Автореферат и диссертация по медицине (14.00.25) на тему:Коррекция ноотропами мнестических расстройств, вызванных некоторыми экстремальными воздействиями

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР "ГИДРОБИОС"

На правах рукописи

ПРОВОРНОВА Наталья Алексеевна

КОРРЕКЦИЯ НООТРОПАМИ МНЕСТИЧЕСКИХ РАССТРОЙСТВ, ВЫЗВАННЫХ НЕКОТОРЫМИ ЭКСТРЕМАЛЬНЫМИ ВОЗДЕЙСТВИЯМИ

14.00. 25 - фармакология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель -

академик Международной академии информатизации, доктор медицинских наук, профессор В.В.Яснецов

Москва - 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.......................................................................................

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................................

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.............................................................................

1.1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О НООТРОПАХ......................................................

1.2. ФАРМАКОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕКЦИЯ МНЕСТИЧЕСКИХ РАССТРОЙСТВ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЕМ РЯДА ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ФАКТОРОВ.................

ГЛАВА П. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.................................

2.1. УСЛОВНАЯ РЕАКЦИЯ ПАССИВНОГО ИЗБЕГАНИЯ (УРПИ)........................................

2.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ........................................................

2.2.1. Циркуляторная гипоксия мозга (ишемия головного мозга)..............

2.2.2. Острая нормобарическая гипоксическая гипоксия с гиперкапнией (в гермокамере).........................................................................................

2.2.3. Комплексное экстремальное воздействие (КЭВ)..............................

2.3. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЙРОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА КОШЕК...............................................................................................................................................

2.4. ОЦЕНКА ИНТЕНСИВНОСТИ ПОЛ......................................................................................

2.5. ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ВЕЩЕСТВА С НООТРОПНОЙ АКТИВНОСТЬЮ...........................

2.6. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА......................................................................................

СОБСТВЕННЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ГЛАВА Ш. КОРРЕКЦИЯ НООТРОПАМИ МНЕСТИЧЕСКИХ РАССТРОЙСТВ,

ВЫЗВАННЫХ КОМПЛЕКСНЫМ ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ

ВОЗДЕЙСТВИЕМ............................................................................................................

3.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЕЩЕСТВ С НООТРОПНОЙ АКТИВНОСТЬЮ НА НАРУШЕНИЯ ПАМЯТИ, ВЫЗВАННЫЕ КЭВ...................................................................................

3.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ АНТИАМНЕСТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА НООТРОПОВ ОТ ДОЗЫ.................................................................................................................................................

3.3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ, ПРЕДСТАВЛЕННЫХ В ГЛАВЕ III......................................

ГЛАВА IV. КОРРЕКЦИЯ НООТРОПАМИ МНЕСТИЧЕСКИХ РАССТРОЙСТВ, ВЫЗВАННЫХ ГИПОКСИЕЙ.........................................................

4.1. КОРРЕКЦИЯ ВЕЩЕСТВАМИ С НООТРОПНОЙ АКТИВНОСТЬЮ НАРУШЕНИЙ ПАМЯТИ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ РАЗНЫМИ ВИДАМИ ГИПОКСИИ.............................................

4.2. ОЦЕНКА ПРОТИВОГИПОКСИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НООТРОПОВ..............................

4.3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ, ПРЕДСТАВЛЕННЫХ В ГЛАВЕ IV.....................................

ГЛАВА У. ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ С НООТРОПНОЙ АКТИВНОСТЬЮ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ.........................................................................................................................

5.1. ОЦЕНКА ИНТЕНСИВНОСТИ ПОЛ В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ И СЫВОРОТКЕ КРОВИ МЫШЕЙ ПРИ КЭВ И НА ФОНЕ ДЕЙСТВИЯ НООТРОПОВ........................................................

