Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Нарушения энергетического обмена при гипоксии и их коррекция с помощью сукцинатсодержащего соединения проксипин

На правах рукописи

ГЕРМАНОВА ЭЛИТА ЛЕОНИДОВНА

НАРУШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА ПРИ ГИПОКСИИ И ИХ КОРРЕКЦИЯ С ПОМОЩЬЮ СУКЦИНАТСОДЕРЖАЩЕГО СОЕДИНЕНИЯ

ПРОКСИПИН

14.00.16 - патологическая физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва-2008

003452754

Работа выполнена в лаборатории митохондриальных дисфункций отдела биоэнергетики и проблем гипоксии Государственного учреждения Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии Российской АМН и в лаборатории биоэнергетики Государственного учреждения Научно-исследовательский институт фармакологии имени В.В. Закусова Российской АМН

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент РАМН, заслуженный деятель науки Л.Д. Лукьянова

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Е.Б. Манухина доктор медицинских наук, профессор, заслуженный деятель науки Т.А. Воронина

Ведущее учреждение:

ГУ Научно-исследовательский институт общей реаниматологии Российской АМН

Защита диссертации состоится »2008 года в ч на заседании

Диссертационного совета Д 001.003.01 прА Научно-исследовательском институте общей патологии и патофизиологии РАМН (125315, Москва, Балтийская улица, дом 8).

Автореферат разослан

^ 2008 года

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института

Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат медицинских наук Л.Н. Скуратовская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Распространенность патологий, включающих гипоксическую компоненту, определяет исключительную важность и социальную значимость проблемы защиты организма от кислородной недостаточности и сопутствующего энергодефицита.

Согласно современным представлениям, энергетический обмен является мишенью для гипоксии и это связано с тем, что при снижении доставки кислорода к клетке и к митохондриям происходит фазное нарушение активности митохондриальных ферментов, начинающееся на субстратном участке дыхательной цепи, и, по мере усиления тяжести или длительности гипоксического воздействия, распространяющееся к терминальному ее участку [Лукьянова Л.Д., 1982-1997]. Принимая во внимание то, что митохондриальная дисфункция сопутствует практически любой патологии, нарушения электронтранспортной и сопрягающей функции митохондрий в этих условиях, приводящие к снижению внутриклеточного пула макроэргов и, в силу этого, к подавлению широкого спектра энергозависимых функционально-метаболических систем, приобретают особое значение. Все это определяет необходимость изучения механизмов энергетических нарушений при гипоксии и разработки принципов их коррекции. Значение исследований в этой области усиливается тем фактом, что существует тесное взаимодействие между энергетическим обменом и функционально-метаболическим статусом организма.

Одним из эффективных современных способов их предупреждения и лечения является профилактическое и терапевтическое применение сукцинатсодержащих препаратов, которые обладают выраженными энерготропными и антигипоксическими свойствами. Сукцинат является энергетическим субстратом, окисляющимся в дыхательной цепи митохондриальным ферментом сукцинатдегидрогеназой (митохондриальный ферментный комплекс И). Усиление его окисления в условиях высокой восстановленности при гипоксии имеет термодинамические преимущества. Правомочность применения сукцинатотерапии для антигипоксической защиты организма экспериментально доказана [Кондрашова М.Н., 1976-2005, Лукьянова Л.Д., 1982-2007, Маевский Е.И., 2001]. В настоящее время имеется целый ряд лекарственных препаратов, в состав которых входит сукцинат. Все они успешно применяются в практической медицине. Однако поиск более эффективных сукцинатсодержащих лекарственных средств продолжается.

Все вышесказанное определило цель и задачи работы,

Цель диссертационной работы: выявить особенности энергетических нарушений, возникающих при разных формах кислородной недостаточности и проверить возможность их коррекции с помощью сукцинатсодержащего соединения проксипина, а также оценить его способность нормализовать нарушенные гипоксией различные показатели функциональной активности организма.

Задачи диссертационной работы:

1. Исследовать на двух разных моделях гипоксии (хронической глобальной ишемии мозга и острой гипобарической гипоксии) особенности энергетических нарушений по показателям аденилатного пула у крыс с высокой и низкой устойчивостью к дефициту кислорода.

