарат ^1983 оказывал выраженное антигипоксическое действие на малоустойчивую к острой гипоксии с гиперкапнией часть выборки мышей и только при оперативном вмешательстве. У высокоустойчивых к гипоксии мышей действие исследуемого соединения наоборот было ближе к мексидолу у групп с оперативным вмешательством (ложнооперированных, с активным правым или левым полушарием) и несколько выше мексидола у интактных животных.
Н] »неустойчивы»
Вся выборка ** Високоусюйчтые
Опыты с односторонней корковой инактивацией показали, что животные как с активным правым, так и с активным левым полушарием живут достоверно дольше, чем интактные особи [13, 16]. Это может объясняться тем, что при корковой распространяющейся депрессии происходит прекращение электрической активности нейронов, что ведёт к снижению потребности мозга в О2 [30]. Именно поэтому при функциональном выключении любого из полушарий необратимый паралич дыхательного центра наблюдается позже, чем при работе обеих гемисфер.
% Нгакоустойчлвые
10 ******** ВысокоустоЛчивые
Вся выборка
1-Интактные 3-Активно правое полушарие
2-Контроль (ложнооперпрованные особи) 4-Акгнвно левое полушарие
Рис. 5. Влияние препарата ^1983 на устойчивость мышей к острой гипоксии с гиперкапнией по сравнению с мексидолом.
Примечание. Различия достоверны: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001
С чем может быть связана выявленная в наших опытах межполушарная асимметрия в регуляции устойчивости к острой гипоксии с гиперкапнией у жизни мышей? В литературе имеются указания на то, что левое и правое полушария по-разному влияют на вентиляционный статус животных. Так, временное пережатие левой сонной артерии у кроликов с последующей реперфузией способствует развитию гиповентиляции, тогда как пережатие правой - к развитию гипервентиляции [29]. Кроме того, исследования, проведённые в Саратовском государственном университете, показали, что особая роль в формировании функциональной асимметрии дыхательного центра принадлежит дофамину. Причём, на основании фармакологического анализа с использованием апоморфина, авторы особо подчёркивают роль Б1 и 62 рецепторов дофамина в формировании этих межполушарных различий [4, 15].
В отношении наших опытов ближе всего лежат данные, касающиеся асимметричного истощения катехоламинов при симметричных повреждениях коры головного мозга [25, 26, 27]. В частности, было показано, что вакуум-экстракция коры лобной доли правого полушария приводит к гиперактивности животных и понижению концентрации катехоламинов в коре обоих полушарий и голубом пятне. Аналогичная операция на левом неокортексе подобных эффектов не вызывала. Именно понижением уровня дофамина (причём асимметричным!) в больших полушариях головного мозга можно легко объяснить наши данные. Как было показано ранее, активация дофаминергических структур дыхательного центра приводит к его угнетению [4]. Логично предположить, что снижение уровня дофамина будет приводить к увеличению функциональных возможностей дыхательного центра, и, соответственно, увеличению продолжительности жизни животных.
Мексидол, выбранный нами как препарат сравнения, достоверно увеличивает продолжительность жизни интактных и ложнооперированных животных, причём эти изменения происходили за счёт высокоустойчивых к гипоксии мышей (табл. 3, рис. 3). Опыты с выключением одного из полушарий показали, что препарат незначительно снижает исходную устойчивость мышей к гипоксии при активном левом полушарии и несколько повышает её при активной правой гемисфере. Оба изменения статистически недостоверны, но в результате происходит нивелирование межполушарных различий. Кроме того, следует отметить, что временная инактивация одного из полушарий дала достоверный эффект только у низкоустойчивых к гипоксии животных.
Препарат nQ1983 значительно увеличивает продолжительность жизни мышей с интактным мозгом по сравнению с таковыми без препарата, причём в отличие от мексидола, это увеличение происходило за счёт особей низкоустойчивых к гипоксии с гиперкапнией (табл. 3, рис. 4). При сравнении с мексидолом новый препарат не показал достоверных преимуществ в целом для всей выборки животных. Опыты с унилатеральной инактивацией полушарий показали, что антигипоксический эффект nQ1983 связан с его выраженным влиянием на правое полушарие, при активном состоянии которого продолжительность жизни мышей сравнялась с продолжительностью жизни при активной левой гемисфере (табл. 1). Следует подчеркнуть, что в отличие от мексидола, при действии препарата nQ1983 функциональное выключение любого из полушарий приводило к достоверному увеличению продолжительности жизни животных, как это наблюдалось у мышей без препарата.
