Автореферат и диссертация по медицине (14.00.25) на тему:Антигипоксанты как средства церебропротекторной терапии ишемического инсульта

Иоезидиум 1 -.сии

м у 1

¡решекие от „/______' ^

Присудил ученую Стег?п-К;> . 6,014 I. '' )Р,

Начальник упрсЕЛл

СИБИРСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ НИИ ФАРМАКОЛОГИИ ТОМСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА СО РАМН

На правах рукописи

ПЛОТНИКОВА ТАТЬЯНА МАКАРОВНА

АНТИГИПОКСАНТЫ КАК СРЕДСТВА ЦЕРЕБРОПРОТЕКТОРНОЙ ТЕРАПИИ ИШЕМИЧЕСКОГО ИНСУЛЬТА

14.00.25 - фармакология

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук

Научный консультант: заслуженный деятель науки РФ академик МАИ, профессор А.С.Саратиков

Томск - 1998

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

1. Общая характеристика работы............... 9

2. Церебропротекторная и гемореологическая терапия ишемическо-

го инсульта (Обзор литературы)...............16

2.1. Блокаторы кальциевых каналов.............. 16

2.2. Антиоксиданты..................... 22

2.3. Антигипоксанты.................... 27

2.3.1. Средства центрального действия, снижающие метаболизм

мозга при ишемии...................29

2.3.2. Антиацидотические средства...............30

2.3.3. Средства, восстанавливающие энергетический метаболизм мозга при ишемии...................31

2.3.4. Средства, улучшающие кислородтранспортную функцию крови .......................... 38

2.4. Значение нарушений реологических свойств крови в патогенезе ишемического инсульта и их терапия . ...........40

3. Материалы и методы исследования..................56

3.1. Объекты исследования..................56

3.2. Методики исследования................. 57

3.3. Техника проведения экспериментов............ 67

4. Церебропротекторные эффекты этомерзола в условиях ишемии

мозга..........................78

4.1. Оценка избирательного действия производных меркаптобензи-мидазола на кровоснабжение мозга............78

4.2. Церебропротекторные эффекты этомерзола, бемитила и кавин-тона в условиях острой транзиторной ишемии мозга у крыс . . 82

4.2.1. Изменения системного артериального давления, общего мозгового кровотока и напряжения кислорода в теменной коре крыс при острой транзиторной ишемии..........82

4.2.2. Влияние кавинтона, бемитила и этомерзола при профилактическом и лечебном введении на мозговой кровоток и кислородное снабжение мозга у крыс в условиях острой транзитор-ной ишемии......................83

4.3. Церебропротекторные эффекты этомерзола в условиях острой транзиторной ишемии мозга у кошек...........91

4.3.1. Изменения системной и церебральной гемодинамики, кислородного метаболизма мозговой ткани у кошек с острой ишемией мозга ......................91

4.3.2. Влияние этомерзола на показатели системного и церебральной гемодинамики, кислородного метаболизма при острой транзиторной ишемии мозга у кошек........... 93

4.4. Церебропротекторные эффекты этомерзола у бодрствующих

крыс с ишемией мозга..................102

4.4.1. Изменения локального кровотока, показателей ЭЭГ и импеданса в теменной коре бодрствующих крыс с ишемией мозга . 102

4.4.2. Влияние этомерзола на локальный кровоток, показатели ЭЭГ и импеданс теменной коры бодрствующих крыс при ишемии мозга.........................116

4.5. Механизм церебропротекторного действия этомерзола .... 126

4.5.1. Изучение механизма ослабления этомерзолом постишеми-ческой гипоперфузии..................126

4.5.2. Изучение механизма ослабления этомерзолом постишеми-ческой гипооксигенации мозга..............134

4.5.3. Влияние этомерзола на реологические свойства крови .... 137

4.5.4. Влияние этомерзола на состояние микроциркуляторного русла теменной коры крыс при ишемии мозга..........146

4.5.5. Влияние этомерзола на перекисное окисление липидов в мозге крыс при острой транзиторной ишемии..........151

5. Церебропротекторные эффекты цереброкраста в условиях ишемии мозга ..................... ... 155

5.1. Церебропротекторные эффекты цереброкраста в условиях острой транзиторной ишемии мозга у крыс .............155

5.1.1. Изменения системного артериального давления, общего мозгового кровотока и напряжения кислорода в теменной коре