5.2. ВЛИЯНИЕ ВЕЩЕСТВ С НООТРОПНОЙ АКТИВНОСТЬЮ НА ИНДУКЦИЮ ПОЛ В ТКАНИ ГОЛОВНОГО МОЗГА МЫШЕЙ IN VITRO.........................................................................

5.3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ, ПРЕДСТАВЛЕННЫХ В ГЛАВЕ V......................................

ГЛАВА VI. ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ДЕЙСТВИЯ НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ С НООТРОПНОЙ АКТИВНОСТЬЮ.............................................................................................................

ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................

ВЫВОДЫ......................................................................

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АКТГ - адренокортикотропный гормон (кортикотропин)

Фрагменты АКТГ и их аналоги: АКТГ(4-10) - Н-Ме1-01и-Н15-РЬе-А^-Тгр-01у-0Н

Семакс - Н-МеЬОГи-Шз-РЬе-Рго-ау-Рго-ОН

ВАК - возбуждающие аминокислоты

в/б - внутрибрюшинно

в/в - внутривенно

в/ж - в желудочки мозга

ГАМК - гамма-аминомасляная кислота

КЭВ - комплексное экстремальное воздействие

МДА - малоновый диальдегид

мин - минута

п/к - подкожно

ПОЛ - перекисное окисление липидов

с - секунда

сут - сутки

ТБК - 2-тиобарбитуровая кислота

ТХУ - трихлоруксусная кислота

УРПИ - условная реакция пассивного избегания

ЦНС - центральная нервная система

ч - час

ЭМИ СВЧ - электромагнитное излучение сверхвысокой частоты

ЭСШ - электросудорожный шок

ЭМП - электромагнитное поле

ЭЭГ - электроэнцефалограмма

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Как известно, ноотропные средства - особая группа нейропсихотропных препаратов, способных, в частности, улучшать процессы обучения и памяти у человека и животных как в обычных условиях, так и при изолированном воздействии экстремальных факторов разной природы (острая гипоксия, ишемия мозга, черепно-мозговая травма, кастрация, интоксикация, депривация сна, "сбой реакции избегания", электромагнитные поля, укачивание и др.) (М.Д.Машковский, 1982, 1994; Р.У.Островская и соавт., 1982-1994; Ю.Г.Бобков и соавт., 1983-1988; Т.А.Воронина, 1989-1995; П.Д.Шабанов, Ю.С.Бородкин, 1989; А.Н.Иноземцев и соавт., 1990-1998; В.В.Яснецов и соавт., 1990-1997; Ю.В.Буров и соавт., 1991-1996; С.Б.Середенин, Т.А.Воронина, 1992; В.С.Шашков и соавт, 1994; К.М.Дюмаев и соавт., 1995; И.П.Ашмарин и соавт., 1997; Н.Д.Авсеенко, 1997; А.В.Смирнов, 1997; Т.А.Воронина, С.Б.Середенин, 1998; И.Н.Крылова, 1998; Frostl, Maître, 1989; Mondadori, 1994, 1996).

Однако в реальных условиях экстремальные факторы действуют обычно не изолированно, а в различных сочетаниях: друг с другом и с другими факторами. В связи с этим проблема комбинированного действия на организм экстремальных факторов - сегодня одна из наиболее актуальных в авиакосмической и экологической медицине (Р.И.Табукашвили и соавт., 1991; А.И.Григорьев, Е.А.Ильин, 1995; А.И.Григорьев, А.Д.Егоров, 1997; Г.П.Ступаков, 1997; Г.П.Ступаков, И.Б.Ушаков, 1998). Более того, комбинированные факторы среды обитания и деятельности могут приобретать экстремальный характер в связи с длительными или повторными их воздействиями на организм человека и животных (А.Г.Кузнецов, 1979; И.С.Морозов, 1990; Н.А.Темурьянц, 1995). Установлено, что воздействие некоторых сочетаний экстремальных факторов (например, радиационного и нерадиационного факторов) способно нарушать процессы обучения и памяти у животных (А.С.Штемберг, 1992,

1997а,б,в). Однако в эксперименте проблема фармакологической коррекции мнестических расстройств, обусловленных действием различных комбинаций экстремальных факторов, практически не изучена. В доступной нам литературе встречаются лишь единичные работы, посвященные этой проблеме. Например, В.М.Виноградов и соавт. (1987) показали, что пирацетам защищает высшую нервную деятельность крыс от такого комплексного экстремального воздействия (КЭВ), как 2-суточная депривация сна, пищи и воды в медленно вращающемся барабане.