2. Изучить способность оригинального сукцинатсодержащего производного 3-оксипиридина проксипина предупреждать или ослаблять нарушения энергетического обмена мозга, возникающие в условиях кислородной недостаточности; исследовать биоэнергетический механизм его антигипоксического действия.

3. Изучить на разных моделях гипоксии способность проксипина увеличивать неспецифическую резистентность и его влияние на различные параметры функциональной активности организма, а также возможность его применения в качестве энерготропного и антипшоксического средства.

4. Исследовать возможность применения проксипина при гипокситерапии для оптимизации формирования резистентности организма к гипоксии.

Научная новизна диссертационной работы.

Показано, что однократное применение острой гипобарической гипоксии (подъем на критическую высоту), а также хроническая глобальная ишемия мозга уже в первый час после воздействия приводят к резкому нарушению энергетического обмена в коре головного мозга крыс (по параметрам аденилатного пула), различно выраженному у неустойчивых и высокоустойчивых к гипоксии животных. Выявлены особенности динамики этих нарушений впервые 9 дней хронической глобальной ишемии мозга.

Впервые в экспериментах in vivo получены прямые подтверждения способности сукцината, входящего в структуру проксипина, корригировать нарушения энергетического обмена мозга и оказывать нормирующий эффект на показатели аденилатного пула в условиях острой кислородной недостаточности с учетом фенотипических особенностей животных. Установлена высокая эффективность энерготропного действия проксипина в условиях гипоксии, превышающая действие эталонного препарата ГОМК и препаратов сравнения мексидола и эмоксипина.

Доказано, что проксипин является источником сукцината для дыхательной цепи и стимулирует дыхание за счет окисления по сукцинатоксидазному пути.

Установлена прямая положительная корреляция между энерготропным эффектом проксипина при его профилактическом и терапевтическом применении и его аптигипоксическим, защитным действием на различные показатели жизнедеятельности организма, включая летальность, влияние на стресс-компетентные органы, неспецифическую резистетность организма, неврологический статус, двигательно-исследовательсквю активность и когнитивные функции. Антигипоксическое защитное действие проксипина превосходило действие эталонного препарата ГОМК и препаратов сравнения мексидола и эмоксипина.

Впервые показано, что сукцинатсодержащий препарат проксипин обладает адаптогенным действием и участвует в формировании ранних механизмов адаптации, потенцируя эффект прекондициониования при разных режимах гипокситерапии.

Теоретическая и практическая значимость диссертационной работы.

Полученные данные расширяют представление об особенностях энергетического обмена при кислородной недостаточности и формирования резистентности к гипоксии у животных с разным фенотипом.

На основании полученных в диссертационной работе данных об энерготропных и антипшоксических свойствах проксипина, существенно более выраженных, чем у эталонного препарата ГОМК и препаратов сравнения мексидола и эмоксипина, обоснована целесообразность профилактического и терапевтического его применения в условиях нарушения энергетического обмена при гипоксии.

Выполненные исследования легли в основу рекомендаций по дозировкам лекарственной формы проксипина для человека.

Показана целесообразность и перспективность применения проксипина в качестве средства, усиливающего эффекты однократных тренировок в разных гипоксических режимах.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Острое гипоксическое воздействие вызывает быстрое и резкое нарушение энергетического обмена в коре головного мозга крыс, динамика которого различна у низкоустойчивых и высокоустойчивых к гипоксии животных.

2. Профилактическое и терапевтическое применение оригинального сукцинат-содержащего производного 3-оксипиридина соединения проксипина оказывает энерготропное действие, так как способно ограничить или предотвратить острые нарушения энергетического обмена, возникающие в мозгу крыс в результате пребывания на критической высоте в условиях барокамеры или при хронической глобальной ишемии.

3. Стимулирующее действие проксипина на тканевое дыхание связано с активацией сукцинатоксидазного окисления.

4. Корригирующее действие проксипина на аэробный энергетический обмен предупреждает нарушения и способствует восстановлению ведущих функционально-метаболических параметров, определяющих жизнедеятельность организма.

