Автореферат и диссертация по медицине (14.03.06) на тему:Изучение антиаритмической активности 2-аминоэтансульфоната магния на фоне экспериментального сахарного диабета

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н.П. ОГАРЁВА»

04201363359

На правах рукописи

ЯРМИНА Эльвира Рафиковна

ИЗУЧЕНИЕ АНТИАРИТМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ 2-АМИНОЭТАНСУЛЬФОНАТА МАГНИЯ НА ФОНЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО САХАРНОГО ДИАБЕТА

14.03.06 - фармакология, клиническая фармакология

Диссертация на соискание учёной степени кандидата медицинских наук

Научный руководитель -доктор медицинских наук Д.С. Блинов

Саранск-2013

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ........................................................................................................2

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ..............................................................................5

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................6

I. СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОИСКА НОВЫХ АНТИАРИТМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ (ОБЗОР

ЛИТЕРАТУРЫ)..............................................................................................12

И. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ..................46

2. 1. Характеристика лабораторных животных............46

2. 2. Характеристика исследуемого соединения и

препаратов сравнения..............................................................47

2. 3. Метод воспроизведения сахарного диабета.... 48

2. 4. Методы изучения острой токсичности..................48

2. 5. Методы моделирования экспериментально

ных аритмии..................................................................................ну

2. 6. Методы изучения гемодинамики.................

2. 7. Методы изучения электрофизиологических параметров сердца в эксперименте..............

2. 8. Методы статистической обработки результа-

тов......................................................

III. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСТРОЙ ТОКСИЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЯ МАГНИЯ ЛБК-527 ПРИ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ......................................................................................62

3. 1. Исследование острой токсичности при внут-

рибрюшинном введении у мышей............................63

3. 2. Исследование острой токсичности при перо-ральном введении у мышей........................

56

61

IV. ИЗУЧЕНИЕ АНТИАРИТМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ СОЕДИНЕНИЯ МАГНИЯ ПРИ АРИТМИЯХ ИШЕМИЧЕСКОГО ГЕНЕЗА НА ФОНЕ СТРЕП-

ТОЗОТОЦИНОВОГО САХАРНОГО ДИАБЕТА..........67

4. 1. Исследование активности ЛБК-527 на модели ранних окклюзионных аритмий у кошек

с сахарным диабетом............................................................................68

4. 2. Исследование активности ЛБК-527 на модели реперфузионных аритмий у кошек со стреп-тозотоциновым сахарным диабетом..........................................................................................................74

4. 3. Исследование активности ЛБК-527 на модели желудочковой аритмии у собак с сахарным диабетом, развивающейся в позднюю стадию экспериментального инфаркта миокарда....................................................................................................78

4. 4. Противофибрилляторная активность ЛБК-527 при индуцированной электроимпульсами желудочковой тахикардии/фибрилляции желудочков у кошек....................................................................83

V. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРА АНТИАРИТМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЛБК-527 ПРИ ПРЕД-СЕРДНЫХ И ЖЕЛУДОЧКОВЫХ АРИТМИЯХ НЕИШЕМИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ НА ФОНЕ САХАРНОГО ДИАБЕТА............................................................87

5. 1. Исследование противоаритмического дейст-

вия ЛБК-527 при аконитиновой аритмии у

мышей с сахарным диабетом..........................................87

5. 2. Противоаритмическое действие ЛБК-527

при гликозидной интоксикации у кошек с

сахарным диабетом..................................... 92

5. 3. Изучение противоаритмической активности ЛБК-527 при желудочковой аритмии у кошек, вызванной внутривенным введением

адреналина гидрохлорида......................... 96

5. 4. Противоаритмическая активность ЛБК-527 при аконитиновой фибрилляции предсердий у кошек с сахарным диабетом......................................99

VI. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЛБК-527 НА НЕКОТОРЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЦЕНТРАЛЬНОЙ И СИСТЕМНОЙ ГЕМОДИНАМИКИ В УСЛОВИЯХ ФОРМИРОВАНИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА.................................................................. 103

