CC BY
396
церебропротекторные и энергостабилизирующие эффекты полипренольного препарата ропрена ПРИ ИШЕМИИ головного мозга у крыс
УДК 615.21
© В. С. Султанов1, И. В.Зарубина2, П. Д. Шабанов2
1 Solagran Limited, Австралия
2 Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова, Санкт
Ключевые слова:___________________________________
ропрен; ишемия; головной мозг; энергетика; АТФ; АДФ; АМФ; креатинфосфат; лактат; пируват; крысы.
Резюме:________________________________________
В работе представлен обзор современных подходов к изучению ишемии и гипоксии головного мозга, а также фармакологических средств коррекции их последствий. Приводятся данные по изучению це-ребропротекторных и энергостабилизирующих эффектов полипренольного препарата ропрена при ишемии головного мозга у крыс на основании определения содержания креатинфосфата, адениловых нуклеотидов и их энергетического заряда, лактата и пирувата в тканях головного мозга. У крыс лигировали обе сонные артерии и в течение 7 дней внутри-брюшинно вводили ропрен в дозах 4,3 или 11,6 мг/кг. Препаратом сравнения был пирацетам (200 мг/кг). Результатом лечения явилось выраженное улучшение неврологического статуса ишемизированных животных, нормализация в головном мозге энергетического обмена (содержания креатинфосфата, адениловых нуклеотидов и их энергетического заряда), уменьшение лактоацидоза. Эффект был более выражен у ропрена в дозе 11,6 мг/кг, он был сопоставим с действием препарата сравнения пирацетама. Сделан вывод о церебропротекторных и энергостабилизирующих эффектах ропрена при ишемии головного мозга у крыс. Результаты исследования могут быть использованы в клинической практике для лечения нейродегенеративных заболеваний, последствий ишемических и травматических повреждений головного мозга.
Библиографическая ссылка:______________________
Султанов В. С., Зарубина И. В., Шабанов П. Д. Церебропротекторные и энергостабилизирующие эффекты полипренольного препарата ропрена при ишемии головного мозга у крыс // Обзоры по клин. фармакол. и лек. терапии. — 2010 — Т. 8 — № 3 — С. 31—47.
Петербург
ВВЕДЕНИЕ
Использование адекватных и легко воспроизводимых моделей ишемических расстройств важно для поиска путей их фармакологической коррекции. В большинстве экспериментальных моделей ишемии используют окклюзию сосудов. Принципиально все модели можно разделить на две группы: глобальной и фокальной ишемии. Глобальная ишемия, моделируемая окклюзией сосудов, по сути, не является истинно полной, тем не менее, при ней поражается большая часть переднего мозга. Наиболее распространенными моделями неполной переднемозговой ишемии являются следующие: 1) окклюзия четырех сосудов, 2) окклюзия двух сосудов в сочетании с гипотензией, 3) окклюзия двух сосудов у монгольских песчанок. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. Так, при использовании первой модели максимальная выраженность повреждений наблюдается уже через 24 ч после перевязки сосудов, а через 3 суток ишемические изменения наблюдаются в 85 % клеток полушария, но при этом выживаемость животных низка, что затрудняет воспроизводимость модели. Вторая модель позволяет снижать мозговой кровоток в гиппокампе, неокортексе и стриатуме [60]. При этом избирательно поражаются пирамидальные нейроны поля СА1 в гиппокампе, хвостатом ядре, покрышке и новой коре. Моделирование повреждения мозга у монгольских песчанок позволяет добиться значительной ишемии переднего мозга вследствие отсутствия у этих животных задних соединительных артерий. Изменения кровотока на этой модели схожи с таковым на модели двухсосудистой окклюзии у крыс. Выраженные изменения ЭЭГ отмечаются достаточно быстро, снижение кровотока в коре достигает 1 % от контроля, а в гиппокампе — 4 % [52].
Учитывая, что в клинике нередко встречаются формы патологии, основой которых являются острые
нарушения мозгового кровообращения на фоне кислородной недостаточности, в эксперименте используется модель острой гипобарической гипоксии, сочетающейся с ишемией головного мозга. Эта модель является промежуточной между моделями фокальной и глобальной ишемии. Впервые она предложена С. Левиным в 1960-х гг. [15]. Неполную ишемию мозга моделировали окклюзией общих сонных артерий под кратковременным эфирным наркозом, после чего животных «поднимали» в барокамере (скорость 50 м/с, высота 8 000 м) с экспозицией на высоте 90 минут. Такое сочетание гипоксии с ишемией мозга позволяет оценить защитный эффект препаратов в особенно жестких условиях. У части животных перед «подъемом» на «высоту» перевязывали правую сонную артерию, что предоставляло возможность оценить действие препарата при гипоксической гипоксии в неишемизированной зоне мозга и при сочетанном воздействии гипоксии с ишемией. Считается, что изменения метаболизма в левом полушарии, снабжаемом кровью через интактную сонную артерию, обусловлены в основном острой гипоксией, а в контрлатеральном полушарии — сочетанием двух факторов: гипоксии и ишемии [13]. В этих экспериментах гибели животных в барокамере не наблюдалось, контролем служили ложнооперированные животные.
Арсенал противогипоксических и противоишеми-ческих средств в настоящее время достаточно широк. Сюда можно отнести амтизол, гутимин, метапрот, ги-поксен, триметазидин, мексидол, блокаторы кальциевых каналов (циннаризин, флунаризин, нимодипин), производные винка-алкалоидов (винпоцетин, кавин-тон, винкамин), некоторые ноотропы (пирацетам, фенотропил, пантогам) [4, 25]. Однако современная фармакология требует открытия и изучения новых ан-тигипоксантов и противоишемических средств, в том числе растительного происхождения. К их числу может быть отнесен и ропрен, получаемый из нейтральной части хвои сосны и ели. И хотя ропрен зарегистрирован и позиционирован, прежде всего, как гепатопротектор, у него обнаружены выраженные психоактивирующие свойства, антидепрессантная активность, способность влиять на обмен дофамина в структурах мозга (стриатуме и прилежащем ядре) [33-35, 40, 41].
Ропрен представляет собой группу полипрено-лов, точнее смесь полипренолов, содержащих 8-18 изопреновых единиц и имеет следующую структурную формулу:
СН3
I
Н - (СН2-С =СН-СН2)п-ОН,
где п — число изопреновых звеньев от 8 до 18.
Регистрационный номер ропрена ЛСР-001521/07 от 12.07.2007 г., его получают по способу, описанно-
му в патенте ^и2238291). Ропрен производства ОАО «Фармацевтическая фабрика», Санкт-Петербург, рассматривается как концентрат полипренолов (с содержанием суммы полипренолов 95 %), рекомендован в качестве гепатопротекторного средства растительного происхождения (Код АТХ05ВА).
Показаниями к применению ропрена являются жировая дистрофия печени различной этиологии, гепатит, цирроз печени (в комплексном лечении), токсические поражения печени (алкогольные, наркотические, лекарственные).
Использование ропрена стимулирует репаративно-регенерационные процессы в печени, восстанавливает нарушенный гомеостаз, выводит токсины, способствует повышению активности антиоксидантной системы организма. Наряду с этим отмечено стимулирующее действие ропрена на уровень неспецифической резистентности организма (нейтрофильного и моноцитарного звена). В ходе лечения больных с патологией печени было установлено, что ропрен обладает еще иммуномодулирующим действием, оказывает нормализующее влияние на измененный статус организма, особенно на клеточное звено иммунитета, о чем свидетельствует повышение активных Т-лимфоцитов и индекса Т /Т . Применение ропрена сни-
^ хелперы супрессоры ^ I- I-
жает уровень аллергической напряженности организма, что подтверждается снижением циркулирующих иммунных комплексов и эозинофилов крови.
Центральные эффекты ропрена изучены недостаточно. Более того, нет точных сведений об интимных механизмах действия ропрена на центральную нервную систему (ЦНС) и высшие функции мозга. Не изучено влияние ропрена на энергетические процессы в клетках головного мозга, по-видимому, определяющих психоактивирующее действие препарата. Все указанное позволило сформулировать цель настоящей работы — изучение церебропротекторных и энергостабилизирующих эффектов ропрена при ишемии головного мозга у крыс.
ГИПОКСИЯ И ИШЕМИЯ головного мозга. биохимические механизмы развития и принципы фармакологической коррекции
Патогенетические аспекты гипоксических состояний
Гипоксия — состояние, возникающее при недостаточном снабжении тканей организма кислородом или нарушении его утилизации в процессах биологического окисления. Такое определение приводится в Большой медицинской энциклопедии (1977). Кис-
лородная недостаточность служит основой разнообразных патологических процессов, часто наблюдается в клинике и является одной из центральных проблем медицины. Изучение различных аспектов проблемы гипоксии имеет давнюю историю. В настоящее время накоплен значительный фактический материал о механизмах действия гипоксии, что позволило установить последовательность развития нарушений, создать различные классификации гипоксических состояний и выработать ее прогностические критерии [19]. Нередко одновременно встречается несколько типов гипоксии, что сопровождается наиболее глубокими нарушениями метаболизма, например, сочетание гипоксической гипоксии с относительной ишемией. Независимо от этиологии гипоксических состояний в развитии и исходе основного патологического процесса решающая роль принадлежит степени насыщения тканей кислородом и его участию в метаболических процессах. Информативным показателем истинного кислородного голодания является напряжение кислорода в артериальной крови и соотношение между скоростью транспорта кислорода кровью и его потреблением тканями организма [28].
