Автореферат диссертации по медицине на тему Антигипоксантные свойства новых комплексных соединений аскорбиновой кислоты
На правах рукописи
МАРКОВА Екатерина Олеговна
АНТИГИПОКСАНТНЫЕ СВОЙСТВА НОВЫХ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ
14.03.06 - фармакология, клиническая фармакология
оЛЗ
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Смоленск - 2013
005531754
005531754
Работа выполнена в ГБОУ ВПО «Смоленская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Научный руководитель - доктор медицинских наук, профессор Новиков Василий Егорович
Официальные оппоненты:
Зарубина Ирина Викторовна, доктор биологических наук, профессор, ФГБВОУ ВПО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» Министерства обороны РФ, кафедра фармакологии, старший научный сотрудник
Лебедев Андрей Андреевич, доктор биологических наук, профессор, ФГБУ «НИИ экспериментальной медицины» СЗО РАМН, отдел нейрофармакологии им. C.B. Аничкова, старший научный сотрудник
Ведущая организация - ОАО «Всероссийский научный центр по безопасности биологически активных веществ»
Защита состоится «/3 » р^Н-иис^А^ 2013 г. в /СС часов на заседании диссертационногсТсовета Д 208.097.02 при ГБОУ ВПО «Смоленская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации по адресу: 214019, г. Смоленск, ул. Крупской, д. 28.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Смоленской государственной медицинской академии.
Автореферат разослан « v » _2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
Яйленко Анна Андриановна
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы
Гипоксия наблюдается при различных патологических процессах и является одной из центральных проблем медицины. Она может иметь самостоятельную этиологию, но может и осложнять течение различных заболеваний: воспаление, лихорадка, шок, ДВС-синдром и др. (Charron С.Е. et al, 2009; Шабанов П.Д. и соавт., 2010; Лукьянова Л.Д., 2011). Гипоксию можно определить, как несоответствие энергопотребности клетки энергопродукции в системе митохондриального окислительного фосфорилирования (Оковитый C.B., 2004).
Пусковые механизмы формирования гипоксии экзогенного или эндогенного происхождения, связанные с системными или локальными нарушениями кровотока, дыхательной недостаточностью, качественными или количественными изменениями состава гемоглобина, нарушением структуры и функции митохондрий и соответственно подавлением экстракции кислорода клетками из микроциркуляторного русла, метаболические сдвиги в условиях дефицита кислорода в значительной мере стереотипны (Бизенкова М.Н., 2008; Хайбуллина З.Р., Вахидова Н.Т., 2012). Они характеризуются активацией процессов гликолиза, липолиза, протеолиза, развитием метаболического или респираторного ацидоза, разобщением окислительного фосфорилирования и свободного дыхания, дефицитом АТФ, подавлением энергозависимых реакций в клетках различной структурной и функциональной организации (Krohn К..А. et al, 2008; Лукьянова Л.Д., 201 I; Семенов Х.Х. и соавт., 2011).
В связи со сложностью механизмов нарушений метаболизма при ги-поксических состояниях различного генеза, очевидны трудности медикаментозной коррекции в условиях гипоксии (Ханевич М.Д., 2010).
Одним из эффективных и перспективных путей профилактики и терапии гипоксических повреждений является применение антигипо-ксантов - фармакологических средств, ослабляющих или ликвидирующих гипоксические нарушения путем поддержания и повышения энергопродукции в системе митохондриального окислительного фосфорилирования. Современная Фарминдустрия предлагает широкий выбор средств, обладающих свойствами антигипоксантов, но поиск высокоэффективных антигипоксантов по-прежнему продолжается, а движущим фактором этого процесса выступают повседневные потребности клинической практики (Степанова О.И. и соавт, 2012; Катуни-на Н.П., 2012; Hsieh С.Н. et al, 2010; Lee B.J., 2012).
На основании договора о научном сотрудничестве между кафедрой фармакологии с курсом фармации ФПК и ППС Смоленской государственной медицинской академии и Российским онкологическим научным центром имени Н.Н. Блохина РАМН нам были предоставле-
ны для изучения фармакологической активности ряд комплексных соединений аскорбиновой кислоты.
Цель исследования
Поиск и изучение эффективных антигипоксантов среди новых комплексных соединений аскорбиновой кислоты.
Основные задачи исследования
1. Изучить влияние пяти новых химических производных аскорбиновой кислоты на продолжительность жизни мышей в условиях острой гипоксии с гиперкапнией, гипобарической, гемической и гистотокси-ческой гипоксии.
2. Провести сравнительный анализ антигипоксической активности исследуемых соединений, а так же сравнить их активность с таковой антигипоксанта/антиоксиданта мексидола и биологического антиокси-данта - аскорбиновой кислоты. Установить острую токсичность наиболее активного соединения.
3. Изучить влияние наиболее активного соединения на величину стандартного энергетического обмена по показателям потребления кислорода и ректальной температуры и динамику потребления кислорода в условиях острой гипоксии.
4. Исследовать влияние наиболее активного соединения на функциональное состояние ЦНС (в тесте «открытое поле» и «приподнятый крестообразный лабиринт», продолжительность гексеналового сна, условный рефлекс активного избегания).
5. Изучить влияние наиболее активного соединения на интенсивность свободнорадикального окисления, показатели гемограммы (эритроциты, лейкоциты, гемоглобин, гематокрит) и биохимические показатели сыворотки крови (активность аланинаминотрансферазы, аспартатаминотранс-феразы, лактатдегидрогеназы, щелочной фосфатазы, содержание мочевой кислоты, мочевины, креатинина, общего белка).
Научная новизна исследования
В работе впервые в сравнительном аспекте изучено влияние пяти новых оригинальных комплексных соединений аскорбиновой кислоты под лабораторными шифрами л(3 462, лС? 1386, л(? 1965, л() 1966, 71<3 1968, известного антигипоксанта/антиоксиданта мексидола и природного антиоксиданта - аскорбиновой кислоты на продолжительность жизни мышей в условиях различных (4-х) моделей острой гипоксии.
Установлено, что изучаемые соединения обладают антигипоксической активностью на модели острой гипоксии с гиперкапнией. Показано, что соединения л<3 462, 1386, яС? 1968 повышают резистентность животных к гипобарической, гемической и гистотоксической гипоксии. Выявлено, что соединение лС2 1968 обладает более выраженными протекторными свойствами на всех моделях острой экзоген-
ной гипоксии при сравнении с другими производными аскорбиновой кислоты, мексидолом и аскорбиновой кислотой.
Впервые изучено влияние соединения л() 1968 на стандартный энергетический обмен. Установлено, что изучаемое соединение значительно снижает потребление кислорода, ректальную температуру и энергопродукцию животных, как в условиях нормоксии, так и после воздействия острой гипоксии.
Получены новые научные данные о фармакологических свойствах соединения л<3 1968: психоседативное действие на ЦНС, снижение интенсивности свободнорадикального окисления, снижение биохимических показателей (АлАТ, АсАТ, ЛДГ, ЩФ) в сыворотке крови крыс, подвергшихся воздействию острой гипоксии.
Научно-практическая значимость работы
Результаты исследования позволяют рекомендовать новое комплексное соединение под лабораторным шифром л() 1968 для дальнейшего более глубокого фармакологического изучения в качестве потенциального корректора гипоксических состояний.
Обнаруженные фармакологические свойства соединения л() 1968 позволяют вести дальнейшее экспериментальное изучение его фармакологической активности более целенаправленно, в частности, изучить антиоксидантные, седативные, гепатопротекторные и актопротектор-ные свойства этого соединения.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Комплексные соединения аскорбиновой кислоты лр 462, л(3 1386, лС? 1968 оказывают выраженный антигипоксический эффект на экспериментальных моделях острой гипоксии с гиперкапнией, острой гипобарической гипоксии, острой гемической гипоксии, острой гистоток-сической гипоксии, превосходящей эффективность препаратов сравнения. Соединение яС? 1968 превосходит другие исследуемые вещества по степени выраженности антипшоксической активности и широте эффективных доз на всех четырех моделях экзогенной гипоксии. По величине ЛД50 соединение л(} 1968 относится к малотоксичным.
2. Соединение л() 1968 снижает стандартный энергетический обмен животных, что в условиях острой гипоксии приводит к экономному расходованию кислорода, снижению энергозатрат и увеличению продолжительности жизни.
3. Соединение л(5 1968 оказывает психоседативное действие на функциональное состояние ЦНС животных в условиях нормоксии, что проявляется значительным увеличением эмоциональной реактивности, снижением эмоциональной тревожности, ориентировочно-исследовательской активности и коэффициента подвижности животных, а также потенцированием снотворного эффекта гексенала. В условиях гипоксии соединение оказывает положительное регулирующее влияние на
функциональное состояние ЦНС животных, устраняя стрессорное воздействие гипоксии.