VII. ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИИ СЕРДЦА КОШКИ НА ФОНЕ ВВЕДЕНИЯ ЛБК-527 ПРИ

САХАРНОМ ДИАБЕТЕ............................................ 113

7. 1. Исследование влияния ЛБК-527 на возбудимость предсердий и желудочков.......... 115

7. 2. Влияние ЛБК-527 и препаратов сравнения на проводящую систему сердца и автоматизм

синоатриального узла................................... 116

7. 3. Изучение влияния ЛБК-527 на рефрак-терность предсердий, атриовентрикулярного

узла и желудочков.................................. 119

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ............................... 123

ВЫВОДЫ............................................................ 133

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ....................... 134

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.......................... 135

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АД - артериальное давление

ВВФСУ - время восстановления функций синусового узла

ЖТ - желудочковая тахикардия

ЖЭ - желудочковая экстрасистолия

ИБС - ишемическая болезнь сердца

ИВЛ - искусственная вентиляция легких

иЭ50 - среднетоксическая доза

МОК — минутный объем кровообращения

ОКА - окклюзия коронарной артерии

ОПСС - общее периферическое сосудистое сопротивление

ПАА — противоаритмическая активность

ПАЭ - противоаритмический эффект

ППАА - полная противоаритмическая активность

ПФА - противофибрилляторная активность

ПФЭ - противофибрилляторный эффект

РКА - реперфузия коронарной артерии

РЛЖ - работа левого желудочка

СД - сахарный диабет

СИ - сердечный индекс

СМ - сукцинат магния

УО - ударный объем

ФЖ - фибрилляция желудочков

ЧСС - частота сердечных сокращений

ЧЭС - частота эктопических сокращений

ЭД - эффективная доза

ЭКГ - электрокардиограмма

ЭРП - эффективный рефрактерный период

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Распространение сердечно-сосудистых заболеваний приобрело эпидемический характер, о чем свидетельствует увеличивающийся удельный вес болезней системы кровообращения (Mathers CD, Loncar D., 2006; Global atlas on cardiovascular disease prevention and control, 2011; Lim S.S. et al., 2012). Далеко не последнюю позицию в структуре сердечно-сосудистой патологии занимают нарушения сердечного ритма, которые ведут к инвалидизации больных и порой представляют непосредственную угрозу их жизни (Фонякин A.B. с соавт., 2005; Genazzani A., Pattarino F., 2008). Клиническая значимость сердечных аритмий определяется их способностью повышать риск внезапной смерти у больных с сердечно-сосудистой патологией (Голицын С.П. с соавт., 2010; Janssen I. et al., 2006).

Расстройства ритма сердечной деятельности нередко приводят к существенным нарушениям системной и регионарной гемодинамики и могут предопределять летальный исход заболевания (Шульман В.А. с соавт., 2006) Особенно прогностически опасными являются желудочковые нарушения ритма ишемического происхождения, которые требуют устранения (Мапдел Д., 1996; Беляпов Ф.И., 2006).

Патогенез нарушений сердечного ритма связывают, главным образом, с изменением электрофизиологических параметров сердечной мышцы и формирующих их ионных токах, возникающие в результате изменения метаболических процессов и энергетического обеспечения в миокардиоцитах (). Высказывается мнение об одновременном присутствии нескольких механизмов в генезе сердечных аритмий (Джанашия П.Х. и соавт., 2008).

Применение многих антиаритмических средств (ААС), прежде всего препаратов Í класса, ß-адреноблокаторов (ß-АБ) с адреномиметической активностью, d-соталола, короткодействующих антагонистов кальция для лечения аритмий у больных с органической патологией сердца может сопровождаться увеличением смертности пациентов. Относительно безопасными ан-

тиаритмиками признаны лишь ß-АБ без внутренней адреномиметической активности и амиодарон (Свириденко НЛО. и соавт., 2004; AFFIRM 2002; Van Gelder I. et al., 2012; Watanabe Т., et al, 2012).

Несмотря на несомненные успехи в создании новых антиаритмических средств, что позволило в последние годы значительно расширить их арсенал, лекарственная коррекция аритмий остается во многом нерешенноЙ-(Бокерия Л.А., Оганов Р.Г., 2005; Баранович В.Ю., Таричко Ю.В., 2006).

