Автореферат и диссертация по медицине (14.03.06) на тему:Исследование кардиотропных свойств четвертичных производных бета-адреноблокаторов (экспериментальное исследование)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н.П. ОГАРЁВА»

На правах рукописи

Макарова Юлия Александровна

ИССЛЕДОВАНИЕ КАРДИОТРОПНЫХ СВОЙСТВ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ р-АДРЕНОБЛОКАТОРОВ

(экспериментальное исследование)

14.03.06 - фармакология, клиническая фармакология

Диссертация на соискание учёной степени кандидата медицинских наук

Научный руководитель: кандидат медицинских наук, доктор философских наук профессор В.О. Слесарев

Саранск 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................5

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ...................................................10

1.1. Механизмы ишемического повреждения миокарда................ 10

1.2. Патогенез нарушений ритма, возникающих при инфаркте миокарда......................................................................19

1.3. Возможности и проблемы фармакологической коррекции симпатической активности - одного из патогенетических звеньев ишемической альтерации миокарда.............................................21

1.4. Функциональные и метаболические эффекты |3-блокаторов......24

ГЛАВА И. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.................38

2.1. Характерисика исследуемых соединений................................37

2.2. Характеристика подопытных животных..................................39

2.3.Методы исследования.........................................................40

2.3.1. Методы изучения острой токсичности..........................40

2.3.2. Методы исследования противоишемической активности..41

2.3.3. Методы исследования противоаритмической активности..44

2.3.4. Методы изучения гемодинамики.................................45

2.3.5. Методы статистической обработки результатов..............46

ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСТРОЙ ТОКСИЧНОСТИ

ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ АТЕНОЛОЛА.........................48

ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОТИВОИШЕМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ АТЕНОЛОЛА..........................51

4.1. Изучение влияния производных атенолола на размеры зон ишемии и некроза при экспериментальном инфаркте миокарда у крыс..................51

4.2. Противоишемическая активность четвертичных производных атенолола на модели адреналиновых микронекрозов у мышей..................55

ГЛАВА V. ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИАРИТМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ АТЕНОЛОЛА..........................59

5.1. Исследование противоаритмической активности четвертичных производных атенолола на модели ранних окклюзионных аритмий у кошек......................................................................................................60

5.2. Исследование противоаритмической активности четвертичных производных атенолола на модели реперфузионных аритмий у кошек.........64

5.3 Противоаритмическая активность четвертичных производных атенолола в позднюю стадию экспериментального инфаркта миокарда у собак............................................................................................67

5.4. Исследование противоаритмической активности четвертичных производных атенолола на моделях аритмий у мышей, вызванных

аритмогенными факторами..............................................................70

ГЛАВА VI. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АТЕНОЛОЛА И ЕГО ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ НА ПОКАЗАТЕЛИ

КАРДИОГЕМОДИНАМИКИ...........................................................................76

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...........................................................................82

ВЫВОДЫ...................................................................................89

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ............................................89

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............................................................89