5. Проксипин обладает антигипоксической активностью как в области критических, так и субкритических концетраций кислорода и увеличивает при этом резистентность организма в большей степени, чем другие сукцинатсодержащие препараты и препараты сравнения.

6. Проксипин обладает адаптогенным действием и активирует формирование срочных механизмов адаптации в условиях гипокситерапии.

Внедрение результатов в практику.

Полученные в диссертационной работе данные вошли в качестве самостоятельного раздела в Материалы доклинического изучения фармакологических свойств проксипина, составленного для Фармкомитета МЗСО РФ, в котором он представлен как оригинальный препарат - корректор энергетического обмена, обладающий антигтшоксическими свойствами. На основании этих материалов в настоящее время успешно заканчиваются клинические испытания проксипина.

Апробация работы.

Основные результаты работы были представлены на П Всесоюзной конференции «Фармакологическая коррекция пшоксических состояний» (Гродно, 1991), на Российской научной конференции «Создание лекарственных средств» (Москва, 1992), на II Международной конференции «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам» (Москва, 1993), на конференции молодых ученых России, посвященной 50-летию Академии медицинских наук (Москва, 1994), на Российской научной конференции «Антигипоксанты и актопротекгоры: итоги и перспективы» (Санкт-Петербург, 1994), на I Российском съезде научного общества фармакологов (Волгоград, 1995), на Всероссийской конференции «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической фармакологии» (Санкт-Петербург, 1999), на IV и V Всероссийской конференции «Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция» (Москва, 2005,2008), на VIII Международном конгрессе по адаптационной медицине (Москва, 2006), на XII международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2007) и на XX Съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Москва, 2007), на XV Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2008), а также апробированы на межлабораторном семинаре отдела биоэнергетики НИИОПП РАМН (Москва, 2007).

Объем и структура диссертация.

Диссертация изложена на 171 страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, четырех глав собственных исследований, заключения и выводов. Работа иллюстрирована 33 рисунками и 29 таблицами. Список литературы содержит 165 источников.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Экспериментальная работа проведена на 650 белых беспородных мышах-самцах массой 18-25 г и 916 белых беспородных крысах-самцах массой 250-310 г, содержавшихся в стандартных условиях вивария. Часть крыс были предварительно (за 2-4 недели до экспериментов) протестированы на чувствительность к острой гипобарической гипоксии (ОГБГ) и ранжированы на высоко- (ВУ) и низкоустойчивых (НУ) особей [Березовский В.А., 1978].

При этом регистрировали следующие параметры:

1) Время потери позы и двигательной активности (ВПП, мин) - период от момента достижения критической «высоты» (11000-11500 м) до момента, когда животное принимает боковое положение, утрачивая способность сохранять нормальную для него позу с переходом на патологические типы дыхания (нарушение функции вестибулярного, дыхательного и двигательного центров мозга); параметр характеризует степень устойчивости организма к экстремальным условиям (при критическом снижении концентрации кислорода), отражающую состояние прежде всего таких функций, как двигательная активность и дыхание.

2) Время жизни (ВЖ, мин) - период от момента достижения критической «высоты» (11000 - 11500 м) до наступления у животного агонии, связанной с нарушением работы дыхательного центра (появление патологических типов дыхания вплоть до второго атонального вдоха). Параметр характеризует предельные возможности неспецифических защитных функций организма, ответственных за жизнеспособность организма в экстремальных условиях (в условиях критической концентрации кислорода). ВЖ НУ крыс не превышало 2- 3 мин; ВЖ ВУ крыс - более 7-9 мин.

3) Время восстановления позы (ВВП, мин) - период времени от наступления 2-го атонального вдоха или остановки дыхания и немедленного «спуска с высоты» (отключение вакуумного насоса) до момента, когда животное снова приобретет способность встать на все 4 конечности.

Значения ВЖ ВУ крыс превышали значения ВЖ НУ крыс не менее чем в 3 раза.