В сохранении кислородного гомеостаза участвуют все функциональные системы организма. Фундаментальные закономерности кислородного гомеостаза тканей заключаются в определенной ок-сигенотопографии среднетканевых уровней напряжения кислорода и ритмики их колебаний. Потому важно знать критическую концентрацию напряжения кислорода, являющуюся функциональной величиной и изменяющуюся в соответствии с метаболической активностью клетки. На изменение значения напряжения кислорода влияют три основных фактора: его величина в окружающей среде, скорость потребления кислорода клетками и коэффициент диффузии кислорода в цитозоле. В органах характер распределения напряжения кислорода в физиологических и экстремальных условиях различен и определяется уровнем потребления ими кислорода и характером кровоснабжения. Головной мозг отличается высоким потреблением кислорода наряду с чувствительностью к его недостатку. Гипоксическая гипоксия вызывает в мозге снижение линейной скорости кровотока на 20 % и объемной на 40 %, напряжение кислорода в ткани при этом составляет 26,4 мм рт. ст. [1]. При этом возникает десинхронизация и повышение электрической активности коры больших полушарий мозга. Снижение напряжения кислорода в миокарде на 50 % является критическим, приводящим к фибрилляции желудочков и остановке сердца [58]. Критическая величина напряжения кислорода в тканях миокарда 2-6 мм рт. ст. через 2 минуты вы-
зывает снижение скорости дыхания митохондрий кардиомиоцитов, при дальнейшем снижении напряжения кислорода возникает фибрилляция сердца [53]. Печень в норме отличается высоким потреблением кислорода, но в силу преимущественного кровоснабжения из системы воротной вены около 20 % гепатоцитов имеют низкое (0-10 мм рт. ст.) напряжение кислорода, и в печени существуют гипоксиче-ские микроучастки.
Приспособительные и компенсаторные реакции организма в ответ на кислородную недостаточность связаны с включением реакций, направленных на сохранение гомеостаза. Они условно разделяются на реакции, осуществляемые на уровне целого организма или его отдельных систем, и реакции на клеточном уровне. Однако, в силу определенных пределов функциональных резервов, организменные и системные компенсаторные реакции могут сменяться стадией истощения и декомпенсации, приводящей к выраженным функциональным нарушениям. Работами R. Агак и соавторов [43] и Н. Fukuda и соавторов [50] показано, что при снижении содержания кислорода в тканях выраженные метаболические изменения наступают до уменьшения потребления кислорода клетками. Изменения параметров метаболизма носят фазный характер. Рассматривая реакции клеток на гипоксию, В. А. Шахламов и В. И. Сороковой [42] выделили компенсаторную стадию полной обратимости метаболических изменений, которая в последующем сменяется стадиями частично обратимых и необратимых изменений.
Кислородная недостаточность оказывает дезорганизующее действие на все виды обмена, что приводит к нарушению функционального состояния жизненно важных органов и систем. По мнению Е. А. Коваленко и И. Н. Чернякова [17], перестройка аэробного окисления происходит при снижении концентрации кислорода в тканях до 5 мм рт. ст. Выраженность этих нарушений в различных органах и тканях неодинакова. Так, печень может нормально функционировать практически в анаэробных условиях в течение 1 ч, скелетные мышцы — около 30 минут, кора головного мозга — в течение 5-7 секунд [16]. Однако во всех органах проявляется стереотипный неспецифический характер перестройки метаболизма, основу которого составляет экономная утилизация кислорода клетками, снижение интенсивности окислительного фосфорилирования и торможение биосинтеза метаболитов пластического обмена [14]. Подобные метаболические изменения способствуют рациональному расходованию энергетических ресурсов, которые быстро истощаются при кислородном и субстратном голодании, вызванном ишемией. Специфичность характера
реагирования метаболизма в условиях ишемии заключается в экономном использовании субстратов при затрудненном обновлении их фонда и удалении продуктов метаболизма, а в условиях гипоксии — в эффективной утилизации субстратов [59].
В методологии исследования гипоксических состояний и их фармакологической коррекции следует опираться на знания закономерностей и механизмов регуляции метаболизма организма, его органов и тканей. С этих позиций целесообразно рассмотреть метаболические изменения, возникающие при гипоксической гипобарической гипоксии и ишемии, как варианта локальной циркуляторной гипоксии. Сведения по этим вопросам представлены в той мере, в какой необходимо проследить динамику метаболических сдвигов при гипоксии и понять возможные пути фармакологической защиты страдающего от кислородной недостаточности организма.
Гипоксическую гипоксию вызывает снижение напряжения кислорода во вдыхаемом воздухе, что приводит к непременному снижению напряжения кислорода в альвеолярном воздухе, артериальной крови и уменьшению воздушно-венозного градиента напряжения кислорода. В экспериментальных условиях, как правило, руководствуются тем, чтобы выбранная модель гипоксии была легко воспроизводима, отражала причинно-следственный механизм нарушений при недостатке кислорода и была бы максимально приближенной к патогенезу клинических проявлений гипоксии. Этим критериям соответствует острая гипобарическая гипоксия, в основе которой лежит острое снижение напряжения кислорода в артериальной крови вследствие уменьшения парциального давления во вдыхаемом воздухе.
Циркуляторная гипоксия возникает в результате снижения транспорта кислорода кровью при нарушениях функции сердечно-сосудистой системы и неадекватном кровоснабжении на фоне нормального или сниженного содержания кислорода в артериальной крови. При этом наблюдается снижение напряжения кислорода в венозной крови и вследствие этого повышение венозно-альвеолярного и общего воздушно-венозного градиентов напряжения кислорода [27]. Важно принимать во внимание не только различия между состояниями гипоксии и ишемии, определяющие характер метаболических изменений в органах, но и чувствительность к этим воздействиям жизненно важных органов. Нарушения кровообращения, сопровождающиеся гипоксией, особенно опасны для головного мозга. Частота ишемических нарушений мозгового кровообращения составляет около 70 % сосудистых заболеваний мозга, при этом в половине случаев основным патогенетическим фактором является окклюзион-
ное поражение экстракраниальных артерий. Стено-зирующие поражения сосудов, кровоснабжающих головной мозг, становятся одной из причин возникновения мозговых инсультов ишемического типа [9]. Окклюзия общих сонных артерий у крыс через час вызывает снижение скорости мозгового кровотока с 55 до 37 мл/100 г/мин. Снижение скорости мозгового кровотока у человека во время ишемии с 55 до 20 мл/100г/мин приводит к выраженным клиническим нарушениям и изменениям электроэнце-фалогарммы, при снижении скорости кровотока до 10 мл/100г/мин происходят биохимические нарушения, приводящие к гибели нейронов [20]. Безусловно, ишемия головного мозга гораздо тяжелее гипоксического воздействия вследствие дефицита субстратов, среди которых важнейшим для мозга является глюкоза. Углеводные запасы в мозге практически отсутствуют, и при ишемии количества глюкозы хватает лишь на несколько секунд.
Для воспроизведения полной глобальной ишемии мозга существует несколько моделей. Одной из первых была модель шейного турникета, когда в манжету, обернутую вокруг шеи животного, нагнетается воздух и создается давление 600-700 мм рт. ст. [47]. Широкого распространения эта модель не получила и более популярными стали модели полной ишемии, вызываемые декапитацией или остановкой сердца. Особенностью глобальной ишемии является наличие временного промежутка от 12 ч до нескольких суток между ишемией и гибелью нейронов. Следует заметить, что для повреждения нейронов стриатума требуется более продолжительная ишемия, чем для нейронов гиппокампа [57]. Это свидетельствует о различии факторов, инициирующих повреждение и отвечающих за его дальнейшее развитие.
Для моделирования фокальной ишемии мозга используют, как правило, дистальную или проксимальную окклюзию средней мозговой артерии [51]. Технически окклюзия может выполняться либо экс-травазальным лигированием, либо интравазальным окклюдированием, либо фотохимическим тромбозом. Отличие модели фокальной ишемии от глобальной состоит, во-первых, в наличии разных по степени выраженности повреждений от центра до границы инфаркта, во-вторых, необходимости более длительной экспозиции ишемии для получения полной картины повреждения. Это обусловлено тем, что в сердцевине инфаркта кровоток практически всегда выше, чем при глобальной ишемии. Максимально воспроизводящей патологический процесс в клинике на сегодняшний день считают модель интравазальной проксимальной окклюзии средней мозговой артерии, выполняемой введением в просвет внутренней сонной артерии нейлоновой нити
до области отхождения от нее средней мозговой артерии [45].
В наших экспериментах циркуляторную гипоксию мозга моделировали у крыс перевязкой общих сонных артерий [15]. Крыс под легким эфирным наркозом фиксировали на станке, производили разрез кожи по передней поверхности шеи, лигировали обе сонные артерии и перевязывали их. Затем кожу зашивали шелком и обрабатывали антисептиком. Контролем в этих экспериментах служили ложно-оперированные животные. В наших исследованиях эту модель использовали при изучении влияния препаратов на выживаемость крыс в течение 7 суток и на метаболические изменения в жизненно важных органах крыс на разных сроках ишемии (животных забивали через полтора, 24 и 72 ч после окклюзии сонных артерий).
При моделировании ишемии мозга с последующей реперфузией после лигирования общих сонных артерий на них накладывали металлические зажимы. По истечении определенного времени (в наших экспериментах 90 мин) зажимы снимали, восстанавливая кровоток по артериям, и зашивали кожу на шее. Крыс этой серии экспериментов мы наблюдали в остром опыте в течение 3 суток от начала эксперимента, часть животных забивали через 90 мин после восстановления кровотока и исследовали в мозге изменения метаболических показателей.
Как уже отмечалось выше, в клинике нередко встречаются формы патологии, основой которых являются острые нарушения мозгового кровообращения на фоне кислородной недостаточности. В эксперименте для этих целей используется модель острой гипобарической гипоксии, сочетающейся с ишемией головного мозга. Эта модель является промежуточной между моделями фокальной и глобальной ишемии. Неполную ишемию мозга моделировали окклюзией общих сонных артерий под кратковременным эфирным наркозом, после чего животных «поднимали» в барокамере (скорость 50 м/с, высота 8 000 м) с экспозицией на высоте 90 минут. Такое сочетание гипоксии с ишемией мозга позволяет оценить защитный эффект препаратов в особенно жестких условиях при сочетанном воздействии гипоксии с ишемией [13].