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АД - артериальное давление

ЖТ - желудочковая тахикардия

ЖЭ - желудочковая экстрасистолия

ЖС - ишемическая болезнь сердца

ИВЛ - искусственная вентиляция легких

ИМ - инфаркт миокарда

1^50 - среднетоксическая доза

МОК - минутный объем кровообращения

ОИМ - острый инфаркт миокарда

ОКА - окклюзия коронарной артерии

ПАА - противоаритмическая активность

ПАЭ - противоаритмический эффект

ПОЛ - перекисное окисление липидов

ППАА - полная противоаритмическая активность

ПФА - противофибрилляторная активность

ПФЭ - противофибрилляторный эффект

РКА - реперфузия коронарной артерии

РЛЖ - работа левого желудочка

СИ - сердечный индекс

УО - ударный объем

ФЖ - фибрилляция желудочков

ЧСС - частота сердечных сокращений

ЧПА - четвертичные производные атенолола

ЧЭС - частота эктопических сокращений

ЭД - эффективная доза

ЭКГ - электрокардиограмма

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Сердечно-сосудистые заболевания справедливо называли эпидемией XX в., которая к сожалению, продолжается и в XXI в. На протяжении нескольких десятилетий они являются причиной смерти населения в индустриально развитых странах, в том числе и в России, где от сердечно-сосудистых заболеваний ежегодно умирают почти 1,2 млн.человек, что составляет 55% от общей смертности. (Бокарев И.Н., 2009). По данным Европейского общества кардиологов смертность от ИБС в нашей стране оказалась наивысшей в Европе у лиц в возрасте от 35 до 65 лет, превысив цифру 350 у мужчин и почти достигнув 100 у женщин на 100 тыс. населения в год. (Калев О.Ф. с соавт., 1996; Савченко Е.А., 1996; Харченко В.И. с соавт., 1996; Оганов Р.Г., 1999; Оганов Р.Г. с соавт., 2002; Бокарев И.Н., 2005; Гафаров В.В. с соавт., 2005; Верткин А.Л., 2008; Докина Е.Д., 2009; Оганов Р.Г., 2009).

Нарушения ритма сердца осложняют течение ИБС, миокардитов, кардиомиопатий, миокардиодистрофий. Во многих случаях приводят к выраженным нарушениям гемодинамики, иногда являются непосредственной причиной внезапной смерти (Дощицин B.JL, Чернова Е.В., 1996; Беленков Ю.Н., Оганов Р.Г., 2007). Учитывая данное обстоятельство поиск новых лекарственных средств, позволяющих эффективно и безопасно устранять жизнеугрожающие нарушения сердечного ритма, представляет собой важнейшее направление современных медико-биологических экспериментальных исследований.

Многолетние работы отечественной школы фармакологии позволили выявить важную закономерность изменения зависимости структура-активность в ряду многих противоаритмических и местноанестезирующих средств, являющихся третичными аминами путем кватернизации атома азота (Генденштейн Э.М., 1967; Костин Я.В., 1989; Пузанов Г.И., 1983; Балашов В.В., 1989; Кузнецова В.А., 1995; Моисеева И.Я., 2000; Блинов Д.С., Костин Я.В., 2003; Блинов Д.С., 2006; Блинова Е.В., 2007; Моськин К.С., 2009).

Такая модификация молекулы сопровождается повышением острой токсичности и противоаритмической активности соединения, однако спектр терапевтического действия обычно заметно увеличивается.

Недостатком предыдущих исследований является малоизученность подобных закономерностей среди |3-адреноблокаторов. Несмотря на широкое использование препаратов данной группы в кардиологической клинике, в том числе в качестве противоишемических и противоаритмических средств (Дощицин Л.П., 1992; Трешкур Т.В., 2002; Шулутко Б.И., 2007; Руксин В.В., 2007; Беленков Ю.Н., Оганов Р.Г., 2010; Галин П.Ю. с соавт., 2012), исследование фармакологии их четвертичных производных фактически ограничивается одним пропранололом (Белова Л.А., 1993).

В связи с этим представляется актуальным исследование кардиотропных эффектов ряда четвертичных производных селективного (3-адреноблока-тора атенолола. Его производные могут явиться источником создания препаратов, обладающих менее значимыми побочными эффектами и более выраженными противоишемическими и противоаритмическими свойствами.

Цель работы: исследование противоишемической и противоаритмической активности производных атенолола ЛХТ-К539 и ЛХТ-2-05 в эксперименте.

В соответсвии с поставленной целью решались следующие задачи исследования:

1. Изучить острую токсичность ЛХТ-К539 и ЛХТ-2-05 при внутрибрюшинном способе введения мышам в сравнении с токсичностью структурного предшественника.

2. Изучить противоишемическое действие четвертичных производных атенолола на моделях ишемического повреждения миокарда.

3. Оценить противоаритмическую активность ЛХТ-К539 и ЛХТ-2-05 на моделях желудочковых аритмий в поздней стадии экспериментального

инфаркта миокарда у собак, аконитиновой и хлоридкальциевой аритмий у мышей и реперфузионных аритмий у кошек.

4. Исследовать гемодинамическую безопасность четвертичных производных атенолдола.

