CC BY
37
6. Strichartz G. R. Local anesthetics // Handbook of experimental 8. Khodorov B. I. Role of inactivation in local anesthetic action //
pharmacology. - Berlin: Springen-Verlag. - 1987. - Vol. 81. - P. 1-89. Ann. N. Y. Acad. Sci. - 1991. - Vol. 625. - P. 224-248.
7. Hille B. Local anesthetics: hydrophilic and hydrophobic
pathways for the drug-receptor reaction // J. Gen. Physiol. - 1977. - Поступила 17.08.2009
Vol. 69. № 4. - P. 497-515.
А. П. ГАЛЕНКО-ЯРОШЕВСКИЙ, Л. Л. КАТАЛЫМОВ1, В. В. ШУРЕКОВ1, А. В. КИСЕЛЕВ2
снижение рН наружного раствора ослабляет блокирование проводимости a-волокон седалищного нерва производным имидазобензимидазола рУ-353
Кубанский государственный медицинский университет,
Россия, 350063, г. Краснодар, ул. Седина, 4. E-mail: [email protected], тел. 8-928-4292122;
Ульяновский государственный педагогический университет им. И. Н. Ульянова,
Россия, 432700, г. Ульяновск, пл. В. И. Ленина, 4. E-mail: [email protected], тел. 8-960-365-80-56; 2Краснодарский филиал ФГУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. С. Н. Федорова Росмедтехнологии», Россия, 350012, г. Краснодар, ул. Красных партизан, 6.
E-mail: [email protected], тел. 8-903-455-18-99
Производное имидазобензимидазола РУ-353 (лабораторный шифр) вызывает в А-волокнах седалищного нерва тоническое и стимулзависимое блокирование поведения возбуждения, выраженность которого зависит от рН наружного раствора. Смещение активной реакции омывающего раствора в кислую сторону замедляет оба вида блокирования проводимости нервных волокон под влиянием РУ-353. Снижение рН омывающего раствора до 5,0 замедляет развитие тонического блокирования проводимости под влиянием 1 мМ РУ-353 в нервных волокнах в 5,2 раза, до 3,5 - в 10,9 раза.
Ключевые слова: производное имидазобензимидазола РУ-353, седалищный нерв, тоническое и стимулзависимое блокирование проведения возбуждения.
A. P. GALENKO-YAROSHEVSKY, L. L. KATALYMOV,
V. V. SHUREKOV, A. V. KISELYOV
EXTERNAL SOLUTION PH REDUCE SUPRESSES SCIATIC NERVE A-FIBERS CONDUCTION BLOCKING IMIDAZOBENZIMIDAZOLE RU-353 DERIVATIVE
Kuban State Medical University,
Russia, 350063, Sedin st. 4, Krasnodar. Е-mail: [email protected], tel. 8-928-4292122;
Ulyanovsk State Pedagogical University named after I. N. Ulyanov,
Russia, 432700, Ulyanovsk, pl. V. I. Lenina, 4. E-mail: [email protected], tel. 8-960-365-80-56;
2Sv. Fyodorov Eye Microsurgery Complex, the Krasnodar Branch,
Russia, 350012, Krasnodar, Krasnykh Partizan Str. 6. E-mail: [email protected], tel. 8-903-455-18-99
Imidazobenzimidazole derivative (laboratory code RU-353) induces tonic and impulse-related blocking of activation behavior in sciatic nerve A-fibers, intensity of which depends on the external solution pH. Washing solution active reaction change to the acid side slows down both types of nerve fibers conduction blocking under the influence of RU-353. Washing solution pH reduce up to 5,0 slows down the conduction tonic blocking development under the influence of 1 mM RU-353 in nerve fibers in 5,2 times, up to 3,5 - in 10,9 times.
Key words: imidazobenzimidazole RU-353 derivative, the sciatic nerve, tonic and impulse-related blocking of activation behavior.