4. Соединение 1968 снижает интенсивность процессов сво-боднорадикального окисления как в условиях нормоксии, так и после воздействия острой гипоксии, вызывает адаптивные изменения в биохимических показателях сыворотки крови.
Внедрение результатов в практику
Полученные результаты используются в учебном процессе на кафедрах фармакологии с курсом фармации ФПК и ППС, общей и медицинской химии, фармацевтической химии и фармакогнозии при чтении лекций и проведении практических занятий, в научной работе Центральной научно-исследовательской лаборатории Смоленской государственной медицинской академии, а также при подготовке информационно-методической литературы.
Апробация работы
Результаты и основные положения диссертации доложены и обсуждены на проблемной комиссии СГМА «Фармакология, клиническая фармакология и фармация» (2010, 2013 гг.), ежегодных итоговых заседаниях кафедры фармакологии СГМА (2010-2013 гг.), 38-й, 39-й, 41-й конференциях молодых ученых СГМА (2010, 2011, 2013 гг.), научно-практической конференции «Актуальные проблемы внутренних болезней» (Смоленск, 2010), У1-Й Российской конференции с международным участием «Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция» (Москва,
2011), 7-й национальной научно-практической конференции с международным участием «Активные формы кислорода, оксид азота, анти-оксиданты и здоровье человека» (Смоленск, 2011), 4-й и 5-й международной научно-практической конференции «Фармация и общественное здоровье» (Екатеринбург, 2011, 2012), Х1Х-м Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2012), 46-ой ежегодной Всероссийской конференции «Актуальные проблемы теоретической, экспериментальной, клинической медицины и фармации» (Тюмень,
2012), 1У-м съезде фармакологов России «Инновации в современной фармакологии» (Казань, 2012), совместном заседании кафедр фармакологии, клинической фармакологии, нормальной физиологии, патологической физиологии, общей и медицинской химии, фармацевтической химии и фармакогнозии, управления и экономики фармации, фармацевтической технологии (Смоленск, 2013).
Личное участие диссертанта
Личный вклад диссертанта состоит в выборе направления исследования; изучении теоретического и практического состояния проблемы, в непосредственном выборе экспериментальных моделей и методов исследования, оценке и анализе полученных результатов исследо-
вания. Автор лично участвовал в апробации результатов исследования и подготовке основных публикаций по выполненной работе.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ, из них в рецензируемых журналах, рекомендуемых Высшей аттестационной комиссией - 3, получен 1 патент на изобретение.
Структура и объём диссертации
Материалы диссертации изложены на 162 страницах машинописного текста. Работа включает введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, 4 главы результатов собственных исследований, обсуждение, выводы, научно-практические рекомендации и список литературы. Диссертация документирована 17 таблицами и иллюстрирована 11 рисунками. Список литературы включает 271 научный источник, из них 226 отечественных и 45 иностранных.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Материалы и методы исследования
В соответствии с поставленной целью и задачами эксперименты выполнены на 929 мышах-самцах линии Fl массой 18-25 г и на 360 крысах-самцах линии Wistar массой 180-220 г. Для выявления антиги-поксической активности были исследованы 5 новых комплексных соединений аскорбиновой кислоты: kQ 462, jiQ 1386, nQ 1965, tiQ 1966, äQ 1968, которые были синтезированы в НИИ экспериментальной диагностики и терапии опухолей РОНЦ имени H.H. Блохина РАМН (Раг-fenov Е.А., Zaikov G.E., 2000; Парфенов Э.А. и соавт., 2002). В качестве препаратов сравнения выступали антигипоксант/антиоксидант мекси-дол фирмы «ФАРМАСОФТ» (Россия) и природный антиоксидант -аскорбиновая кислота фирмы «ОЗОН» (Россия). Структурные химические признаки изучаемых соединений представлены в таблице 1.
Таблица 1
Исследованные химические соединения *
Шифр Металл До пол н ител ь ны й лиганд Структурные признаки
яО 462 Ti глутамат дианион
jiQ 1386 Cr ГАМ К нейтральный комплекс
tiQ 1965 Cr рибофлавин нейтральный комплекс
jiQ 1966 V рибофлавин нейтральный комплекс
лО 1968 vo рибофлавин нейтральный комплекс
* Выражаем глубокую благодарность д.х.н. Э.А. Парфенову (ФГБУ РОНЦ им. H.H. Блохина РАМН. г. Москва) за предоставленные соединения и консультативную помощь в выполнении работы.
Анализируемые соединения и препараты сравнения вводили однократно внутрибрюшинно за 1 час до моделирования эксперимента в
виде мелкодисперсной суспензии, приготовленной добавлением к воде твина-80. Контрольным животным вводили равный объем взвеси воды очищенной с твином-80.
Для изучения антигипоксической активности исследуемых соединений воспроизводили модели острой гипоксии с гиперкапнией, гипо-барической гипоксии, гемической гипоксии и гистотоксической гипоксии согласно «Методическим рекомендациям по экспериментальному изучению препаратов, предлагаемых для клинического изучения в качестве антигипоксических средств» (Лукьянова Л.Д., 1990).
Анализируемые вещества при моделировании острой гипоксии с гиперкапнией вводились в широком диапазоне доз: 5, 25, 50, 100, 150 и 200 мг/кг. При воспроизведении других моделей экзогенной гипоксии использовали дозы, оказавшиеся наиболее эффективными: 50, 100 и 150 мг/кг. Препараты сравнения вводили в дозах 50, 100 и 150 мг/кг.
Острую гипоксию с гиперкапнией моделировали, помещая мышей в герметичные штанглассы из прозрачного стекла с притертой пробкой объемом 250 мл, крыс — в прозрачные пластиковые контейнеры объемом 1000 мл. Регистрировали продолжительность жизни животных в минутах.
Острую гипобарическую гипоксию моделировали путем откачивания воздуха из-под стеклянного колпака насосом Камовского, создавая минимальное разрежение атмосферы для мышей (170-186 мм.рт.ст.), что соответствует 11000 м («смертельная площадка»). Скорость подъема на «высоту» составляла 50 м/сек. Первоначально животные были разделены на «высокоустойчивых» (ВУ) и «низкоустойчивых» (НУ) путем оценки резервного времени на «смертельной площадке», которое определяли от момента поднятия на «смертельную площадку» до появления второго атонального вдоха, после чего эксперимент прекращали. Особи, выдержавшие воздействие гипоксии в течение до 10 минут, считались НУ, более 10 - ВУ (Лукьянова Л.Д., Ушаков И.Б., 2004). В окончательный опыт были включены НУ животные, т.к. у них велика вероятность развития резистентности к гипоксии после введения антигипоксантов (Павлова Т.В. и соавт., 2008; Лукьянова Л.Д., Кирова Ю.И., 2011). Спустя 2 недели после первого воздействия гипоксии животных брали в эксперимент. Регистрировали резервное время (в минутах) и выживаемость (в процентах). Максимальное время наблюдения за мышами на «смертельной площадке» составило 90 минут.
Острую гистотоксическую гипоксию моделировали путем внут-рибрюшинного введения натрия нитропруссида в дозе 20 мг/кг через 1 час после введения исследуемого соединения. Регистрировали продолжительность жизни животных в минутах.
Острую гемическую гипоксию моделировали путем внутрибрю-шинного введения 3%-ого раствора нитрита натрия в дозе 300 мг/кг
через 1 час после внутрибрюшинпого введения исследуемого соединения. Регистрировали продолжительность жизни животных в минутах.
Острую токсичность определяли, вычисляя LD5(b по методу В.Б. Прозоровского и соавторов (1978).
Определение потребления кислорода животными в условиях нор-моксии и в динамике развития ОГсГк проводили с помощью откалибро-ванного датчика кислорода ДК-16 фирмы «ИНСОВТ» (Россия). Животное помещали в стеклянный штангласс емкостью 250 мл, в крышку которого герметично был вмонтирован датчик. В условиях нормоксии регистрировали первоначальные показания датчика и спустя 10 минут пребывания животного в штанглассе. Показатель потребления кислорода (мл/мин/100 г массы) оценивали через I, 3, 6, 24 часа после введения препарата. Данные по потреблению кислорода в условиях нормоксии использовали для оценки уровня окислительных процессов и энергетических затрат организма мышей под влиянием исследуемого соединения. Для этого использовали метод непрямой калориметрии (Prosser C.L., Brown А., 1962). В условиях развития ОГсГк оценивали изменение содержания кислорода в гермообъеме (в %) каждые 5 минут и в момент гибели животных.
