CC BY
1
Ключевые слова: электрокортикография, биоэлектрическая активность мозга, анксиолитические средства, доклинические исследования.
УДК 616-092.9-12-073.7
DOI 10.31684/25418475-2021-4-108
ВЛИЯНИЕ ФЕНАЗЕПАМА НА АМПЛИТУДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РИТМОВ ЭЛЕКТРОКОРТИКОГРАММ У КРЫС
1Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет, г. Санкт-Петербург 2Институт мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН, г. Санкт-Петербург
3Институт трансляционной биомедицины, Санкт-Петербургский государственный университет, г. Санкт-Петербург
4Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, г. Санкт-Петербург Кан А.В.1, Приходько В.А.12, Сысоев Ю.ИЛ2А4, Оковитый С.В.12
Метод фармакоэлектроэнцефалографии (фармако-ЭЭГ) позволяет установить уникальный паттерн влияния разных классов веществ, в том числе и анксиолитических средств, на биоэлектрическую активность головного мозга. Данное исследование было проведено для изучения влияния феназепама на изменение средних амплитуд ритмов электрокортикограмм у крыс. Препарат вводили однократно вну-трибрюшинно в дозе 1 мг/кг. В качестве представителя этой фармакологической группы был выбран феназепам, который, вызывает изменения биохимической активности мозга, усиливая ингибирующее действие у-аминомасляной кислоты на передачу нервных импульсов, стимулируя бензодиазепиновые рецепторы и влияя на миндалевидный комплекс лимбической системы. Действие препарата оценивали методом фармако-ЭЭГ. В результате получили достоверные изменения средних амплитуд, а-, р-низко-частотного-ритма (р-НЧ-ритма), р-высокочастотного-ритма (р-ВЧ-ритма), 5—ритма.
EFFECTS OF PHENAZEPAM ON THE AMPLITUDE CHARACTERISTICS OF ELECTROCORTICOGRAM RHYTHMS IN RATS
:St. Petersburg State University of Chemistry and Pharmacy, St. Petersburg 2N.P. Bekhtereva Institute of Human Brain, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg 3Institute of Translational Biomedicine, St. Petersburg State University, St. Petersburg 4I.P. Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg
A.V. Kahn1, V.A. Prikhodko12, Yu.I. Sysoev1'2'34, S.V. Okovitiy12
The method of pharmacoelectroencephalography (pharmaco-EEG) allows us to establish a unique pattern of the influence of different classes of substances, including anxiolytic agents, on the bioelectric activity of the brain. This research was conducted to study the effect of phenazepam on the change in the average amplitudes of rhythms on electrocorticograms of rats. The drug was entered once intraperitoneally at a dose of 1 mg/kg. Phenazepam was chosen as a representative of this pharmacological group, which causes changes in the biochemical activity of the brain, enhancing the inhibitory effect of y-aminobutyric acid on the transmission of nerve impulses, stimulating benzodiazepine receptors and affecting the amygdaloid complex of the limbic system. The effect of the drug was evaluated by the pharmaco-EEG method. This research shows how phenazepam affects the average amplitudes of rhythms on the rat electrocardiogram compared with the background recording. As a result, significant changes in the average amplitudes, a-, fi-low-frequency rhythm (fi-LF rhythm), fi-high-frequency rhythm (fi-HF rhythm), 5-rhythm was obtained.
Keywords: electroencephalography, brain electrical activity, anxiolytic agents, preclinical study.
Фармакоэлектроэнцефалография (фарма-ко-ЭЭГ) - это направление, которое изучает воздействие лекарственных средств на центральную нервную систему путем анализа изменений параметров электроэнцефалограмм в ответ на введение вещества и находится на стыке фармакологии и электрофизиологии [1,2]. Использование фармако-ЭЭГ возможно не только в клинических исследованиях для поиска специфических биофизических корре-
лятов фармакологических эффектов, но и в экспериментальных исследованиях, а также для определения и классификации психотропных веществ. С помощью современных технологий и доступных баз данных метод фармако-ЭЭГ позволяет как идентифицировать класс лекарственного вещества, так и определить спектр его воздействия на определенные нейромеди-аторные системы и установить молекулярные мишени вплоть до подтипа рецептора [3]. Та-
ким образом, при введении диазепама, который модулирует активность рецепторов у-ами-номасляной кислоты, наблюдается увеличение мощности p-ритма и регистрируется увеличение амплитуды Ь-ритма [4].
Целью данного исследования являлось изучение изменений средних амплитуд ритмов на электроэнцефалограммах крыс после однократного введения феназепама.
Материалы и методы
Эксперименты были выполнены на 6 белых беспородных крысах самцах массой 250-300 г, полученных из ФГУП ПЛЖ "Рапполово" (Ленинградская область).
