Автореферат и диссертация по медицине (14.00.25) на тему:Фармакологическая коррекция некоторыхнейрохимических механизмов вестибулярного стресса и адаптация к нему

На правах рукописи

Созонова Ирина Викторовна

Фармакологическая коррекция некоторых нейрохимических механизмов вестибулярного стресса и адаптация к нему.

14.00.25 - фармакология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Волгоград 1999г.

Работа выполнена в Ростовском государственном медицинском университете

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:доктор медицинских наук,

профессор A.B. Тараканов

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ: доктор медицинских наук,

профессор Ю.С. Макляков

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Заслужеиый деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор М.Д.Гаевый

доктор биологических наук, С.А. Сергеева

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Санкт-Петербургский медицинский университет

Защита состоится " ¿М " ]999р. вЙяасов на за-

седании диссертационного совета К 084.54.06 при Волгоградской государственной медицинской академии: 400066, г.Волгоград, пл. Павших борцов, д. 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградской государственной медицинской академии.

Автореферат разослан " -' ^ " -'-' ^1999г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук,

старший научный сотрудник Л.И.Бугаева

-srzc)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы,

Болезнь дв1шения(трансиортная болезнь, болезнь передвижения, укачивание), возникающая при воздействии на организм человека механических и оптокинетических раздражителей во время пассивных или активных перемещений тела человека в пространстве (В.С.Шашков и со-авт.,1994), остается одной из важнейших проблем таких областей медицины как авиакосмическая, морская, военная и другие.

Вестибулярный стресс, сопровождающий развитием болезни движения, характеризуется нарушением функций вестибуло-вегетативных и вестибуло-соматических систем (В.В.Яснецов и соавт.,1993). Возникающие при укачивании головокружение, апатия, замедление мышления, ухудшение памяти, усиление пото- и слюноотделения, изменение работы сердечно-сосудистой системы и дыхания, тошнота, рвота и другие симптомы резко снижают качество профессиональной деятельности. Помимо этого, следует обратить внимание, что в большинстве случаев эти неприятные симптомы проявляются у пассажиров (Г.Л.Комендантов и со-авт., 1979; А.Т.Гречко и соавт., 1996).

Одним из фундаментальных аспектов проблемы болезни движения является то, что до сих пор остаются неизвестными патогенетические механизмы возникновения синдрома укачивания. К настоящему времени существуют данные о том, что у человека в возникновении и развитии нарушений при вестибулярном стрессе принимают участие кроме холи-нергической еще катехоламинергическая, гистаминергическая, опиоидер-гическая и другие нейрохимические системы (В.В.Яснецов и соавт., 1993), однако, вклад каждой из этих систем и механизмы их взаимоотношений в развитии болезни движения практически мало изучены.

Исследование механизмов формирования этого синдрома, а также пути профилактики и коррекции его осуществляется с помощью многочисленных методов, в том числе с этой целью широко используются лекарственные средства.. Основными средствами коррекции болезни движения являются холиноблокаторы, гнетаминоблокаторы, симпатомиме-тики, а также их комбинации (В.В.Яснецов и соавт.,1993). Однако, возможность применения препаратов из названных фармакологических групп ограничивается их низкой эффективностью, относительно непродолжительным действием и обилием побочных явлений (D.S. Janowsky et а!., 1984; С.В.Налетов и соавт., 1998). Использование средств, избирательно влияющих на отдельные составляющие синдрома укачивания оказывается малодейственным (В.В.Шаигсов и соавт., 1994). Исходя из этого, представляется актуальным изучение группы адренопозитивных препаратов, принимающих участие в согласовании ответной реакции организма

на повреждающие воздействия. К представителям этой группы относится а2-адреномиметик клофелин, обладающий гипотензивным, анальгетиче-ским, седативным действием (А.А.Зайцев,1988; В.А.Михайлович и соавт.,1990; Ю.Д.Игнатов и соавт.,1991), а также имеющий антигипокси-ческие, кардио- и нейропротективные свойства (А.В.Тараканов, 1994).

Исходя из всего вышесказанного необходимо подробное и глубокое изучение всех нейрохимических систем, принимающих участие в развитии вестибуловегетативных расстройств для проведения высокоэффективных медикаментозных мер. Известно, что в нейрональных структурах головного мозга обнаружено до 30 биологически активных веществ, предположительно участвующих в нейрохимических механизмах развития болезни движения (В,И.Легеза,1987). К ним относятся и нейромедиа-торы, и гормоны, и нейропептиды. Особенно актуальным является исследование участия нейромедиаторных аминокислот, такт как ГАМК, глицин, глутамат и другие, которые составляют основную группу центральных медиаторов(25-40% синапсов) и являются мощным фактором воздействия на возбуждающие и тормозные системы нервной ткани. Установлено присутствие указанных нейроаминокислот в вестибулярной системе человека и животных. Однако их конкретная роль в развитии вестибулярного стресса до конца не известна.

Цель исследования.

Цель настоящей работы - поиск высокоэффективного противоукачи-вающего средства из числа известных препаратов на основе изучения динамики нейромедиаторных аминокислот в различных отделах головного мозга крыс при моделировании вестибулярного стресса.

Задачи исследования.

1. Изучить процесс развития адаптации к вестибулярному стрессу с помощью анализа эндокринных и ферментных систем у экспериментальных животных.

2. Выявить изменение динамики содержания нейроактивных аминокислот в церебральных отделах, принимающих участие в формировании ответной реакции при развитии вестибулярного стресса.

3. Исследовать изменения в состоянии системы нейромедиаторных аминокислот в отделах головного мозга крыс при коррекции вестибулярного стресса скополамином и предполагаемым вестибулопротектором клофелином.

4. Выявить участие глюкозы как одного из субстратов синтеза аминокислот в мозге в механизмах действия скополамина и клофелина на фоне вестибулярного стресса.

5. Изучить степень вестибулопротекторной активности скополамина

и клофелина при моделировании болезни движения с участием добровольцев.

Научная новизна работы.

Впервые показана ключевая роль нейроаминокислот, а также участие разных отделов головного мозга в формировании острого и хронического вестибулярного стресса.