Ректальную температуру мышей измеряли с помощью электронного термометра фирмы «OMRON» (Япония) исходно и через 1, 3, 6, 24 часа после введения препаратов.
Поведенческие реакции крыс изучали в тесте «открытое поле» в условиях нормоксии и после воздействия ОГсГк: животное помещали в левый угол площадки и в течение 5 минут регистрировали элементы поведения (паттерны), которые затем систематизировали и выделяли интегральные характеристики индивидуального поведения.
В приподнятом крестообразном лабиринте исследовали поведенческую активность в условиях нормоксии и после воздействия ОГсГк: животное помещали в центр лабиринта и в течение 5 минут регистрировали время пребывания в открытых и закрытых частях лабиринта, число выглядываний из закрытой части и число свешиваний в открытом рукаве.
Продолжительность гексеналового сна изучали на мышах при внутрибрюшинном введении гексенала в дозе 40 мг/кг через 30 минут после введения исследуемого соединения. Скорость развития и время гексеналового сна регистрировали в минутах.
Для выработки рефлекса активного избегания у крыс-самцов в качестве безусловного стимула использовали переменный ток (50-60 В), в качестве условного раздражителя - звонок. Секундомером измеряли время латентного периода и время фиксации на стержне через 1 и 24 часа после введения исследуемых веществ.
Кровь для исследования интенсивности свободнорадикального окисления, гемограммы и биохимических показателей брали из сосудов шеи декапитированного животного через час после введения ис-
следуемого соединения в группе животных, содержащихся в условиях нормоксии, и при появлении признаков острой гипоксии (беспокойное поведение, подергивание лап, попытка выбраться) в группе животных, подвергшихся воздействию ОГсГк. Оценку показателей свободноради-капьного окисления в сыворотке крови проводили методом хемилюми-несценции на биохемиолюминометре 3606 М (Россия). В качестве оценочного показателя использовалась величина светосуммы, рассчитываемая в относительных единицах.
Гемограмму крови крыс (уровень гемоглобина, число эритроцитов и гематокрит) определяли на минифотометрах DP 300, DP 310 (DIALAB G.m.b.H., Австрия), используя реактивы DIALAB GPT (ALT), mod. IFCC фирмы DIALAB (Австрия). Подсчет числа лейкоцитов проводили в камере Горяева.
Биохимические показатели (АлАТ, АсАТ, ЩФ, ЛДГ, креатинин, мочевая кислота, мочевина, общий белок) исследовали на биохимическом анализаторе «Ultra» фирмы «Копе» (Финляндия) с использованием наборов реактивов фирмы Olvex (Россия).
Статистический анализ полученных экспериментальных данных проводили с использованием программного обеспечения Microsoft Windows, Microsoft Office Excel 2010, Statgraphics for Windows с использованием параметрических и непараметрических критериев. Первоначально определяли характер распределения выборки полученных данных. Проверку гипотезы о нормальности распределения вариационных рядов проводили с помощью критерия Колмогорова-Смирнова при уровне значимости 0,05. Статистическую достоверность результатов оценивали с помощью Меритерия Стьюдента для непарных выборок. Проверка статистических гипотез осуществлялась на уровне значимости 0,05 (Потапов Ю.В., 2012).
Результаты исследования и их обсуждение
В ходе проведенного исследования нами было установлено, что на модели ОГсГк все соединения проявляют антигипоксическую активность. Изучаемые соединения в широком диапазоне доз: от 5 до 200 мг/кг увеличивали продолжительность жизни опытных животных. Наибольший положительный эффект из рассматриваемых соединений проявили jiQ 462, лО 1386, rcQ 1966 и tiQ 1968, среди которых наиболее существенный эффект был отмечен у соединения 7cQ 1968. Сравнение антигипоксической активности изучаемых веществ с мексидолом и аскорбиновой кислотой показало более высокую эффективность исследуемых соединений. Выраженное антигипоксическое действие регистрировалось при дозах 50, 100 и 150 мг/кг, в связи с чем указанные дозировки были выбраны нами в качестве рабочих для дальнейшего изучения антигипоксантных свойств производных аскорбиновой кислоты на других моделях гипоксии. Выявленная эффективность металлосодержащих
аптиоксидантов в условиях ОГсГк согласуется с данными литературы (Левченкова О.С., 2006; Евсеев A.B., 2008).
Имеются сведения и о способности смешаннолигандных соединений металлов с аскорбиновой кислотой и самой аскорбиновой кислоты оказывать защитное действие в условиях ОГбГ, ОГеГ и ОГтГ (Кебец Н.М., 2006; Катунина Н.П. и соавт., 2007; Чернышенко Ю.Н., 2008; WuY.C. et al, 2011). Нам удалось установить, что в условиях ОГбГ соединения ttQ 1386 и 7tQ 1968 обладают выраженной антигипоксической активностью. Однако только соединение nQ 1968 превосходило препараты сравнения по величине резервного времени и выживаемости животных во всех рассматриваемых дозах. В условиях ОГеГ и ОГтГ протекторные свойства проявлялись у соединений nQ 462, ;tQ 1386 и nQ 1968.
Таким образом, результаты сравнительного экспериментального исследования антигипоксической активности новых комплексных соединений аскорбиновой кислоты на моделях ОГсГк, ОГбГ, ОГеГ и ОГтГ позволяют отнести соединения под шифром nQ 462, nQ 1386 и nQ 1968 к группе антигипоксантов, т.к. антигипоксическая направленность их действия подтверждена способностью увеличивать продолжительность жизни мышей, находящихся в условиях остро нарастающей экзогенной гипоксии различной этиологии.
Для дальнейшего изучения нами было отобрано вещество nQ 1968 (Ь-аскорбаторибофлавинатованадил(П) трисемигидрат(1)), проявившее выраженное противогипоксическое действие на четырех моделях острой экзогенной гипоксии в сравнении с другими соединениями и препаратами сравнения. В качестве рабочей нами была выбрана доза 100 мг/кг, т.к. она занимала среднее положение в ряду доз с антигипо-ксическим действием на четырех моделях острой экзогенной гипоксии.
Исследования показателя острой токсичности позволило установить, что соединение nQ 1968 является малотоксичным по классификации К.К. Сидорова (Беляева H.H., 1998). (LD50 - 515 мг/кг).
Выраженный протективный эффект антигипоксантов в условиях гипоксии часто обусловлен понижением энергетического статуса организма (Зарубина И.В., 2004; Левченкова О.С., 2006; Евсеев A.B. и соавт., 2007, Шабанов П.Д. и соавт., 2010; Дикманов В.В., 2012). Нами было показано, что в условиях нормоксии после внутрибрюшинного введения соединения nQ 1968, мексидола и аскорбиновой кислоты в дозах 100 мг/кг мыши потребляли кислород менее интенсивно, чем в контроле. Наиболее выраженный эффект наблюдался через час после введения nQ 1968: потребление животными кислорода составляла 54% от исходного показателя (7,51 ±0,60). Через 3 и 6 часов изучаемые показатели оставались сниженными и составляли 5,04±0,39 и 5,98±0,51 соответственно. Через 24 часа интенсивность газообмена у мышей полностью восстанавливалась. Снижение потребления кислорода мышами в усло-
виях нормоксии говорит о том, что 7tQ 1968 может рационализировать потребление кислорода: препятствовать его расходованию на окисление, не связанное с фосфорилированием, тем самым сохранять кислород для синтеза макроэргов в дыхательной цепи митохондрий (Новиков В.Е., Одринский П.Н., 2010).
Так как потребности организма в кислороде напрямую зависят от интенсивности метаболических процессов и, в первую очередь, скорости протекания энергоемких реакций (Ливанов Г.А. и соавт., 2006), представлялось важным установить и сравнить величины энергетических затрат у мышей. Проведенный расчет энергетических затрат показал, что исходная величина стандартного энергетического обмена для мышей колебалась в пределах 481-564 ккал/сут/кг, что соответствует данным литературы (Левченкова О.С., 2006; Евсеев A.B., 2008; Дикманов В.В., 2012). Через час после введения вещества ttQ 1968 показатель энергозатрат уменьшился в 1,85 раза; после введения мексидола и аскорбиновой кислоты - в 1,20 и 1,15 раза соответственно. Через 24 часа показатели возвращались к исходным.
