CC BY
41
Экспериментальная биология и медицина УДК 616.13-004.6-02:616.9
ВЛИЯНИЕ МАКРОЛИДОВ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЭНДОТЕЛИЯ И МИОКАРДА ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ МОДЕЛИРОВАНИИ L-NAME-ИНДУЦИРОВАННОЙ ЭНДОТЕЛИАЛЬНОЙ ДИСФУНКЦИИ
© Черноморцева Е.С.
Кафедра фармакологии, НИИ экологической медицины Курского государственного медицинского университета, Курск
E-mail: [email protected]
Проведенные экспериментальные исследования позволяют заключить, что макролидные препараты кларитроми-цин, джозамицин, рокситромицин, мидекамицин и азитромицин в дозе 30 мг/кг оказывали выраженное эндотелио- и кардиопротективное действие на модели L-NAME-индуцированного дефицита оксида азота, что выражалось в предотвращении развития эндотелиальной дисфункции, повышения адренореактивности, развития скрытой сердечной недостаточности при проведении функциональных проб, что связано с наличием собственных антиоксидантных свойств препаратов.
Ключевые слова: кларитромицин, джозамицин, рокситромицин, мидекамицин, азитромицин, L-NAME, эндотелиальная дисфункция.
INFLUENCE OF MACROLIDES ON THE FUNCTIONAL POSSIBILITIES OF ENDOTHELIUM AND MYOCARDIUM WITH THE EXPERIMENTAL MODEL OF L-NAME INDUCED
ENDOTHELIAL DYSFUNCTION
Chernomortseva E.S.
Pharmacology Department, SRI of Ecological Medicine of the Kursk State Medical University, Kursk
The carried out research make it possible to conclude that the macrolide preparations of Clarithromycin, Josamycin, Roxithromycin, Midecamycin and Azythromycin at the doses of 30 mg/kg rendered the expressed endothelio- and cardioproteсtive action on the model of L-NAME induced deficiency of nitric oxide, which was expressed in averting of development of the endothelial dysfunction, of adrenoreactive increase , development of the concealed heart insufficiency with conducting the functional tests and it is connected with the presence of its own antioxidant properties of preparations.
Keywords: Clarithromycin, Josamycin, Roxithromycin, Midecamycin, Azythromycin, L-NAME, endothelial dysfunction.
Результаты экспериментальных и клинических исследований последних лет подтвердили концепцию причинно-следственной взаимосвязи между эндотелиальной дисфункцией и развитием сердечно-сосудистых заболеваний и патологических состояний (атеросклероза, артериальной гипертензии, легочной гипертензии, сердечной недостаточности и др.) [10]. В настоящее время важная роль в комплексной фармакологической коррекции эндотелиальной дисфункции отводится веществам с антиоксидантными свойствами [2]. В последнее время большой интерес представляют появляющиеся экспериментальные данные об антиоксидантных свойствах группы мак-ролидных антибиотиков. Так, В. АНап на модели острого отита показал снижение макролидами повышенной активности эритроцитарной ксанти-ноксидазы, уровня малонового диальдегида и увеличение активности эритроцитарной N0 син-тазы (N08), которые являются важными индикаторами оксидативного стресса [6]. Также показана роль азитромицина, снижающего избыточную экспрессию индуцибельной N0 синтазы ^N08) и гиперпродукцию N0, вызванной провоспали-тельным повреждающим действием иприта на
бронхиальный эпителий до нормального уровня. Одновременно макролиды снижали продукцию цитокинов и медиаторов воспаления интерлейкинов (ИЛ) 6, 8, 1р, фактора некроза опухоли а (ФНОа) [9]. Недавние исследования показали возможность азитромицина снижать уровень реактивных форм кислорода (РФК), выделяющихся воспаленными клетками, улучшать липидный спектр, значительно снижать активность пере-кисного окисления липидов (ПОЛ), смертность пациентов после инфаркта миокарда, уровень фибриногена, С-реактивного белка, уровни Е- и Р-селектина, фактора Виллебранда, ИЛ-6, 1САМ молекул адгезии, способствовать нарастанию плазменного антиоксидантного резерва, и при этом оказывать благоприятное влияние на эндо-телийзависимую вазодилатацию [7, 11, 12, 14, 15]. Учитывая вышеизложенное, целью настоящего исследования явилось изучение кардио- и эндоте-лиопротективных эффектов азитромицина, рок-ситромицина, кларитромицина, джозамицина и мидекамицина в условиях Ь-КАМБ-индуцированного экспериментального дефицита оксида азота.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Моделирование L-NAME-индуцированного дефицита оксида азота проводились на самцах белых крыс линии Wistar массой 200-300 г. Ингибитор NO-синтазы ^нитро^-аргинин метиловый эфир (L-NAME, Sigma) вводился внутрибрюшин-но один раз в сутки в дозе 25 мг/кг в объеме 1 мл/кг в течение 7 дней [8]. Исследование показателей артериального давления в группах животных проводили под наркозом (этаминал натрия 40 мг/кг) посредством катетеризации сонной артерии. Показатели гемодинамики: систолическое артериальное давление (САД), диастолическое артериальное давление (ДАД) и частоту сердечных сокращений (ЧСС) измеряли на крысах с помощью датчика P23ID "Gould" США, АЦП
