CC BY
35
УДК 612.813 DOI 10.14526/19_205_19
ТОНИЧЕСКОЕ И СТИМУЛ-ЗАВИСИМОЕ БЛОКИРОВАНИЕ ПРОВЕДЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ В НЕРВЕ АНТИАРИТМИКОМ ПЕНТИЛАЙМАЛИНОМ
Н. А. Мангушева - кандидат биологических наук, доцент ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный педагогический университет
имени И.Н. Ульянова», Ульяновск
TONIC AND STIMULUS-DEPENDENT CONDUCTION OF EXCITATION BLOCKING IN THE NERVE BY MEANS OF ANTIARYTHMISANT
PENTILAYMALIN
N. A. Mangusheva - candidate of biological sciences, associate professor Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Professional Education "Ulyanovsk State Pedagogical University named after I.N. Ulyanov",
Ulyanovsk
Ключевые слова: пентилаймалин, нерв, тоническое блокирование проведения возбуждения, стимул-зависимое блокирование проведения возбуждения.
Аннотация. Проблема обезболивания является традиционно актуальной как в нейрофизиологии, так и в медицине. Местная анестезия является важным компонентом общего обезболивания. Несмотря на широкий выбор имеющихся в настоящее время местных анестетиков, необходимость в поиске и изучении новых веществ, обладающих местноанестезирующей активностью, остается одной из актуальных задач современной физиологии и медицины. Местные анестетики различаются по скорости развития блокирования и продолжительности его действия. При анестезии они часто вводятся в область нервных стволов. В связи с этим практический интерес представляют данные о динамике блокирования проведения возбуждения в волокнах нервного ствола.
Методы. Анализ и обобщение научно-методической литературы, эксперимент, статистическая обработка данных.
Материлы. Известно, что антиаритмические препараты, как и местные анестетики, блокируют Na+- каналы. В связи с этим актуальны исследования, направленные на использование антиаритмиков в качестве местноанестезирующих средств. Существует тоническое блокирование проведения возбуждения по нервным волокнам, приводящее к последовательному снижению амплитуды потенциалов действия под влиянием блокаторов Na+- каналов и стимул-зависимое блокирование, вызывающее угнетение генерации потенциалов действия и полное подавление их в процессе ритмической стимуляции нерва. Стимулзависимость - феномен, уже нашедший применение в клинической фармакологии. В частности, показана эффективность лекарственных веществ, усиливающих стимул-зависимое блокирование натриевых каналов, для снятия нейропатических болей, аритмий, болей при раке. Пентилаймалин является антиаритмиком аймалинового ряда, и анестезирующие свойства его остаются неизученными.
Результаты. В опытах на седалищном нерве озерной лягушки показано, что антиаритмик пентилаймалин вызывает снижение максимальной амплитуды потенциала действия нерва до 50% от исходной величины за 120 мин. Восстановление амплитуды потенциала действия нерва при последующем выдерживании в растворе Рингера происходит в течение 39,5 час. Стимулзависимый блок под влиянием пентилаймалина развивается за миллисекунды.
Заключение: Результаты эксперимента показали, что антиаритмик пентилаймалин является анестетиком длительного действия. Механизм действия пентилаймалина обусловлен его взаимодействием с натриевыми каналами. При электрической стимуляции нерва пентилаймалин вызывает сильно выраженное стимул-зависимое блокирование нервных волокон.
Keywords: pentilaymalin, nerve, tonic blocking of excitation conduction, stimulus-dependent blocking of excitation conduction.
Annotation. The problem of anesthesia is traditionally very urgent in neurophysiology and medicine. Local anesthesia is an important component of the general anesthetization. In spite of the wide variety of local anesthetics, the necessity to search for and study new substances, which possess local anesthetic activity, is still an urgent objective of the modern physiology and medicine. Local anesthetics differ according to the speed of the blocking effect and its duration. During anesthesia they are usually injected into the area of nerve trunks. That is why the information on the dynamics of excitation blocking in fibers of the nerve trunk is very interesting.
Research methods. Scientific-methodical literature analysis and summarizing, experiment, statistical data manipulation.