Впервые на фоне развития вестибулярного стресса выявлена общность в механизмах действия известного протнвоукачивающего препарата м-холиноблокатора скополэмина и предлагаемого в качестве вестибу-лопротектора а2-аденомиметика клофелина на уровень нейромедиатор-ных аминокислот в различных отделах головного мозга крыс.

Впервые установлена взаимосвязь между уровнем глюкозы в сыворотке крови крыс и содержанием нейромедиаторных аминокислот в отделах головного мозга после воздействия на организм животных вестибулярного стресса различной продолжительности, а также после коррекции стресса фармакологическими препаратами.

Клофелин проявляет более выраженные вестибулопротективные свойства по сравнению со скополамииом на основании исследования динамики изменений вестибуло-вегетативных симптомов болезни движения у добровольцев.

Показана положительная корреляционная связь между степенью выраженности укачивания и уровнем содержания глюкозы в сыворотке крови добровольцев, устойчивых к укачиванию.

Теоретическая значимость и практическая ценность работы.

Полученные в настоящей работе результаты значительно расширили представление о нейрохимических механизмах вестибулярного стресса, что позволит в дальнейшем вести более эффективный и обоснованный поиск вестибулопротективных препаратов.

Установленный факт наличия общего звена в механизме действия препаратов, относящихся к различным классификационным группам при развитии вестибулярного стресса может быть использован при фармакологической коррекции и других патологических состояний.

Полученные результаты определяют перспективу использования клофелина в качестве вестибулопротективного препарата, а также свидетельствуют о необходимости изучения биохимического аспекта в действии фармакологических препаратов для правильного подбора лекарственных средств.

Выявленная зависимость между уровнем глюкозы и общим баллом оценки состояния у добровольцев устойчивых и неустойчивых к болезни движения может помочь дифференцированному отбору лиц, подвержен-

ных вестибулярному стрессу с целью дальнейшей фармакологической коррекции стресса.

Диссертационная работа выполнена в рамках комплексно-целевой научной программы "Медико-биологические проблемы" (Номер государственной регистрации 01.9.90002910).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Усиление тормозной активности структур головного мозга находится в зависимости от продолжительности вестибулярного водействия и осуществляется за счет подъема уровня тормозных нейроаминокислот при одновременном снижении возбуждающей глутаминовой аминокислоты в изучаемых отделах головного мозга.

2. На фоне вестибулярного стресса м-холиноблокатор скополамин и а2-адреномиметик клофелин вызывают однонаправленные изменения в содержании нейроактивных аминокислот в отделах головного мозга крыс. Введение препаратов без предварительного фона вестибулярного воздействия не вызывает подобных изменений.

3. Изменение спектра яейромедиаторных аминокислот в различных отделах головного мозга крыс находится во взаимосвязи с уровнем глюкозы в сыворотке крови как при действии вестибулярных раздражителей различной продолжительности, так и при коррекции стресса скополами-ном и клофелином.

4. Клофелин по сравнению со скополамином у добровольцев удлиняет время переносимости пробы прерывистой кумуляции ускорений Ко-риолиса, стабилизирует показатели АД и ЧСС, а также снижает степень выраженности тошноты на протяжении всего периода вращения.

Внедрение результатов исследования в практику.

Основные положения и выводы диссертации используются при чтении лекций и проведении практических занятий по фармакологии, клинической фармакологии со студентами 3-5 курсов. Результаты проведенных исследований используются в научной работе отдела новых медицинских технологий ЦНГОГ РГМУ по программе "Медико-биологические проблемы", а также на кафедре биохимии и биотехнологии Ростовского государственного университета при чтении лекций по специальным разделам курса биохимии.

Апробация работы.

Основные положения диссертации доложены на Всесоюзной конференции с международным участием "Синтез, фармакология и клинические аспекты новых обезболивающих средств" (Новгород, 1991), на 1-м Съезде Российского научного общества фармакологов (Волгоград, 1995),

на 3,4 и 5 Российском национальном конгрессе"Человек и лекарст-во"(Москва, 1996,1997,1998), а также на итоговых научных конференциях студентов, молодых ученых и специалистов РГМУ(Ростов-на-Дону, 1996,1997,1998).

Публикации материалов диссертации.

По теме диссертации опубликовано 10 научных работ.

Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 162 страницах компьютерного текста, иллюстрирована 22 рисунками и 21 таблицей. Состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов исследований, обсуждения, выводов и списка литературы, включающего 107 отечественных и 127 зарубежных источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования.

В основу исследования на лабораторных животных положены результаты 7 серий экспериментов, проведенных на 146 белых беспородных крысах-самцах массой 180-250г.

Изучение вестибулярного стресса проводили в условиях ограничения подвижности животных (иммобилизации) в специальных клетках-пеналах (Р.А.Тигранян,1985). Моделирование вестибулярного стресса (болезни движения) осуществляли путем помещения клеток-пеналов с животными ira специальное приспособление, вращение которого в двух перпендикулярных плоскостях с частотой 0,33 Гц в течение 60 мин создавало серию комплексных ускорений, приводящих к укачиванию крыс (В.В.Яснецов и соавт.,1993; В.С.Шашков и соавт.,1994; R.A.Fox et al.,1982). В экспериментах использовались крысы, подверженные укачиванию. Степень выраженности укачивания оценивали по количеству потребляемой крысами пиши и воды (L.Green et al., 1973; V.Haroutunian et al., 1976).

Изучали влияние острого (в течение часа) и хронического (ежедневно в течение двух недель по одному часу) вестибулярного воздействия на уровень гормонов АКТГ и кортикостерона в сыворотке крови крыс и активность фермента гидролиза РНК-рибонукдеазы. Содержание гормонов определяли с помощью радиоиммунологического анализа с использованием стандартных наборов "Белорис"(Белорусь) и "Иммунотех"(Чехия). Активность рибонуклеазы определяли спектрофотометрически (Ю.Б.Филлипович и соавт.,1982) с использованием дрожжевой рибонуклеиновой KHOiïOTbï("Serva", Германия).

Для коррекции вестибулярного стресса был выбран скополампн-гидробромид фирмы"8егуа"(Германия) в качестве препарата сравнения. Скополамин вводили животным внутрибрюшинно (в/б) в дозе 1 мг на 1 кг массы животного. В качестве предполагаемого вестибулопротектора использовали а2-адреномиметик клофслин (0,01% раствор, Новокузнецкий ПО "Орион"), который вводили в/б в дозе 50 мкг на 1 кг массы животного. Крыс декапитировали через один час после введения препаратов.