К настоящему времени получены важные данные о высокой местно-анестезирующей активности производного имидазобензимидазола с лабораторным шифром РУ-353 [1, 2, 3]. Фактически речь идет уже об уточнении данных, касающихся механизмов инакти-вирования натриевых каналов клеточных мембран, и поиске оптимальных условий регуляции глубины и продолжительности анестезирующего действия РУ-353. Исследуемое вещество относится, как и большинство анестетиков, к третичным аминам, которые в растворе существуют в нейтральной (незаряженной) и протони-
рованной (заряженной) формах, соотношение которых зависит от рКа вещества и рН раствора [8]. Положительный заряд молекула РУ-353 приобретает в результате ее протонирования. Этот процесс, понятно, усиливается при увеличении в растворе ионов водорода. К молекуле могут присоединяться один или два протона водорода, и в результате ионизированная форма РУ-353 может нести на себе один или два положительных заряда. Соответственно, вещество РУ-353 имеет два рКа: рКа. = 3,69 и рКа2 = 7,82. При рН физиологического раствора Рингера, равном 7,3, в незаряженной
Кубанский научный медицинский вестник № 8 (11Э) 2009 УДК 612.819:612.822.Э
Кубанский научный медицинский вестник № 8 (113) 2009
гидрофобной форме (R) находится только 25% молекул РУ-353, остальные 75% - в заряженной гидрофильной форме (75% RH+ и 0% H2R++). При снижении рН омывающего раствора начиная с 5,0 и ниже все 100% молекул исследуемого вещества находятся в заряженной форме, причем по мере снижения рН раствора возрастает количество дважды протонированных (H2R2+) молекул РУ-353.
Известно, что помимо тонического блокирования (ТБ) проведения возбуждения по нервным волокнам, приводящего к подавлению амплитуды потенциалов действия (ПД) под влиянием блокаторов натриевых каналов, существует и кумулятивное стимулзависимое блокирование (СЗБ), проявляющееся в снижении амплитуды ПД возбудимого образования, или полное подавление их в процессе ритмической стимуляции нерва [6, 7]. СЗБ проводимости обычно имеет место на фоне действия на нервные волокна или рецепторы третичных анестетиков [6]. СЗБ привлекает к себе внимание физиологов и клиницистов, поскольку его использование позволяет уменьшать применяемые дозы анестетиков, при необходимости углубляя анестезию за счет СЗБ, вызываемого дополнительной ритмической стимуляцией. Стимулозависимость уже находит применение в клинической фармакологии. В частности, показано [6, 10] повышение эффективности лекарственных веществ, усиливающих СЗБ натриевых каналов для снятия нейропатических болей, нарушений ритма сердца и болей при злокачественных новообразованиях.
В настоящей работе поставлена цель изучить динамику развития ТБ и СЗБ проведения возбуждения в нервных волокнах под влиянием РУ-353 при смещении рН наружного раствора в кислую сторону.
Материалы и методы исследования
Опыты проводили на изолированных седалищных нервах (всего 15) озерной лягушки Rana ridibunda Pallas при комнатной температуре (18-22° С). После препаровки нерв помещали в раствор Рингера следующего состава (мМ): NaCl - 114,0, КС1 - 2,5, СаС!2 - 2,0, HEPES - 10 («Sigma»), рН 7,3. Снижение рН раствора до 5,0 и 3,5 производили добавлением соответствующих количеств НС1 (0,1 Н). Для измерения рН раствора использовали рН-метр «рН-150М».
Через 40-60 мин выдерживания нерва в растворе Рингера его укладывали во влажную камеру на две пары электродов: проксимальные (раздражающие) и дистальные (отводящие) и записывали исходную амплитуду ПД нерва в ответ на одиночное максимальное раздражение. Дополнительно к этому регистрировали ответную реакцию нерва на 1-секундную ритмическую стимуляцию частотой 10, 50, 100 и 300 имп./с. После регистрации исходных ответов на одиночное и ритмическое раздражения нерв подвергали воздействию 1 мМ РУ-353 в модифицированном растворе Рингера с рН 5,0 и 3,5. Для оценки скорости развития ТБ проводимости нервных волокон через произвольные интервалы времени нерв вынимали из раствора и измеряли амплитуду его ПД, возникающего в ответ на одиночное максимальное раздражение. Оценивали время, за которое амплитуда ПД снижалась до 50% своей исходной величины - половинная времени блокирования. Когда амплитуда ПД снижалась до 75 и 50% от исходной, дополнительно записывали ответы нерва на ритмическую стимуляцию. СЗБ определяли по степени снижения амплитуды ПД в процессе ритмической
1-секундной стимуляции нерва. После снижения амплитуды ПД под влиянием 1 мМ РУ-353 до 50% его величины нерв перемещали из исследуемого раствора в исходный раствор Рингера для определения времени, в течение которого происходит восстановление ПД до 75% его исходной величины (половинная времени деблокирования).