Развитие антигипоксического эффекта нередко сочетается с формированием гипотермического состояния (Шабанов П.Д. и соавт., 2010). В наших исследованиях до введения препаратов ректальная температура мышей составляла в среднем 37°С. Через 1 час после введения nQ 1968 происходило снижение ректальной температуры на 4,5°С, через 3 часа -на 2,ТС, через 6 часов - на 1,8°С. Через сутки ректальная температура соответствовала исходному значению. Снижение температуры тела животных под влиянием химических соединений может свидетельствовать об ослаблении процессов образования тепловой энергии в организме и выделении ее (рассеивании) в окружающую среду (Новиков В.Е., Одринский П.Н., 2010). Следует отметить, что колебания значений ректальной температуры и потребление животными кислорода находились в полном соответствии друг с другом по срокам наблюдения.
При помещении животных, предварительно получивших rcQ 1968, в условия ОГсГк нами было установлено, что скорость потребления кислорода была существенно снижена по сравнению с контрольной группой. Так, в первые 25 минут нахождения животных, получавших TtQ 1968, в гермообъеме концентрация кислорода снизилась с 21,27% до 11,13%. За это же время в контрольной группе содержание кислорода снизилось до 6,38%, в группе животных, получавших мексидол - до 7,30%, в группе животных, получавших аскорбиновую кислоту - до 7,28%. Таким образом, производное аскорбиновой кислоты обеспечивало более экономное расходование мышами доступного для дыхания кислорода, что повышало вероятность переживания животными экстремального состояния, несмотря на прогрессирующее ухудшение качественных характеристик окружающей воздушной среды. Соединение 7tQ 1968 заметно увеличивало про-
должительность жизни мышей за счет резистентности животных к более тяжелым условиям гипоксии. Это подтверждается анализом показателей конечной концентрации кислорода, т.е. концентрации при которой наступила гибель животных (Шабанов П.Д. и соавт., 2010). Так, гибель контрольных животных наступала через 26,27±1,12 мин. при содержании кислорода 6,25%. Гибель животных при предварительном введении мек-сидола и аскорбиновой кислоты наступила через 32,07±3,77 мин. и 31,43±3,56 мин. соответственно при концентрации кислорода 5,81 и 5,67% соответственно. Гибель животных, получавших тгО 1968, наступала через 62,15±6,83 мин. при более низкой концентрации кислорода 4,75% (рис. 1).
о о.
&
ч о О
0
—*-Контроль
.....<>■••■• Мексидол
\ 'ч ^^ - - Аскорбиновая кислота
ж. —•— 1гС> 1968
......... \, ^ Хж
6,25±0,30%* 5,8!±0,3 —А_А _
5,67±0,39 % 4,75*0.2?%
о
10
50
60
20 30 40
Продолжительность жизни, мин Примечание: * - р < 0,05 по отношению к контрольной группе животных Рис. 1. Влияние яр 1968, мексидола и аскорбиновой кислоты на содержание кислорода (%) в гермообъеме в условиях острой гипоксии с гиперкапнией
Согласно данным литературы фармакологические вещества, защитный эффект которых увеличивается по мере усугубления гипоксического состояния, принято относить к так называемым истинных антигипоксан-там (Виноградов В.М., Криворучко Б.И., 2001; Зарубина И.В., 2004). Соединение 7г<3 1968 наиболее заметно ограничивало интенсивность потребления кислорода экспериментальными животными в период, когда их состояние становилось особенно тяжелым. В связи с этим его можно рассматривать как истинный антигипоксант, применение которого способствует выживанию организма в экстремальных условиях за счет рационального использования доступного для дыхания кислорода.
Таким образом, анализ полученных результатов и данных литературы позволил предположить, что соединение яО 1968 способно сни-
жать интенсивность метаболических процессов и способствовать эко-номизации потребляемых ресурсов в условиях ОГсГк.
В следующей серии экспериментов было показано, что соединение лС? 1968 оказывает влияние на функциональное состояние ЦНС, изменяя основные показатели поведения животных, как в обычных условиях, так и после воздействия острой гипоксии с гиперкапнией.
В тесте «открытое поле» было установлено, что предварительное введение производного л<) 1968 в условиях нормоксии значительно снижало двигательную активность, ориентировочно-исследовательскую деятельность. Наблюдаемый эффект был обусловлен уменьшением доли таких активных паттернов как «перемещение» и «обнюхивание», исчезновением паттерна «норка». Преобладающим в поведении животных становился паттерн «сидение на месте», что приводило к увеличению эмоциональной реактивности. Кроме того, предварительное введение я() 1968 приводило к уменьшению уровня эмоциональной тревожности на 54% и числа актов дефекации» в 2,6 раза, что может свидетельствовать о некотором анксиолитическом действии данного производного аскорбиновой кислоты (табл. 2).
Таблица 2
Влияние л(3 1968, мексидола и аскорбиновой кислоты на интегральные характеристики поведения крыс в тесте «открытое поле» в условиях нормоксии
Интегральные характеристики Контроль ttQ 1968 Аскорбиновая кислота Мексидол
абс., (%)
Эмоциональная реактивность 38,86±5,19 194,60±8,06" (501%) 37,74±8,40 (97%) 69,50±11,16' (179%)
Эмоциональная тревожность 37,84±2,44 16,16± 1,18* (46%) 39,23±2,42 (104%) 38,95±2,58 (103%)
Ориентировочно- исследовательская активность 183,71 ±6,24 69,84±5,80* (38%) 186,26±5,63 (101%) 156,54±12,32* (85%)
Коэффициент подвижности 2,72±0,50 0,03±0,0Г (1%) 2,83±0,74 (104%) 1,24±0,32" (46%)
Примечание: * - р < 0.05 по отношению к контрольной группе животных
ОГсГк, являющаяся мощным стрессовым фактором, вызывала стойкие изменения в поведении крыс: снижалась общая двигательная активность, уменьшалось количество обследованных норок, «обнюхивание», что свидетельствовало о подавлении ориентировочно-исследовательской активности, возрастал уровень эмоциональной реактивности. Установлено, что двигательная активность в тесте «открытое поле» коррелирует с силой возбудительного процесса (Чуян E.H., Горная О.И., 2009), поэтому можно заключить, что значительное снижение паттерна
«перемещение», вероятно, является отражением пассивно-оборонительной тактики поведения крыс в ответ на стресс, вызванный ОГсГк. Ряд исследователей, анализируя поведение грызунов в «открытом поле», отмечали, что снижение двигательной активности животных может быть связано с усилением тревожности (Мамылина Н.В., 2011). Результаты нашего исследования согласуются с этими выводами, так как нами была выявлена повышенная тревожность животных, перенесших воздействие ОГсГк, выразившаяся увеличением объема паттерна «движение на месте» на 76%, и возрастанием числа актов дефекаций в 1,5 раза.
Исследуемое соединение nQ 1968 предупреждало опосредованные гипоксией нарушения в поведенческой сфере животных, что отмечалось достоверным увеличением объема паттерна «перемещение по периферии», а увеличение двигательной активности в первые часы эксперимента может быть связано с адаптационными процессами организма (Калу-ев A.B., 1998) (табл. 3).
Таблица 3
Влияние nQ 1968, мексидола и аскорбиновой кислоты на интегральные характеристики поведения крыс по тесту «открытое поле» после воздействия острой гипоксии с гиперкапнией
Интегральные характеристики Контроль Гипоксия nQ 1968 Аскорбиновая кислота Мексидол
абс.
% к контролю % к гипоксии
Эмоциональная реактивность 38,86± 5,19 (100%) 102,00± 3,83* (262%) 118,96± 4,02Ä (117%) 98,64± 6,11 (97%) 99,47± 12,42 (98%)
Эмоциональная тревожность 37,84± 2,44 (100%) 42,65± 0.91* (113%) 32,98± 0,944 (77%) 43,70± 4,25 (102%) 39,05± 2,804 (92%)
Ориентировочно- исследовательская активность 183,71± 6,24 (100%) 121,49± 3,32* (66%) 128,07± 4,40л (105%) 126,31 ± 5,08 (104%) 139,35± 14,18А (115%)
Коэффициент подвижности 2,72± 0,50 (100%) 0,73±0,05* (27%) 0,63±0,06л (87%) 0,80±0,07 (110%) 0,78±0,19 (107%)
Примечание: * - р < 0,05 по отношению к контрольной группе животных
Наблюдаемое увеличение таких паттернов как «перемещение по периферическим квадратам», «обнюхивание» и «норка» приводило к увеличению ОНА на 5%. Предварительное введение тгС? 1968 способствовало снижению ЭТ на 23%, что дает пережившим гипоксию животным некоторые преимущества в борьбе за выживание.