Materials. It is known that antiarythmical preparations, as the local anesthetics, block Na+-channels. That is why the research works, directed at antiarythmical preparations use as local anesthetics are very urgent. There is tonic blocking of excitation conduction on nerve fibers, which leads to the gradual amplitude decrease of action potentials under the influence of Na+- channels blockers and a stimulus-dependent blocking, which leads to action potentials generation inhibition and their full suppression during the process of a rhythmic nerve stimulation. Stimulus dependency - a phenomenon used in clinical pharmacology. The effectiveness of medicinal substances is shown, which increase a stimulus-dependent blocking of natrium channels, in order to eliminate neuropathic pain, arrhythmia, pain in case of cancer. Pentilaymalin is an antiarythmic of an ajmaline row and its anaesthetic characteristics are not studied.
Results. In experiments with the sciatic nerve of the lacustrine frog it is shown, that an antiarythmic pentilaymalin causes the decrease of the maximum amplitude of an action potential of nerve to 50% from the initial value within 120 minutes. An amplitude renewal of the nerve action potential in case of further holding in Ringer solution happens during 39,5 hours. A stimulusdependent block under the influence of the pentilaymalin develops within milliseconds.
Conclusion. The results of the experiment showed, that antiarythmic pentilaymalin is an anaesthetic of the prolonged effect. The mechanism of the pentilaymalin action is conditioned by its interaction with natrium channels. In case of a nerve electric stimulation pentilaymalin causes strong stimulus-dependent blocking of nerve fibers.
Введение. Проблема обезболивания является традиционно актуальной как в нейрофизиологии, так и в медицине. Местная анестезия является важным компонентом общего обезболивания. Несмотря на широкий выбор имеющихся в настоящее время местных анестетиков,
необходимость в поиске и изучении новых веществ, обладающих
местноанестезирующей активностью, остается одной из актуальных задач современной физиологии и медицины. Известно, что некоторые
антиаритмические препараты обладают
местноанестезирующими свойствами. Существует тоническое (при нанесении одиночного стимула) блокирование проведения возбуждения по нервным волокнам, приводящее к
последовательному снижению амплитуды потенциалов действия (ПД) под влиянием блокаторов №+- каналов, и стимул-зависимое блокирование, вызывающее угнетение генерации ПД и полное подавление их в процессе ритмической стимуляции нерва [5,7]. В предыдущих наших исследованиях [4] установлено, что антиаритмик аймалин вызывает длительное (21,5 часа) тоническое блокирование проведения возбуждения в нервных волокнах. Недостатком аймалина является медленное развитие
блокирования - при воздействии на нерв 1 мМ аймалина амплитуда потенциала действия (ПД) нерва снижается до 50% от исходной величины за 11,7+0,7 часов. Однако на фоне этого тонического блокирования наблюдается ярко выраженная стимулзависимость.
Ритмическая стимуляция приводила к падению амплитуды ПД до нуля: при 10 имп/с - за 190 мс, 50 имп/с - за 25 мс, 100 имп/с - за 12 мс. Стимулзависимость -феномен, уже нашедший применение в клинической фармакологии. В частности, показана эффективность лекарственных веществ, усиливающих стимул-зависимое блокирование натриевых каналов, для снятия нейропатических болей, аритмий, болей при раке [6, 8, 9].
В связи со значимостью результатов, полученных в опытах с применением аймалина в качестве анестезирующего средства,
представлялось важным исследовать анестезирующие свойства антиаритмика аймалинового ряда пентилаймалина.
Целью данной работы является исследование анестезирующих свойств антиаритмика аймалинового ряда пентилаймалина.
Методы и организация исследования. Опыты проводили на изолированных седалищных нервах
^=20)озерной лягушки Rana ridibunda Pallas при температуре 18-22° C. После препаровки нерв помещали в раствор Рингера следующего состава (мМ на 1 л): ШС1 - 114; КС1 - 2; 5; СаСЬ - 2,0; HEPES - 10 «Sigma» США, рН раствора поддерживали на уровне 7.3. Через 30-40 мин выдерживания в растворе Рингера нерв укладывали во влажную камеру на две пары электродов: проксимальные -раздражающие и дистальные - отводящие. Регистрировали амплитуду потенциала действия (ПД) нерва в ответ на одиночное максимальное раздражение и ритмическую стимуляцию частотой 10, 50, 100 имп/с.