Все исследования по изучению содержания нейромедиаторных аминокислот проводили в следующих отделах головного мозга крыс: в не-окортексе, гиппокампе, стволе и мозжечке. В отделах головного мозга исследовали динамику содержания глутаминовой аминокислоты, глицина и ГАМК при влиянии острого и хронического вестибулярного стресса, при действии скополамина и клофелина на фоне вестибулярного стресса и при введении этих препаратов без стрессового фона. Животные, адаптированные к клеткам -пеналам в течение двух недель, служили контролем.

Экстракцию аминокислот проводили с помощью 80% этанола (Б^зкеп еС а!.,1961). Для разделения аминокислот применяли метод тонкослойной хроматографии (Ю.Кирхнер, 1971) на пластинах БПиГо! иУ 254 фирмы "8егуа"(Германия) с использованием стандартных растворов изучаемых аминокислот этой же фирмы. Количественное определение аминокислот проводили с помощью денситометрирования после окрашивания хроматограмм раствором нингидрина (В.А.Спицин и соавт.,1979).

Уровень содержания глюкозы в сыворотке крови крыс во всех 7-ми сериях экспериментов определяли ортотолуидиновым методом (О.Д.Кушманова и соавт., 1983).

Серии исследований по моделированию вестибулярного стресса проводились на 48 здоровых мужчин-добровольцев в возрасте 18-25 лет от 60 до 75 кг в утренние часы натощак путем кумулятивного воздействия Кориолисовых и прецессионных ускорений по методу И.И.Брянова( 1963). Испытуемые подвергались вращению в кресле ВУ-4м со скоростью 30 об/мин. Обследование включало не более 10 туров вращения.

Во время вращения осуществляли наблюдение за состоянием обследуемого, а в перерывах между турами проводили исследование основных показателей вестибуло-вегетативного синдрома (ВВС) (тошнота, головокружение, бледность кожных покровов, потоотделение) по специальной схеме балльной оценки, предложенной Р.Р.Галле (1981), а также регистрировали ЧСС и показатели АД по Короткову. Максимальная оценка выраженности симптома оценивалась в 4 балла.

Подсчет общей оценки выраженности проявлений клинических симптомов болезни движения производили в баллах в конце каждого тура

вращения и в течение 15 минут после прекращения вращения. По суммарному времени переносимости пробы ПКУК испытуемых делили на две группы: группу неустойчивых составляли добровольцы,переносившие не более 3-4 туров вращения; группу устойчивых составляли добровольцы, переносившие более 10 туров вращения. В обеих группах проводили изучение влияния ПКУК на уровень гормонов кортизола и пролактина, уровень глюкозы в сыворотке крови, а также на степень выраженности показателей состояния добровольцев (головокружение, тошнота, бледность, время переносимости пробы ПКУК, ЧСС, общая оценка состояния в баллах на последней минуте вращения и на пятой минуте восстановления). Содержание гормонов определяли с помощью радиоиммунологического анализа. Связанную радиоактивность измеряли гамма-счетчиком"Наркотест"(Россия) на базе радиоиммунологической лаборатории Ростовского научно-исследовательского института акушерства и педиатрии.

В качестве средств профилактики болезни движения у добровольцев, неустойчивых к укачиванию, испытывались скополамин (0,001 г) и кло-фелин (0,00075 г). Исследования проводились через 1 час после приема препарата внутрь. Для устранения "психогенного фактора" в действии лекарственного вещества использовали плацебо и двойной слепой метод (В.С.Шашков,1981). Повторные исследования проводились не раннее, чем через две недели.

В изучении вестибулопротективных свойств скополамина и клофе-лина использовались те же показатели выраженности проявлений клинических симптомов болезни движения, что и у добровольцев без приема препаратов.

Статистическую обработку результатов исследований проводили с использованием критерия Стыодента и непараметрических критериев (в частности критерия для выяснения тесноты связи между рядами данных (П.Ф.Ракитский,1967; С.Гланц, 1999) на 1ВМ РС.

Результаты и их обсуждение.

Для выявления возможности формирования устойчивого адаптационного процесса в организме животных в ответ на воздействие иммобилизации и комплексных ускорений различной продолжительности были проведены эксперименты по изучению состояния гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы по уровню содержания АКТГ, кортикостерона в сыворотке крови крыс и активности РНКазы в ткани головного мозга.

Исследования показали значительное повышение экскреции адрено-кортикотропного гормона и кортикостерона в кровь крыс при остром вестибулярном и иммобилизационном стрессе. Однако, влияние вестибуляр-

ного стресса на уровень гормонов было выражено сильнее. Содержание АКТГ и кортикостерона при этом достоверно превосходило контрольные значения на 321% и 62% соответственно.

Оказалось, что избыточное количество глюкокортикоидных гормонов сопровождается активирующим влиянием на рибонуклеазу мозга крыс как при иммобилизации, так и при вестибулярном воздействии. Причем активность фермента гидролиза РНК при иммобилизации была в два раза выше, чем при действии вестибулярного раздражения. Повышение активности РНКазы свидетельствует об усилении катаболических процессов мозга и является одним из показателей развития стресса (Л.М.Мамалыга и соавт.,1977; И.С.Заводская и соавт.,1981; Г.И.Блехман, 1987).

Анализ результатов исследования хронического стресса выявил, что двухнедельное иммобилизационное и вестибулярное воздействие на крыс приводило к восстановлению уровня АКТГ и кортикостерона, а также снижению активности РНКазы до показателей контрольных значений. Следовательно, можно говорить о развитии процесса адаптации у животных после ежедневного в течение 2-х недель сгрессогенного воздействия. Дальнейшее изучение механизмов развития вестибулярного стресса и его коррекции фармакологическими препаратами, основывалось на данном факте адаптации животных к модели иммобилизационного и вестибулярного стресса, а животные, подвергавшиеся хронической иммобилизации, служили контролем, т.к. все эксперименты по укачиванию проводились в клетках-пеналах, ограничивающих подвижность животных.

После выявления факта адаптации к вестибулярному воздействию наше внимание было переключено на изучение динамического состояния нейромедиаторных аминокислот в отделах головного мозга крыс при вестибулярном воздействии.