L-154 и компьютерной программы "Bioshel" в исходе, а также на фоне ряда функциональных проб, проводимых в представленной последовательности: 1. Проба на эндотелийзависимое расслабление сосудов (внутривенное введение раствора ацетилхолина (АХ) в дозе 40 мкг/кг из расчета 0,1 мл на 100г) [1]. 2. Проба на эндотелийне-зависимое расслабление сосудов (внутривенное введение раствора нитропруссида натрия (НП) в дозе 30 мкг/кг из расчета 0,1 мл на 100 г) [13]. Для объективизации оценки коррекции эндотелиальной дисфункции, возникающей при моделировании дефицита оксида азота (NO) введением L-NAME, нами использован специальный коэффициент эндотелиальной дисфункции (КЭД), предложенный в нашей лаборатории [4], характеризующий степень эндотелиальной дисфункции и отражающий соотношение площади над реакцией восстановления АД в ответ на введение нитро-пруссида натрия к площади над реакцией восстановления АД в ответ на введение ацетилхолина.
Исследование сократимости миокарда проводили у крыс, находящихся на управляемом дыхании. Полость левого желудочка зондировали иглой через верхушку сердца и регистрировали показатели кардиогемодинамики. Для оценки функциональных возможностей миокарда у животных проводили нагрузочные пробы в представленной последовательности: 1. Проба на адренореактив-ность (внутривенное введение 10-6 М раствора адреналина гидрохлорида в дозе 0,1 мл/100 грамм массы). 2. Нагрузка сопротивлением (пережатие восходящей дуги аорты на 30 сек). Исследуемые препараты вводились внутрижелудочно ежедневно в дозе 30 мг/кг. При статистической обработке данных рассчитывали среднее значение, величину стандартного отклонения. Различия считали достоверными при p<0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Показатели гемодинамики сосудистых функциональных проб на эндотелийзависимое и эндо-телийнезависимое расслабление существенно отличаются в группе с моделированием дефицита оксида азота введением блокатора N0-синтазы -Б^АМБ по сравнению с интактной группой. Оценку состояния реактивности сосудистой стенки осуществляли, используя расчётный показатель - коэффициент эндотелиальной дисфункции. На седьмые сутки введения Б^АМБ наблюдалось статистически достоверное увеличение КЭД в 5 раз по сравнению с интактными животными. Все изучаемые макролиды продемонстрировали равнозначно заметный позитивный результат в отношении уменьшения коэффициента эндотелиальной дисфункции, снижая его до уровня животных без патологии (табл.).
Исходя из патогенетической роли активации ПОЛ в развитии эндотелиальной дисфункции, а также ее несомненного влияния на функциональное состояние миокарда, нами исследовано кар-диопротективное действие макролидов на фоне Б^АМЕ-индуцированной блокады N0-синтазы. При измерении ЛЖД у крыс с Б^АМЕ патологией обнаружено повышение на 60% средних значений левожелудочкового давления (ЛЖД), что позволяет характеризовать кардиогемодинамику крыс как Б^АМЕ-индуцированную артериальную гипертензию. Моделирование гипертензии приводило к повышению показателей сократимости миокарда, что, вероятно, обусловлено гипертрофией левого желудочка. При использовании макролидов обнаружено, что исходные показатели сократимости левого желудочка снизились, наиболее близкие к интактным животным значения имели животные, получавшие рокситроми-цин и мидекамицин.
Для оценки функциональных возможностей миокарда гипертензивных животных проводились нагрузочные пробы. Проба на адренореак-тивность в группе животных, получавших Б-NAME, характеризовалась выраженным повышением инотропной реакции относительно контрольной серии. Макролиды в дозе 30 мг/кг вызывали достоверное снижение максимальных цифр левожелудочкового давления, вызванное Б-NAME-индуцированной патологией, за исключением кларитромицина, чьи показатели достоверно не отличались от таковых в контрольной группе (табл.).
На 25 секунде проведения пробы на нагрузку сопротивлением ЛЖД у интактных животных со-
Экспериментальная биология и медицина
ставило 83,6±2,1% от величины на 5 секунде (что принято за 100%).