Для раздражения нерва использовали двухканальный электронный стимулятор ЭСТ-10 с радиочастотным выходом. Усиление ПД нерва производили усилителем постоянного тока «УУ-2М» электрофизиологической установки УФУПТ-5. Нейрограммы обрабатывали с помощью программы «Mathcad 14».
Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с использованием ^критерия Стью-дента.
результаты исследования
Раздражение изолированного седалищного нерва, выдержанного в течение 40-60 мин в исходном растворе Рингера, одиночным максимальным стимулом вызывает возникновение ПД амплитудой 18 ± 2 мВ (рис. 1, А, а). В процессе последующей 1-секундной ритмической стимуляции этого нерва с частотой 10, 50, 100 и 300 имп./с амплитуда ПД при всех частотах стимуляции остается практически неизменной (рис. 1, А, б - д).
Под действием 1 мМ РУ-353 при обычном рН (7,3) омывающего раствора Рингера амплитуда ПД снижается до половины исходной величины за 4,8 ± 2,3 мин -половинная времени тонического блокирования. Выдерживание нерва в растворе Рингера с 1 мМ РУ-353 при снижении рН омывающего раствора Рингера до 5,0 также приводит к развитию ТБ нервных волокон. Однако уменьшение амплитуды одиночного ПД нерва под влиянием 1 мМ РУ-353 до 50% исходной величины в растворе с рН 5,0 произошло за гораздо большее время, чем в растворе Рингера с рН 7,35. Время развития ТБ нерва при рН 5,0 раствора Рингера увеличилось в 5,2 раза и составило 25 ± 9 мин (различия статистически достоверны, Р < 0,05). Амплитуда ПД в процессе последующей 1-секундной ритмической стимуляции частотой 10 имп./с снижалась к концу раздражения на 24,5 ± 3,6%, 50 имп./с - на 48,7 ± 3,1%, 100 имп./с - на 64,0 ± 5,2%, 300 имп./с - на 78,5 ± 3% (рис. 1, Б, б - д).
После того как в результате ТБ амплитуда одиночного ПД нерва под влиянием РУ-353 снизилась до 50% его исходной величины, для отмывания исследуемого вещества нерв помещали в исходный раствор Рингера с рН 7,3. Полного устранения ТБ и СЗБ при отмывании нерва от РУ-353 не происходило. Более того, в первые часы (1-7 ч) отмывания РУ-353 амплитуда одиночного ПД продолжала падать (рис. 1, В, а). Только после 26,7 ± 10 ч отмывания нерва в растворе Рингера амплитуда ПД восстановилась до 75% исходной величины (рис. 1, Г, а). СЗБ, как и ТБ, в первые часы отмывания продолжало усиливаться. Наибольшая выраженность СЗБ была на 1-7-й ч отмывания (рис. 1, В, б - г) . Через 2 ч отмывания нерва в исходном растворе Ринге-ра снижение амплитуды ПД нерва в процессе ритмической стимуляции частотой 10 имп./с составило 78% (рис. 1, В, б). При более высоких частотах стимуляции амплитуда ПД во всех опытах снижалась до нуля: при 50 имп./с - за 300 мс, при 100 имп./с - за 130 мс, при 300 имп./с - за 50 мс (рис, 1 В, в, г, д). Когда амплитуда одиночного ПД восстановилась до 75% исходной величины (через 29 ч отмывания), в процессе ритмической
Рис. 1. Тоническое и стимулзависимое блокирование проводимости нервных волокон седалищного нерва под влиянием 1 мМ РУ-353 при замене активной реакции (рН) омывающего раствора Рингера с 7,3 на 5,0
А - потенциал действия, возникающий в ответ на максимальное одиночное (а) и ритмические (б - д) раздражения нерва частотой 10, 50, 100, 300 имп./с, находящегося в исходном растворе Рингера с рН 7,0. Б - то же после 25 мин выдерживания нерва в растворе Рингера с 1 мМ РУ-353 и рН 5,0. В, Г и Д - то же после 2, 29 и 69 ч отмывания нерва от РУ-353 в растворе Рингера.