Развитие биоэнергетической гипоксии и изменения адениннуклеотидного пула
Универсальными поставщиками энергии служат адениннуклеотиды, никотиновые и флавиновые нуклеотиды, высокоэргические (фосфоглицераты, ацетил-КоА и др.) и низкоэргические (глюкозо- и фруктозофосфаты и др.) соединения. Клеточная энергия также депонируется в виде различных суб-
стратов. Все эти метаболиты трансформируются в энергию АТФ, в связи с чем пул адениннуклеотидов и субстратов, способствующих ее ресинтезу, определяет энергетическую обеспеченность. В круговороте АТФ является связующим звеном процессов, идущих с выделением и потреблением энергии, и основным соединением, определяющим состояние энергетического потенциала биосистемы. На долю АТФ приходится до 80 % общего количества всех адениловых нуклеотидов, уровень которых в клетках поддерживается на относительно постоянном уровне. Основная масса АТФ образуется в результате окислительного фосфорилирования в окислительной цепи, локализованной в митохондриях, незначительная — в результате субстратного фосфорилирования. Скорость образования АТФ уравновешивается скоростью его распада и для энергетического обеспечения организма необходима координированная деятельность гликолити-ческих процессов и окислительного фосфорилиро-вания. Регуляторное действие адениннуклеотидов разнонаправленно и зависит от степени их фос-форилирования. Данные о содержании всех компонентов адениловой системы позволяют судить о направленности обменных процессов в ткани. Информативным является соотношение их молярных концентраций. Такой интегративной величиной, объединяющей три компонента адениловой системы в единую формулу, служит энергетический заряд: АТФ+0,5АДФ/АТФ+АДФ+АМФ [44]. Адениловые нуклеотиды — чрезвычайно лабильные метаболиты. Анализ временной организации энергетического обмена показывает, что в течение суток суммарное содержание адениннуклеотидов и величина энергетического заряда изменяются в широких пределах. Аденилатный контроль ключевых реакций метаболизма рассматривают как универсальную системную связь. Энергетический запас клетки в виде макроэргических соединений и субстратов особенно важен в условиях кислородной недостаточности, поскольку поддержание жизнедеятельности органов и организма в целом возможно до тех пор, пока дефицит энергии не достигнет определенных критических величин. Показателем эффективности энергетического обмена служит соотношение между количеством синтезированных богатых энергией соединений и потребленного кислорода, используемого в метаболических реакциях. Энергетические преобразования в клетке также зависят от величины НАД/НАДН в митохондриях, потенциала фосфори-лирования в цитозоле клетки, значения внутримито-хондриального рН и напряжения кислорода в среде [61, 62]. Существует точка зрения, что при гипоксии снижается скорость метаболических превращений.
В то же время механизмы этого явления до сих пор не раскрыты.
Первоначальной реакцией клеток на кислородную недостаточность является усиление интенсивности НАД-зависимого пути окисления [10, 11]. Это проявляется в увеличении содержания АТФ, повышении сопряженности митохондрий, снижении мембранного потенциала. При этом усиливается функциональная активность клеток, например, импульсная активность нейронов, сократительная способность миокарда. Характер подобных изменений позволяет их рассматривать как своеобразную срочную компенсаторную неспецифическую реакцию на гипоксию. Эта реакция непродолжительна и вскоре в условиях кислородного дефицита возникает, так называемая, биоэнергетическая гипоксия [22]. Митохондрии чувствительны к дефициту кислорода и повреждаются одними из первых среди внутриклеточных структур. В основе биоэнергетической гипоксии лежат последовательные изменения свойств митохондриального ферментного комплекса, приводящие к нарушениям энергосинтезирующей функции дыхательной цепи. Различают три стадии этого сложного фазного процесса [21, 23]. Первая стадия (компенсаторная) связана с инактивацией НАД-зависимого пути окисления и усилением сукцинатоксидазного пути. При этом прерывается поток электронов от НАДН к терминальному участку дыхательной цепи и утрачивается способность образования АТФ в первом пункте окислительного фосфорилирования. Вторая стадия (некомпенсируемая) сопровождается подавлением электронтранспортной функции дыхательной цепи в области цитохромов Ь-с. Третья стадия (терминальная) возникает в условиях аноксии и характеризуется ингибированием цитохромоксидазы. Кинетические свойства цитохромоксидазы, определяющие ее высокое сродство к кислороду позволяют ей функционировать вплоть до наступления аноксии. Все стадии биоэнергетической гипоксии коррелируют с изменениями в содержании АТФ и ведущих энергозависимых процессов в клетках. Эффективность окислительного фосфорилирования в большой степени зависит от критической величины содержания кислорода вблизи ансамблей дыхательных ферментов [62]. Снижение скорости фосфорилирования АДФ и разобщение окисления и фосфорилирования в митохондриях продемонстрировано во многих работах при гипоксических и ишемических повреждениях различной длительности и тяжести. Гипоксическое воздействие в течение 20 мин вызывает снижение адениннуклеотидного фонда в гепатоцитах крысы на 40 %, а действие гипоксии в течение 60 мин приводит к потери содержания АТФ в гепатоцитах крыс на 90 %. На изолированных гепатоцитах, весьма чув-
ствительных к изменениям в содержании кислорода в среде, показано, что наблюдаемая активация гликолиза не способна предотвратить снижение содержания АТФ и обеспечить его поддержание на стационарном уровне [24]. Высокая потребность мозга в кислороде вследствие больших энергетических затрат нервных клеток в нормоксических условиях поддерживается скоростью синтеза АТФ, превосходящей другие ткани по количеству и обороту молекулы АТФ в единицу времени. При гипоксиче-ской гипоксии и ишемии содержание АТФ и других макроэргических фосфатов в головном мозге значительно снижается [31]. Среди макроэргов первым на дефицит кислорода реагирует ГТФ, его можно рассматривать в качестве маркера ранних признаков гипоксии, которому принадлежит ведущая роль в развитии обратимых и необратимых изменений. Ишемия печени также сопровождается снижением пула адениннуклеотидов. В печени крыс в первые 30 с ишемии увеличивается содержание АДФ, АМФ и неорганического фосфата на фоне снижения содержания АТФ [49].
Таким образом, возможности образования митохондриальной АТФ — наиболее эффективной формы аккумуляции энергии и в физиологических условиях преобладающей над другими способами образования аденозинтрифосфата, — при кислородной недостаточности ограничены.
Проблема фармакологической защиты организма от кислородной недостаточности
Широкое распространение явления кислородной недостаточности, возникающей как в условиях уменьшения кислорода во внешней среде, так и при развитии патологических состояний, связанных со снижением доставки кислорода к тканям до уровня, недостаточного для поддержания функций, метаболизма и структуры клетки, определяет значимость разработки средств защиты от гипоксии. Фармакологические средства с целью повышения устойчивости организма к дефициту кислорода стали применяться одновременно с развитием патофизиологических и биохимических представлений
о приспособлении организма к кислородной недостаточности. Впервые пути защиты организма от гипоксии определил в 1878 г. P Bert. Основополагающими ученый считал усиление функций дыхания и кровообращения, увеличение кислородной емкости крови и приспособление тканей к условиям внутренней среды с низким парциальным давлением кислорода. В дальнейшем был подробно исследован комплекс приспособительных и компенсаторных механизмов организма, направленных на поступление и утилизацию клетками кислорода, изменения
клеточного метаболизма при кислородном голодании. При этом для повышения резистентности организма к гипоксии использовались многие фармакологические средства, стимулирующие или поддерживающие физиологические компенсаторноприспособительные реакции организма. Чаще всего перед исследователями не стояла специальная задача изыскания средств со специфическим противогипоксическим действием. Так, среди средств, изменяющих реакции срочной адаптации организма, для защиты от гипоксии использовались препараты, возбуждающие центральную нервную систему — аналептики, психостимуляторы, антидепрессанты и общетонизирующие средства. Предпосылкой для их применения послужила способность препаратов увеличивать объем дыхания, повышать артериальное давление, улучшать коронарное и мозговое кровообращение, что влечет за собой увеличение доставки кислорода к органам и тканям и повышает компенсаторные реакции организма. В то же время, все возбуждающие ЦНС средства значительно повышают интенсивность метаболизма, а, следовательно, увеличивают потребность тканей в кислороде. Потому эффективность от применения препаратов этой группы в большой степени зависит от их дозы, а также от выраженности, длительности кислородной недостаточности. При умеренно выраженной гипоксии применение фенамина, этимизола, элеутерококка и других психоактиваторов оказывает защитный эффект и повышает работоспособность в условиях гипоксии. Однако при гипоксии средней тяжести увеличение используемых доз этих препаратов не только не защищает организм, но снижает его толерантность к гипоксии.
Использование фармакологических средств, угнетающих ЦНС (снотворных, нейролептиков, транквилизаторов, противосудорожных) базируется на возможности с их помощью уменьшить энергетический расход организма при гипоксии. Изучение механизмов защитного действия препаратов этого ряда свидетельствует о повышении устойчивости организма при их применении в малых дозах. В больших дозах угнетающие ЦНС средства отягощают течение и исход гипоксического состояния в результате угнетения жизненно важных центров и компенсаторных возможностей организма. В целом, вещества этой группы не пригодны для использования в качестве противогипоксических средств в тех случаях, когда требуется сохранение работоспособности организма (авиационная, операторская, космическая медицина).
С целью защиты от кислородной недостаточности применялись и адренергические средства, поскольку активация симпато-адреналовой системы
влечет усиление работы сердечно-сосудистой системы, мобилизации многих путей энергетического обмена, что поддерживает определенное время функциональную активность организма. В дальнейшем стимуляция симпато-адреналовой системы повышает потребление кислорода и истощает энергетические ресурсы организма, углубляя проявления повреждающего действия гипоксии. Более оправданным является использование средств, снижающих напряжение симпато-адреналовой системы, например, в-адреноблокаторов.
Многокомпонентность патофизиологических и патобиохимических изменений при гипоксии определила использование в качестве их корректоров фармакологических веществ различного типа действия, среди которых регуляторы гемодинамики, блокаторы кальциевых каналов, препараты центрального действия, стабилизаторы мембран, антиоксиданты. Все же при фармакологической коррекции гипоксических нарушений следует отдать предпочтение препаратам метаболического типа действия, способным предупреждать развитие энергодефицита и развитие процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ).