Известно, что одним из механизмов возникновения нарушений ритма сердца может служить гипомагниемия (Шилов A.M. и соавт., 2012). Тот факт, что сердце содержит 1/5 часть всего магния организма человека, свидетельствует о чрезвычайной значимости этого катиона для сердечной деятельности. Дефицит магния приводит к дестабилизации клеточной мембраны. Магний является физиологическим антагонистом кальция, конкурируя с кальцием на одном и том же канале клеточной мембраны сократительного аппарата, изменяет скорость высвобождения кальция из комплексов. Содержание магния зависит от концентрации калия. Внутриклеточная концентрация калия поддерживается с помощью ионного насоса при участии магния. По данным Kasmussen H.S. et al. (2009), ион магния, входящий в состав различных применяемых препаратов, вызывает увеличение интервала P-Q, продолжительность ширины комплекса QRS, повышает эффективный рефрактерный период АВ-узла; существенного влияния на автоматизм САУ не оказывает, вызывает укорочение длительности интервала Q-T. Поэтому магний-содержащие препараты обладают множеством свойств, позволяющих использовать их как антиаритмические средства, сочетающие в себе качества антагонистов кальция и мембраностабилизирующих антиаритмиков (Рагозина Н.П. с соавт., 2000; Неверова Е.Б., 2010).

Особое значение приобретает использование антиаритмических средств у больных с сахарным диабетом (Джанашия П.Х. и соавт., 2008), в условиях которого формируются особые патофизиологические механизмы

возникновения аритмий и возникают дополнительные требования к безопасности антиаритмической терапии.

Цель исследования: изучение антиаритмической активности 2-аминоэтансульфоната магния (ЛБК-527) в условиях ишемического и токсического аритмогенеза при стрептозотоциновом сахарном диабете, исследование влияния соединения на гемодинамику и электрофизиологию сердца.

Задачи исследования. В соответствии с целью, выполнение настоящей работы предполагало решение ряда следующих задач:

1. Изучение острой токсичности соединения магния ЛБК-527 при различных путях введения в опытах на животных со стрептозотоциновым сахарным диабетом с целью обоснования выбора дозы для исследования.

2. Исследование активности нового соединения магния на моделях нарушений сердечного ритма ишемического генеза при сахарном диабете.

3. Изучение спектра антиаритмической активности ЛБК-527 на моделях аритмий токсического происхождения в условиях формирования стреп-тозотоцинового сахарного диабета.

4. Изучение влияния соединения магния ЛБК-527 на некоторые параметры центральной и системной гемодинамики у животных с сахарным диабетом.

5. Исследование влияния ЛБК-527 на электрофизиологические параметры сердца кошек с сахарным диабетом.

Научная новизна. Впервые проведено фармакологическое исследование антиаритмической активности оригинального отечественного соединения магния на фоне стрептозотоцинового сахарного диабета. Установлена его острая токсичность при различных путях введения в экспериментах на животных с инсулинзависимым стрептозотоциновым сахарным диабетом. Показана антиаритмическая и антифибрилляторная активность соединения магния ЛБК-527 на моделях окклюзионной фибрилляции желудочков, ре-перфузионной аритмии и фибрилляции желудочков у кошек с сахарным диабетом. Проведенные исследования позволили установить купирующую ак-

тивность и продолжительность антиаритмического действия ЛБК-527 у собак со стрептозотоциновым сахарным диабетом. Установлена возможность коррекции с помощью 2-аминоэтансульфоната магния аконитиновой фибрилляции предсердий, адреналиновой и строфантиновой желудочковой аритмии, развивающейся на фоне сахарного диабета.

Впервые показана гемодинамическая безопасность соединения магния ЛБК-527, его способность повышать инотропную функцию сердца при сахарном диабете. В целях уточнения возможного механизма антиаритмического действия при проведении электрофизиологических исследований на неповрежденном сердце кошек с сахарным диабетом впервые показано, что ЛБК-527 снижает возбудимость желудочков и автоматик), увеличивает реф-рактерность желудочков.