Исследования показали, что острый вестибулярный стресс приводил к достоверному уменьшению содержания возбуждающей глутаминовой нейроаминокислоты в гшпокампе и стволе мозга на 12,8% и 41,7% соответственно. В остальных изучаемых отделах мозга уровень возбуждающей нейроаминокислоты находился в пределах контрольных значений. В отличие от глутаминовой кислоты, содержание тормозной аминокислоты глицина подвергалось разнонаправленным изменениям в отделах головного мозга крыс- значительно возрастало в новой коре головного мозга на 89,7% и падало в гиппокампе на 20,2%. Результаты были статистически достоверны.

Известно, что степень выраженности вестибулярных реакций обусловливается состоянием корковой регуляции, а именно, тормозной способностью коры головного мозга (К.Л.Хилов,1952). Чем больше эта способность выражена, тем в меньшей степени проявляются вестибулярные

реакции и, наоборот, при снижении тормозной функции коры исследуемый объект при вестибулярном раздражении дает бурные соматические и вегетативные рефлексы. Таким образом, можно предположить, что формирование тормозной активности коры головного мозга проявилась в резком увеличении уровня глицина в неокортексе после одночасового вестибулярного воздействия на животных, т.к. ни в какой другой структуре головного мозга подобных изменений не было выявлено. При хроническом вестибулярном воздействии также происходила активация процессов торможения в неокортексе, но за счет увеличения уровня другой ингибиторной аминокислот -ГАМК (на 12,6%) при одновременном достоверном снижении глицина на 26,4%. Возможно,что при хроническом вестибулярном стрессе в неокортексе происходит переключение тормозных процессов с участием глицина на процессы с участием ГАМК.

В гиттпокампе при хроническом вестибулярном воздействии происходили изменения в сторону достоверно значимого увеличения содержания глицина на 46,0%. Такая направленность изменений в этой структуре мозга не выявлялась при остром стрессе, где даже наоборот, уровень этого нейромедиатора несколько снижался.

Хронический вестибулярный стресс вызывал активизацию тормозных процессов и в других отделах головного мозга. Так, в стволе головного мозга происходило сильное увеличение уровня глицина до 53%. А в мозжечке была задействована гамма-аминомасляная кислота в качестве ингибиторного нейромедиатора. Содержание ее резко повышалось до 64%.

Таким образом, можно отметить, что уровень ингибиторных нейро-медиаторов увеличивается при развитии процесса адаптации к хроническому вестибулярному воздействию в гиппокампе и стволе за счет повышения концентрации глицина, а в неокортексе и мозжечке- за счет подключения к этому процессу ГАМК. По мнению многих авторов (В.В.Малышев и соавт.,1981; ВЛАкопян и соавт.,1983; Я.И.Векслер и соавт., 1976; 1986; К.С.Раевский, 1987) фон торможения, создаваемый ГАМК в центральной нервной системе, может способствовать снижению развивающегося возбуждения и ускорять тем самым выработку и установление устойчивого состояния адаптации.

Полученные данные о значительных изменениях в содержании тормозной аминокислоты глицина в исследованных структурах головного мозга дают основание считать эту нейроаминокислоту одной из главных в процессах развития вестибулярного стресса. Тем более что эксперименты по изучению влияния болевого стресса и иммобилизации на количественное распределение нейроаминокислот в отделах головного мозга не выявили таких изменений концентрации глицина (Б.В.Страдомский Б.В. и соавт., 1991)

Наряду с изменением тормозных нейроаминокислот было зафиксировано увеличение содержания возбуждающей глутаминовой нейроами-нокислоты на 23,5% при хроническом вестибулярном воздействии, но только в единственной структуре мозга -в гншюкампе. В стволе же и в мозжечке было отмечено достоверное снижение ее уровня на 13,4 и 19,2% соответственно.

Следовательно, можно отметить, что усиление тормозных процессов в мозжечке при адаптации к хроническому вестибулярному стрессу происходит как за счет снижения уровня глутаминовой кислоты, так и за счет значительного повышения уровня ГАМК. В стволе же головного мозга, напротив, тормозные процессы усиливаются на фоне снижения глутамата и повышения уровня глицина. ■

Полученные данные свидетельствуют о том, что изменение содержания нейромедиаторных аминокислот находится в прямой зависимости от продолжительности вестибулярного воздействия и носит разнонаправленный характер.

Могут ли нейротрансмиттерные аминокислоты служить в качестве "маркера" взаимодействия церебральных структур в развитии вестибулярного стресса? Для выяснения этого вопроса был проведен корреляционный анализ между нейромедиаторными аминокислотами в каждом из изучаемых отделов мозга. При остром вестибулярном стрессе была обнаружена отрицательная корреляционная зависимость по уровню глицина (г=-0,765) между неокортексом и мозжечком (Р<0,05). При хроническом стрессе корреляционная связь между этими структурами сохранялась, но имела положительный характер и осуществлялась с помощью гамма-аминомасляной кислоты (г=0,747). При остром вестибулярном воздействии наблюдалась также положительная корреляционная зависимость средней степени между неокортексом и гиппокампом по уровню тормозной аминокислоты глицина (г=0,565). Таким образом, корреляционный анализ показал, что тормозные нейромедиаторные аминокислоты принимают участие во взаимодействии между отделами головного мозга как при остром, так и при хроническом вестибулярном стрессе. В отличие от однократного вестибулярного воздействия, где на первый план выступает глицин в качестве связующего звена между церебральными структурами, при многократном воздействии таким объединяющим фактором является ГАМК.

Результаты исследования по изучению коррекции вестибулярного стресса с помощью предлагаемого в качестве вестибулопротектора а2-адреномиметика клофелина и эталонного препарата м-холиноблокатора скополамина показали, что оба эти препарата на фоне стресса вызывают сходные изменения спектра лейроаминокислот в различных отделах головного мозга крыс (таблица 1).

Таблица 1

Содержание нейроаминокислот в отделах головного мозга крыс при различных функциональных состояниях.