В настоящее время ряд фармакологических препаратов выделен в самостоятельный класс (группу) антигипоксантов. Согласно «Методическим рекомендациям по отбору антигипоксантов», разработанным Проблемной комиссией по фармакологической коррекции гипоксических состояний Межведомственного научного совета по фармакологии и утвержденным Фармкомитетом Минздрава РФ в 1990 г., антигипоксантами называют вещества, облегчающие реакцию организма на гипоксию или предотвращающие ее развитие, а также ускоряющие нормализацию функции клетки в постгипоксический период. Как отдельная (самостоятельная) группа фармакологических веществ антигипоксанты стали разрабатываться в 1960-х гг. на кафедре фармакологии Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова под руководством проф. В. М. Виноградова. Ленинградской школой фармакологов был предложен и сам термин «антигипоксанты», обозначающий фармакологические средства защиты от повреждающего действия кислородной недостаточности, действие которых реализуется преимущественно на клеточном уровне [3, 5-7, 30]. Основные принципы и пути изыскания средств с антигипоксическими свойствами были сформулированы профессором
В. М. Виноградовым [6], в то время возглавлявшим кафедру фармакологии Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова. Исходя из биохимических предпосылок, В. М. Виноградов [5] наметил основные пути изыскания антигипоксических средств:
1) использование искусственных переносчиков электронов, способных «разгрузить» дыхательную цепь и НАД-зависимые дегидрогеназы от избытка электронов и восстановить кислородный обмен, связанный с фосфорилированием;
2) применение веществ, ограничивающих потребление кислорода в основном за счет ингибирования нефосфорилирующих реакций окисления;
3) использование субстратов, способствующих образованию АТФ анаэробным путем;
4) изыскание веществ, уменьшающих количество и токсичность продуктов анаэробного обмена. Естественно, что в защитном действии анти-
гипоксантов часто реализуется одновременно несколько отмеченных направлений. Необходимо подчеркнуть, что подходы к разработке энергодающих антигипоксантов и искусственных переносчиков электронов начали детально рассматриваться в работах сотрудников кафедры фармакологии Военномедицинской академии им. С. М. Кирова [5-7, 15, 30]. На протяжении многих лет, начиная с 1960-х гг., кафедра фармакологии Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова была чуть ли не единственной в мире, целенаправленно занимавшейся синтезом и изучением антигипоксических средств. Эти исследования были справедливо направлены не на создание новых средств симптоматического лечения болезни, а на лежащие в их основе базисные патофизиологические процессы. По образному выражению профессора Н. В. Лазарева, в прошлом руководителя этой кафедры, это была, по сути, «фармакология патологических процессов».
В класс антигипоксантов В. М. Виноградов включил вещества различного химического строения с общеклеточным, немедиаторным, нетканеспеци-фичным или системным действием, корригирующие нарушения энергетического обмена и их последствия и повышающие устойчивость организма в целом к дефициту кислорода. В зависимости от тяжести гипоксии эти фармакологические средства способны повышать резистентность к гипоксиче-скому воздействию как пассивную, так и активную с сохранением достаточно высокого уровня функционирования органов и систем [2, 3].
В настоящее время ряд препаратов из класса антигипоксантов внедрен в практическую медицину. Однако до сих пор не существует общепринятой единой классификации антигипоксантов, хотя и предпринимались попытки ее создания. Условно антигипоксанты разделяют на специфические и неспецифические. У первых (специфических) в условиях кислородной недостаточности антигипоксическая активность преобладает в общем спектре действия, но в нормоксических условиях они не изменяют
функционально-метаболической активности органов и организма в целом. У неспецифических антигипоксантов основная фармакологическая активность не связана с защитой от дефицита кислорода, а эффекты направлены на коррекцию расстройств функционально-метаболических систем, лишь вторично приводящих к гипоксическим нарушениям.
В. М. Виноградов и О. Ю. Урюпов [5, 30] выделили две основные группы антигипоксантов: улучшающих транспортную функцию крови и сохраняющих энергетический статус клетки при гипоксии.
Рассматривая гипоксию с биохимических позиций и учитывая важность предупреждения нарушений энергетического обмена, Л. Д. Лукьянова [21] приводит иную классификацию. В ней антигипоксанты разделены на препараты прямого энергизующего действия, корригирующие функции дыхательной цепи, и непрямого энергизующего действия, мишенями которых служат метаболические процессы, лишь опосредовано связанные с энергетическим обменом. Во избежание путаницы, истинными антигипоксантами целесообразно считать лишь средства с неткане-специфичным и несистемным действием, нормализующие при гипоксии функции дыхательной цепи и окислительного фосфорилирования в митохондриях. В границах своего действия антигипоксанты способны облегчить тяжесть патологического воздействия, уменьшить проявления гипоксических повреждений. К ним относятся препараты прямого энергизующего действия, в том числе субстраты и активаторы ферментов компенсаторных метаболических путей, связанных с циклом Кребса, а также «универсальные» антигипоксанты. Действие последних проявляется с одинаковой силой на всех моделях гипоксии. К «универсальным» антигипоксантам относятся аминотио-ловые препараты (гутимин и амтизол), созданные на кафедре фармакологии Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова под руководством профессора
В. М. Виноградова, гипоксен (олифен), метапрот, триметазидин (предуктал), мексидол, пирацетам и некоторые другие препараты. В последние годы показано, что и препараты растительного происхождения, в частности ропрен, получаемый из хвои ели, обладают антигипоксическими и противоишемиче-скими свойствами [18].
Тем не менее, поиск новых высокоэффективных и безопасных антигипоксантов и противоишемических средств остается актуальным до настоящего времени. Предпочтение здесь следует отдавать средствам, стимулирующим синтез нуклеиновых кислот и белка [26]. К ним можно отнести и новый препарат ропрен, представляющий собой природный биорегулятор, или транспортный липид, который в печени быстро метаболизируется в долихол, участвующий в
гликозилировании мембранных белков и образовании гликопротеинов. Ропрен позиционирован, прежде всего, как гепатопротектор, однако доказаны и его центральные (нейропротекторные и психоактивирующие) свойства [33, 35, 40, 41]. Сами долихолы метаболизируются, в основном, в печени, почках, селезенке. Выведение долихолов с желчью считается главным путем выведения их из организма.
Ропрен может активно компенсировать нарушения метаболизма изопреноидов в организме. В клинической практике нарушения метаболизма изопреноид-ного пути наблюдаются довольно часто при различных нейродегенеративных заболеваниях ЦНС, органов желудочно-кишечного тракта, иммунодефицитных состояниях, при таких заболеваниях как язвенный колит, алкогольный цирроз печени, гепатоцеребральная дегенерация печени, пептические язвы и заболевания пищеварительной системы, дегенеративные заболевания нервно-мышечной системы (остеопороз, остеоартрит, спондилез). Кроме того, подобные нарушения отмечены у больных с тромбозом сосудов и закупоркой артерий, а также при иммунодефицитных состояниях, включая ревматоидный артрит и другие системные заболевания соединительной ткани. И, наконец, следует отметить, что долихолфосфатный цикл является необходимым метаболическим звеном в процессах регенерации, дифференциации и пролиферации клеток [48, 55, 56].
Все указанное позволило сформулировать цель настоящей работы — изучение церебропротектор-ных и энергостабилизирующих эффектов ропрена при ишемии головного мозга у крыс на основании определения содержания креатинфосфата, адени-ловых нуклеотидов и их энергетического заряда, лактата и пирувата в тканях головного мозга.
Центральные эффекты ропрена изучены недостаточно. Более того, нет точных сведений об интимных механизмах действия ропрена на центральную нервную систему (ЦНС) и высшие функции мозга. Не изучено влияние ропрена на энергетические процессы в клетках головного мозга, по-видимому, определяющих психоактивирующее действие препарата. Все указанное позволило сформулировать цель на-
стоящей работы — изучение церебропротекторных и энергостабилизирующих эффектов ропрена при ишемии головного мозга у крыс.
материалы и методы исследования
Выбор животных и группы исследования
Опыты выполнены на 76 крысах самцах Ви-стар массой 200-220 г, выращенных в группе по 5 особей в стандартных пластмассовых клетках в условиях вивария. Животных содержали при свободном доступе к воде и пище. В выборе животных, их содержании и подготовке к эксперименту руководствовались современными требованиями [29]. Эксперименты проводили с соблюдением принципов гуманного отношения к лабораторным животным в соответствии с международными рекомендациями. В соответствии с протоколом исследования, все животные были разделены на 5 групп, каждая из которых включала 10 крыс. Распределение экспериментов по разделам исследований представлено в таблице 1. Исследования осуществляли в соответствии с «Руководящими методическими материалами по экспериментальному и клиническому изучению новых лекарственных средств» (1984), «Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием животных (1985) и «Правилами лабораторной практики в Российской Федерации (приказ МЗ РФ от 2003 г. № 267). Каждый из препаратов изучали одновременно с контрольной группой животных. Препараты (ропрен 4,3 мг/кг и 11,6 мг/кг и пирацетам 200 мг/кг) вводили животным внутрибрюшинно, ежедневно в объеме до 1,2 мл/крысу на протяжении 7 суток после воспроизведения острой ишемии мозга. Животные контрольной группы получали дистиллированную воду в эквивалентном объеме.
Неврологический статус крыс оценивали на 7-й день эксперимента после курсового применения ропрена (4,3 мг/кг и 11,6 мг/кг) и препарата сравне-
■ Таблица 1. Распределение экспериментов по разделам исследований
№ Группа крыс Определяемые показатели Число крыс в группе
1 Контроль 1 - ложноперированные креатинфосфат, АТФ, АДФ, АМФ. ЭЗ, лактат, пируват 10
2 Контроль 2 - крысы с ишемией креатинфосфат, АТФ, АДФ, АМФ. ЭЗ, лактат, пируват 10
3 Опыт 1 - ишемия + препарат сравнения пирацетам 200 мг/кг креатинфосфат, АТФ, АДФ, АМФ. ЭЗ, лактат, пируват 10
4 Опыт 2 - ишемия + ропрен 4,3 мг/кг креатинфосфат, АТФ, АДФ, АМФ. ЭЗ, лактат, пируват 10
5 Опыт 3 - ишемия + ропрен 11,6 мг/кг креатинфосфат, АТФ, АДФ, АМФ. ЭЗ, лактат, пируват 10
Примечание: АТФ — аденозинтрифосфат, АДФ — адегнозиндифосфат, АМФ — аденозинмонофосфат, ЭЗ — энергетический заряд.