После регистрации исходных данных нерв помещали в раствор Рингера с добавлением 1 мМ пентилаймалина («Sigma»). Периодически нерв вынимали из раствора с антиаритмиком и регистрировали амплитуду ПД. Когда амплитуда ПД на одиночный максимальный стимул снижалась до 75% и 50% от исходной величины, регистрировали ответ нерва на ритмическое раздражение и
восстановление амплитуды ПД нерва после ритмической стимуляции.
После того как амплитуда ПД снижалась до 50% от исходной величины, нерв помещали в раствор Рингера для определения времени, в течение которого происходит отмывание антиаритмика и восстановление амплитуды ПД до исходной величины.
Усиление и отведение ПД нерва осуществляли с помощью
электрофизиологической установки
УБНК-В производства экспериментальных мастерских Института экспериментальной биологии и медицины СО РАН.
Статистическую обработку
результатов производили с
использованием t-критерия Стьюдента.
Результаты и их обсуждение. В исходном состоянии амплитуда ПД нерва, находящегося в растворе Рингера, в процессе ритмической стимуляции частотой 10 имп/с снижалась на 3%, 50
имп/с - на 6%, 100 имп/с - на 9% от исходной величины (рисунок 2 а).
Рисунок 1. Снижение амплитуды ПД нерва в ответ на одиночный стимул под действием
пентилаймалина
Тоническое блокирование
проведения возбуждения в нервных волокнах под влиянием пентилаймалина, снижающее амплитуду ПД до 75% от исходной величины, происходило в течение 60,0 + 0,4 минут (рисунок 1). На фоне развившегося тонического блока ритмическая стимуляция нерва
продолжительностью 400 мс
дополнительно уменьшала амплитуду ПД при частоте 10 имп/с на 20%, при 50 имп/с - на 72%, при 100 имп/с - на 75% (рисунок 2 б). Прекращение стимуляции практически сразу приводило к восстановлению амплитуды ПД до величины ответа на одиночный стимул.
Амплитуда ПД на одиночный максимальный стимул под влиянием пентилаймалина до 50% от исходной величины снижалась за 120,0+10,0 минут (рисунок 1). При нанесении на этом фоне
ритмической стимуляции
продолжительностью 400 мс амплитуда ПД уменьшилась при частоте 10 имп/с на 45%, 50 имп/с - на 85%, 100 имп/с - на 88% (рисунок 2 в). При последующем отмывании пентилаймалина
выдерживанием в растворе Рингера амплитуда ПД восстанавливалась через 39,5+2,5 часов (рисунок 3). Механизмы действия аймалина и пентилаймалина, по-видимому, сходны. Оба препарата относятся к третичным аминам и находятся в водном растворе в двух формах: нейтральной и положительно заряженной (протонированной).
Пентилаймалин взаимодействует с №-каналами, находящимися в открытом или инактивированном состоянии [5,7]. Согласно теории модулированного рецептора, нейтральные молекулы антиаритмика проходят в цитоплазму
через липидный матрикс мембраны [4,5,7]. Часть проникших молекул под влиянием низкого рН цитоплазмы протонируется и в момент открывания активационных ворот
в заряженной форме входит из цитоплазмы в устье натриевого канала [1,2,3].
Рисунок 2. Стимуло-зависимое блокирование (СЗБ) проведения возбуждения в волокнах целого нервного ствола под влиянием пентилаймалина а - изменение амплитуды ПД при выдерживании нерва в растворе Рингера; б - СЗБ проведения возбуждения при снижении амплитуды ПД под влиянием пентилаймалина до 75% и в - до 50% от исходной величины. 1 - частота 10 имп/с, 2 - 50 имп/с, 3 - 100 имп/с
Рисунок 3. Восстановление амплитуды ПД при выдерживании нерва в растворе Рингера
после воздействия пентилаймалина
При электрической стимуляции количество открытых натриевых каналов увеличивается, заряженные молекулы блокатора входят в них и количество блокированных натриевых каналов увеличивается. Сильно выраженное стимул-зависимое блокирование при действии пентилаймалина, видимо, объясняется тем, что комплекс
инактивированной частицы с
пентилаймалином достаточно устойчив. Изученный нами антиаритмик
пентилаймалин является анестетиком длительного действия. Удлинение углеводородной цепи антиаритмика приводит к ускорению развития и увеличению продолжительности
блокирования.
Выводы:
1. Антиаритмик пентилаймалин является анестетиком длительного действия. Тоническое блокирование проведения возбуждения под влиянием пентилаймалина развивается в течение 2 часов и продолжается 39,5 часов.