В связи с задачами исследования в работе использованы различные модели гипоксии, традиционно применяемые для поиска и отбора антигипоксических средств ("Методические рекомендации по экспериментальному изучению препаратов, предлагаемых для клинического изучения в качестве антигипоксических средств" М., 1990). В работе применяли 5 типов гипоксий: 1) острую гипобарическую гипоксию (ОГБГ). 2) острую гипоксию в гермообъеме, 3) острую гемическую гипоксию, 4) острую гистотоксическую гипоксию, 5) неполную глобальную хроническую ишемию мозга. Кроме того использовали тренировки в режиме субострой интервальной нормобарической гипоксии (ИНГ) и субострой гипобарической гипоксии (ГБГ)-

Для тренировок в режиме интервальной нормобарической гипоксии использовали установку фирмы Hypoxia Medical, позволяющей количественно менять состав газовой смеси в клетке с животными. Тренировочный цикл состоял из 7 периодов чередующихся

пассивного дыхания гипоксической газовой смесью при постоянном давлении, содержащей 10 % Ог (5 мин), и дыхания атмосферным воздухом (21% Ог, 3 мин).

Тренировки в режиме безинтервальной гипобарической гипоксии осуществлялись в барокамере в течение 60 мин при «подъеме крыс на высоту» 5000 м (10% Ог).

Действие проксипина на формирование у крыс неспецифической резистентности под влиянием однократной тренировки оценивали путем последующего через 15 мин подъема животных на критическую высоту в условиях ОГБГ.

Содержание АТФ и креатинфосфата (КФ) в пробах коры головного мозга крыс (КГМ) после ОГБГ и АТФ в пробах КГМ ишемизированных крыс определяли люциферин-люциферазным методами [Атауллаханов Ф. И., Пичугин A.B., 1981; Дудченко А.М. и др., 1993]. АДФ и АМФ определяли спектрофотометрически (Bergmeyer H.U., 1974]. Рассчитывали сумму адениннуклеотидов (САД = АТФ+АДФ+АМФ) и энергетический зарад Аткинсона (ЭЗ=(АТФ+0,5 АДФ)/(АТФ+АДФ+АМФ)). Лактат определяли спектрофотометрически [Bergmeyer H.U., 1984].

В качестве энерготропного (восстанавливающего синтез АТФ) препарата использовали проксипин - новое сукцинатсодержащее производное 3-оксипиридина -сукцинат 3-(Ъ1,К-диметил-карбомоилокси)-2-этил-б-метилпиридин, созданный в ЦХЛС-ВНИХФИ.

Влияние проксипина на тканевое дыхание изучали полярографическим методом с помощью электрода Кларка в закрытой ячейке объемом 1 см3. Использован ингибиторный анализ.

ЭД50 проксипина рассчитывали по методу Литчфидда и Уилкоксона, используя разработанную R.J. Tallarida и R.B.Murray (1986) программу «Manual of Pharmacologic Calculations with Computer Programs».

Изучение неврологических нарушений у животных проводили путем оценки патологических поведенческих эквивалентов по методу Bangham V.L. и др. (1986) в баллах.

Изучение ориентировочно-исследовательской активности крыс осуществляли в «открытом поле».

При обработке данных и для оценки достоверности различий использовали стандартные методы статистического анализа: применяли t-критерий Стъюдента, U-критерий Вилкоксона-Манна-Уитни, точный метод Фишера [Бейли Н., 1962; Гублер Е.В., 1978].

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Энергетический обмен при разных формах гипоксии и его оптимизация с помощью сукцинатсодержащего производного 3-оксипиридина проксипина.

На двух моделях острой кислородной недостаточности (острой гипобарической гипоксии и глобальной хронической ишемии мозга) были изучены особенности нарушения энергетического обмена в наиболее чувствительной к гипоксии ткани - коре головного мозга крыс.

Установлено, что и острая гипобарическая гипоксия, и глобальная хроническая ишемия мозга сопровождаются ранними нарушениями энергетического обмена и снижением уровня АТФ в коре головного мозга (рис. 1-2).

Рисунок 1.

Действие проксипина (в/б, 40 мг/кг, 30 мин до ОГБГ) на содержание АТФ и креатинфосфата (КФ) в коре головного мозга ВУ и НУ крыс (сразу после пребывания на критической высоте до атонального вдоха).