■ Таблица 2. Неврологические нарушения функций по шкале McGrow
Неврологический симптом Балл, усл. ед.
Вялость, замедленность движений 0,5
Тремор 1,0
Односторонний полуптоз 1,0
Двусторонний полуптоз 1,5
Слабость конечностей 1,5
Односторонний птоз 1,5
Двусторонний птоз 1,5
Манежные движения 2,0
Парез 1-4 конечностей 2,0-5,0
Паралич 1-4 конечностей 3,0-6,0
Коматозное состояние 7,0
Смерть 10,0
ния пирацетама (200 мг/кг) через 1-1,5 ч после последнего введения исследуемых веществ.
Забой животных осуществляли на 7-й день опыта через 1-1,5 ч после проведения неврологических исследований. Крыс умерщвляли погружением в жидкий азот, мозг извлекали и помещали в сосуд Дьюара с жидким азотом, где он хранился до проведения биохимических анализов.
Моделирование острой ишемии головного мозга
Неполную ишемию мозга воспроизводили под кратковременным эфирным наркозом окклюзией общих сонных артерий. Крыс фиксировали на станке, препарировали общие сонные артерии, лигировали их и перевязывали. Рану обрабатывали антисептиком и послойно зашивали. Контролем для животных с ишемией служили ложнооперирован-ные животные, у которых воспроизводили все этапы операции без перевязки сонных артерий. Для крыс, получавших препараты, контроль составляли не-леченные животные с ишемией мозга (получавшие дистиллированную воду).
Оценка неврологического статуса крыс. Неврологический статус у крыс после окклюзии общих сонных артерий оценивали по шкале Stroke-index McGrow [14]. Тяжесть состояния определяли по сумме соответствующих баллов (табл. 2).
Регистрировали крыс с двумя степенями тяжести последствий ишемии:
• крысы с легкой симптоматикой (до 2,5 баллов по шкале stroke-index) — вялость движений, слабость конечностей, односторонний полуптоз, тремор, манежные движения;
• крысы с тяжелыми проявлениями неврологических нарушений (от 3 до 10 баллов) — парезы и параличи конечностей, а также боковое положение животных.
Динамику развития нарушений, вызванных окклюзией общих сонных артерий, наблюдали в течение 7 суток с регистрацией состояния животных на 7-е сутки после операции. Оценивали влияние препаратов на выживаемость крыс, отмечая гибель животных в течение 7 дней после операции [8].
Методы биохимических исследований
По окончании экспериментов на 7-е сутки крыс забивали, погружая в жидкий азот. Охлажденным инструментом извлекали большие полушария головного мозга, после чего ткань головного мозга гомогенизировали в жидком азоте и определяли в ней биохимические показатели, характеризующие энергетический обмен (содержание лактата и пи-рувата, креатинфосфата, АТФ, АДФ и АМФ) [12, 46, 54]. Общее количество выполненных биохимических анализов — 400.
Свободные адениннуклеотиды определяли с помощью восходящей тонкослойной хроматографии на пластинах «силуфол» и последующим сканированием на спектрофлуориметре MPF-4 «Hitachi» (Япония) [12]. Свободные адениловые нуклеотиды экстрагировали из 10 % гомогенатов замороженной в жидком азоте ткани головного мозга и приготовленных на 6N хлорной кислоте. Стандарты нуклеотидов (АТФ, АДФ и АМФ) фирмы Sigma (США) и исследуемые пробы наносили на пластины «Силуфол» в виде пятен на расстоянии 15 мм от нижнего края в конечном объеме 10 мкл. Разделение нуклеотидов проводили в хроматографической камере, насыщенной парами растворителей диоксан-изопропанол-аммиак-вода в соотношении 4 : 2 : 1 : 4. После развития хроматограммы локализацию пятен нуклеотидов осуществляли УФ-облучением. Прямое фотометрирование в отраженном свете проводили на сканирующем устройстве флуориметра при длине волны 260 нм.
Апертуру сканирующего устройства настраивали с учетом диаметра пятен определяемых веществ. Скорость сканирования составляла 30 мм/мин, направление сканирования — вдоль оси хроматограммы. Расчет содержания нуклеотидов проводили с учетом калибровочных кривых зависимости площадей пиков пятен от концентрации хроматографически чистых стандартов.
Расчет содержания свободных адениннуклеоти-дов в мкмоль/г ткани проводили по формуле:
С X V, х (у + у)
V, х У3 х т „
1 3 , где С — концентрация аде-
ниннуклеотида в зоне пятна, мкмоль;
V0 — объем кислоты для экстракции, мл;
V1 — объем супернатанта, мл;
V2 — объем 2М раствора углекислого калия для нейтрализации проб, мл;
V,, — объем пробы, наносимый на пластину, мл;
т — масса ткани, г или мл.
Показатели всех компонентов адениловой системы позволяют судить о направленности обменных процессов в ткани. Информативным является соотношение их молярных концентраций. Такой интегративной величиной, объединяющей три компонента адениловой системы в единую формулу, служит энергетический заряд [44].
В настоящей работе величину энергетического заряда адениловой системы рассчитывали по формуле: АТФ+0,5АДФ/ АТФ+АДФ+АМФ.
фармакологические вещества, используемые для устранения неврологических и биохимических последствий ишемии головного мозга у крыс
Для фармакологического анализа были использованы следующие фармакологические агенты: ро-прен масляный раствор, приготовленный на основе 25%-го масляного раствора, в дозах 4,3 мг/кг и
11,6 мг/кг, а также ноотропный препарат пирацетам в дозе 200 мг/кг. Выбор доз основывался на предпочтительном использовании указанных доз в поведенческих экспериментах [33, 35, 36]. Вещества вводили внутрибрюшинно ежедневно 1 раз в сутки в утренние часы в виде курса в течение 7 дней. Тестирование неврологического статуса проводили на 7-й день через 1-1,5 ч после последнего введения исследуемых веществ. Забой животных осуществляли на 7-й день опыта через 1-1,5 ч после исследования неврологического статуса животных.
Приготовление матричного раствора ропрена состояло в следующем. Брали 4 мл 25%-го масляного раствора ропрена, добавляли 496 мл стерильного оливкового масла, перемешивали и в дальнейшем
вводили в объеме 0,75-1,2 мл внутрибрюшинно ежедневно в течение 7 дней.
Статистическая обработка полученных результатов
Выборка для каждой группы животных составила 10 крыс. Математическую обработку результатов исследования проводили на компьютере с использованием стандартного пакета программ STATISTICA for Windows по общеизвестным методам вариационной статистики с оценкой статистической значимости показателей и различий рассматриваемых выборок по t-критерию Стьюдента. Различия в сравниваемых группах считались достоверными при уровне значимости 95 % (р < 0,05). В тексте, таблицах и на рисунках результаты экспериментов представлены в виде M ± m, где: М — среднее арифметическое, m — среднеквадратичная ошибка среднего арифметического, число животных в группах (n) было 10 особей.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование предусматривало изучение влияния ропрена в 2 дозах (4,3 мг/кг и 11,6 мг/кг) при его курсовом введении (7 дней, 1 инъекция в сутки) на выживаемость, неврологический статус и энергетический обмен в головном мозге крыс, у которых моделировали ишемию головного мозга перевязкой обеих сонных артерий.
Характеристика экспериментальной модели. Оценка влияния ропрена на выживаемость и неврологический статус крыс с ишемией головного мозга
В контрольной группе животных с окклюзией общих сонных артерий у 95 % крыс наблюдалось тяжелое и среднетяжелое течение экспериментальной ишемии мозга. На 7-е сутки после окклюзии общих сонных артерий при оценке неврологических отклонений у 70-100 % различных по устойчивости к гипоксии крыс наблюдали неврологические нарушения. У животных с ишемией мозга замедленность движений наблюдали в 70 % случаев, парезы — в 30 %, параличи — в 10 % случаев (табл. 3). При этом на 7-е сутки после окклюзии общих сонных артерий выживало 45 % животных. В группе ложно-оперированных крыс эти нарушения были отмечены у 5 % животных. Выраженных неврологических нарушений, проявляющихся в виде манежных движений по кругу и параличей конечностей в группе ложно-оперированных животных не наблюдалось.
Введение животным исследуемых препаратов после окклюзии общих сонных артерий на 7-е сутки
■ Таблица 3. Влияние ропрена и пирацетама на неврологический дефицит (по шкале McGrow) у крыс на 7-е сутки после ишемии головного мозга (М ± m, n = 10)
Неврологический симптом Ложно- оперированные Ишемия Ишемия+Пирацетам 200 мг/кг Ишемия+ропрен 4,3 мг/кг Ишемия+ропрен 11,3 мг/кг
Вялость, замедленность движений 5 ± 2 70 ± 4* 20 ± 3# 25 ± 1# 10 ± 2#
Слабость конечностей (начальная) 0 80 ± 5* 20 ± 2# 25 ± 2# 10 ± 1#
Манежные движения 0 45 ± 1* 3 ± 4# 5 ± 1# 0
Парез 1-4 конечностей 0 30 ± 4* 8 ± 1# 10 ± 3# 0
Паралич 1-4 конечностей 0 10 ± 2* 0 0 0
Примечание: приведено количество животных (%) с различной неврологической симптоматикой (%), * — р < 0,05 по сравнению с ложнооперированными животными, * — р < 0,05 по сравнению с ишемией.
■ Таблица 4. Влияние ропрена и пирацетама на выживаемость животных после ишемии головного мозга, (М ± т, п = 10)
Группа животных Выживаемость животных, %
Ложнооперированные 0
Ишемия 45 ± 2*
Ишемия + пирацетам 68 ± 4#
Ишемия + ропрен 4,3 мг/кг 56 ± 3#
Ишемия + ропрен 11,3 мг/кг 64 ± 5#
Примечание: приведено количество животных (%), * — р < 0,05 по сравнению с ложнооперированными животными, * — р < 0,05 по сравнению с ишемией.