Вид воздействия Неокортекс Гиппокамп Ствол Мозжечок

глутамат глицин ГАМК глутамат глицин ГАМК глутамат глицин ГАМК глутамат глицин ГАМК

Контроль 1,048± 0,428± 0,334± 0,970± 0,326± 0,473± 0,768 ± 0,218± 0,576± 1,199 ± 0,325± 0,240±

п=9 0,039 0,022 0,019 0,034 0,017 0,014 0,030 0,006 .0,026 0,069 0,024 0,008

Скополамин 1,333 ± 0,285± 0,321± 0,906 ± 0,278± 0,422± 0,845 ± 0,273± 0,492± 0,948 ± 0,261± 0,274±

1мг/кг 0,050 0,033 0,067 0,045 0,015 0,030 0,018 0,015 0,070 0,048 0,018 0,026

п=5 *** ** ** **

Вестибулярный 1,280± 0,193± 0,229± 0,944 ± 0,178± 0,601± 0,37 0± 0,143± 0,604± 1,130 ± 0,147± 0,608±

стресс на фоне 0,033 0,018 0,010 0,036 0,018 0,020 0,050 0,020 0,020 0,065 0,012 0,033

действия скопо- *** *** *** **» *** »** ** *** ***

ламина п=б

Клофелин 0,894± 0,539± 0,329± 0,839 ± 0,617± 0,430± 0,346 ± 0,164± 0,198 ± 0,513 ± 0,251± 0,282±

50 мкг/кг 0,048 0,026 0,030 0,050 0,060 0,040 0,050 0,015 0,024 0,112 0,037 0,033

п=б * ** *** *** ** *** . ***

Вестибулярный 1,208± 6,231± 0,391± 0,804 ± 0,180± 0,23 8± 0,551 ± 0,163± 0,344± 0,735 ± 0,151± 0,156±

стресс на фоне 0,060 .0,005 0,035 0,056 0,011 0,030 0,110 0,015 0,010 0,028 0,014 0,026

действия кло- * *** * *** *** *** *** ***

фелина п=6

Примечания: достоверность по отношению к контролю: *-Р<0,05 **-Р<0,01 ***-Р<0,01

Развитие вестибулярного стресса на фоне действия как клофелина так и скополамина вызывало достоверное повышение уровня глутамино-вой аминокислоты в неокортексе в пределах 20% по сравнению с контролем. Если учесть, что сам вестибулярный стресс не вызывал изменений уровня глутамата в данной структуре головного мозга, а скополамин, введенный изолированно без последующего стресса вызывал повышение ее уровня на 27,2%, то можно предположить, что наблюдаемое повышение уровня возбуждающей нейроаминокислоты в условиях действия м-холиноблокатора скополамина при стрессе, связано с механизмом действия самого препарата. Полученные нами данные еще раз подтверждают тесную функционально-морфологическую связь между холинергической и другими нейромедиаторными системами мозга, в частности с аминокислотными нейротрансмитгерными механизмами (Шевченко 1982; В.В.Астров и соавт.,1990).

В отличие от скополамина, а2-адреномиметик клофелин снижал уровень возбуждающей аминокислоты на 15% по сравнению с контролем. Наши данные согласуются с сообщением Y.Kamisaki et al. (1993) о том, что активация пресинаптических а2-адренорецепторов сопровождается ингибированием высвобождения возбуждающих нейроаминокислот.

Таким образом, можно заключить, что и холиноблокатор и адрено-миметик на фоне стресса повышают активность неокортикальных структур, что, возможно способствует более быстрой адаптации организма к экстремальным условиям, т.к. кора мозга выполняет интергирующую функцию в процессе приспособления организма к изменяющимся условиям окружающей среды.

Сходство в действии изучаемые фармакологических препаратов на фоне развития вестибулярного стресса прослеживается и в их влиянии на уровень тормозной аминокислоты глицина. При этом, в отличие от глутамата, содержание глицина достоверно снижалось на 25-55% по отношению к контролю и не только в неокортексе, но и во всех остальных отделах головного мозга. Введенные изолированно, клофелин и скополамин, без последующего вестибулярного воздействия оказывали разнонаправленное влияние на уровень глицина в большинстве изучаемых структур. При этом в неокортексе и гиппокампе происходило снижение уровня глицина на 15-34% на фоне введения скополамина. А клофелин, наоборот, повышал уровень этой нейроаминокислоты на 30-90% в этих же отделах мозга. В стволе мозга происходили разнонаправленные изменения глицина, а [гменно, скополамин повышал на 25%, а клофелин снижал с такой же степенью интенсивности содержание глицина. В мозжечке не наблюдалось достоверных изменений уровня глицина при введении препаратов.

Хотелось бы отметить, что адреномиметик клофелин на фоне вестибулярного стресса повлек за собой снижение уровня глутамата в гиппо-кампе, стволе и мозжечке на 17-40%. Можно предположить, что эти изменения связаны с рецепторным действием препарата. Известно, что глицин является аллостерическим модулятором передачи сигнала через НМОА чувствительные глутаматные рецепторы и может усиливать ней-ротоксичность глутаминовой кислоты при некоторых патологических со-стояниях^.Т^гоЫеуузку е! а1.,1989; О.Егс1епе]П е! а!., 1990; МЖОНуег е! а!., 1990). Следовательно, вывленная нами коррекция вестибулярного стресса клофелином может заключаться не только в ингибирующем влиянии препарата на высвобождение глутаминовой кислоты, но и в снижении чувствительности глутаматных рецепторов за счет уменьшения модулирующего эффекта глицина, возникающего при падении его концентрации в гиппокампе, стволе и мозжечке. Этот аспект механизма действия клофелина, по-видимому, способствует устойчивости организма к вестибулярному стрессу.

Однонаправленное действие обоих препаратов на фоне стресса прослеживается и в их влиянии на содержание другой ингибиторной нейро-активной аминокислоты - ГАМК. Скополамин и клофелин снижали уровень этой аминокислоты в гиппокампе с одинаковой степенью интенсивности (на 45% по отношению к контролю). Однако, вестибулярный стресс на фоне а2-адрепомнметика клофелина повлек за собой снижение содержания ГАМК и в других отделах- в стволе мозга и мозжечке на 35-50% по сравнению с контролем, что не было характерно для м-холиноблокатора скополамина. Одновременное снижение уровня глутамата, глицина и ГАМК в гиппокампе, стволе и мозжечке при повышении уровня глутаминовой кислоты в неокортексе наводит на мысль о том что под контролем неокортекса может происходить торможение в других структурах головного мозга, принимающих участие в реакции организма на вестибулярное воздействие на фоне действия клофелина.