Заключение
Проведённые эксперименты по сравнению антигипоксического действия нового препарата nQ1983 с мексидолом в модели острой гипоксии с гиперкапнией до и после функционального выключения одного из полушарий головного мозга показали следующее:
1) новое металлокомплексное соединение с селеном под индексом nQ1983 обладает не меньшим, чем у мексидола, антигипоксическим эффектом;
2) эффект nQ1983 связан с его выраженным влиянием на правое полушарие;
3) препарат сравнения мексидол больше влияет на высокоустойчивых к гипоксии мышей, а nQ1983 - на низкоустойчивую к гипоксии часть выборки.
На основании проделанной работы можно предположить, что новый антигипоксант nQ1983 будет действовать более эффективно у людей с ослабленным дыханием (тяжёлые инфекционные заболевания, тяжёлые операции, в том числе на лёгких и т.п.).
Литература
1. Айрапетянц М.Г. Об участии церебральной гипоксии в патогенезе экспериментального невроза // Тез. докл. Всес. конф., посв. 50-летию института физиологии им. И.С. Бериташвили. - Тбилиси: Мецниереба, 1986. - С. 15-16.
2. Алликметс Л.Х., Оттер М.Я., Ээпик Т.Э. Суточные и сезонные колебания резистентности интактных белых мышей и крыс в трёх моделях гипоксии // Тез. докл. Всес. конф., посв. 50-летию института физиологии им. И.С. Бериташвили. - Тбилиси: Мецниереба, 1986. - С. 18-19.
3. Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Д.П. Методики и эксперименты по изучению мозга и поведения. - М.: Высшая школа, 1991. - 400 с.
4. Ведясова О.А. Респираторные реакции при локальном введении дофамина и апоморфина в ядро солитарного тракта // Механизмы функционирования висцеральных систем: III Всерос. конф. с междунар. участием, посв. 175-летию со дня рождения Ф.В. Овсянникова. - Санкт-Петербург, 2003. - С. 53-54.
5. Евсеев А.В., Шабанов П.Д., Парфёнов Э.А., Правдивцев В.А. Острая гипоксия: механизмы развития и коррекции антиоксидантами. - СПб.: Элби-СПб, 2008. - 224 с.
6. Зарубина И.В. Фармакологическая коррекция пептидами функционально-метаболических нарушений головного мозга в постишемическом периоде у крыс // Пептидная нейропротекция. Сб. науч. статей. -СПб.: Наука, 2009. - 256 с.
7. Зарубина И.В., Горяинов А.В., Шабанов П.Д. Молекулярные механизмы ишемического и фармакологического прекондиционирования // Обзоры по клинич. фармакол. и лекарств. терапии. -2010. - Т.8, №2. С. 3-12.
8. Зарубина И.В., Шабанов П.Д. Молекулярная фармакология антигипоксантов. - СПб.: ООО «Издательство Н-Л», 2004. - 336 с.
9. Левченкова О.С., Новиков В.Е., Пожилова Е.В. Фармакодинамика и клиническое применение антигипоксантов // Обзоры по клин. фармакол и лек. терапии. - 2012. - Т.10., №3. - С. 3-12.
10. Лукьянова Л.Д. Митохондриальная дисфункция - типовой патологический процесс, молекулярный механизм гипоксии // Проблемы гипоксии: молекулярные, физиологические и медицинские аспекты. -М., Воронеж: Истоки, 2004. - С. 8-51.
11. Марышева В.В. Антигипоксанты аминотиолового ряда // Обзоры по клин. фармакол. и лек. терапии. -2007. - Т.5, №1. - С. 17-26.
12. Марышева В.В., Лукк М.В., Шабанов П. Д. Индивидуальная чувствительность мышей к актопротекторам тиазолоиндольного ряда // Механизмы функционирования висцеральных систем: VII Всерос. конф. -Санкт-Петербург, 2009. - С. 279-280.
13. Марышева В.В., Михеев В.В., Шабанов П. Д. Влияние унилатеральной инактивации больших полушарий головного мозга на устойчивость к гипоксии у мышей // Бюлл. эксперим. биол. медицины. - 2011. -Т.151, №3. - С. 269-272.
14. Машковский М. Д. Лекарственные средства. - М.: Новая волна, 2010. - С. 723.
15. Меркулова Н.А., Сергеева Л.И., Кузьмина В.Е. и др. Причины и особенности функциональной асимметрии дыхательного центра // Проблемы нейрокибернетики. - Ростов-на-Дону, 1992. - С. 71-72.