Исходя из изложенного выше, настоящее экспериментальное исследование посвящено выяснению возможности коррекции с помощью веществ с ноотропной активностью мнестических расстройств, обусловленных КЭВ (плавание мышей в холодной воде с одновременным вращением колеса до их изнеможения). Для сравнения в работе использовали некоторые модели острой гипоксии, которая способна вызывать у животных выраженные нарушения процессов обучения и памяти, что в настоящее время широко применяют в эксперименте (С.С.Трофимов и соавт., 1993-1995; К.М.Дюмаев и соавт., 1995; Н.Д.Авсеенко, 1997; И.П.Ашмарин и соавт., 1997; В.В.Яснецов, И.Н.Крылова, 1997; Т.А.Воронина, С.Б.Середенин, 1998; Саг а1., 1993, 1995; СгаЬгуЫ, Тггеаак, 1994; Икат^и & а1., 1994, 1996, 1997).

Цель исследования. Целью настоящей работы явилось изучение влияния веществ с ноотропной активностью на нарушенные некоторыми экстремальными воздействиями мнестические функции.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие конкретные задачи:

- исследовать влияние веществ с ноотропной активностью на нарушения памяти, вызванные КЭВ;

- исследовать влияние веществ с ноотропной активностью на нарушения памяти, обусловленные разными видами гипоксии;

- оценить противогипоксическую активность ряда ноотропов;

- исследовать влияние некоторых веществ с ноотропной активностью на интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ);

- провести электрофизиологическое исследование механизма действия некоторых веществ с ноотропной активностью.

Научная новизна исследования. Впервые показано, что КЭВ вызывает у мышей ретроградную амнезию навыка пассивного избегания, развитие которой полностью или в значительной степени предупреждают мексидол, нооглютил, ГВС-111, семакс, Р-55, амиридин, ацефен, ХТ00404 и пирацетам. Выявлено, что мексидол, нооглютил, семакс, ГВС-111, Р-55, оксирацетам, анирацетам, пирацетам и ацефен частично или полностью предотвращают развитие нарушений мнестических функций у крыс с ишемией головного мозга и у крыс и мышей после моделирования острой гипоксии. Обнаружено, что мексидол, семакс и ГВС-111 способны оказывать прямое влияние на большинство нейронов коры головного мозга. Впервые установлено, что в реализации угнетающего влияния мексидола на корковые нейроны в более чем 50% случаев участвует ГАМКа-бензодиазепин-рецепторный комплекс. Впервые продемонстрировано, что мексидол, нооглютил (оказывая прямое влияние) и семакс (действуя опосредованно) способны существенно ослаблять вызванную КЭВ активацию ПОЛ в головном мозге, что вносит определенный вклад в их антиамнестическое действие.

Практическая ценность работы. Результаты работы позволяют рекомендовать ряд препаратов с ноотропной активностью (мексидол, нооглютил, семакс, пирацетам, оксирацетам, анирацетам и ацефен) в качестве средства фармакологической коррекции нарушений мнестических функций, вызванных разными видами гипоксии. Для научно-исследовательских целей рекомендуется использованный в работе метод вызывания ретроградной амнезии у мышей с помощью КЭВ,

который может быть применен для поиска веществ, обладающих антиамнестической активностью.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Современные представления о ноотропах