Нормализация поведения после применения изучаемого комплексного соединения аскорбиновой кислоты достоверно отражает положитель-
ную трансформацию нейрофизиологической ситуации в организме животных и указывает на повышение устойчивости к гипоксии. Однако данное соединение полностью не устраняло стрессирующего воздействия ОГсГк, т.к. уровень эмоциональной реактивности оставался повышенным. Предварительное введение мексидола повышало ориентировочно-исследовательскую деятельность на 15%, снижало ЭТ на 8%, что свидетельствует о положительной динамике изменения поведения крыс в сторону повышения устойчивости к стрессовому фактору. Аскорбиновая кислота достоверных изменений в поведении животных не вызывала.
Результаты, полученные в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт» показали, что у контрольных крыс в условиях нормоксии время пребывания в закрытых рукавах было значительно выше по сравнению с животными, получившими 7iQ 1968, что свидетельствует о более высоком исходном уровне тревожности контрольных животных. Кроме того, предварительное введение комплексного соединения аскорбиновой кислоты приводило к уменьшению выглядываний из закрытой части (на 69%) и свешиваний в открытых рукавах (на 61%), что говорит о снижении уровня ОИА животных. Эти данные коррелируют с результатами, полученными в тесте «открытое поле», и подтверждают наше предположение о возможном анксиолитическом действии rcQ 1968.
Воздействие ОГсГк привело к тому, что животные проявляли более высокую степень тревоги, что выражалось в увеличении времени их нахождения в закрытой части лабиринта (в 1,4 раза). При этом уменьшилось число выглядываний из закрытой части в 1,5 раза и число свешиваний в открытых рукавах в 2,2 раза. Мы наблюдали неполные выходы из рукавов в виде вытянутой позы, что в литературе называется «демонстрацией оценки риска» (Беляева O.A., 2010). Это подтверждает результаты, полученные в тесте «открытое поле» о снижении ОИА по сравнению с интактными животными.
У крыс, получавших tcQ 1968, после воздействия ОГсГк, напротив, отмечалось снижение уровня тревожности: увеличивалось время пребывания в открытых рукавах лабиринта (в 1,6 раза) с одновременным увеличением числа выглядываний на 35% и свешиваний с открытых площадок лабиринта на 80%, что может свидетельствовать о возрастании уровня ОИА.
Было установлено, что исследуемое производное увеличивало продолжительность гексеналового сна мышей и сокращало время засыпания, что свидетельствует о потенцирующем действии nQ 1968 по отношению к гексеналу и подтверждает наше предположение об его психо-седативном действии на ЦНС животных в условиях нормоксии. Это, возможно, позволяет организму оптимально распределять имеющиеся ресурсы за счет ограничения двигательной активности и снижения тем самым энергозатрат организма. Вероятно, это лежит в основе противо-
гипоксического действия 7Г<3 1968, заключающегося в замедлении метаболических процессов и экономизации потребляемого кислорода.
При изучении условно-рефлекторной активности животных было установлено, что лР 1968 не изменяет время латентного периода. Однако, в ходе исследования мы обнаружили, что время фиксации крыс на стержне достоверно увеличивалось. Ряд исследователей (Ильина И.В. и соавт., 2007) отмечали, что некоторые производные аскорбиновой кислоты под шифром л<3, по актопротекторной активности значительно превосходят известные актопротекторы, в частности, метапрот. Принимая во внимание литературные и собственные данные, можно предположить, что 7г() 1968 так же обладает актопротекторным действием.
Актуальным представлялось проведение экспериментального изучения влияния производного аскорбиновой кислоты на интенсивность сво-боднорадикальных процессов, поскольку аскорбиновая кислота является одним из природных антиоксидантов, обеспечивающих окислительно-восстановительный метаболизм клетки. В ходе исследования мы установили, что лО 1968 в условиях нормоксии проявляет антиоксидантную активность (снижение величины светосуммы в 1,3 раза). Препараты сравнения в этих условиях не вызывали достоверных изменений (табл. 4).
Таблица 4
Влияние л<3 1968, аскорбиновой кислоты и мексидола на интенсивность процессов свободнорадикального окисления
Группа животных (п = 10) Величина светосуммы, усл. ед.
Нормоксия Гипоксия с гиперкапнисй
Контроль 67138±9906 51480±6658*
тго 1968 51109±7277* 41191±4089л
Мексидол 62483±12217 41160±6118Л
Аскорбиновая кислота 59114±3151 40087±9308л
Примечание: * - р < 0,05 по сравнению с контролем при нормоксии л - р < 0,05 по сравнению с контролем при гипоксии
Воздействие ОГсГк приводило к снижению величины светосуммы в 1,3 раза, что может быть обусловлено адаптационным напряжением антиоксидантной системы сыворотки крови, проявляющимся в повышении содержания и активности биоантиоксидантов (супероксиддис-мутазы, каталазы, церулоплазмина, а-токоферола и др), способствующих компенсаторному повышению антирадикалыюй устойчивости липидов в условиях гиперпродукции прооксидантов.
Более выражено снижение активности свободнорадикального окисления в сыворотке крови после воздействия ОГсГК при предварительном введении аскорбиновой кислоты (снижение — в 1,28 раза по сравнению с
группой гипоксия). Предварительное введение riQ 1968 и мексидола также снижало величину светосуммы, но в несколько меньшей степени, чем аскорбиновая кислота (в 1,25 по сравнению с группой гипоксия). Полученное в наших экспериментах уменьшение светосуммы хемилюминисцент-ного свечения сыворотки крови крыс может свидетельствовать о замедлении процессов перекисного окисления липидов и активации антиокси-дантной системы. В связи с этим можно предположить, что nQ 1968 является антигипоксантом с антиоксидантными свойствами.
Анализируя гемограмму крыс, мы установили соответствие в условиях нормоксии рассматриваемых параметров значениям физиологической нормы для крыс во всех группах животных (Ананич И.В., 2008). После воздействия ОГсГк наблюдалось увеличение уровня эритроцитов и гемоглобина на 9% и 8% соответственно. Эти изменения, возможно, являются следствием увеличения гемопоэза и перераспределения крови, выброса депонированной крови, благодаря чему наблюдается возрастание кислородной емкости всей циркулирующей крови (Zhang Р. et al., 2010; Хайбуллина З.Р., Вахидова Н.Т., 2012). Возможно, изменения количества эритроцитов и гемоглобина обусловлены и колебаниями гематокритного числа. Так, показатель гематокрита у животных в группе гипоксия увеличивался на 8% относительно контроля, что так же может свидетельствовать о сгущении крови и нарушении гемодинамики и подтверждать предположение о перераспределении крови в организме животного. Выбрасывание крови из депо, согласно данным литературы, обеспечивает экстренную адаптацию организма к гипоксии (Зюзьков Г.Н., 2005). Предварительное применение производного аскорбиновой кислоты и препаратов сравнения не приводило к достоверным изменениям по сравнению с группой гипоксия.
При изучении биохимических показателей сыворотки крови крыс, мы выявили, что в условиях нормоксии биохимические показатели контрольных животных соответствовали значениям физиологической нормы у крыс (Ананич И.В., 2008). Предварительное введение 7tQ 1968 и препаратов сравнения не вызывало достоверных изменений рассматриваемых показателей.
Воздействие острой гипоксии, вероятно, приводило к развитию ци-толитического (повышение в сыворотке крови содержания АсАТ на 70%, АлАТ на 52% и ЛДГ на 57%) и холестатического (повышение активности щелочной фосфатазы в 2 раза) синдромов поражения печени. Повышение активности ЛДГ в сыворотке крови после воздействия ОГсГк может быть вызвано и ускорением реакций анаэробного гликолиза. Под воздействием ОГсГк происходило статистически достоверное увеличение концентрации общего белка в сыворотке крови на 22%, что, возможно, обусловлено увеличением глобулиновой фракции вследствие развития воспалительных и некротических процессов. Уровень мочевой
кислоты был повышен в 4 раза по сравнению с интактными животными, что свидетельствует о том, что гипоксическое повреждение тканей индуцирует нарушение пуринового обмена.
Производное аскорбиновой кислоты препятствует развитию цито-литического и холестатического синдромов, т.к. приводит к снижению активности трансминаз - АлАТ (на 41%), АсАТ (на 30%), а так же ЛДГ (на 33%) и ЩФ (на 37%). Значительное снижение в сыворотке крови концентрации маркеров синдрома печеночного цитолиза свидетельствует о замедлении процессов цитолиза и возможном гепатопротек-торном действии изучаемого соединения. Концентрация мочевой кислоты в плазме крови крыс, предварительно получивших яр 1968, снизилась на 15%, по отношению к группе гипоксия, что отражает стабилизацию процессов системы пуринового обмена. Мексидол и аскорбиновая кислота в меньшей степени, но также достоверно уменьшали концентрацию указанных показателей в сыворотке крови животных.