Научная новизна. В работе показано, что кватернизация атома азота в молекуле атенолола приводит к снижению острой токсичности в сравнении со структурным предшественником. Установлено, что модификация структуры атенолола путем присоединения 1Ч-аллильного радикала ведет к повышению противоишемической эффективности соединений, что проявляется их способностью снижать наряду с зоной некроза еще и зону ишемии при экспериментальной ишемии миокарда у крыс. Противоаритмическая активность изученных четвертичных производных атенолола была сопоставима с активностью атенолола на моделях острых окклюзионных и реперфузионных аритмий у кошек. Модификация структуры атенолола присоединением ]М-аллильного радикала сопровождалась повышением противоаритмической активности соединения на модели желудочковых аритмий в позднюю стадию экспериментального инфаркта миокарда у собак. Фармакологические свойства изучаемых веществ (на примере ЛХТ-К539) связаны с блокадой быстрых натриевых каналов кардиомиоцитов и поддержанием кальциевого гомеостаза. При этом оба вещества проявили достаточно высокую гемодинамическую безопасность в условиях окклюзии коронарной артерии у кошек, не проявляя отрицательного инотропного и гипотензивного действия.

Практическая значимость. Полученные результаты расширяют представления о зависимости структура-активность и структура-токсичность в ряду четвертичных производных антиаритимиков и местных анестетиков. Полученные материалы могут явиться экспериментальным обоснованием проведения полномасштабных доклинических исследований соединений данного химического класса в качестве потенциальных противоишемических и противоаритмических средств.

Результаты исследования используются в учебном и научном процессе на кафедрах поликлинической терапии и функциональной диагностики, патологии с курсом патологической физиологии ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева», используются при чтении лекций и проведении практических занятий.

Публикации. Основные положения диссертационного исследования опубликованы в 15 научных работах, в том числе 4 - в центральных рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Апробация работы. Результаты исследований, представленные в диссертации докладывались на Межрегиональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы педиатрии» (Саранск, 2007), на Межрегиональной научно-практической конференции «Актуальные вопросы диагностики, лечения и реабилитации больных» (Пенза, 2007), Международном славянском Конгрессе «Кардиостим» (Санкт-Петербург, 2008; 2012), Международном конгрессе «Здоровье и образование в XXI веке» (Москва, 2008), Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии получения сельско-хозяйственной продукции» (Саранск, 2009), Межрегиональной научной конференции «Актуальные вопроблемы медицинской науки и образования» (Пенза, 2009), XVI юбилейной межрегиональной найчно-практической конференции ГБОУ ДПО ПИУВ Минздравсоцразвития России (Пенза, 2012), ежегодных Огаревских чтениях и научных конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского госуниверситета (Саранск, 2005-2012).

Положения, выносимые на защиту:

1. Модификация молекулы атенолола путем кватернизации атома азота позволяет получить соединения, обладающие низкой токсичностью с выраженными противоишемическими свойствами.

2. Изученные четвертичные производные обладают выраженными противоаритмическими свойствами.

3. Исследуемые Ы-аллильные производные не оказывают отрицательного влияния на показатели центральной и системной гемодинамики при острой ишемии миокарда.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, четырех глав, в которых изложены результаты собственных исследований, обсуждения результатов, выводов и списка литературы. Работа изложена на 117 страницах машинописного текста, иллюстрирована 5 рисунками и 15 таблицами. Библиографический список содержит названия 174 работ отечественных и 79 иностранных авторов.

10

ГЛАВАI

МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ ИШЕМИЧЕСКОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ МИОКАРДА, АРИТМОГЕНЕЗА И ФАРМАКОЛОГИЯ ß-АДРЕНОБЛОКАТОРОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Механизмы ишемического повреждения миокарда

Несмотря на современные достижения в диагностике и лечении сердечно-сосудистых заболеваний, сохраняется их ведущая роль среди причин летальных исходов, составляя 55,4% всех случаев смерти (Калев О.Ф. с соавт., 1996; Савченко Е.А. 1996; Харченко В.И. с соавт ., 1996; Оганов Р.Г. 1999; Оганов Р.Г. с соавт., 2002; Бокарев И.Н., 2005; Гафаров В.В. с соавт., 2005; Верткин А.Л., 2008; Национальные клинические рекомендации ВНОК, 2008; Докина Е.Д., 2009; Ощепкова Е.В., 2010).

Среди сердечных заболеваний наиболее важное место в этом ряду занимают острый инфаркт миокарда (ОИМ) и прогрессирующая стенокардия (Эрлих А. Д., 2010). Сохраняется тенденция увеличения их частоты возникновения среди лиц молодого и среднего возраста. Перенесенный инфаркт миокарда ограничивает общую продолжительность жизни и является причиной преждевременной смерти (Коробицын A.A., 2001; Оганов Р.Г. с соавт., 2002; 2007; Чазов Е.И., 2002; Шевченко Ю.Л., 2002; Беленков Ю.Н. с соавт., 2002; Cole J.H., 2003; Cole J.H., 2003; Hunt S.A., 2005, Рейзин А.Б., 2005; Alter D.A. Et al., 2006; Rasmussen J.N. et al., 2006; Татарченко И.П. с соавт., 2010).