В 1972 г. Ошщеа впервые предложил называть препараты, оказывающие прямое активирующее влияние на высшие интегративные функции мозга, стимулирующие процессы обучения, улучшающие память и умственную деятельность, облегчающие передачу информации между полушариями головного мозга и внутри их и улучшающие кортико-субкортикальные связи, повышающие устойчивость мозга к "агрессивным" воздействиям, ноотропами. Родоначальником этого семейства препаратов является пирацетам (11СВ-6215, ноотропил, парамем, ойкамид и др.), синтезированный в 1963 г., который в течение многих лет был единственным представителем ноотропов (М.Д.Машковский, 1982, 1994; Г.В.Ковалев, 1990; Т.А.Воронина, 1991; С.Б.Середенин, Т.А.Воронина, 1992). В настоящее время группа пирролидоновых ноотропных средств включает более 10 оригинальных препаратов, наиболее известными из которых являются следующие: пирацетам, оксирацетам, анирацетам, этирацетам, прамирацетам, дупрацетам, ролзирацетам, цебрацетам, нефирацетам, изацетам и др. Появились многие новые ноотропные средства и, корме того, имеется ряд препаратов, спектр действия которых в качестве одного из основных компонентов наряду с другими включает и ноотропные эффекты (Т.А.Воронина, 1989а; Т.Л.Гарибова, Ж.А.Сопыев, 1989; Ю.В.Буров и соавт., 1991-1995; В.В.Захаров и соавт., 1994; В.И.Петров и соавт., 1997; Т.А.Воронина, С.Б.Середенин, 1998; ватги еЬ а1., 1989, 1990; ваЬгуе!, ТгсеЫак, 1994; гирап «л а1., 1996).

По мнению Т.А.Ворониной (1994), к основным группам веществ с ноотропным действием относятся следующие: производные пирролидона (пирацетам, анирацетам и др.); холинергические вещества (холин, лецитин, такрин и др.); нейропептиды, их аналоги и фрагменты (эбиратид, АКТГ и его фрагменты и др.); активаторы

метаболизма мозга (ацетил-Ь-карнитин и др.); церебральные вазодилататоры (винкамин и др.); антагонисты кальция (нимодипин и др.); антиоксиданты (мексидол, дибунол и др.); вещества, влияющие на системы возбуждающих и тормозных аминокислот (гаммалон, никотиноил-ГАМК, нооглютил и др.).

В настоящее время синтезировано более 1600 соединений с ноотропными свойствами, из которых более 600 изучено подробно. Появление большого количества новых соединений этого класса значительно осложнило представление о ноотропах, так как для многих веществ, относимых к этой группе, улучшение памяти является лишь одним, нередко даже и не доминирующим, компонентом спектра фармакологической активности (Т.А.Воронина, С.Б.Середенин, 1998). Например, ГАМК-ергические ноотропные препараты обладают выраженными противогипоксическими, анксиолитическими, седативными, противосудорожными, миорелаксантными и другими свойствами, что определяется механизмом их действия. В то же время их влияние на память не является основным в спектре фармакологической активности названных средств. Кроме того, ноотропный эффект может возникать как вторичный, например, вследствие позитивного влияния на мозговое кровообращение (Р.С.Мирзоян, 1995; А.В.Смирнов, 1997). В связи с вышеизложенным Т.А.Воронина, С.Б.Середенин (1998) совсем недавно уточнили ранее предложенную классификацию и представили основные группы веществ с ноотропным действием следующим образом.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВЕЩЕСТВ С НООТРОПНЫМ ДЕЙСТВИЕМ

I. Ноотропные препараты с доминирующим мнестическим эффектом (cognitive

enhancers)

1. Пирролидоновые ноотропные препараты (рацетамы) преимущественно метаболического действия: пирацетам, оксирацетам, анирацетам,

прамирацетам, этирацетам, дипрацетам, ролзирацетам, небрацетам, изацетам, нефирацетам и др.