Рисунок 2.

Динамика параметров аденилатного пула в коре головного мозга ВУ и НУ крыс в первые 9 суток хронической глобальной ишемии мозга.

При изучении динамики нарушений энергетического обмена на модели глобальной хронической ишемии мозга выявлено, что срочные компенсаторные реакции энергетического обмена в ответ на острую гипоксию в мозгу ВУ и НУ крыс реализуются по-разному. В обоих случаях нарушения протекают фазно, с кажущимся восстановлением синтеза АТФ и нормализацией всех параметров аденилатного пула к третьим суткам ишемии и с последующим угнетением этих показателей, особенно выраженным у ВУ крыс, к девятым суткам. Однако на ранней стадии (через час ишемии) в коре головного мозга НУ крыс наблюдалось компенсаторное первичное усиление синтеза АТФ, регулируемое отношениями АТФ/АДФ и АТФ/АМФ. Появление энергодефицита и ослабление регуляции через отношения АТФ/АДФ и АТФ/АМФ развивались лишь к третьему часу (рис.2). В отличие от

этого в коре головного мозга ВУ крыс начальный период активации синтеза АТФ отсутствовал и уже в первый час ишемии мозга происходила резкая деэнергизация и декомпенсация регуляторных механизмов энергетического обмена, которая усиливалась к трем часам.

Таким образом, у исходно более устойчивых к острой гипоксии животных отсутствует способность формировать как срочные, так и долгосрочные биоэнергетические механизмы приспособления к острому дефициту кислорода, что, видимо, и является причиной более тяжелых энергетических нарушений у них при ишемии мозга.

Проксипин как при профилактическом (в условиях ОГБГ - рис.1), так и при терапевтическом введении (ишемия мозга, рис. 3-4) оказывал корригирующее действие на энергетический обмен мозга, предупреждая или уменьшая потери АТФ. Защитный эффект проксипина на параметры энергетического обмена был максимально выражен в периоды наибольшего энергодефицита и проявлялся как у НУ, так и ВУ крыс, но в мозге ВУ крыс, эффекты проксипина были выражены сильнее.

Особенно эффективным было терапевтическое введение проксипина в ранний период развития патологии. Так при моделировании ишемии мозга даже однократное в/б введение проксипина в дозе 10 мг/кг (1/20 ЛД50) предотвращало или ослабляло развитие характерного для патологии энергодефицита (рис.3-4).

КГЦ, НУ

Рисунок 3.

Влияние проксипина (10 мг/кг, в/б, трехкратное введение: сразу после окклюзии сонных артерий, через 24 ч и 2 суток) на динамику параметров аденилатного пула в коре головного мозга низкоустойчивых к гипоксии крыс в последующие 9 суток после двусторонней окклюзии сонных артерий.

Защитное действие проксипина при острой ишемии мозга превосходило действие эталонного препарата ГОМК, который в дозе 100 мг/кг не предотвращал потери АТФ и в меньшей степени, чем проксипин, уменьшал патологическое накопление в мозге АМФ и лактата, не восстанавливал полностью ЭЗ.

Таким образом, впервые в экспериментах in vivo получены прямые подтверадения способности сукцината, получаемого при применении сукцинатсодержащего производного 3-оксипиридина проксипина, корригировать нарушения энергетического обмена мозга в условиях острой кислородной недостаточности, т.е. его энерготропного действия (нормирующий эффект проксипина на уровень АТФ и на показатели аденилатного пула) с учетом фенотипических особенностей животных.

кгм.»

Рисунок 4.

Влияние проксипина (10 мг/кг, в/б, трехкратное введение: сразу после окклюзии сонных артерий, через 24 ч и 2 суток) на динамику параметров аденилатного пула в коре головного мозга высокоустойчивых к гипоксии крыс в последующие 9 суток после двусторонней окклюзии сонных артерий.

В специально проведенных исследованиях было показано, что проксипин стимулирует дыхание гомогенатов мозга. С помощью ингибиторного анализа установлено, что ответственным за стимуляцию дыхания гомогенатов коры головного мозга, является сукцинат, который, видимо, образуется в результате диссоциации молекулы проксипина и используется митохондриальной дыхательной цепью в качестве энергетического субстрата.