крыс при острой транзиторной ишемии..........156

5.1.2. Влияние цереброкраста и кавинтона при их профилактическом и лечебном введении на мозговой кровоток и кислородное снабжение мозга у крыс в условиях острой транзиторной ишемии......................156

5.2. Церебропротекторные эффекты цереброкраста в условиях острой транзиторной ишемии мозга у кошек..........164

5.3. Церебропротекторные эффекты цереброкраста у бодрствующих крыс с ишемией мозга..................169

5.4. Механизм церебропротекторого действия цереброкраста ... 183

5.4.1. Механизм ослабления цереброкрастом постишемической ги-пооксигенации мозга..................184

5.4.2. Влияние цереброкраста на реологическое свойства крови . . 186

5.4.3. Влияние цереброкраста на состояние микроциркуляторного русла в условиях ишемии мозга..............194

5.4.4. Влияние цереброкраста на перекисное окисление липидов в мозге крыс при острой транзиторной ишемии........198

6. Церебропротекторные эффекты янтарнокислого аммония в усло-

виях ишемии мозга....................202

6.1. Сравнительное изучение эффективности Я А, ЯК и кавинтона

при острой циркуляторной гипоксии мозга.........202

6.2. Церебропротекторные эффекты ЯА в условиях острой транзиторной ишемии мозга у крыс...................205

6.2.1. Изменения системного артериального давления, общего мозгового кровотока и напряжения кислорода в теменной коре

крыс при острой транзиторной ишемии..........205

6.2.2. Влияние ЯА и кавинтона при профилактическом и лечебном введении на мозговой кровоток и кислородное снабжение мозга у крыс в условиях острой транзиторной ишемии.....208

6.3. Церебропротекторные эффекты ЯА у бодрствующих крыс с ишемией мозга.....................212

6.4. Механизм церебропротекторого действия ЯА........216

6.4.1. Влияние Я А на тонус изолированных сосудов.......217

6.4.2. Влияние ЯА на импеданс теменной коры бодрствующих крыс

при ишемии мозга...................219

6.4.3. Влияние Я А на состояние микроциркуляторного русла теменной коры крыс при ишемии мозга............222

6.4.4. Влияние Я А на процессы перекисного окисления липидов в ткани мозга......................223

6.4.5. Влияние ЯА на содержание лактата в венозной мозговой крови в условиях острой транзиторной ишемии мозга у крыс . . 227

6.4.6. Влияние ЯА на кислородтранспортную функцию крови . . . 229 7. Церебропротекторные эффекты нооглютила в условиях ишемии

мозга..........................233

7.1. Церебропротекторные эффекты нооглютила у бодрствующих

крыс с ишемией мозга..................233

7.1.1. Влияние нооглютила на локальный мозговой кровоток бодрствующих крыс при ишемии мозга............234

7.1.2. Влияние нооглютила на функциональную активность теменной коры бодрствующих крыс при ишемии мозга......238

7.1.3. Влияние нооглютила на показатели импеданса теменной коры бодрствующих крыс при ишемии мозга..........245

7.1.4. Влияние нооглютила на состояние микроциркуляторного

русла теменной коры крыс при ишемии мозга ....... 250

7.2. Механизм церебропротекторного действия нооглютила при

ишемии мозга.....................254

7.2.1. Влияние нооглютила на процессы перекисного окисления ли-пидов в ткани мозга в условиях острой транзиторной ишемии 254

7.2.2. Влияние нооглютила на агрегацию трамбоцитов и антиагре-гантную активность сосудистой стенки..........256

7.2.3. Влияние нооглютила на функциональное состояние эритроцитов ..........................258

8. Обсуждение результатов исследования............267

9. Выводы.........................291

Список литературы.....................294

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АДФ - аденозиндифосфат

АО - антиоксидант

АТФ - аденозинтрифосфат

АЭ - агрегация эритроцитов

БТП - богатая тромбоцитами плазма

ГЭБ - гемато-энцефалический барьер

ГОМК - у-оксимасляная кислота

ДК - диеновые коньюгаты

2,3-ДФГ - 2,3-дифосфоглицерат

ИДЭ - индекс деформируемости эритроцитов

КОИ - коэффициент относительной избирательности

ЛМК - локальный мозговой кровоток

МДА - малоновый диальдегид

НА - норадреналин

НАД - никотинамидадениндинуклеотид окисленный

НАДН - никотинамидадениндинуклеотид восстановленный

3-ОК - 3-оксипиридин

ОШ - основания Шиффа

ОМК - общий мозговой кровоток

ПО2 - потребление кислорода

ПОЛ - перекисное окисление липидов

С - серотонин

САД - системное артериальное давление

СОД - супероксиддисмутаза

ТхАг - тромбоксан Аг

ФАД - флавинадениндинуклеотид

цАМФ - циклический аденозинмонофосфат

ЭДТА - этилендиаминтетрауксусная кислота

ЭЭГ - электроэнцефалограмма Я А - янтарнокислый аммоний ЯК - янтарная кислота НЬ - гемоглобин НЬОг - оксигемоглобин