Таблица
Влияние макролидов в дозе 30 мг/кг на показатели сократимости при проведении функциональных сосудистых и нагрузочных проб
Группы животных (n=10) Систолическое артериальное давление (мм рт.ст.) Диастолическое артериальное давление (мм рт.ст.) Коэффициент эндотелиальной дисфункции (усл. ед.) Исчерпание миокардиального резерва (%) Адренореак-тивность (мм рт.ст.)
Интактные 137,7±3,7 101,9±4,3 1,1±0,1 83,6±2,1 199,2±8,3
L-NAME (25 мг/кг) 190,3±6,7* 145,0±3,9* 5,4±0,6* 66,0±2,3* 247,3±4,8*
L-NAME + джозамицин 172,0±6,6* 132,6±5,2* 0,9±0,2# 86,2±5,8# 224,7±15,1#
L-NAME + рокситро-мицин 169,8±8,7# 131,7±6,8* 1,1±0,1# 76,3±6,2 191,4±8,5#
L-NAME + мидекамицин 158,0±7,1# 111,2±0,7 1,3±0,2# 91,6±4,2# 212,9±11,5#
L-NAME + кларитро-мицин 180,7±11,9 135,7±6,1* 1,2±0,1# 79,2±9,2 251,6±7,2*
L-NAME + азитромицин 183,0±10,4 138,3±7,1* 1,2±0,2# 91,2±7,3# 210,4±14,7#
Примечание: * - р<0,05 - в сравнении с группой интактных, - р<0,05 - в сравнении с группой Ь-№ЛМЕ.
В группе с Б^АМЕ-патологией - 66,0±2,3%, что связано с нарушениями сократительной функции миокарда.
Нагрузка сопротивлением выявила значительное восстановление миокардиального резерва во всех изучаемых группах животных, получавших макролиды. Максимальное сохранение миокардиального резерва наблюдалось при использовании мидекамицина, азитромицина и джозами-цина.
Таким образом, ежедневное в течение семи суток введение Б^АМЕ 25 мг внутрибрюшинно вызывает развитие эндотелиальной дисфункции, характеризующейся резким увеличением КЭД, АД, повышением адренореактивности с развитием скрытой сердечной недостаточности. Результаты исследования функционального состояния эндотелия и миокарда выявили отчетливое эндо-телио- и кардиопротективное действие представителей всех групп макролидных антибиотиков в дозе 30 мг/кг, выражающееся в снижении КЭД, предотвращении увеличения адренореактивности и развития скрытой сердечной недостаточности при проведении пробы на нагрузку сопротивле-
нием по сравнению с животными, с Ь-КЛМЕ-патологией.
Механизмы реализации эндотелиотропного и кардиотропного действия антиоксидантных препаратов связывают с тем, что при снижении уровня оксида азота проявляется усиление окислительных процессов с увеличением образования активных форм кислорода (супероксид-анион-радикала, гидрокси-радикала, пероксинитрита), которые усугубляют патологическое состояние. По этой причине для улучшения функций эндотелия и в целом сердечно-сосудистой системы применяется антиоксидантная терапия [3]. В коррекции эндотелиальной дисфункции, перспективными считаются препараты, обладающие антиокси-дантной активностью, так как главным механизмом, лежащим в основе эндотелиальной дисфункции, является снижение продукции и биодоступности N0 при одновременном повышении уровня супероксид-аниона вследствие увеличения окислительной активности НАДФ. Так, снижение синтеза оксида азота является одной из предпосылок возникновения и прогрессирования атеросклероза, приводящего к аномалиям в образовании N0 в организме, к числу которых относятся
повреждение клеточных мембран сосудов, снижение концентрации NO-синтаз и L-аргинина, уменьшение высвобождения оксида азота из поврежденных участков эндотелия коронарных сосудов, что ведет на первой стадии, к функциональным нарушениям работы миокарда [2]. В этой связи стратегия понижения уровня и прогрессирования функциональных и, далее, морфологических изменений миокарда, вызванных указанными явлениями, заключается в использовании веществ с антиоксидантной активностью с целью сохранения NO-индуцированных сигнальных путей в сосудах. Результаты проведённых экспериментальных исследований при моделировании дефицита оксида азота подтверждают наличие эндотелиопротективного компонента фармакотерапевтического воздействия представителей макролидов различных групп: 14-
членных (рокситромицин, кларитромицин), 15членных (азитромицин), 16-членных (мидеками-цин, джозамицин), снизивших показатель КЭД до уровня такового у интактных животных.
Применение указанных макролидов продемонстрировало значительное позитивное влияние и на сократительную способность миокарда, выражавшийся в предотвращении развития симптомов сердечной недостаточности при моделировании L-NAME-индуцированного дефицита оксида азота. Наши предыдущие исследования показали снижение азитромицином уровня малонового диальдегида, кетодиенов, диеновых конъюгатов, являющихся маркерами интенсивности ПОЛ в крови при экспериментальном инфаркте миокарда, что подтверждает наличие антиоксидантного механизма в реализации кардиопротективных эффектов макролидов [5].