2. Пентилаймалин вызывает сильно выраженное стимул-зависимое блокирование волокон седалищного нерва. Стимуляция частотой 50-100 имп/с в течение 400 мс усиливает стимул-зависимое блокирование вплоть до 80-90% подавления проводимости во всех волокнах нервного ствола.
Литература:
1. Галенко-Ярошевский, А. П. Тоническое и стимул-зависимое блокирование проводимости в А-волокнах седалищного нерва под влиянием производного имидазобензимидазола РУ-353 / А. П. Галенко-Ярошевский, Н. А. Мангушева, Л. Л. Каталымов, В.В. Шуреков, И. А. Варлашкина // Бюл. экспер. биол. 2007. - Прил. 3. - С. 22-24.
2.. Каттералл, У. Местные анестетики. Клиническая фармакология по Гудману и Гилману / У. Каттералл, К. Мэки / Под ред. А.Г. Гилмана. -М.,2006. - С. 291-306.
3. Малрой, М. Местная анестезия : Иллюстративное практическое руководство / М. Малрой. - М., 2003.
4. Мангушева, Н. А. Особенности блокирования проведения возбуждения в нерве лидокаином и аймалином / Н. А. Мангушева, Л. Л. Каталымов // Бюл. экспер. биол. 2007. - Т. 143. - № 3. - С. 262-266.
5. Ходоров Б. И. Природные нейротоксины - активаторы натриевых каналов возбудимых мембран нервных и мышечных клеток / Б. И.Ходоров // Итоги науки и техники ВИНИТИ Сер. Физиология человека и животных. - 1990. - Т. 44. -211 с.
6. Brose, W. G. Subcutaneous lidocaine for treatment of neuropathic cancer pain / W. G. Brose, M.J. Cousins // Pain. 1991. V. 72. P. 711-734.
7. Hille, B. A. Ionic Channels of Excitable Membranes / B. A. Hille // Ed. Sinauer Associates, Sunderland, Mass. - 1992. - P. 607.
8. Rowbotham, M. Mechanisms of neuropathic pain and their implications for the design
of clinical trials / M. Rowbotham // J. Neurology. 2005. V. 65. - P. 66-73.
9. Tanelian, D. L., Brose W. G. 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. V. 74. P. 945-951.
References
1. Galenko-Yaroshevskiy, A.P. A tonic and stimulus-dependent conduction blocking in A-fibers of the sciatic nerve under the influence of the derived imidazobenzimidazol Py-353 / A. P. Galenko-Yaroshevskiy, N. A. Mangusheva, L. L. Katalymov, V.V. Shurekov, I A. Varlashkina // Experimental biology bulletin. 2007. - enclosure 3. - P. 22-24.
2. Katterall, U. Local anesthetic. Clinical pharmacology according to Goodman and Gilman / U. Katterall, K. Meki / Under edition of A.G. Gilman. -Moscow, 2006. - P. 291-306.
3. Malroy, M. Local anesthesia : Illustrated practical manual / M. Malroy. - Moscow, 2003.
4. Mangusheva, N. A. The peculiarities of excitation conduction blocking in the nerve with the help of lidocaine and ajmaline / N. A. Mangusheva, L. L. Katalymov // Experimental biology bulletin. 2007. -Volume143. - № 3. - P. 262-266.
5. Khodorov, B. I. Natural neurotoxins -natrium channels activators of the excitable membranes of nerve and muscular cells / B. I.Khodorov // Conclusions of science and technics of All-Russian Institute of Scientific and Technical Information a Physiology of a man and animals series. - 1990. -Volume. 44. - 211 p.
6. Brose, W. G. Subcutaneous lidocaine for treatment of neuropathic cancer pain / W. G. Brose, M.J. Cousins // Pain. 1991. V. 72. P. 711-734.
7. Hille, B. A. Ionic Channels of Excitable Membranes / B. A. Hille // Ed. Sinauer Associates, Sunderland, Mass. - 1992. - P. 607.
8. Rowbotham, M. Mechanisms of neuropathic pain and their implications for the design of clinical trials / M. Rowbotham // J. Neurology. 2005. V. 65. - P. 66-73.
9. Tanelian, D. L., Brose W. G. 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. V. 74. P. 945-951.
Статья поступила в редакцию: 13.02.2015г.