Анализ полученных результатов может свидетельствовать о том, что объединяющим звеном в механизме действия м-холиноблокатора скополамина а2-адреномиметика клофелина на фоне развития вестибулярного стресса являются нейротрансмиттерные системы, связанные с обменом аминокислот.

Корреляционный анализ полученных данных подтвердил выявленную зависимость распределения изучаемых нейромедиаторных аминокислот в отделах головного мозга крыс от фармакологического воздействия. Оказалось, что применение скополамина в качестве вестибулопро-тектора вызывает формирование отр1щательной корреляционной связи между содержанием возбуждающей глутаминовой нейроаминокислоты и тормозными аминокислотами глицином и ГАМК в коре головного моз-

га(г=-0,828 и г=-0,538). В мозжечке эта зависимость сохранялась между глутаматом и глицином (г=-0,746). При этом в стволе наблюдалась положительная корреляционная зависимость между уровнем глутамата и ГАМК (г=0,537).

При введении клофелина была выявлена положительная корреляционная связь между содержанием всех изучаемых нейроаминокислот в гиппокампе(г=0,605-0,834), а в мозжечке - между уровнем глутамата и глицина(г=0,584).

Следовательно, при применении скополамина и клофелина, прослеживается взаимосвязь между отдельными аминокислотами в разных структурах головного мозга. Если у холиноблокатора эта связь была отмечена в неокортексе, стволе и мозжечке, то у адреномиметика - в гиппо-кампе и мозжечке. Хотелось бы обратить внимание на то, что в мозжечке при действии как скополамина, так и клофелина наблюдалось сходство в формировании корреляционной зависимости между одними и теми же нейроаминокислотами, а именно-глугаматом и глицином, однако зависимость эта имела разный знак.

Основываясь на том, что глюкоза является основным энергетическим источником, а также одним из источников синтеза аминокислот, а гормоны и стрессовые воздействия влияют на метаболизм глюкозы-изменяют концентрацию аминокислот в мозге (А.А.Кричевская, 1983), были проведены исследования по изучению взаимосвязи между уровнем глюкозы в сыворотке крови крыс и содержанием нейромедиаторных аминокислот в отделах головного мозга после воздействия на организм животных вестибулярного стресса различной продолжительности и после коррекции стресса фармакологическими препаратами.

Исследования показали, что однократное и многократное вращение крыс не вызывало достоверных отклонений уровня глюкозы от контроля. Однако, была обнаружена связь между содержанием глюкозы в сыворотке крови и уровнем нейроаминокислот в головном мозге в результате корреляционного анализа. При остром вестибулярном стрессе была установлена положительной корреляционная зависимость между уровнем глюкозы, глутаминовой кислоты и глицина в гиппокампе (г=0,674и г=0,644соответственно) и между уровнем глюкозы и глицина мозжечке (г=0,59). Хроническое вестибулярное воздействие характеризовалось наличием положительной корреляционной взаимосвязи между содержанием глюкозы и глутаминовой кислоты в стволе мозга (г=0,671). Таким образом, острое и хроническое воздействие вестибулярных раздражений способствовало установлению прямых положительных связей между уровнем глюкозы в крови и уровнем нейромедиаторных аминокислот.

Введение изучаемых фармакологических препаратов вызывало повышение уровня глюкозы в сыворотке крови крыс различной выраженно-

сти как при самостоятельном их введении, так и при введении перед вестибулярным воздействием. Так увеличение уровня глюкозы на 30% (Р<0,02) наблюдалось при предварительном введении скополамина и на 88,1% (Р<0,001) при предварительном введение клофелина до вестибулярного воздействия. Таким образом, становится очевидным, что и тот и другой препарат оказывают однонаправленное действие на энергетический метаболизм, в частности, на обмен глюкозы.

Сходство в действии обоих препаратов проявлялось и в установлении положительной корреляционной зависимости между уровнем глюкозы в сыворотке крови и тормозной аминокислотой ГАМК в кортикальных структурах головного мозга (г в пределах 0,226-0,657). При коррекции вестибулярного стресса клофелином отмечалась обратная корреляционная зависимость между содержанием глюкозы и содержанием глицина в кортикальных структурах головного мозга (г=-0,498 и г=-0,491), что может свидетельствовать о значительном вкладе рецепторного механизма действия самого клофелина в обменные процессы в нервной клетке.

Наличие общих звеньев в механизме действия скополамина и клофелина при вестибулярном стрессе послужило основанием к сравнению влияния этих препаратов на вестибуловегетативные показатели состояния добровольцев при моделировании болезни движения.

Результаты показали, что клофелин по сравнению со скополамином являлся более эффективным препаратом по некоторым показателям. Так, он увеличивал время переносимости пробы ПКУК в два раза по отношению к собственному контролю с плацебо (табл.2).

Таблица 2.

Сравнительная вестибулопротективная активность скополамина и клофелина у добровольцев ( М ± m ).

Препараты п Эффективность по отношению к плацебо,% Максимальное время вращения,сек Прирост по отношению к плацебо

Улучшение Без изменений Ухудшение

сек %

Плацебо 33 196 ±33

Скопола-мин 11 72,7 9,1 18,2 306 ± 52 + ПО 56

Плацебо 7 240 ±29

Клофелин 7 71,4 14,3 14,3 471 ±83* + 231* 96*

Примечание : * - р < 0,05 (достоверность по отношению к плацебо)

Скояоламин -в 1,5 раза. Предварительное введение клофелина ограничивало к 5 туру вращения суммарную оценку выраженности укачивания до 10 баллов, что в среднем было на два балла ниже,чем при использовании скополамина. Одним из отличительных свойств этого препарата явилась стабилизация общей оценки выраженности симптомов болезни движения на протяжении всего времени вращения. Введение клофелина достоверно удерживало выраженность тошноты в пределах 1,8-0,8 балла также на протяжении всего периода укачивания. Период восстановления характеризовался быстрым исчезновением этого мучительного симптома на фоне применения клофелина. Скополамин же по этому показателю был неэффективен. Плацебо совсем не защищало от тошноты и выраженность этого симптома составляла после 5 тура вращения 5,3+0,7 балла.