стимуляции амплитуда ПД падала до нуля только при частоте 300 имп./с (рис. 1, Г, д). После 60-70 ч попыток отмывания РУ-353 из нерва амплитуда одиночного ПД до исходной величины все еще не восстановилась, хотя в процессе ритмической стимуляции СЗБ было выражено слабо. Амплитуда ПД нерва в процессе 1-секундной ритмической стимуляции 10 имп./с оставалась неизменной, при 50 имп./с снизилась на 7,0 ± 3%, 100 имп./с - на 11,5 ± 6,7%, 300 имп./с - на 28,2 ± 8% (рис. 1, Д, б - д).
Следующая серия опытов, в которой изучали развитие ТБ и СЗБ под влиянием 1 мМ РУ-353, проведена при рН омывающего раствора, сниженного до 3,5. При таком рН наступление ТБ замедлилось еще значитель-
нее - половинная блока (снижение амплитуды ПД до 50%) составила 52,5 ± 15 мин, что оказалось в 10,9 раза продолжительнее (различия статистически достоверны, Р < 0,05), чем при рН 7,3, и в 2,1 раза - чем при рН 5,0. СЗБ на фоне уменьшенной до 50% амплитуды ПД (рис. 2, Б, а) в процессе 1-секундной стимуляции частотой 10 имп./с снижалась дополнительно на 23,0 ±3,3%, 50 имп./с - на 50,5 ± 6,3%, 100 имп./с - на 63,5 ± 10%, 300 имп./с - на 83,7 ± 7,1% (рис. 2, Б, б - д).
После этого нерв со сниженным наполовину ПД поместили для отмывания в исходный раствор Рингера с рН 7,3. Оказалось, что во время отмывания нерва в исходном растворе Рингера амплитуда одиночного ПД на максимальное раздражение еще в течение 1-5 ч продолжает снижаться (рис. 2, В, а). Восстановление оди-
Рис. 2. Тоническое и стимулзависимое блокирование проводимости нервных волокон седалищного нерва под влиянием 1 мМ РУ-353 при замене активной реакции (рН) омывающего раствора Рингера с 7,3 на 3,5
А - потенциал действия, возникающий в ответ на максимальное одиночное (а) и ритмические (б - д) раздражения нерва частотой 10, 50, 100, 300 имп./с, находящегося в исходном растворе Рингера с рН 7,0. Б - то же через 55 мин выдерживания нерва в растворе Рингера с 1 мМ РУ-353 и рН 3,5. В, Г и Д - то же после 3, 20 и 45 ч отмывания нерва от РУ-353 в растворе Рингера.
Кубанский научный медицинский вестник № 8 (113) 2009
010201020102010202022502010201020102010202010800000100010001
Кубанский научный медицинский вестник № 8 (113) 2009
ночного ПД до 75% его исходной величины произошло только через 38,3 ± 10 ч. Уменьшение амплитуды ПД нерва в процессе ритмической стимуляции частотой 10 имп./с достигло 80% таковой первого ПД (рис. 2, В, б). При более высоких частотах стимуляции амплитуда ПД нерва снизилась до нуля при 50 имп/с - за 285 мс, 100 имп/с - за 140 мс, 300 имп/с - за 55 мс (рис. 2.В, в - д). На осциллограмме, записанной через 45 ч после начала отмывания нерва от РУ-353, видно, что СЗБ выражено слабо и лишь при высоких частотах стимуляции наблюдается относительно небольшое снижение амплитуды ПД нерва (рис. 2, Д, б - д).
График изменения во времени развития половинной времени блокирования проводимости нервных волокон седалищного нерва (снижения амплитуды ПД до 50% исходной) под влиянием 1 мМ РУ-353 при рН омы-
Рис. 3. Изменение продолжительности развития тонического блокирования проведения возбуждения в нервных волокнах седалищного нерва до 50% исходной величины под влиянием 1 мМ РУ-353 в растворе Рингера с рН: 7,3 (а), 5,0 (б), 3,5 (в)
вающего раствора Рингера 7,3, 5,0 и 3,5 представлен на рисунке 3.
Как видно, половинная времени блокирования нервных волокон под влиянием 1 мМ РУ-353 при снижении рН раствора Рингера с 7,3 до 5,0 и 3,5 возросла соответственно в 5,2 и 10,9 раза. При этом следует учесть, что в омывающих растворах Рингера при рН 5,0 и 3,5 все 100% молекул исследуемого вещества находятся в заряженной форме. Ставшее аксиоматичным положение о том, что через клеточную мембрану проходят только нейтральные (незаряженные) молекулы, заставляет предполагать, что часть молекул РУ-353 на короткое время переходит из заряженной формы в нейтральную и это обеспечивает им возможность проникнуть через мембраны нервных волокон в цитоплазму и оттуда блокировать натриевые каналы.