Р50 - напряжение кислорода, при котором 50% гемоглобина оксигенировано

РвЬ - простациклин

Р02 - напряжение кислорода

Рсог - напряжение углекислоты

Яа - емкостное сопротивление

Лс - активное сопротивление

Z - полное сопротивление (импеданс)

I - суммарная мощность спектров электроэнцефалограммы

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Цереброваскулярные заболевания и, в частности ишемический инсульт, составляют одну из основных проблем современной медицины. Это обусловлено не только абсолютным ростом частоты ишемических инсультов, но и их значительным преобладанием над кровоизлияниями в мозг, поэтому среди больных с последствиями перенесенного инсульта и выраженной степенью инвалидизации подавляющее большинство составляют лица, перенесшие его ишемический вариант [145]. Распространенность инсульта составляет 170 на 100000 человек в год, приблизительно 5% людей старше 65 лет подвержены этому заболеванию [215]. В общей структуре смертности в развивающихся странах инсульт занимает третье место после сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний [20].

В связи с этим, трудно переоценить важность изучения возможностей адекватной фармакологической коррекции церебральной гемоциркуляции при ишемическом инсульте и поиска эффективных патогенетически обоснованных средств его лечения. Вместе с тем, решение данной задачи затруднено вследствие многообразия этиологических и патогенетических факторов, приводящих к развитию острой церебральной ишемии, чрезвычайной сложности каскада патобиохимических реакций, вызываемых ишемией, их быстротечностью, приводящей к необратимому поражению мозга [257, 418].

В настоящее время клиника располагает довольно широким арсеналом лекарственных средств, воздействующих на различные этапы формирования ишемического инсульта [42, 76, 189, 327, 375]. Однако обобщение результатов использования существующих лекарственных препаратов свидетельствует, что клиническая эффективность проводимой терапии недостаточна, а в некоторых случаях возможно даже ухудшение церебральной гемодинамики и состояния больных при применении препаратов. Следова-

тельно, необходим дальнейший поиск средств фармакотерапии ишемиче-ского инсульта, направленный на создание препаратов, обладающих муль-тифакторным воздействием на вазомоторные, метаболические и гематогенные расстройства, возникающие при этом цереброваскулярном заболевании.

Актуальной задачей, непосредственно связанной с созданием новых эффективных средств для фармакотерапии ишемического инсульта, является разработка экспериментальных моделей различных вариантов этой патологии, адекватных клиническим ситуациям.

Поскольку лечение ишемического инсульта, основанное на принципе восстановления кровотока в зоне ишемии "любой ценой" себя не оправдало [418], внимание исследователей в последние годы привлекают так называемые нейропротекторные средства, которые, не обладая прямым вазо-тропным действием, способны эффективно ограничивать зону ишемии и предотвращать структурные повреждения мозга [189, 194, 327]. Первые попытки осуществления "метаболической защиты мозга" при остром ишеми-ческом инсульте были предприняты в 70-х годах и ограничивались в основном применением трех групп препаратов: антагонистов кальция, антагонистов глутамата и антиоксидантов [76, 327]. Целенаправленная нейропро-текторная терапия ишемического инсульта стала возможна в последние годы, когда существенно пополнился ряд препаратов, обладающих цитопро-текторной активностью: блокаторы ^та+-каналов [223], активаторы К+-каналов [299], хелаторы внутриклеточного Са2+ [325], ганглиозиды [245], ингибиторы нейрональной синтазы окиси азота [406], пептиды [194].