2. Холинергические вещества: усиление синтеза ацетилхолина и его выброса (холин хлорид, фосфотидилсерин, лецитин, ацетил-Ь-карнитин, ДЮП-986, производные аминопиридина, ZK9346-бeтaкapбoлин и др.); агонисты холинергических рецепторов (оксотреморин, бетанехол, спиропиперидины, хинуклеотиды (АР-101В, 11М-796, 118-86, С1-976 и др.); ингибиторы ацетилхолинэстеразы: физостигмин, такрин, амиридин, эртастигмин, галантамин, велнакрин малеат и др.; вещества со смешанным механизмом: деманол ацеглюмат, фактор роста нерва, салбутамин, бифемелан и др.

3. Нейропептиды и их аналоги: АКТГ (1-10) и его фрагменты, эбиратид, семакс, соматостатин, вазопрессин и его аналоги, тиролиберин и его аналоги, нейропептид У, субстанция Р, ангиотензин-Н, холецистокинин-8, пептидные аналоги пирацетама (ГВС-111), ингибиторы пролилэндопептидазы.

4. Вещества, влияющие на систему возбуждающих аминокислот: глутаминовая кислота, мемантин, милацемид, глицин, Д-циклосерин, нооглютил.

II. Ноотропные препараты смешанного типа с широким спектром эффектов ("нейропротекторы ")

5. Активаторы метаболизма мозга: карнитин, эфиры гомопантотеновой кислоты, ксантиновые производные пентоксифиллина, пропентофиллин, тетрагидрохинолины и др.

6. Церебральные вазодилататоры: винкамин, винпосетин, ницерголин, винконат и др.

7. Антагонисты кальция: нимодипин, циннаризин, флунаризин и др.

8. Антиоксиданты: мексидол, дибунол, эксифон, пиритинол, тирилазад месилат, меклофеноксат и др.

9. Вещества, влияющие на систему ГАМ К: гаммалон, пантогам, пикамилон, дигам, никотинамид, фенибут, фенотропил, натрия оксибутират, нейробутал и ДР.

10. Вещества из разных групп: этимизол, оротовая кислота, метилглюко-оротат, оксиметацил, беглимин (Р-55), цереброкраст, женьшень, лимонник и ДР-

Таким образом, вещества, обладающие ноотропной активностью, разнообразны как по химическому строению, так и по механизму действия. Ноотропы способны улучшить процессы обучения и память, интеллектуальные способности как у здоровых людей, так и при различных заболеваниях (Т.А.Воронина, 1991, 1994; С.Н.Мосолов, 1998; Mondadori, 1994, 1996). Они применяются при нарушениях адаптации и умственной деятельности человека, возникающей при старении, в том числе при сенильной деменции, болезни Альцгеймера, при расстройствах мозгового кровообращения различного генеза, остром и хроническом утомлении, астенических и депрессивных состояниях, после черепно-мозговой травмы, нейроинфекций, отравлений, при нарушениях, вызванных алкоголизмом и др; в авиационной и космической медицине и т. д.; широко применяются ноотропы в педиатрии при лечении церебрастении, энцефалопатии, интеллектуальной недостаточности, а также нарушений, возникающих у недоношенных детей вследствие внутриутробной гипоксии, при травмах мозга и др. (Г.Я.Авруцкий, А.А.Недува, 1981; Г.Я.Авруцкий, А.И.Нисс, 1989; Н.В.Лебедева, 1989; С.Б.Середенин, Т.А.Воронина, 1992; В.С.Шашков и соавт., 1994; Е.И.Гусев и соавт., 1997; В.С.Новиков и соавт., 1998; Е.Б.Шустов, 1998; Frostl, Maître, 1989; Gamzu et al., 1989, 1990; Gabryel, Trzeciak, 1994; Giovannini et al., 1997).

Что касается экспериментальной фармакологии, то Т.А.Воронина (1991) считает, что в обобщенном виде основными эффектами ноотропов являются

следующие: улучшение процессов обучения и памяти интактных животных, хорошо и плохо обучающихся, при использовании стандартных условнорефлект