16. Михеев В.В., Марышева В.В., Шабанов П.Д. Межполушарная асимметрия устойчивости к гипоксии самцов мышей линии SHR // Асимметрия. - 2010. - Т.4, №1. - С. 3-11.
17. Михеев В.В., Шабанов П.Д. Фармакологическая асимметрия мозга. - СПб.: Элби-СПб, 2007. - 384 с.
18. Михеев В.В., Шабанов П.Д. Межполушарная асимметрия индивидуального поведения мышей // Асимметрия. - 2009. - Т.3, №2. - С.32-40.
19. Михеев В.В., Шабанов П.Д. Межполушарная асимметрия соматической болевой чувствительности аналгезии у мышей линий DBA/2 и C57B1/6 // Асимметрия. - 2009. - Т.3, №.4. - С. 42-55.
20. Новиков В.С., Шустов Е.Б., Горанчук В.В. Коррекция функциональных состояний при экстремальных воздействиях. - СПб.: Наука, 1998. - 544 с.
21. Самойленкова Н.С., Гурченко И.Л., Гаврилова С.А. и др. Защитное действие гипоксического прекондиционирования при фокальной ишемии мозга у крыс // Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция. Материалы Четвёртой Российской конференции. - Москва, 2005. - С. 99-100.
22. Сосин Д.В., Евсеев А.В., Парфёнов Э.А. и др. Изучение антигипоксической активности металлокомплексных селеносодержащих веществ после их парентерального и энтерального введения // Обзоры по клин. фармакол. и лек. терапии. - 2012. - Т.10, №3. - С. 28-34.
23. Хачатурьян М.Л. Зависимость устойчивости крыс к гипоксии от времени дня, сезона и года // Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция. Материалы Четвёртой Российской конференции 12-14 октября 2005 г. - М., 2005. - С. 114-115.
24. Abete P., Ferrara N., Cacciatore F. et al. Angina-induced protection against myocardial infarction in adult and elderly patients: a loss of preconditioning mechanism in the aging heart? // J. Am. Coll. Cardiol. - 1997. -V.30. - P. 947-954.
25. Kubos K.L., Moran T.H., Robinson R.G. Differential and asymmetrical behavioral effects of electrolytic or 6-hydroxydopamine lesions in the nucleus accumbens // Brain Res. - 1987. - V. 401, N1. - P. 147-151.
26. Kubos K.L., Robinson R.G. Cortical undercuts in the rat produce asymmetrical behavioral response without altering catecholamine concentrations // Exp. Neurol. - 1984. - V.83, N3. - P. 646-653.
27. Kubos K.L., Robinson R.G. Asymmetrical effects of cortical island lesions in the rat // Behav. Brain Res. -1984. - V.11, №1. - P. 89-93.
28. Rezkalla S.H., Kloner R.A. Preconditioning in humans // Heart Fail. Rev. - 2007. - V.12. - P. 201-206.
29. Shoja M.M., Tubbs R.S., Jamshidi M. et al. Lateralization of the respiratory control following unilateral cerebral ischemia-reperfusion injury // Respir. Physiol. Neurobiol. - 2008. - V.160, N2. - P. 204-207.
30. Yin C., Zhou F., Luo W. et al. Simultaneous detection of hemodynamics, mitochondrial metabolism and light scattering changes during cortical spreading depression in rats based on multispectral optical imaging // Neuroimage. - 2013. - V.76. - P. 70-80.
Информация об авторах
Михеев Владимир Владимирович - доктор биологических наук, старший преподаватель кафедры фармакологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова Министерства Обороны России. E-mail: [email protected]
Марышева Вера Васильевна - доктор биологических наук, старший научный сотрудник кафедры фармакологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова Министерства Обороны России. E-mail: [email protected]
Сосин Денис Владимирович - кандидат медицинских наук, доцент кафедры нормальной физиологии ГБОУ ВПО «Смоленская государственная медицинская академия» Минздрава России. E-mail: [email protected]
Карпова Инесса Владимировна - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник кафедры нормальной физиологии Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. акад. И.П. Павлова Минздрава России. E-mail: [email protected]
Шабанов Петр Дмитриевич - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой фармакологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова Министерства Обороны России, заведующий отделом нейрофармакологии НИИ экспериментальной медицины СЗО РАМН им. С.В. Аничкова. E-mail: [email protected]