сопровождалось снижением выраженности неврологических нарушений.
На фоне введения пирацетама у 20 % крыс наблюдали вялость движений, у 3 % манежные движения и у 8 % парезы конечностей. У всех животных, получавших препараты, отсутствовали параличи конечностей, парезы зарегистрированы на фоне применения ропрена в дозе 4,3 мг/кг в 10 % случаев.
При введении ропрена в дозе 4,3 мг/кг у 25 % крыс наблюдали замедленность движений и слабость конечностей, у 5 % — манежные движения. При применении ропрена в дозе 11,3 мг/кг у 10 % крыс наблюдали замедленность движений и слабость конечностей.
На фоне введения пирацетама на 7-е сутки после окклюзии общих сонных артерий выживало 68 % крыс, на фоне ропрена в дозе 4,3 мг/кг — 56 %; и ропрена в дозе 11,3 мг/кг — 64 % животных (табл. 4).
Таким образом, применение исследуемых препаратов в течение 7 суток после окклюзии общих сонных артерий уменьшало проявления неврологического дефицита у крыс и увеличивало их выживаемость в постишемическом периоде. Эффекты ропрена сопоставимы с действием пирацетама, а применение ропрена в дозе 11,3 мг/кг более эффективно, чем ропрена в дозе 4,3 мг/кг
Влияние ропрена на показатели энергетического обмена в головном мозге крыс с ишемией головного мозга
Одним из критериев оценки устойчивости тканей к экстремальным воздействиям, в первую оче-
редь, относится состояние энергетического метаболизма, которое быстро изменяется при ишемии. Ишемия головного мозга сопровождалась глубокими нарушениями энергетического обмена в головном мозге животных (табл. 5). Через 7 суток после окклюзии общих сонных артерий в больших полушариях головного мозга животных возрастало содержание молочной кислоты в 5 раз по сравнению с контролем и достоверно снижалось содержание пирувата на 78 %. Эти данные свидетельствуют о развитии метаболического ацидоза при ишемии головного мозга. Гиперлактацидемия свидетельствует об активации процессов анаэробного гликолиза — одного из срочных механизмов адаптации к кислородному голоданию. Поскольку ингибирование гликолиза ацидозом, по принципу отрицательной обратной связи, делает невозможным длительное энергообеспечение клетки за счет этого процесса, и при этом снижается энергосинтезирующая функция дыхательной цепи митохондрий, наблюдается снижение уровня макроэргических фосфатов. В опыте установлено, что при ишемии в тканях головного мозга у крыс снижается содержание креатинфосфата на 63 % и АТФ на 71 % на фоне увеличения содержания АДФ в 2 раза и АМФ на 163 % (р < 0,05).
Таким образом, ишемия головного мозга у лож-нооперированных сопровождается метаболическими изменениями гипоксического генеза, характеризующимися лактацидозом и снижением содержания макроэргических фосфатов в тканях.
■ Таблица 5. Влияние ропрена на содержание основных показателей энергетического обмена в головном мозге крыс при острой ишемии (М±т, п = 10)
Показатели Группы животных
Ложно- оперированные Ишемия Ишемия+пирацетам 200 мг/кг Ишемия+ропрен 4,3 мг/кг Ишемия + ропрен 11,3 мг/кг
Лактат, мкмоль/г 1,95 ± 0,04 10,05 ± 0,43 5,31 ± 0,18 5,40 ± 0,34 3,78 ± 0,22
Пируват, мкмоль/г 0,54 ± 0,02* 0,12 ± 0,01* 0,43 ± 0,01* 0,38 ± 0,03* 0,31 ± 0,02*
Креатинфосфат, мкмоль/г 4,71 ± 0,09# 1,74 ± 0,07# 2,78 ± 0,11# 2,32 ± 0,1# 3,01 ± 0,14#
АТФ, мкмоль/г 3,53 ± 0,03# 1,02 ± 0,05# 3,01 ± 0,12# 2,26 ± 0,1*# 2,72 ± 0,1#
АДФ, мкмоль/г 0,53 ± 0,02# 1,08 ± 0,04# 0,65 ± 0,02# 0,71 ± 0,03# 0,62 ± 0,03#
АМФ, мкмоль/г 0,3 ± 0,01# 0,79 ± 0,02# 0,43 ± 0,02# 0,60 ± 0,04# 0,43 ± 0,03#
Энергетический заряд адениловой системы 0,870 ± 0,001# 0,540 ± 0,002# 0,815 ± 0,001# 0,732 ± 0,003# 0,804 ± 0,002#
Примечание: * — р < 0,05 по сравнению с ложнооперированными, # — р < 0,05 по сравнению с ишемией.
Одним из информативных методов оценки степени энергодефицита является определение содержания адениннуклеотидов и величины энергетического заряда адениловой системы [14, 15]. Энергетический заряд, регулирующий скорость расхода и синтеза энергии в клетке, позволяет судить об ее энергетических возможностях по скорости метаболизма или активности ферментов АДФ, АМФ, АТФ и в целом об энергетическом потенциале в ткани легких и клетках крови. Установлено, что изменение пула адениловых нуклеотидов приводило к уменьшению величины их энергетического заряда, что в целом свидетельствует о развитии энергодефицита и снижении энергетического потенциала головного мозга животных. Данные на основные показатели и ферменты энергетического обмена представлены в таблице 5.
На фоне 7-дневного введения препарата сравнения пирацетама и изучаемого препарата ропре-на в тканях головного мозга крыс снижался уровень молочной кислоты. Так, при введении пирацетама 200 мг/кг и ропрена в дозе 4,3 мг/кг содержание лактата уменьшалось в среднем на 46,5 % по сравнению с нелеченными животными. На фоне действия ропрена в дозе 11,3 мг/кг содержание лактата в мозге животных снижалось на 62 % (р < 0,05). Содержание пирувата возрастало на фоне введения пирацетама на 258 %, ропрена в дозе 4,3 мг/кг — на 217 %, ропрена в дозе 11,3 мг/кг — на 233 %.
Наряду с этим на фоне действия изучаемых препаратов в тканях больших полушарий животных увеличивалось содержание креатинфосфата — одного из основных энергетических субстратов головного мозга. На 7-е сутки после окклюзии общих сонных артерий содержание креатинфосфата увеличивалось при введении пирацетама на 60 %, ропрена в дозе 4,3 мг/кг — на 33 % и ропрена в дозе 11,3 мг/кг —
на 73 % (р < 0,05). Содержание АТФ возрастало на фоне действия пирацетама в 3 раза, ропрена в дозе
4,3 мг/кг — на 122 %, ропрена в дозе 11,3 мг/кг — на 167 % (р < 0,05). Содержание продуктов гидролиза АТФ в мозге животных, получавших исследуемые препараты, снижалось. Так, при введении пираце-тама содержание АДФ достоверно уменьшалось на 40 %, при введении ропрена в дозе 4,3 мг/кг — на 34 % и ропрена в дозе 11,3 мг/кг — на 43 %. Содержание АМФ в тканях мозга снижалось при действии пирацетама и ропрена в дозе 11,3 мг/кг на 46 %, а ропрена в дозе 4,3 мг/кг — на 24 % (р < 0,05). Изменения в адениннуклеотидном пуле приводили к увеличению их энергетического заряда.
Таким образом, изучаемые препараты защищают головной мозг от развития метаболического ацидоза и предупреждают развитие глубоких нарушений энергетического обмена. Эффекты ропрена сопоставимы с действием пирацетама и применение ро-прена в дозе 11,3 мг/кг эффективнее, чем ропрена в дозе 4,3 мг/кг.
ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Приступая к обсуждению полученных результатов, следует отметить, что основные направления центрального действия ропрена и, тем более, интимные механизмы этого действия до настоящего времени не выяснены. Предыдущими нашими исследованиями [33, 35, 40, 41] показано, что ро-прен обладает умеренными психоактивирующими свойствами, антидепрессантной активностью, способностью изменять подкрепляющие свойства головного мозга. Указанные особенности действия ропрена на ЦНС связаны, по-видимому, с изменением обмена моноаминов, в частности
дофамина, в головном мозге. Так, ропрен в дозах 2,15-4,3-11,6 мг/кг активировал мезолимбическую дофаминергическую систему, главным образом в прилежащем ядре (ответственна за подкрепление), и угнетал обмен дофамина в нигростриат-ной дофаминергической системе (ответственна за двигательную активность) [41]. Следовательно, в действии препарата можно выделить, по крайней мере, два направления: первое связано с эффектами на эмоциональную сферу (депрессивность, подкрепление), второе — с двигательными эффектами препарата (в основном, нормализация разных видов двигательной активности, сниженной вследствие токсических воздействий на мозг). Традиционно эти виды фармакологической активности связывают с влиянием на медиаторные системы мозга. В действительности, это не совсем так. Ведущим звеном обеспечения как двигательных компонентов поведения, так и эмоциональных форм выражения является энергетический метаболизм, прежде всего, тканей головного мозга. Если нет достаточного (оптимального) уровня гли-колитических реакций или альтернативных форм образования энергии в важнейших органах (головной мозг, миокард, печень, почки, легкие), ни один вид поведенческой активности не будет выражен в оптимальном варианте (кроме реакций агрессии и бегства, направленных на спасение при угрозе жизни особи) [15, 32, 37-39]. Все это создало предпосылки для настоящего исследования, направленного на выяснение действия ропрена как потенциального нейропротектора и энергостабилизатора.