Отмывание из нерва РУ-353 в растворе Рингера происходит медленно. Восстановление амплитуды ПД до исходной величины при выдерживании нерва в растворе Рингера с рН 7,3 происходило в течение 5,8 ± 3,1 ч.
При низких рН амплитуда ПД в процессе отмывания восстанавливалась всего до 75% исходной величины. После выдерживания в растворе с рН 5,0 восстановление амплитуды ПД до 75% исходной величины при отмывании РУ-353 в исходном растворе Рингера произошло за 26,7 ± 11 ч, а с рН 3,5 - за 38,3 ± 10 ч.
Таким образом, в опытах на А-волокнах седалищного нерва РУ-353 вызывает ТБ и СЗБ поведения возбуждения, выраженность которого зависит от рН наружного раствора. Смещение активной реакции омывающего раствора в кислую сторону замедляет оба вида блокирования проводимости нервных волокон под влиянием РУ-353. Снижение рН раствора до 5,0 замедляет развитие ТБ проводимости под влиянием 1 мМ РУ-353 в нервных волокнах в 5,2 раза, до 3,5 - в 10,9 раза.
ЛИТЕРАТУРА
1. Анисимова В. А. Дигидрохлорид 1-(2-диэтиламиноэтил)-2-фенилимидазо[1, 2-а]бензимидазола, обладающий местно-анестезирующим действием, и фармацевтическая композиция на его основе / В. А. Анисимова, А. П. Галенко-Ярошевский, В. И. Минкин, И. Е. Толпыгин, А. А. Спасов, И. А. Варлашкина, А. В. Пискунов, И. А. Луговая, Т. Н. Футорянская. Патент РФ на изобретение № 2314312 от 10 января 2008 г.
2. Анисимова В. А. Местно-анестезирующая активность 1, 2-дизамещенных имидазо[1,2-а]бензимидазолов / В. А. Анисимова, М. М.Осипова, А. П. Галенко-Ярошевский [и др.] // Химико-фармацевтический журнал. - 2002. - Т. 36. № 8. - С. 21-24.
3. Галенко-Ярошевский А. П. Сравнительная оценка проводниковой анестезии, получаемой с помощью новокаина, маркаина, рихлокаина, и вещества РУ-353 / А. П. Галенко-Ярошевский, Ю. Р. Шейх-Заде, И. Л. Чередник // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2005. - Т. 139. № 6. - С. 645-646.
4. Галенко-Ярошевский А. П. Тоническое и стимулзависимое блокирование проводимости в А-волокнах седалищного нерва под влиянием производного имидазобензимидазола РУ-353/ А. П. Галенко-Ярошевский, Н. А. Мангушева, Л. Л. Каталымов [и др.] // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2007. -Приложение 3. - С. 22-24.
5. Мангушева Н. А. Особенности блокирования проведения возбуждения в нерве лидокаином и аймалином / Н. А. Мангушева, Л. Л. Каталымов // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2007. - Т. 143. № 3. - С. 262-266.
6. Ходоров Б. И. Природные нейротоксины - активаторы натриевых каналов возбудимых мембран нервных и мышечных клеток // Итоги науки и техники ВИНИТИ. Сер. «Физиология человека и животных». - 1990. - Т. 44. - С. 1-211.
7. Brose W. G. Subcutaneous lidocaine for treatment of neuropathic cancer pain / W. G. Brose, M. J. Cousins // Pain. - 1991. - Vol. 45. -P. 145-148.
8. Butterworth J. F. Molecular mechanisms of local anesthesia / J. F. Butterworth, G. R. Strichartz // A review Anesthesiology. - 1990. -Vol. 72. - P. 711-734.
9. HilleB. Local anesthetics: hydrophilic and hydrophobic pathways for the drug-receptor reaction // J. Gen. Physiol. - 1977. - Vol. 69. № 4. - P. 497-515.
10. Tanelian D. L. Neuropathic pain can be relieved by drugs that are use-dependent sodium channel blockers: lidocaine, carbamazepine, and mexiletine / D. L.Tanelian, W. G. Brose // Anesthesiology. - 1991. -Vol. 74. - P. 949-951.
Поступила 12.08.2009