сь-адреномиметик клофелин оказывал также стабилизирующее влияние на показатели артериального давления во время моделирования болезни движения. В течении первых четырех туров вращения показания АД практически не отличались от контроля, а в случае продолжения вращения стабилизировались и колебались в пределах 125-130 мм рт.ст. для систолического АД и 85-90 мм рт.ст. для диастолического. Такая же тенденция наблюдалась и для показателей ЧСС (75-80 ударов в мин). Скополамин не вызывал значительных сдвигов систолического и диастолического артериального давления во время укачивания и в восстановительный период по сравнению с контролем, где использовалось плацебо. Отмечалось лишь краткосрочное достоверное понижение диастолического давления после 1 и 2 тура вращения.В то же время на всем протяжении укачивания и в периоде восстановления предварительное введение скополамина вызывало достоверное замедление сердечного ритма до 60-66 ударов в минуту.

Таким образом, клофелин не уступает эталонному вестибулопротек-торному препарату скополамину по нормализующему влиянию на сдвиги АД и ЧСС, а также некоторые другие показатели состояния добровольцев при моделировании болезни движения.

В процессе исследования добровольцы разделились на группы устойчивых и неустойчивых к болезни движения лиц по времени переносимости пробы ПКУК. Поиск различий между двумя этими группами обусловил исследование содержания стресс-гормонов в обеих группах, а также содержание уровня глюкозы. Неустойчивые к болезни движения испытуемые образовали две подгруппы по исходному содержанию корти-зола в сыворотке крови. В первой подгруппе содержание кортизона составило 5бО±53 пмоль/л; во второй -180±21 пмоль/л, что было в 3 раза ниже, чем в первой подгруппе. Содержание кортизола в группе устойчивых было несколько ниже, чем у лиц, неустойчивых к вестибулярному

воздействию, объединенных в первую подгруппу, но было значительно выше (в 2 раза) по сравнению с испытуемыми, подверженными укачиванию, объединенными во вторую подгруппу. Вестибулярное воздействие у неустойчивых к укачиванию испытуемых первой подгруппы не вызывало достоверных изменений содержания кортизола по сравнению в исходным уровнем. Во второй подгруппе испытуемых этот показатель достоверно повышался на 107% после вращения.

Проведенные исследования показали, что исходное содержание другого гормона - пролактина, у неустойчивых испытуемых было на 29% выше, чем у устойчивых. После вращения мы не обнаружили достоверных изменений в содержании уровня пролактина в обеих изучаемых группах, хотя его концентрация и была примерно на 70% выше, чем у контрольной группы.

Исходный уровень глюкозы в крови у неустойчивых добровольцев составлял 4,95^-0,36 ммоль/л, у устойчивых лиц он был примерно таким же -4,80±0,25 ммоль/л. После вращения концентрация глюкозы была несколько выше контрольных величин (от б до19%), но результаты не были статистически достоверны.

Таким образом, определение динамики изменения уровня гормонов кортизола и пролактина в крови обеих групп испытуемых, а также уровня глюкозы, показало, что у лиц, неустойчивых к вращению происходит не только изменение гормонального уровня, но и содержание энергетического субстрата-глюкозы,

Поиск информативных отличий между группой устойчивых и неустойчивых к вращению лиц с помощью корреляционного анализа показал, что у устойчивых добровольцев существует прямая положительная связь между уровнем кортизола, пролактина и показателями состояния-тошнотой (г=0,83), ЧСС (г=0,91) и общим баллом оценки выраженности болезни движения(г=0,83). В группе лиц, неустойчивых к вращению, такая положительная корреляционная зависимость наблюдается лишь между уровнем пролактина и показателем степени тошноты (г=0,70).

Корреляционный анализ выявил зависимость между уровнем глюкозы и общим баллом оценки состояния. Причем, у устойчивых испытуемых была отмечена положительная корреляция (г=0,65), а у неустойчи-вых-отрицательная (г=-0,67). Возможно, выявленная разнонаправленная зависимость между уровнем глюкозы и общим баллом оценки состояния у добровольцев устойчивых и неустойчивых к болезни движения, позволит в дальнейшем выявлять лиц, подверженных вестибулярному стрессу с целью дальнейшей коррекции вестибулярного стресса.

Заключение.

Полученные в результате работы данные по динамике изменений содержания нейромедиаторных аминокислот в отделах головного мозга крыс, принимающих участие в ответной реакции организма животных на вестибулярное воздействие различной продолжительности позволяют сделать заключение об активном участии тормозной и активирующей систем головного мозга в механизмах развития вестибулярного стресса. Дальнейшее изучение этих систем при введении фармакологических средств позволит более эффективно вести поиск и разработку новых про-тивоукачивающих средств.

Установленный факт наличия у клофелина и скополамина общего звена в механизме действия, сочетание известных анальгетических, анти-гипоксических, анксиолитических, нейро- и кардиопротекторных свойств клофелина с установленными антиэметическими свойствами позволяют рекомендовать его в качестве препарата для коррекции болезни движения и открывают перспективы в изучении и использовании препаратов, относящихся к группе а2 адреномиметиков в качестве вестибулопротекторов.

В связи с возможным седативным и гипотензивным эффектами клофелина, его дозировка, кратность приема, возможные противопоказания при сопутствующих заболеваниях, взаимодействие с другими лекарственными препаратами, будут представлять предмет дальнейших углубленных исследований.

Выводы.

1. Острое и хроническое вестибулярное воздействие, а также фармакологическая коррекция вестибулярного стресса скополамином и кло-фелином вызывает значительные количественные изменения концентрации нейромедиаторных аминокислот - глутаминовой, ГАМК и глицина - в различных отделах головного мозга крыс, связанных с формированием ответной реакции ЦНС на вестибулярное воздействие.

2. Острый вестибулярный стресс вызывает активацию тормозных процессов в головном мозге за счет увеличения уровня тормозной ней-роаминокислоты глицина в неокортексе на 89,7% и за счет снижения содержания возбуждающей глутаминовой нейроаминокислоты в стволе головного мозга на 41,7%.

3. Хронический вестибулярный стресс способствует усилению процессов торможения в головном мозге крыс вследствие повышения концентрации тормозных нейроаминокислот глицина и ГАМК:

- в гиппокампе и стволе мозга за счет увеличения концентрации глицина на 46% и 52,8% соответственно;

- в мозжечке за счет увеличения уровня ГАМК на 64,0%.