Таким образом, можно отметить, что производное аскорбиновой кислоты под лабораторным шифром 1968 обладает выраженным анти-гипоксическим действием на различных моделях острой гипоксии. По своей антигипоксической активности оно превосходит эффективность препаратов сравнения: мексидол и аскорбиновая кислота. Его можно отнести к малотоксичным веществам ЛДЗД>500 мг/кг. Комплексное соединение аскорбиновой кислоты снижает стандартный энергетический обмен животных; оказывает психоседативное действие на функциональное состояние ЦНС животных (по тестам «открытое поле», «приподнятый крестообразный лабиринт», «гексеналовый сон») в условиях нормоксии. После воздействия острой гипоксии соединение снижает эмоциональную тревожность и стимулирует ориентировочно-исследовательское поведение животных. Соединение лС> 1968 проявляет антиоксидантные свойства; несколько повышает содержание эритроцитов и гемоглобина в условиях гипоксии и способствует снижению активности ферментов АлАТ, АсАТ, ЛДГ, ЩФ, уровня мочевой кислоты и общего белка. В связи с этим данное соединение представляет интерес для дальнейшего более широкого исследования в качестве перспективного препарата для профилактики и коррекции гипоксических состояний.
Выводы
1. Среди исследованных новых производных аскорбиновой кислоты три соединения (л(} 462, л<3 1386 и лС? 1968) обладают выраженной антигипоксической активностью на моделях острой гипоксии с гиперкапнией, острой гипобарической гипоксии, острой гемической гипоксии, острой гистотоксической гипоксии, превосходящей эффективность мексидола и аскорбиновой кислоты.
2. Наиболее выраженный антигипоксический эффект на использованных моделях острой экзогенной гипоксии проявляет соединение
л(3 1968 в дозах 100-150 мг/кг. Соединение лО 1968 является малотоксичным, показатель ЛД50 находится в пределах 450-590 мг/кг.
3. В условиях нормоксии производное аскорбиновой кислоты лС? 1968 существенно снижает потребление кислорода (в 1,85 раза), ректальную температуру (на 4,5°С) и величину энергозатрат мышей (в 1,85 раза), что в условиях острой гипоксии приводит к экономному расходованию кислорода, увеличению продолжительности жизни животных, гибель которых наступает при более низких значениях концентрации кислорода в гермообъеме (4,75% против 6,25% в контроле).
4. Соединение л<3 1968 оказывает психоседативное действие на функциональное состояние центральной нервной системы крыс по тестам «открытое поле», «приподнятый крестообразный лабиринт» и «гексеналовый сон» в условиях нормоксии. После воздействия острой гипоксии соединение снижает эмоциональную тревожность и стимулирует ориентировочно-исследовательское поведение крыс.
5. Применение соединения лС? 1968 у крыс в условиях нормоксии и острой гипоксии снижает активность процессов свободнорадикаль-ного окисления в сыворотке крови в 1,3 раза и 1,25 раза соответственно, что свидетельствует об антиоксидантных свойствах вещества.
6. Соединение л<3 1968 не изменяет гемограмму и биохимические показатели крови крыс в условиях нормоксии, но корригирует изменения биохимических показателей крови, вызванных острой гипоксией (снижает активность АлАТ на 41%, АсАТ на 30%, ЛДГ на 33%, ЩФ на 37%, концентрацию мочевой кислоты на 15% и общего белка на 13%). Уменьшение активности ферментов АлАТ, АсАТ, ЛДГ и ЩФ в сыворотке крови крыс может свидетельствовать о возможном гепа-топротекторном действии.
Научно-практические рекомендации
1. Соединения, относящиеся к металлокомплексным производным аскорбиновой кислоты, являются перспективным классом для дальнейшего поиска эффективных антигипоксантов и антиоксидантов.
2. Рекомендуется расширенное фармакологическое изучение производного аскорбиновой кислоты - Ь-аскорбаторибофлавинатованадил(И) трисемигидрат(1) - под лабораторным шифром лО 1968 как перспективного лекарственного вещества с антигипоксической, антиоксидантной и психоседативной активностью.
СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Маркова Е.О. Антигипоксическая активность комплексных соединений на основе аскорбиновой кислоты / В.Е. Новиков, Е.О. Маркова, М.Ю. Дьяков, Э.А. Парфенов // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - СПб. - 2011. - Т.9, №2. — С.35-41.
2. Маркова Е.О. Влияние антигнпоксанта л() 1968 на поведение животных в условиях нормоксии и после воздействия острой гипоксии / В.Б. Новиков, Е.О. Маркова, Э.А. Парфенов // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - СПб. -2012. - Т.10. - №3. - С.35-39.
3. Маркова Е.О. К механизму антигипоксического действия нового комплексного соединения аскорбиновой кислоты / В.Е. Новиков, Е.О. Маркова, Э.А. Парфенов // Российский медико-биологический вестник им. акад. И.П. Павлова. - Рязань. - 2013. -№2. - С.59-65.
4. Панченко Е.О. Поиск антигипоксантов в ряду производных аскорбиновой кислоты / Е.О. Панченко, В.Е. Новиков // Вестник СГМА, спецвыпуск. - Смоленск. - 2010. - С.77-79.
5. Панченко Е.О. Влияние производных аскорбиновой кислоты на выживаемость животных в условиях острой гипоксии с гиперкапнией / В.Е. Новиков, Е.О. Панченко, Э.А. Парфенов // Вестник СГМА. - Смоленск. - 2010. - №4 - С.99-102.
6. Маркова Е.О. Влияние производных аскорбиновой кислоты на выживаемость животных в условиях острой экзогенной гипоксии / Е.О. Маркова // Вестник СГМА, спецвыпуск. - Смоленск. - 2011. - С.35-36.
7. Маркова Е.О. Поиск перспективных антигипоксантов в ряду комплексных соединений на основе аскорбиновой кислоты / В.Е. Новиков, Е.О. Маркова, М.Ю. Дьяков, Э.А. Парфенов // Медицинские вести регионов. - Смоленск. -2011. -№1 - С. 15-18.
8. Маркова Е.О. Влияние соединения 1968 на показатели стандартного энергетического обмена / Е.О. Маркова, В.Е. Новиков, М.Ю. Дьяков, Э.А. Парфенов // Материалы ежегодной конференции «Фармация и общественное здоровье» Сборник статей. - Екатеринбург.: УГМА. - 2011. - С. 11-13.
9. Маркова Е.О. Производные аскорбиновой кислоты как анти-гипоксанты природного происхождения / Е.О. Маркова, В.Е. Новиков, М.Ю. Дьяков, Э.А. Парфенов // Тезисы докладов VI Российской конференции с международным участием «Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция»: научно-практический журнал Патогенез. - М. — 2011. - Т.9., №3. - С.45.
10. Маркова Е.О. Антиоксидантная активность комплексного соединения аскорбиновой кислоты 1968 / Е.О. Маркова, В.В. Дикма-нов, В.Е. Новиков, Э.А. Парфенов // Материалы седьмой национальной научно-практической конференции с международным участием «Активные формы кислорода, оксид азота, антиоксиданты и здоровье человека». - Смоленск. - 2011.-С.170-172.
П.Маркова Е.О. Поведение животных в тесте «открытое поле» после применения антигипоксанта лС? 1968 / Е.О. Маркова, В.Е. Но-
виков, Э.А. Парфенов // Сборник материалов XIX Российского национального конгресса «Человек и лекарство». - Москва. - 2012. - С. 402.
12. Маркова Е.О. Влияние антигипоксанта лО 1968 на поведение крыс / Е.О. Маркова, В.Е. Новиков, Э.А. Парфенов // Материалы 46-ой Всероссийской научной конференции с международным участием студентов и молодых ученых «Актуальные проблемы теоретической, экспериментальной, клинической медицины и фармации». - Тюмень. - 2012. -С. 34-35.
И.Маркова Е.О. Стресс-протекторный эффект нового производного аскорбиновой кислоты в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт» / В.Е. Новиков, Е.О. Маркова, Э.А. Парфенов // Материалы IV съезда фармакологов России «Инновации в современной фармакологии». - Казань. - 2012. - С. 141.
14. Маркова Е.О. Влияние антигипоксанта л() 1968 на функциональное состояние ЦНС / Е.О. Маркова, В.Е. Новиков, Э.А. Парфенов // Материалы V международной научно-практической конференции «Фармация и общественное здоровье». - Екатеринбург. -2012. - С.376-378.