Весьма перспективной группой препаратов в этом плане являются ан-тигипоксанты, влияние которых на энергетический метаболизм клетки при различных видах гипоксии хорошо изучено и является весьма благоприятным [2, 23, 81, 84, 98]. В то же время воздействие препаратов этой группы на такие важнейшие звенья патогенеза ишемического инсульта как реологические свойства крови, функциональное состояние и кислородтранспортные

свойства эритроцитов, гемоциркуляцию и функциональную активность мозга остается недостаточно изученным. Поиску новых церебропротектор-ных средств из различных групп антигипоксантов, изучению спектра и механизмов их действия в условиях различных моделей ишемического инсульта и посвящено настоящее исследование, являющееся частью федеральной научно-технической программы "Создание новых лекарственных средств методами химического и биологического синтеза" и выполненное в рамках плановой темы НИР НИИ фармакологии Томского научного центра РАМН и Сибирского государственного медицинского университета "Изыскание и изучение новых эффективных корректоров нарушений гемодинамики и метаболизма мозга при ишемии", N госрегистрации 01.90.0061419.

Цель исследования - изыскание новых церебропротекторных средств среди производных меркаптобензимидазола, 1,4-дигидропиридина, 3-оксипиридина, янтарной кислоты, обладающих антигипоксической активностью, для лечения ишемического инсульта; изучение спектра и механизмов их нейропротекторного действия.

Основные задачи исследования:

1. Изучить динамику церебрального кровотока, кислородного снабжения, функциональной активности и отека мозга на различных моделях ишемического инсульта с целью уточнения механизмов нарушения жизнедеятельности мозга в этих условиях.

2. Исследовать влияние этомерзола, цереброкраста и янтарнокислого аммония (ЯА) в сравнении с кавинтоном при их профилактическом и лечебном введениях на показатели системной и церебральной гемодинамики, кислородное снабжение мозга, газы крови при острой транзиторной ишемии мозга у крыс и кошек.

3. Исследовать влияние этомерзола, цереброкраста, Я А и нооглютила при их курсовом введении на локальный мозговой кровоток, биоэлектрическую активность и отек мозга в условиях острой постоянной ишемии

мозга бодрствующих крыс. Оценить характер влияния препаратов на данные показатели в полушариях с различной степенью ишемии, выявить наличие или отсутствие синдрома "внутримозгового обкрадывания" для каждого исследуемого соединения.

4. Оценить воздействие исследуемых препаратов на кислородтран-спортную функцию крови в сравнении с известными "деоксигенирующими средствами" аскорбатом и кавинтоном, определить величину этого эффекта, необходимую для проявления антигипоксического действия препаратов в условиях острой транзиторной ишемии мозга.

5. Выявить характер влияния этомерзола, цереброкраста и нооглютила на функциональное состояние эритроцитов, реологические свойства крови, агрегацию тромбоцитов и антиагрегантную активность сосудистой стенки. Оценить вклад этих эффектов в реализацию препаратами антигипоксического действия и восстановления церебрального кровотока при ишемии мозга.

6. Изучить влияние исследуемых соединений при их курсовом введении на структуру микроциркуляторного русла коры головного мозга при острой ишемии постоянного характера. Определить значение этого воздействия на восстановление локального мозгового кровотока крыс с данной моделью ишемии.

7. Оценить влияние этомерзола, цереброкраста, Я А и нооглютила на процессы перекисного окисления липидов в ткани мозга и эритроцитах, значение антиоксидантного эффекта препаратов в нормализации реологических свойств крови и инволюции отека-набухания мозга при ишемии.

Научная новизна. Для анализа механизмов восстановления препаратами мозгового кровотока впервые предложен комплекс методов, позволяющий в опытах in vivo и in vitro оценить их прямое воздействие на тонус сосудов, состояние микроциркуляторного русла, реологические свойства крови, агрегацию тромбоцитов и антиагрегантную активность сосудистой стенки.

Впервые установлено:

- новые производные меркаптобензимидазола, 1,4-дигидропиридина, 3-оксипиридина и янтарной кислоты (этомерзол, цереброкраст, нооглютил и ЯА) на различных моделях ишемии мозга обладают более выраженной противоишемической активностью, чем препарат сравнения кавинтон;

- кровоснабжение мозга при транзиторной и постоянной ишемии восстанавливают препараты как имеющие в спектре действия прямой вазо-тропный эффект на мозговые сосуды (этомерзол, цереброкраст), так и не обладающие подобной активностью (янтарнокислый аммоний, нооглютил). Более перспективны препараты второй группы - "метаболического типа", не вызывающие феномен "внутримозгового обкрадывания";

- ведущим компонентом нормализации кровоснабжения мозга антиги-поксантами являются их гемореологические эффекты.

Выполненное исследование позволи