Практическая ценность работы. Основным результатом проведенного исследования фармакологических свойств соединения из класса органических производных металлов явилось всестороннее изучение соединения магния ЛБК-527, превосходящего препараты сравнения как по антиаритмической и про-тивофибрилляторной активности, так и по продолжительности действия в условиях формирования инсулинзависимого сахарного диабета. Соединение магния ЛБК-527 представляет интерес для дальнейшего изучения в качестве потенциального антиаритмического средства при сахарном диабете. Указанное средство в отличие от известных антиаритмиков не оказывает негативного влияния на основные гемо-динамические параметры. Следует отметить, что данное соединение хорошо растворимо в воде. Это качество дает возможность изучения инъекционных форм соединения.

Внедрение результатов исследования. Результаты исследования внедрены в научно-исследовательскую работу кафедр фармакологии и клинической фармакологии с курсом фармтехнологии, цитологии, гистологии и эмбриологии Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарева.

Представленная работа выполнялась в рамках Приоритетного направления развития Национального исследовательского Мордовского государст-

венного университета им. Н.П. Огарёва «Энергосбережение и новые материалы» (утверждено приказом №757 Министерства образования и науки Российской Федерации 9 июня 2010 г.).

Положения, выносимые на защиту.

1. Малотоксичное при парентеральном и пероральном путях введения соединение магния ЛБК-527 при сахарном диабете эффективно предотвращает развитие острых ишемических и реперфузионных нарушений ритма, купирует хроническую ишемическую желудочковую аритмию.

2. ЛБК-527 эффективно предотвращает развитие аритмий, связанных с системной интоксикацией строфантином К, адреналина гидрохлоридом и нитратом аконитина и не обладает негативным влиянием на системную гемодинамику животных со стрептозотоциновым сахарным диабетом.

3. В основе антиаритмического действия 2-аминоэтансульфоната магния (ЛБК-527) в условиях формирующегося сахарного диабета лежит его способность снижать возбудимость предсердий и желудочков, подавлять аномальную автоматик» и увеличивать рефрактерность желудочков.

Личный вклад автора. Автором проанализированы отечественные и зарубежные литературные источники по теме диссертационного исследования, самостоятельно выполнены эксперименты по изучению антиаритмической и кардиотропной активности соединения ЛБК-527. Выполнена статистическая обработка и описание полученных результатов, сформулированы выводы. Публикации по результатам работы подготовлены при активном участии автора (авторский вклад составляет 82 %).

Апробация работы. Результаты исследований, представленные в диссертации докладывались на II Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Молодежь и наука: модернизация и инновационное развитие страны» (Пенза, 2012), XV Юбилейной Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей с международным участием «Фундаментальная наука и клиническая медицина - Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2012), I Международной интернет-

конференции молодых ученых и студентов «Современные достижения меди-

th

цинской и фармацевтической науки» (Запорожье, 2012), 8 Annual Congress of the European Cardiac Arrhythmia Society (Munich, Germany, 2012), ежегодных Огаревских чтениях (научной конференции Мордовского госуниверситета, Саранск, 2011, 2012), конференциях молодых ученых Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева (Саранск, 2011, 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 3 - в центральных рецензируемых изданиях и журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, пяти глав с результатами собственных исследований, обсуждения результатов и выводов, практических рекомендаций. Работа изложена на 154 станицах машинописного текста, иллюстрирована 20 рисунками и 23 таблицами. Библиографический список содержит названия 209 работ отечественных, в том числе 76 — иностранных авторов.

I. СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОИСКА НОВЫХ АНТИАРИТМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Предупреждение и купирование сердечных аритмий - важная проблема кардиологии

Распространение сердечно-сосудистых заболеваний приобрело эпидемический характер, о чем свидетельствует увеличивающийся удельный вес болезней системы кровообращения (Голицын С.П., 2009; Бокерия Л.А., 2009).

В современной истории описания нарушений ритма сердца (НРС) встречаются с 19 века. Вот некоторые из них (по данным И.А. Черногорова 1962):

- в 1836, 1838 годах Г.И. Сокольский впервые в России описал мерцательную аритмию в трудах о ревматизме сердца;

- в 1871 году Е. Геринг впервые объяснил механизм колебания частоты сокращений сердца при вдохе и выдохе;

- название «экстрасистола» применяется после