15. Маркова Е.О. Комплексное соединение аскорбиновой кислоты с антигипоксантным и и антиоксидантными свойствами / Е.О. Маркова, В.Е. Новиков, Э.А. Парфенов, Е.В. Пожилова // Вестник Смоленской государственной медицинской академии. - Смоленск. - 2013. -Т. 12. - №1. - С.27-32.
16. Маркова Е.О. Влияние антигипоксанта л() 1968 на показатели крови / Е.О. Маркова, В.Е. Новиков, Э.А. Парфенов // Материалы научно-практической конференции с международным участием «Роль спортивной медицины и ЛФК в развитии оздоровительной физкультуры и спорта высших достижений». - Смоленск. - 2013. - С.65-67.
Патент на изобретение
1. Маркова Е.О. Патент на изобретение №2461376 «Антигипо-ксантное средство» / В.Е. Новиков, Е.О. Маркова, Э.А. Парфенов // Опубл. 20.09.2012. бюл. №26.
СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ОГсГк - острая гипоксия с гиперкапнией ОГбГ - острая гипобарическая гипоксия ОГеГ - острая гемическая гипоксия ОГтГ - острая гистотоксическая гипоксия АлАТ - аланинаминотрансфераза АсАТ - аспартатаминотрансфераза ЛДГ - лактатдегидрогеназа ЩФ — щелочная фосфатаза
Дата сдачи в печать «25» июня 2013 г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать ризографическая. Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 6801/13.
Отпечатано в ПС «PrintUP» (ИП Прунцев A.B.) г. Смоленск, ул. Октябрьской революции, 28.
Тел.:(4812)38-38-27.
Текст научной работы по медицине, диссертация 2013 года, Маркова, Екатерина Олеговна
ГБОУ ВПО «Смоленская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации
На правах рукописи
04201361709 МАРКОВА ЕКАТЕРИНА ОЛЕГОВНА
АНТИГИПОКСАНТНЫЕ СВОЙСТВА НОВЫХ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ
14.03.06 - фармакология, клиническая фармакология
Диссертация - на соискание учёной степени кандидата биологических наук
Научный руководитель:
доктор медицинских наук, профессор
Новиков Василий Егорович
Смоленск - 2013
ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ.................................................................5
ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................6
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ГИПОКСИИ И ЕЕ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)...........13
1.1. Современные представления о гипоксии.........................................................13
1.2. Фармакологическая коррекция гипоксических состояний............................21
1.3 Физиологически совместимые антиоксиданты................................................45
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ................................50
2.1. Экспериментальные животные.........................................................................50
2.2. Исследованные химические соединения и препараты сравнения................51
2.3. Модели острой гипоксии...................................................................................53
2.3.1. Острая гипоксия с гиперкапнией...................................................................53
2.3.2. Острая гипобарическая гипоксия..................................................................54
2.3.3. Острая гистотоксическая гипоксия...............................................................55
2.3.4. Острая гемическая гипоксия..........................................................................55
2.4. Определение острой токсичности....................................................................55
2.5. Определение потребления кислорода мышами в условиях нормоксии.......55
2.6. Определение ректальной температуры мышей...............................................56
2.7. Определение динамики потребления кислорода мышами
в условиях острой гипоксии с гиперкапнией..................................................57
2.8. Поведение животных в тесте «открытое поле»...............................................57
2.9. Поведение животных в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт» ..58
2.10. Продолжительность гексеналового сна.........................................................59
2.11. Условный рефлекс активного избегания у крыс...........................................59
2.12. Определение интенсивности процессов свободнорадикального окисления в сыворотке крови крыс................................................................60
2.13. Определение показателей гемограммы крыс................................................61
2.14. Определение некоторых биохимических показателей сыворотки
крови крыс.........................................................................................................62
2.15. Статистическая обработка результатов опытов............................................62
СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.....................................................................63
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ МЫШЕЙ В УСЛОВИЯХ ОСТРОЙ ЭКЗОГЕННОЙ ГИПОКСИИ..................................................................63
3.1. Влияние комплексных соединений аскорбиновой кислоты
на продолжительность жизни мышей в условиях острой гипоксии с гиперкапнией...................................................................................................63
3.2. Влияние комплексных соединений аскорбиновой кислоты
на величину резервного времени и выживаемость мышей в условиях острой гипобарической гипоксии.....................................................................67
3.3. Влияние комплексных соединений аскорбиновой кислоты на продолжительность жизни мышей в условиях острой
гемической гипоксии.........................................................................................70
3.4. Влияние комплексных соединений аскорбиновой кислоты на продолжительность жизни мышей в условиях острой гистотоксической гипоксии..............................................................................72
3.5. Определение острой токсичности комплексного соединения аскорбиновой кислоты под лабораторным шифром лС} 1968................................................74
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСНОГО СОЕДИНЕНИЯ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ ПОД ШИФРОМ тиС} 1968 НА СТАНДАРТНЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН..................................................................................76
4.1. Влияние комплексного соединения аскорбиновой кислоты под шифром
тиС* 1968 на потребление кислорода в условиях нормоксии..........................76
4.2. Влияние комплексного соединения аскорбиновой кислоты под шифром
7гС) 1968 на ректальную температуру мышей..................................................79
4.3. Влияние комплексного соединения аскорбиновой кислоты под шифром яС) 1968 на динамику потребления кислорода мышами в гермообъеме
в условиях острой гипоксии с гиперкапнией..................................................81
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСНОГО СОЕДИНЕНИЯ АСКОРБИНОВОЙ
КИСЛОТЫ ПОД ШИФРОМ тир 1968 НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ЦНС...................................................................................................83
5.1. Влияние комплексного соединения аскорбиновой кислоты под шифром
7г(3 1968 на поведение животных в тесте «открытое поле»...........................83
5.2. Влияние комплексного соединения аскорбиновой кислоты под шифром лС) 1968 на поведение животных в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт»............................................................................................................88
5.3. Влияние комплексного соединения аскорбиновой кислоты под шифром
7г(5 1968 на продолжительность гексеналового сна........................................91
5.4. Влияние комплексного соединения аскорбиновой кислоты под шифром
1968 на условно-рефлекторную активность животных...........................92
ГЛАВА 6. ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСНОГО СОЕДИНЕНИЯ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ ПОД ШИФРОМ 71(2 1968 НА АКТИВНОСТЬ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ, ГЕМОГРАММУ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЫВОРОТКИ КРОВИ ЖИВОТНЫХ.... 95
6.1. Влияние комплексного соединения аскорбиновой кислоты под шифром тгС) 1968 на активность свободнорадикального окисления в сыворотке крови животных..................................................................................................95
6.2. Влияние комплексного соединения аскорбиновой кислоты под шифром
лС) 1968 на показатели гемограммы крыс.......................................................97
6.3. Влияние комплексного соединения аскорбиновой кислоты под шифром
яХ) 1968 на биохимические показатели сыворотки крови крыс..................100
ГЛАВА 7. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................105
ВЫВОДЫ.................................................................................................................128
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ..............................................130
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.......................................................................................131
СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
СГМА - Смоленская государственная медицинская академия в/б - внутрибрюшинно
МФК — митохондриальный ферментный комплекс
ОГсГк - острая гипоксия с гиперкапнией
ОГбГ — острая гипобарическая гипоксия
ОГеГ - острая гемическая гипоксия
ОГтГ - острая гистотоксическая гипоксия
СтЭО - стандартный энергетический обмен
ЦНС - центральная нервная система
ОИА - ориентировочно-исследовательская активность
ЭР - эмоциональная реактивность
ЭТ - эмоциональная тревожность
КП - коэффициент подвижности
УРАИ - условный рефлекс активного избегания
СРО - свободнорадикальное окисление
ПОЛ - перекисное окисление липидов
АлАТ - аланинаминотрансфераза
АсАТ - аспартатаминотрансфераза
АТФ - аденозинтрифосфат
ЛДГ - лактатдегидрогеназа
ЩФ - щелочная фосфатаза
НАД - никотинамидадниндинуклеотид
НАДН - никотинамидадниндинуклеотид восстановленный
НАДФ - никотинамидадниндинуклеотида фосфат
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Гипоксия наблюдается при различных патологических процессах и является одной из центральных проблем медицины. Она может иметь самостоятельную этиологию, но может и осложнять течение заболеваний различного генеза, являясь важнейшей составляющей разнообразных нозологических форм патологии, включающих такие типовые патологические процессы, как воспаление, лихорадка, шок, ДВС-синдром и др. [114, 129, 130, 242]. Ухудшающиеся экологические условия, загрязнение окружающей среды, экстремальные условия, с которыми связана профессиональная деятельность широкого круга специалистов, могут стать причиной функциональных нарушений, сопровождающихся гипок-сическими состояниями разного генеза [49]. В наиболее общем виде гипоксию можно определить, как несоответствие энергопотребности клетки энергопродукции в системе митохондриального окислительного фосфорилирования [151].