Кортикографические электроды изготавливали из нихромовой проволоки диаметром 0.5 мм (для регистрирующих и референтного электродов) и диаметром 0.16 мм - для заземляющего электрода.
Перед проведением хирургической манипуляции предварительно животных наркотизировали раствором хлоралгидрата в дозе 400 мг/кг. После подготовки поверхности черепа просверливали отверстия соответствующих диаметров для электродов и фиксирующих винтов). Далее осуществляли имплантацию крысам кортико-графических электродов.
Координаты расположения электродов определяли с помощью стереотаксического атласа мозга крысы Paxinos и Watson [Paxinos, 213]. Регистрирующие электроды были равномерно и симметрично распределены по поверхности полушарий головного мозга. Дополнительную фиксацию конструкций в черепе обеспечивали с использованием стоматологической пластмассы Виллакрил С (Zhermack, Италия). После этого ушивали разрез кожи, проводили анти-
септическую обработку швов, а также прилежащей области.
После оперативного вмешательства животных содержали в индивидуальных клетках со свободным доступом к воде и корму в течение всего периода исследования. Сразу после операции для профилактики возникновения инфекции крысам вводили Бициллин-3 (500 ЕД/100 г, внутримышечно). Также во избежание обезвоживания на протижении первых 3-х дней после операции крысам вводили подкожно физиологический раствор.
Запись электрокортикографической активности у животных осуществляли не ранее, чем через 7 дней после операции с помощью 8-ка-нального энцефалографа Нейрон-Спектр-1 (Нейрософт, Россия. Регистрацию сигнала проводили одновременно с видеорегистрацией поведения в условиях домашней клетки при искусственном освещении. Запись осуществляли на протяжении 2 часов, из которых 30 минут составляла фоновая активность (до введения препарата или физиологического раствора) и 1,5 часа после инъекции. Для дальнейшего анализа отбирали два 60-секундных участка записи: непосредственно перед введением и спустя 20 минут после инъекции. Во время выбранных фрагментов электрокортикограмм животные находились в спокойном бодрствующем состоянии, при отсутствии локомоторной или исследовательской активности, а также груминга или скрэтчинга [5].
Испытуемый препарат вводили внутрибрю-шинно. Доза феназепама (ОАО «Новосибхим-фарм», Россия) - 1 мг/кг. В качестве контроля вводили физиологический раствор в эквиобъ-емном количестве (0,5 мл).
Рисунок 1 - Тепловая карта средних амплитуд ритмов на электроэнцефалограммах крыс, нормализованных относительно фоновой записи, после однократного введения феназепама (1 мг/кг) или натрия
хлорида
Результаты
Феназепам в дозе 1 мг/кг увеличивал средние амплитуды а-ритма на 87,1% (p<0,01), (3-НЧ-ритма и р -ВЧ-ритма на 98,0% и 27,6% соответственно (p <0,01 в обоих случаях), и Ь-рит-ма на 102,9% (p<0,01) по сравнению с фоновой записью. Также стоит отметить, что введение раствора феназепама не влияло на средние амплитуды 9-ритма в сравнении с фоновой активностью (рис. 1).
Заключение
Введение крысам феназепама в дозе 1 мг/кг привело к увеличению амплитуд Ь-, а-, р-НЧ-и р-ВЧ-ритмов, но не влияло на амплитуду 9-ритма. Полученные данные согласуются с тем известным фактом, что в основном транквилизаторы вызывают усиление р-активности.
Источники финансирования. Работа выполнена в рамках проекта Санкт-Петербургского государственного университета № 73025408 (Ю.С.).
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Список литературы:
1. Каркищенко Н.Н. Психоунитропизм лекарственных средств. М.: Медицина, 1993. 208 с.
2. Каркищенко Н.Н. Альтернативы биомедицины. Т. 2.Классика и альтернативы фарма-котоксикологии. М.: Межакадемическое издательство ВПК, 2007. 448 с.
3. Dimpfel W. Pharmacological modulation of dopaminergic brain activity and its refl ection in spectral frequencies of the rat electropharmacogram. Neuropsychobiology. 2008;58(3-4):178-186. DOI: 10.1159/000191124
4. Van Lier H., Drinkenburg W.H., Coenen A.M.L. Effects of diazepam and Zolpidem on EEG beta frequencies are behavior-specific in rats. Neuropharmacology. 2004;47(2):1
5. Hansen IH, Agerskov C, Arvastson L, Bastlund JF, S0rensen HBD, Herrik KF. Pharmaco-electroencephalographic responses in the rat differ between active and inactive locomotor states. Eur J Neurosci. 2019 Jul;50(2):1948-1971.
References
1. Karkishchenko N.N. Psychounitropism of drugs. Moscow: Medicine, 1993. 208 p. (In Russ.)
2. Karkishchenko N.N. Alternatives of biomedicine. Т. 2. Classics and alternatives of Pharmacotoxicology. Moscow: Interacademic Publishing House VPC, 2007. 448 p. (In Russ.)