Основной причиной внезапной сердечной смерти (ВСС) среди больных ИБС по-прежнему являются нарушения ритма сердца (Бобров В.А. с соавт., 1993; Мазур H.A., Абдалла А., 1995; Шляхто Е.В., Новикова И.В., 2001; Рудакова И.П., 2007).

Большая распространенность сердечно-сосудистых заболеваний, особенно ИБС, а также все увеличивающийся поток новых лекарственных средств делают проблему выбора патогенетических обоснованных методов

лечения этих заболеваний весьма актуальной (Бобров В.А. с соавт, 1993; Матвейков Г.П. с соавт., 2000; Маслов J1.H. с соавт., 2004).

Среди различных аспектов этой проблемы важное значение имеют исследования, направленные на разработку теоретических основ патогенетической фармакотерапии ишемической болезни сердца (ИБС), поэтому представляет интерес коротко остановиться на некоторых особенностях патогенеза ишемической альтерации кардиомиоцитов.

Основными патофизиологическим механизмом ИБС является несоответствие между потребностью миокарда в кислороде и возможностями коронарного кровотока удовлетворить эти потребности. Развитию этого несоответствия способствуют следующие основные патогенетические механизмы.

Основными этиологическими факторами ишемии сердечной мышцы являются атеросклероз коронарных артерий, тромбоз и спазм. Одним из основных механизмов органической обструкции коронарных артерий является атеросклеротический процесс. Возникающее при этом резкое ограничение коронарного кровотока обусловлено инфильтрированием стенки атерогенными липопротеинами, развитием фиброза, формированием атеросклеротической бляшки и стенозированием артерии. Причем так называемая нестабильная атеросклеротическая бляшка склонная к разрыву, изъязвлению, последующему тромбозу, служит морфологической основой острого коронарного синдрома (Ambrose JA, Winters SL, Arora RR et al., 1986; Forrester J.S., 1987; Gotoh K., 1988; Libby P., 1995; Грацианский H.A., 1996; Falk E., 1996, 2000; Färb A., 1996; Adrissino D., 1997; Davies H.I., 1997; Бокарев И.Н., 2000; Е.П. Панченко 2000; Huang H., 2001; Shan Р.К., 2002; Vinmani R., 2002; Шлычкова Т.П., 2003; Российские рекомендации, 2004).

Атеросклеротические изменения в стенках сосудов стимулируют агрегацию тромбоцитов и появление микроагрегатов в разветвлениях коронарных артерий, что ведет к нарушению микроциркуляции и усугублению ишемии миокарда. Повышение агрегации тромбоцитов

обусловлено увеличением продукции тромбоцитами тромбоксана, гиперпродукцией прокоагулянтных факторов (Haft J., 1973). В исследованиях Меерсона Ф.З., 1988, Рейзина А.Б., 2005 доказано, что повышение активности перекисного окисления липидов (ПОЛ) способствует усилению агрегации тромбоцитов.

В работах Maseri А., 1978, 1997 показано, что на фоне атеросклеротически измененных артерий возникает коронароспазм, что приводит динамической обструкции коронарных артерий. В настоящее время роль коронароспазма в развитии ИБС доказана с помощью селективной коронарографии. В регуляции сосудистого тонуса, поддержании структуры сосудистой стенки, регуляции процессов клеточного роста, свёртывания и фибринолиза, сосудистой проницаемости, иммуновосполительных процессах, регуляции адгезии тромбоцитов на сосудистой стенке, модифицировании (окислении) липопротеидов низкой плотности огромную роль играет эндотелий (Fuster V., Gotto AM, Libby P,. McGill., 1996; Малая JI.T. с соавт., 2000; Suwaidi J.A., 2000, Перепеч, 2004; Остроумова О.Д., Дубинская Р.Э., 2005; Новикова Н., 2005). В результате дисфункции эндотелия отмечаются как недостаточная продукция вазодилятирующих (NO)