При этом в мозжечке содержание возбуждающей глутаминопой ней-роаминокислоты снижается на 19,2%.

4. Установлена общность влияния м-холиноблокатора скополамина и а2-адреномимегика клофелина на динамику нейромедиаторных аминокислот в отделах головного мозга крыс на фоне вестибулярного стресса:

- в иеокортексе уровень глутаминовой нейроаминокислоты повышается на 22,1% и 15,3% соответственно для скополамина и клофелина;

- во всех изучаемых отделах мозга содержание глицина снижается в пределах 45,4-54,9% и 25,2-53,5% соответственно для скополамина и клофелина;

- в гиппокампе концентрация ГАМ К снижается на 27,1% и 49,7% соответственно для скополамина и клофелина.

5. При остром и хроническом вестибулярном стрессе обнаружена положительная корреляционная зависимость между уровнем глюкозы в крови и содержанием изучаемых нейроаминокислот, за исключением ГАМК, в отделах головного мозга крыс:

- в гиппокампе и мозжечке при остром стрессе;

- в стволе мозга при хроническом стрессе.

6. Действие скополамина и клофелина на фоне вестибулярного стресса усиливает взаимосвязь уровня нейромедиаторных аминокислот, включая ГАМК, в различных отделах головного мозга крыс и содержания глюкозы в крови. Отмеченная зависимость уровня ГАМК выражена в большей степени при введении клофелина по сравнению со скополами-ном.

Применение скополамина и клофелина для фармакологической коррекции вестибулярного стресса вызывает появление отрицательной корреляции между содержанием глицина в неокортексе и уровнем глюкозы в крови.

7. При моделировании болезни движения у добровольцев клофелин, введенный в дозе 75 мкг за один час до исследования, проявляет вестибу-лопротективные свойства.

По сравнению со скополамином, клофелин более эффективен по следующим показателям:

- время переносимости укачивания увеличивается на 54 %;

- суммарная выраженность симптомов укачивания уменьшается на 17%;

- выраженность тошноты снижается на 49 %..

Научно-практические рекомендации.

1. Полученные результаты по механизму действия препаратов различных фармакологических групп на уровень нейромедиаторных амино-

кислот в головном мозге крыс при вестибулярном стрессе помогут расширить список препаратов для профилактики болезни движения из уже известных лекарственных средств.

2. Рекомендуется дальнейшее изучение состояния тормозной и возбуждающей систем головного мозга, что позволит более детально объяснить причины развития вестибуло-вегетативных расстройств для поиска и синтеза новых вестибулопротекторов.

3. Выявленная зависимость между уровнем глюкозы и общим баллом оценки состояния у добровольцев устойчивых и неустойчивых к болезни движения может помочь дифференцированному отбору лиц, подверженных вестибулярному стрессу с целью дальнейшей фармакологической коррекции стресса.

Публикации по теме диссертации.

1. Антигипоксический эффект фармакологических методов обезболивания на основе клофелина (Тараканов A.B., Куликова О.Н., Страдом-ский Б.В., Макляков Ю.С., Хлопонин Д.П.).- // Синтез, фармакология и клинические аспекты новых обезболивающих средств.Тезисы докл.Всесоюз.конф.с международным участием. -Новгород. -1991. -С.79-80.

2. Клофелин при вестибуло-вегетативных расстройствах (Каркищен-ко В.Н., Тараканов A.B.) -// Тез.докл. 1 съезда Российского научного общества фармакологов. -Волгоград. -1995. -С. 186.

3. Влияние стресса на содержание нейроактивных аминокислот в структурах головного мозга крыс (Куликова О.Н., Тараканов A.B.) - // Сб.тезисоа докладов 1-й Научной сессии РГМУ. -Ростов-на-Дону. -1996. -С.53.

4. Рецепторная регуляция адаптивного ответа организма как основа профилактики болезни движения (Тараканов A.B., Каркищенко В.Н.) - // Сб.тез.докл. 3 Российского национ.конгресса"Человек и лекарство". -М., -1996. -С.290.

5. Влияние клофелина на содержание нейроактивных аминокислот в структурах головного мозга крыс при вестибулярном стрессе (Каркищенко В.Н., Тараканов A.B., Куликова О.Н.) - // Тез.докл.4 Российского национального конгресса"Человек и лекарство". -М., -1997. -С.265.

6. Пиримидшш при болезни движения (Тараканов A.B., Каркищенко В.Н., Куликова О.Н.) - // Там же. - С.181.

7. Влияние скополамина на содержание нейромедиаторных аминокислот в структурах головного мозга крыс ( Куликова О.Н., Тараканов A.B.) - // Тез.докл. 5 Российского национального конгресса "Человек и лекарство". -М., -1998. -С.458.

8. Сравнительное изучение влияния некоторых противоукачиваю-щих средств на обмен нейромедиаторных аминокислот (Куликова О.Н., Тараканов A.B.) - П Тез.докл. 2 Научной сессии РГМУ. -Ростов-на-Дону. -1998. -С.Зб.

9. Изучение стресс-реакции организма человека в ответ на вестибулярное воздействие -// Там же. -С.47-48.

10. Изменение динамики содержания глюкозы в сыворотке крови при укачивании и коррекции его фармакологическими препаратами (Куликова О.Н., Тараканов A.B., Макляков Ю.С., Стрельников В.Б.) - // Сб. науч. трудов Всерос. науч. конф. Актуальные проблемы хирургии. -Ростов-на-Дону. -1998. -С.228.

Список сокращений

1. АД - артериальное давление.

2. АКТГ - адренокортикотропный гормон.

3. ВВС - вестибуло-вегетативный синдром.

4. ГАМК - гамма-аминомасляная кислота.

5. ПКУК - прерывистая кумуляция ускорений Кориолиса.

6. РНКаза - рибонуклеаза

7. ЧСС - частота сердечных сокращений

Отпечатано в типографии ООО "Диапазон".

Подп. в печать 15.09.1999 Г. Тираж 100. Объем 0,75 псч. л. Заказ № 18/09. 344010, г. Ростов-на-Дону, ул. Красноармейская, 206. Лиц. ПЛД №65-116 от 29.09.1997 г.