3. Dimpfel W. Pharmacological modulation of dopaminergic brain activity and its reflection in spectralfrequenciesoftheratElectropharmacogram. Neuropsychobiology. 2008;58(3-4):178-186. DOI: 10.1159/000191124
4. Van Lier H., Drinkenburg W.H., Coenen A.M.L. Effects of diazepam and Zolpidem on EEG beta frequencies are behavior-specific in rats. Neuropharmacology. 2004;47(2):1
5. Hansen IH, Agerskov C, Arvastson L, Bastlund JF, S0rensen HBD, Herrik KF. Pharmaco-electroencephalographic responses in the rat differ between active and inactive locomotor states. Eur J Neurosci. 2019 Jul;50(2):1948-1971.
Контактные данные
Автор, ответственный за переписку: Приходько Вероника Александровна, ассистент кафедры фармакологии и клинической фармакологии Санкт-Петербургского государственного химико-фармацевтического университета; и.о. младшего научного сотрудника лаборатории направленной внутримозговой доставки препаратов Института мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН, г. Санкт-Петербург. 197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А
Тел.: +7 (812) 499-39-00, доб. 3060, +7 (999) 249-65-20 E-mail: [email protected]
Информация об авторах
Кан Александра Вениаминовна, аспирант кафедры фармакологии и клинической фармакологии Санкт-Петербургского государственного химико-фармацевтического университета, г. Санкт-Петербург
197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А
E-mail: [email protected]
Сысоев Юрий Игоревич, канд. биол. наук, доцент кафедры фармакологии и клинической фармакологии Санкт-Петербургского государственного химико-фармацевтического университета; научный сотрудник лаборатории направленной внутримозговой доставки препаратов Института мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН; научный сотрудник лаборатории нейропротезов Института трансляционной биомедицины, Санкт-Петербургский государственный университет; старший научный сотрудник лаборатории нейромодуляции двигательных и висцеральных функций Института физиологии им. И.П. Павлова РАН, г. Санкт-Петербург
197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А
E-mail: [email protected]
Оковитый Сергей Владимирович, д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой фармакологии и клинической фармакологии Санкт-Петербургского государственного химико-фармацевтического университета; заведующий лабораторией направленной внутримозговой
доставки препаратов Института мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН, г. Санкт-Петербург 197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А
E-mail: [email protected]
Contact information
Author responsible for correspondence: Prikhodko Veronika Aleksandrovna, Assistant of the Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology, St. Petersburg State University of Chemistry and Pharmacy; Acting Associate Scientist of the Laboratory of Directed Intracerebral Drug Delivery, N.P. Bekhtereva Human Brain Institute, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg. 197376, St. Petersburg, Professor Popov St., 14, Lit. A Тел.: +7 (812) 499-39-00, доб. 3060, +7 (999) 249-65-20 E-mail: [email protected]
Authors' information
Kahn Alexandra Veniaminovna, Postgraduate Student of the Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology, St. Petersburg State University of Chemistry and Pharmaceutical Sciences, St. Petersburg
197376, St. Petersburg, Professor Popov St., 14, lit. A E-mail: [email protected]
Sysoev Yuri Igorevich, Candidate of Biological Sciences, Associate Professor at the Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology, St. Petersburg State University of Chemistry and Pharmacy; Researcher at the Laboratory of Directed Intracerebral Drug Delivery of the N.P. Bekhtereva Human Brain Institute, Russian Academy of Sciences; Researcher at the Laboratory
of Neuroprostheses at the Institute of Translational Biomedicine, St. Petersburg State University; Senior Researcher at the Laboratory of Neuromodulation of Motor and Visceral Functions at the I.P. Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, Russia. I.P. Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, Russia
197376, St. Petersburg, Professor Popov St., 14, lit. A E-mail: [email protected]
Okovitiy Sergey Vladimirovich, Doctor of Medical Sciences, Professor, Head of the Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology, St. Petersburg State University of Chemistry and Pharmacy; Head of the Laboratory of Directed Intracerebral Drug Delivery, N.P. Bekhtereva Human Brain Institute, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg.
197376, St. Petersburg, Professor Popov St., 14, Lit. A E-mail: [email protected]
Поступила в редакцию 12.10.2021 Принята к публикации 15.11.2021 Для цитирования: Кан А.В., Приходько В.А., Сысоев Ю.И., Оковитый С.В. Влияние феназепама на амплитудные характеристики ритмов электрокортикограмм у крыс. Бюллетень медицинской науки. 2021;4(24): 108111.
Citation: Kahn A.V., Prikhodko V.A., Sysoev Yu.I., Okovitiy S.V. Effects of phenazepam on the amplitude characteristics of electrocorticogram rhythms in rats. Bulletin of Medical Science. 2021;4(24): 108-111. (In Russ.)