Кардиопротективные свойства изученных препаратов при L-NAME-индуцированном дефиците оксида азота можно объяснить их способностью ингибировать стадию инициации свободнорадикальных реакций ПОЛ, предотвращением целого каскада негативных окислительных реакций, ведущих как к нарушению целостности клеточных мембран, так и угнетению ферментативных систем кардиомиоцитов, активации свертывающей системы, нарушению NO-зависимого тонуса коронарных артерий.
Таким образом, применение 14-, 15- и 16членных макролидных антибиотиков в дозе 30 мг/кг, независимо от химической структуры препарата, оказывало выраженное эндотелио- и кардиопротективное действие на модели L-NAME-индуцированного дефицита NO, что выражалось в снижении КЭД, предотвращении повышения адренореактивности миокарда и исчерпания миокардиального резерва при проведении
функциональных проб, что связано с собственными антиоксидантными свойствами препаратов.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГалаганМ.Е., ШироколоваА.В., ВанинА.Ф. Гипотензивное действие оксида азота, продуцируемого из экзо- и эндогенных источников // Вопр. мед. химии. - 1991. - Т. 37, № 1. - С. 67-70.
2. Граник В.Г., Григорьев Н.Б. Оксид азота (NO). Новый путь к поиску лекарств. - М.: Вузовская книга, 2004. -360 с.: ил.
3. Ланкин В.З., Тихазе А.К., Беленков Ю.Н. Антиоксиданты в комплексной терапии атеросклероза: pro et contra. -М.: Медпрактика, 2003. - 200 с.
4. Покровский М.В., Кочкаров В.И., Покровская Т.Г. и др. Методические подходы для количественной оценки развития эндотелиальной дисфункции при L-NAME-индуцированной модели дефицита оксида азота в эксперименте // Кубанский научно-медицинский вестник. - 2006. - № 10. - С. 72-77.
5. Черноморцева Е.С. А.с 2226101 RU С2, А 61 К 31/7048 Способ ограничения зоны некроза при моделировании коронароокклюзионного инфаркта миокарда у животных с пониженным антиоксидантным фоном. Курский гос. мед. ун-т. № 2002104522; Бюлл. 9. - 30 с.
6. Aktan B., Taysi S., Gumugtekin K. Effect of macrolide antibiotics on nitric oxide synthase and xanthine oxidase activities, and malondialdehyde level in erythrocyte of the guinea pigs with experimental otitis media with effusion // Pol. J. Pharmacol. - 2003. -Vol. 55, N 6. - P. 1105-1110.
7. Bakar O., Demirgay Z., Yuksel M The effect of azithromycin on reactive oxygen species in rosacea // Clin Exp Dermatol. - 2007. - Vol. 32, N 2. - P. 197-200.
8. Deng L.Y. Effect of hypertension induced by nitric oxide synthase inhibition on structure and function of resistance arteries in the rat // Clin. Exp. Hypertens. - 1993. - Vol. 15. - P. 527-537.
9. Gao X., Ray R., Xiao Y. Suppression of inducible nitric oxide synthase expression and nitric oxide production by macrolide antibiotics in sulfur mustard-exposed airway epithelial cells // Basic Clin. Pharmacol. Toxicol. - 2008. -Vol. 103, N 3. - P. 255-261.
10. Harrison D.C. Cellular and molecular mechanisms of endothelial cell dysfunction // J. Clin. Invest. - 1997. - Vol. 100. - P. 2153-2157.
11. Hillis G.S., Pearson C. V., Harding S.A. Effects of a brief course of azithromycin on soluble cell adhesion molecules and markers of inflammation in survivors of an acute coronary syndrome: A double-blind, randomized, placebo-controlled study // Am Heart J. - 2004. - Vol. 148, N 1. -P. 72-79.
12. Klochkov V.A., Dovgalevskii P.Ia., Umetskii K.S. Effect of therapy with antibiotics on lipid metabolism and antioxidant reserve of patients with ischemic heart disease during Chlamydia pneumoniae infection // Kardiologiia. - 2005. -Vol. 45, N 12. - P. 58-61.
13. Laursen J.B. Anti-inflammatory activity of macrolide antibiotics // Circulation. - 1997. - Vol. 95. - P. 588-593.
14. Parchure N., Zouridakis E.G., Kaski J.C. Effect of azithromycin treatment on endothelial function in patients with coronary artery disease and evidence of Chlamydia pneumoniae infection // Circulation. - 2002. - Vol. 105, N 11. - P. 1298-1303.
15. Stone A.F., MendallM.A., Kaski J.C. Effect of treatment for Chlamydia pneumoniae and Helicobacter pylori on markers of inflammation and cardiac events in patients with acute coronary syndromes: South Thames Trial of Antibiotics in