В модельных опытах на крысах, у которых воспроизводили ишемию головного мозга перевязкой обеих сонных артерий, показано, что ропрен в исследованных дозах (4,3 и 11,6 мг/кг) улучшает неврологический статус животных, повышает их выживаемость и уменьшает нейрохимические последствия ишемии в тканях головного мозга. Эффект ропрена в большей степени проявлялся при использовании дозы 11,6 мг/кг и был сопоставим с таковым классического ноотропа пирацетама (200 мг/кг). Это указывает на сходство в действии обоих препаратов при ишемии головного мозга на энергетический обмен. Важно отметить, что ишемия головного мозга и, как следствие, его гипоксия приводят к значительному истощению его энергетических запасов и без того скудных. Резко снижается содержание макроэргов (АТФ, креатинфосфата), возрастает количество недоо-кисленных продуктов (АДФ, АМФ, лактат), снижается энергетический заряд системы, развивается лактацидоз. Последний обусловлен 5-кратным (!)
повышением уровня молочной кислоты в мозге. На этом фоне пирацетам лишь на 46,5 %, а ропрен
11,6 мг/кг на 62 % (то есть почти на две трети) снижает лактацидоз. В этой же дозе ропрен на 73 % повышает содержание креатинфосфата (пирацетам на 60 %) и на 173 % содержание АТФ в тканях головного мозга. На уровень АДФ ропрен и препарат сравнения пирацетам действуют приблизительно одинаково, на 40-43 % снижая его. При этом и пирацетам, и ропрен восстанавливали до нормы энергетический заряд, характеризующий общее состояние энергетического обмена в мозге. В целом продемонстрирована фармакологическая близость эффектов пирацетама и ропрена (особенно в дозе 11,6 мг/кг) при ишемии головного мозга.
Следует подчеркнуть, что пирацетам является первым и признанным во всем мире классическим ноотропом. По определению, ноотропы представляют собой средства, улучшающие высшие функции мозга (внимание, память, мышление) и повышающие устойчивость организма и специально ЦНС к повреждающему действию агрессивных факторов внешней среды, будь то инфекция, интоксикация, травма мозга, шок или иное повреждение. Для пирацетама имеется строгая, гигантская по объему доказательная база его ноотропного действия. Что касается ропрена, то здесь получены достаточно убедительные данные по разным направлениям его центрального действия, в целом они положительные, но эти результаты не суммированы в направлении «ропрен-ноотроп». А жаль. Имеются все необходимые экспериментальные и клинические доказательства ноотропного действия ропрена. Однако он позиционирован как гепатопротектор, и это мешает восприятию препарата как центральнодействующего, с нооотропной и нейропротектор-ной направленностью. Хотя мы забываем, что тот же классический ноотроп пирацетам прекрасно действует как гастро- и гепатопротектор при соответствующих заболеваниях (язвенная болезнь, хронические гепатиты), хотя никто специально это, как правило, не подчеркивает. По-видимому, следует предпринять ряд усилий, чтобы доис-следовать ропрен (или его аналог) в направлении специального изучения нейропротекторного действия. Часть этих исследований уже начата при хронической алкогольной зависимости, болезни Альцгеймера и другой патологии ЦНС [35, 41]. Все же требуются дальнейшие систематические экспериментальные и клинические исследования обсуждаемых свойств (нейропротекторных, ноо-тропных, антидепрессантных) у ропрена.
ВЫВОДЫ
1. Перевязка общих сонных артерий, приводящая к ишемии головного мозга, вызывает выраженные неврологические нарушения у крыс, сопровождающиеся энергодефицитом в тканях головного мозга и лактацидозом. Указанные нарушения регистрируются, по крайней мере, в течение недели после окклюзии сонных артерий.
2. При выраженной ишемии головного мозга, вызванной окклюзией обеих сонных артерий, регистрируется высокая смертность крыс (до 50-55 % в течение первой недели), а у выживших животных наблюдается неврологический дефицит в форме вялости движений, слабости конечностей, одностороннего полуптоза, тремора, манежных движений, а в особо тяжелых случаях — парезов и параличей конечностей, бокового положения животных.
3. Типичным проявлением ишемии головного мозга у крыс является изменение содержания аденило-вых нуклеотидов в тканях мозга (снижение АТФ и креатинфосфата, повышение уровней АДФ, АМФ и лактата) и уменьшение энергетического заряда, характеризующего общий энергетический статус тканей.
4. Применение ропрена в дозе 4,3 мг/кг и 11,3 мг/кг в течение 7 суток после окклюзии общих сонных артерий снижает выраженность неврологических нарушений у крыс и увеличивает их выживаемость в постишемическом периоде.
5. Ропрен в дозах 4,3 мг/кг и 11,3 мг/кг защищает головной мозг от развития метаболического ацидоза и предупреждает развитие нарушений энергетического обмена.
6. Нейропротекторные и энергостабилизирующие эффекты ропрена сопоставимы с действием пи-рацетама. Действие ропрена в дозе 11,3 мг/кг более выражено в сравнении с дозой ропрена
4,3 мг/кг.
Литература
1. Агафонов В. П. Оценка кровотока и направления кислорода в тканях в условиях гипобарии: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. СПб., 1991. 20 с.
2. Бобков Ю. Г., Виноградов В. М., Катков В. Ф. и др. Фармакологическая коррекция утомления. — М.: Медицина, 1984. — 208 с.
3. Бобков Ю. Г., Иванова И. А. Методологические подходы к поиску фармакологических средств, эффективных при гипоксии и ишемии мозга // Пат. физиол. и эксперим. терапия. — 1987. — № 6. — С. 13-19.
4. Бурбелло А. Т., Шабров А. В. Современные лекарственные средства: Клинико-фармакологический
справочник практического врача. 4-е изд., перераб. и доп. — М.: ОЛМА Медиа групп, 2007. — 800 с.
5. Виноградов В. М. Фармакологические средства для профилактики и лечения гипоксии (состояние проблемы) // Кислородный гомеостазис и кислородная недостаточность. — Киев: Наукова думка, 1978. —
С. 183-192.
6. Виноградов В. М. Фармакология адаптивных процессов. — Л.: ВМедА, 1984. — 32 с.
7. Виноградов В. М., Криворучко Б. И. Фармакологическая защита мозга от гипоксии // Психофармакол. и биол. наркол. — 2001. — Т. 1. № 1. — С. 27-37.
8. Воронина Т. А., Островская Р. У. Методические указания по изучению ноотропной активности фармакологических веществ // Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. — М., 2000. — С. 153-158.
9. ДривотиновБ. В., Гарустович Т. К., ГарустовичЛ. В., Сайрам Н. Прогнозирование возникновения и ранняя диагностика осложнений ишемического инсульта (клиникоматематическое исследование) // Ишемия мозга. Мат. междунар. симп. — СПб., 1997. — С. 139-140.
10. Дудченко А. М. Пути и возможности стабилизации энергетических функций клеток при гипоксии // Гипоксия. Механизмы, адаптация, коррекция. Мат. Всерос. конф. — М. 1997. — С. 36-37.
11. Дудченко А. М. Энергетический метаболизм и функциональная активность клеток при гипоксии // Гипоксия. Механизмы, адаптация, коррекция. Мат. Всерос. конф. — М., 1997. — С. 37.
12. Зарубина И. В., Криворучко Б. И. Разделение и прямое количественное определение адениннуклеотидов на силуфоле // Украинский биох. журнал. — 1982. — Т. 54, № 4. — С. 437-439.
13. Зарубина И. В., Криворучко Б. И. Способ моделирования ишемических повреждений мозга // Усовершенствование методов и аппаратуры, применяемых в учебном процессе, медико-биологических исследованиях и клинической практике. Вып. 24. — Л.: ВМедА, 1993. — С. 37-38.
14. Зарубина И. В., Нурманбетова Ф. Н., Шабанов П. Д. Ан-тигипоксанты при черепно-мозговой травме. — СПб.: Элби-СПб, 2006. — 208 с.
15. Зарубина И. В., Шабанов П. Д. Молекулярная фармакология антигипоксантов. — СПб.: Н-Л, 2004. — 384 с.
16. Иванов К. П. Транспорт кислорода в тканях мозга в норме и при гипоксемии // Оксибиотические и анок-сибиотические процессы при экспериментальной и клинической патологии. — Киев, 1975. — С. 94-95.
17. Коваленко Е. А., Черняков И. Н. Кислород тканей при экстремальных факторах полета. — М., 1972. — 192 с.
18. Колбасов С. Е. Исследование биораспределения и фармакокинетики препарата «ропрен» в организме животных (заключительный отчет). — СПб.: Ин-т токсикологии ФМБА, 2007. — 42 с.
19. Колчинская А. З. Анализ гипоксических состояний и метода их коррекции с позиции теории систем // Гипоксия. Механизмы, адаптация, коррекция. Мат. Всерос. конф. — М., 1997. — С. 59-60.
20. Кригер Д. Интенсивное неврологическое лечение тяжелых ишемических инсультов полушарий головного мозга // Ишемия мозга. Мат. междунар. симп. — СПб., 1997. — С. 146.
21. Лукьянова Л. Д. Механизмы действия антигипоксантов. Антигипоксанты — новый класс фармакологических веществ // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Сер. фармакология и химиотерапевтические средства. Т. 27. Антигипоксанты / Под ред. Л. Д. Лукьяновой. — М., 1991. — С. 5-26.
22. Лукьянова Л. Д. Биоэнергетическая гипоксия: понятие, механизмы и способы коррекции // Бюл. эксперим. биол. и мед. 1997. — Т. 124. № 9. — С. 244-254.
23. Лукьянова Л. Д. Функционально-метаболические критерии адаптации к гипоксии // Эколого-физиологические проблемы адаптации. — М., 1998. — С. 234.
24. Лукьянова Л. Д., Дудченко А. М., Белоусова В. В. Влияние различных концентраций кислорода на содержание АТФ в изолированных гепатоцитах адаптированных и неадаптированных к гипоксии крыс // Бюл. эксперим. биол. и мед. — 1994. — № 12. —
С. 576-580.
25. Машковский М. Д. Лекарственные средства: Пособие для врачей. 15-е изд. — М.: Новая волна, 2008. — 1206 с.
26. Пастушенков Л. В., Лесиовская Е. Е. Фармакотерапия с основами фитотерапии. Часть II. — СПб.: СПбХФИ, 1995. — 420 с.
27. Селезнев С. А. Патогенез циркуляторных гипоксий // Пат. физиол. и эксперим. терапия. — 1981. — № 4. —
С. 16-21.