Несмотря на очевидные различия в пусковых механизмах формирования гипоксии экзогенного или эндогенного происхождения, связанной с системными или локальными нарушениями кровотока, дыхательной недостаточностью, качественными или количественными изменениями состава гемоглобина, нарушением структуры и функции митохондрий и соответственно подавлением экстракции кислорода клетками из микроциркуляторного русла, метаболические сдвиги в условиях дефицита кислорода в биологических системах в значительной мере стереотипны [25, 203]. Последние, как известно, характеризуются активацией процессов гликолиза, липолиза, протеолиза, развитием метаболического или респираторного ацидоза, набуханием митохондрий и соответственно разобщением окислительного фосфорилирования и свободного дыхания, дефицитом АТФ, подавлением энергозависимых реакций в клетках различной структурной и функциональной организации [114, 175, 247].
В связи со сложностью механизмов нарушений метаболизма, а соответственно структуры и функции клеток в различных органах и тканях при гипокси-
ческих состояниях различного генеза, очевидны трудности медикаментозной коррекции сдвигов метаболического статуса в условиях гипоксии [34, 94, 129].
Одним из самых эффективных и перспективных путей профилактики и терапии гипоксических повреждений, а следовательно, лечения различной тяжести патологии в практике интенсивной терапии представляется применение антиги-поксантов - фармакологических средств, ослабляющих или ликвидирующих ги-поксические нарушения (гипоэргоз) путем поддержания и повышения энергопродукции в системе митохондриального окислительного фосфорилирования. Несмотря на то, что современная фармацевтическая индустрия предлагает широкий выбор лекарственных средств, обладающих свойствами антигипоксантов, поиск высокоэффективных антигипоксантов по-прежнему продолжается, причем движущим фактором этого процесса выступают повседневные потребности клинической практики [41, 83, 231, 265]. По мнению большинства исследователей, перспективный антигипоксант должен сочетать в себе три свойства: 1) снижать энергетические потребности организма; 2) оптимизировать процессы потребления энергии; 3) тормозить влияние на процессы пероксидации в тканях [66]. Такого рода вещества были обнаружены среди синтезированных д.х.н. Э.А. Парфеновым т.н. физиологически совместимых антиоксидантов (ФСАО), которые по большей части представляют собой комплексные соединения переходных металлов с биоантиоксидантами. Было показано, что некоторые ФСАО способны значительно повышать устойчивость млекопитающих с разным уровнем организации ЦНС к остро нарастающей экзогенной гипоксии [14, 57, 73, 84, 105].
В рамках договора о научном сотрудничестве между кафедрой фармакологии с курсом фармации ФПК и ППС Смоленской государственной медицинской академии и Российским онкологическим научным центром имени H.H. Блохина РАМН нам были предоставлены для изучения фармакологической активности ряд комплексных соединений аскорбиновой кислоты.
Цель исследования
Поиск и изучение эффективных антигипоксантов среди новых комплексных соединений аскорбиновой кислоты.
Задачи исследования
1. Изучить влияние пяти новых химических производных аскорбиновой кислоты на продолжительность жизни мышей в условиях острой гипоксии с ги-перкапнией, гипобарической, гемической и гистотоксической гипоксии.
2. Провести сравнительный анализ антигипоксической активности исследуемых соединений, а так же сравнить их активность с таковой антигипоксан-та/антиоксиданта мексидола и биологического антиоксиданта - аскорбиновой кислоты. Установить острую токсичность наиболее активного соединения.
3. Изучить влияние наиболее активного соединения на величину стандартного энергетического обмена по показателям потребления кислорода и ректальной температуры и динамику потребления кислорода в условиях острой гипоксии.
4. Исследовать влияние наиболее активного соединения на функциональное состояние ЦНС (в тесте «открытое поле» и «приподнятый крестообразный лабиринт», продолжительность гексеналового сна, условный рефлекс активного избегания).
5. Изучить влияние наиболее активного соединения на интенсивность сво-боднорадикального окисления, показатели гемограммы (эритроциты, лейкоциты, гемоглобин, гематокрит) и биохимические показатели сыворотки крови (активность аланинаминотрансферазы, аспартатаминотрансферазы, лактатдегидро-геназы, щелочной фосфатазы, содержание мочевой кислоты, мочевины, креати-нина, общего белка).
Научная новизна исследования
В работе впервые в сравнительном аспекте изучено влияние пяти новых оригинальных комплексных соединений аскорбиновой кислоты под лабораторными шифрами тсО 462, тгС) 1386, п(5 1965, 1966, я;С> 1968, известного антиги-поксанта/антиоксиданта мексидола и природного антиоксиданта - аскорбиновой кислоты на продолжительность жизни мышей в условиях различных (4-х) моделей острой гипоксии.
Установлено, что изучаемые соединения обладают антигипоксической активностью на модели острой гипоксии с гиперкапнией. Показано, что соединения лХЗ 462, 71С> 1386, 7гС) 1968 повышают резистентность животных к гипобари-ческой, гемической и гистотоксической гипоксии. Выявлено, что соединение 7иС? 1968 обладает более выраженными протекторными свойствами на всех моделях острой экзогенной гипоксии при сравнении с другими производными аскорбиновой кислоты, мексидолом и аскорбиновой кислотой.
Впервые изучено влияние соединения 7с() 1968 на стандартный энергетический обмен. Установлено, что изучаемое соединение значительно снижает потребление кислорода, ректальную температуру и энергопродукцию животных, как в условиях нормоксии, так и после воздействия острой гипоксии.
Получены новые научные данные о фармакологических свойствах соединения 7гС) 1968: психоседативное действие на ЦНС, снижение интенсивности свободнорадикального окисления, снижение биохимических показателей (АлАТ, АсАТ, ЛДГ, ЩФ) в сыворотке крови крыс, подвергшихся воздействию острой гипоксии.
Научно-практическая значимость работы
Результаты исследования позволяют рекомендовать новое комплексное соединение под лабораторным шифром лХ) 1968 для дальнейшего более глубокого фармакологического изучения в качестве потенциального корректора гипокси-ческих состояний.
Обнаруженные фармакологические свойства соединения 1968 позволяют вести дальнейшее экспериментальное изучение его фармакологической активности более целенаправленно, в частности, изучить антиоксидантные, седа-тивные, гепатопротекторные и актопротекторные свойства этого соединения.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Комплексные соединения аскорбиновой кислоты 7гС> 462, 1386, 7сС) 1968 оказывают выраженный антигипоксический эффект на экспериментальных моделях острой гипоксии с гиперкапнией, острой гипобарической гипоксии, острой гемической гипоксии, острой гистотоксической гипоксии, превосходящей эффективность препаратов сравнения. Соединение 1968 превосходит другие исследуемые вещества по степени выраженности антигипоксиче-ской активности и широте эффективных доз на всех четырех моделях экзогенной гипоксии. По величине ЛД50 соединение 1968 относится к малотоксичным веществам.
2. Соединение 1968 снижает стандартный энергетический обмен животных, что в условиях острой гипоксии приводит к экономному расходованию кислорода, снижению энергозатрат и увеличению продолжительности жизни.
3. Соединение л(5 1968 оказывает психоседативное действие на функциональное состояние ЦНС животных в условиях нормоксии, что проявляется значительным увеличением эмоциональной реактивности, снижением эмоциональной тревожности, ориентировочно-исследовательской активности и коэффициента подвижности животных, а также потенцированием снотворного эффекта гексенала. В условиях гипоксии соединение оказывает положительное регулирующее влияние на функциональное состояние ЦНС животных, устраняя стрес-сорное воздействие гипоксии.
4. Соединение 1968 снижает интенсивность процессов свободноради-кального окисления как в условиях нормоксии, так и после воздействия острой
гипоксии, вызывает адаптивные изменения в биохимических показателях сыворотки крови.
Внедрение результатов в практику
Полученные результаты используются в учебном процессе на кафедрах фармакологии с курсом фармации ФПК и 1111С, общей и медицинской химии, фармацевтической химии и фармакогнозии при чтении лекций и проведении практических занятий, в научной работе Центральной научно-исследовательской лаборатории Смоленской государственной медицинской академии, а