28. Середенко М. М. Нарушение транспорта кислорода кровью при гипоксии различного генеза и некоторые способы их коррекции // Фармакологическая коррекция гипоксических состояний. Мат. конф. — Гродно, 1991. — Ч. 1. — С. 81.
29. Трахтенберг И. М., Сова Р. Е., Шефтель В. О., Они-киенко Ф. А. Проблема нормы в токсикологии (современные представления и методические подходы, основные параметры и константы) / Под ред. И. М. Трахтенберга. — М.: Медицина, 1991. 262 с.
30. Урюпов О. Ю. О механизме действия и точке приложения амтизола // Гипоксия. Механизмы, адаптация, коррекция. / Мат. Всерос. конф. М., 1997. — С. 123.
31. Хватова Е. М., Сидоркина А. Н., Миронова Г. В., Шума-това Е. Н. Макроергические фосфаты как показатель оценки степени тяжести гипоксии мозга // Моделирование, патогенез и терапия гипоксических состояний. Горький, 1989. — С. 4-10.
32. Шабанов П. Д. Основы наркологии. — СПб.: Лань, 2002. — 560 с.
33. Шабанов П. Д. Влияние препарата ропрен на дофамин-зависимые формы поведения у крыс (заключительный отчет). — СПб. : ВМедА, 2008. — 45 с.
34. Шабанов П. Д. Психофармакология. — СПб.: 2008. — 416 с.
35. Шабанов П. Д. Изучение действия лекарственного препарата ропрен при токсическом поражении печени и головного мозга на функциональное состояние печени, поведение животных и метаболизм моноаминов в мозге крыс (заключительный отчет). — СПб.: ВМедА, 2010. — 73 с.
36. Шабанов П. Д., Зарубина И. В., Новиков В. Е., Цыган В. Н. Метаболические корректоры гипоксии. — СПб., 2010. — 916 с.
37. Шабанов П. Д., Лебедев А. А., Мещеров Ш. К. Дофамин и подкрепляющие системы мозга. — СПб.: Лань, 2002. — 208 с.
38. Шабанов П. Д., Лебедев А. А., Русановский В. В. Зо-осоциальное поведение млекопитающих. — СПб.: Элби-СПб, 2006. — 160 с.
39. Шабанов П. Д., Мещеров Ш. К., Лебедев А. А. Синдром социальной изоляции. — СПб.: Элби-СПб, 2004. — 208 с.
40. Шабанов П. Д., Султанов В. С., Лебедев А. А. и др. Защитные эффекты ропрена на модели подострого ге-патоза с энцефалопатией у крыс // Эксперим. и клин. фармакол. 2010. Прил. — С. 93-94.
41. Шабанов П. Д., Султанов В. С., Лебедев А. А. и др. Защитные эффекты полипренолов на модели подострого гепатоза с энцефалопатией у крыс // Мед. акад. журн. 2010. — Т 10, №2. — С. 50-57.
42. Шахламов В. А., Сороковой В. И. Реакция клеток на гипоксию (обзор) // Архив анатом., гистол. и эмбриол. 1983. — Т. 85, Вып. 7. — С. 12-25.
43. Araki R., Nashito I. Multicomponent analysis of near-infrared spectra of rat heard // Adv. Exp. Med. and Biol. — 1989. — Vol. 248. — P 11-20.
44. Atkinson D. The energy charge of the adenylate pool as a regulatory parameter. Interaction with feedback modifiers // Biochemestry. — 1968. — Vol. 7, №10. — P 40304034.
45. Belayev L., Zhao W., Busto R. et al. Transient middle cerebral artery occlusion by intraluminal suture. I. Threedimensional autoradiographic image analysis of local cerebral glucose metabolism-blood flow interrelationships during ischemia and early recirculation // J. Cereb. Blood Flow Metab. - 1997. - Vol. 17. - P 1266-1280.
46. Bergmeyer H. U. Methods of enzymatic analysis. — New York: Acad. Press, 1974. — Vol. 1. — P 438-444.
47. Eleff S. M., Maruki Y., Monsein L. et al. Sodium, ATP and intracellular pH transients during reversible compression ichemia of dog cerebrum // Stroke. 1991. — Vol. 85. — P. 893-904.
48. Elmberger P. G., Kalen A., Appelkvist E. -L., Dallner G. In vivo and in vitro synthesis of dolichol and other main me-valonate products in various organs of the rat // Eur. J. Bio-chem. — 1987. — Vol. 168. — P 1-11.
49. Frau D., Chanes M., Bois-Joyeux B. et al. Phosphate, purophosphate and adenine nucleotides equilibrium in rat liver after ethionine ingstion and during iscaemia // Nutr. Rep. Int. — 1981. — Vol. 24, № 3. — P 531-542.
50. Fukuda H., Yasuda H., Shimokawa S. Et. Al. The oxygen Dependence of the energy state of cardiac tissue // Adv. Exp. Med. Biol. — 1989. — Vol. 248. — P 567-573.
51. Ginsberg M. D., Busto R. Rodent models of cerebral ischemia // Stroke. — 1989. — Vol. 20. — P. 1627-1642.
52. Kato R., Araki T., Kogure K. et al. Seguential cerebral blood flow changes in short-term cerebral ischemia in gerbils // Stroke. — 1990. — Vol. 21. — P. 1346-1349.
53. Makiguchi M., Kawaguchi H., Tamura M. The effect of intracellular oxygen concentration on ventricular fibrillation // Adv. Exp. Med. Biol. — 1987. — Vol. 215. — P. 305-308.
54. Marbach E. P., Weil M. H. Rapid enzymatic measurement of blood lactate and pyruvate // Clin. Chem. — 1967. — Vol. 13. — P 314-325.
55. Scherer M. G., Waechter C. J. Brain dolichyl pyrophosphate / Solubilization, characterization, and differentiazion from dolichyl monophosphate phosphatase activity // J. Biol. Chem. — 1984. — Vol. 259, №23. — P. 14580-14585.
56. Sakakihira Y., Volpe J. J. Dolichol in Human brain: Regional and developmental aspects // J. Neurochemistry. — 1985. — Vol. 44. — P 1535-1540.
57. Schmidtkastner R., Fliss H., Hakim A. M. Subtle neuronal death in striatum after short forebrain ischemia in rats detected by in situ-end labeling for DNA damage // Stroke. — 1997. — Vol. 28. — P 163-169.
58. Schuchhardt S. Myocardial oxygen pressure // Adv. Exp. Med. And Biol. — 1985. — Vol. 46. — P 21-35.
59. Siesjo B. K. Calcium-mediated processes in neuronal degeneration // Ann. N. J. Acad. Sci. — 1994. — Vol. 747. — P140-161.
60. Smith M. L., Bendek G., Dahlgren N. et al., Models for studying long-term recovery following forebrain ischemia in the rat. 2. A 2-vessel occlusion model // Acta Neurol. Scand. 1984. — Vol. 69. — P 385-401.
61. Wilson D. F., Rumsey W. L. Factors Modulating the oxygen dependence of mitochondrial oxydative phosphorylation // Adv. Exp. Med. And Biol. — 1988. — Vol. 222. — P 121-132.
62. Wilson D. F., Vanderkool J. M., Green T. J. et al. A versatile and sensitive method for measuring oxygen // Adv. Exp. Med. Biol. — 1987. — Vol. 215. — P 71-77.
CEREBROPROTECTiVE AND ENERGY STABiLiZiNG EFFECTS OF POLYPRENOL DRUG ROPREN iN iSCHEMiA OF THE BRAiN iN RATS
V. S. Soultanov, I. V. Zarubina, P. D. Shabanov
♦ Summary: The review of modern approaches to study ischemia and hypoxia of the brain and pharmacological
drugs to diminish their subsequences is represented in the paper. The data concerning investigation of cerebropro-tective and energy stabilizing effects of polyprenol drug ropren in ischemia of the brain according to determination of the levels for creatine phosphate, adenyl nucleotides, and their energetic charge, lactate and pyruvate in the brain tissue are described too. Both carotid arterias were ligated in rats, and then ropren (4.3 or 11.6 mg/kg) was injected intraperitoneally every day within 7 days after ligation. The drug of choice was nootropics piracetam (200 mg/kg). The treatment was resulted in improving of neurological status of ischemic rats, normalization of energy metabolism
in the brain tissue (contents of creatine phosphate, adenyl nucleotides, and their energetic charge), decrease of lactate acidosis. The effect was higher after administration of ropren in dose 11.6 mg/kg and it was similar as after treatment with piracetam. It was concluded that ropren possessed cerebtoprotective and energy stabilizing effects in ischemia of the brain in rats.
♦ Key words: ropren; ischemia; brain; energy metanolism; ATP; ADP; AMP; creatine phosphate; lactate; pyruvate; rats.
♦ Информация об авторах
Султанов Вагиф Султанович — к. хим. н., исполнительный председатель компании «Solagran Limited».
Level 1, 480, St.Kilda Road, Мельбурн 3004, Виктория, Австралия. E-mail: [email protected].
Шабанов Петр Дмитриевич — заведующий кафедрой фармакологии, д. м. н., профессор.
Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова,
194044, г Санкт-Петербург, ул. акад. Лебедева, д. 6.
E-mail: [email protected]
Зарубина Ирина Викторовна — ведущий научный сотрудник кафедры фармакологии, д. б. н., профессор. Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова,
194044, г Санкт-Петербург, ул. акад. Лебедева, д. 6.
E-mail: [email protected].
Soultanov Vagif — PhD (Chemistry), executive chairman of Solagran Limited, Level 1, 480, St.Kilda Road, Melbourne 3004, Victoria, Australia.
E-mail: [email protected].
Shabanov Petr Dmitrievich — Doctor of Medical Sciences, professor, Head of the Department of Pharmacology.
Military Medical Academy. Military Medical Academy,
194044, St.Petersburg, Acad. Lebedev street, 6.
E-mail: [email protected]
Zarubina Irina Vladimirovna — Doctor of Biological Sciences. Military Medical Academy. Military Medical Academy,
194044, St.Petersburg, Acad. Lebedev street, 6.
E-mail: [email protected].