Сукцинат активирует сукцинатоксидазный путь окисления, который играет роль компенсаторного пути, поставляющего восстановительные эквиваленты на цитохромный участок дыхательной цепи, что и обеспечивает сохранение аэробного синтеза АТФ. Это полностью подтверждает концепцию, послужившую основанием для выбора проксипина в качестве антигипоксического средства метаболического типа [Лукьянова Л.Д., 1982-2007].

2. Изучение антигипоксическнх свойств проксипина на моделях острой гипоксии по параметрам неспецифической резистентности.

При изучении влияния проксипина в условиях резкого снижения снабжения организма кислородом, проведенного на разных моделях гипоксий (острой гипобарической, гистотоксической, гемической и гипоксии с гиперкапнией в гермообъеме), на 2-х видах животных (крысы, мыши) с исследованием антигипоксического действия проксипина на модели ОГБГ в зависимости от дозы, скорости нарастания дефицита кислорода, способа введения и индивидуальной чувствительности животных к гипоксии были получены однозначные ответы, свидетельствующие о его защитном действии, выражающемся в увеличении времени выживаемости в условиях, несовместимых с жизнью (рис.5, табл. 1). Эти данные указывают на высокую антигипоксическую активность соединения и согласуются с аналогичными выводами других авторов, применявших проксипин при травматическом компрессионном шоке, острой остановке сердца, при ишемическом инсульте и пр. Защитные эффекты проксипина в условиях гипоксии были выражены значительно сильнее, нежели другого сукцинатсодержащего производного З-оксштаридина

- мексидола. Эмоксипин - производное 3-оксилиридина не содержащее сукцинат, практически не обладало антигипоксическими свойствами (рис.5).

МЫШИ

Рисунок 5.

Антигипоксическое действие проксипина (проксип) сравнительно с мексидолом (мекс) и эмоксипином (эмокс) при его внутрибрюшинном введении мышам (40 мг/кг) за 15 мин и 30 мин до подъема в ОГБГ на критическую высоту (11 ООО м).

Таким образом энерготропная активность проксипина коррелирует с его антигипоксической активностью.

3. Действие проксипина на показатели функциональной активности животных.

Защитное энерготропное и антигипоксическое действие проксипина, выражающееся в предупреждении или ослаблений нарушений энергетического обмена при гипоксии и увеличении неспецифической резистентности организма, предполагает сохранение и поддержание высокой функциональной активности животных в условиях дефицита кислорода. Это предположение полностью подтверждено в диссертационной работе.

Влияние проксипина на функциональную активность животных исследовали в динамике хронической неполной глобальной ишемии мозга. Уже через 6 ч после окклюзии сонных артерий у 20% крыс, не тестируемых ранее в условиях ОГБГ, появлялись первые патологические изменения неврологического статуса в виде нестимулируемых клонических судорог. Через сутки отмечены случаи летальных исходов; к 8 суткам погибли 70% крыс. Проксипин снижал летальность крыс с ишемией мозга, сдвигал пик смертности на более поздний период и уменьшал выраженность внешнего неврологического дефицита, оцениваемого по интегральному показателю неврологических расстройств (рис. 6).

О -1---1-1-1-!-,-

1 2 3 4 5 6 7 8

сутки

Рисунок 6.

Действие проксипина (20 мг/кг, в/б, в 1-ый день - до и после операции, далее ежедневно в течение 5 дней) на неврологический статус крыс (по интегральному показателю неврологических расстройств - в % к 1-м суткам).

Ишемия приводила к резкому снижению массы тимуса (на 80 %) и способствовала увеличению массы надпочечников к 11 суткам ишемии, что свидетельствует о «рессорном характере воздействия. Через месяц происходила относительная нормализация массы стресс-компетентных органов. Проксипин даже при однократном внутрибрюшинном введении в дозе 10 мг/кг через 2 ч после операции уменьшал на 11 сутки ишемии потерю массы тимуса, но мало влиял на массу надпочечников. Эта же тенденция сохранялась и к 30 дню ишемии.

Ишемия снижала массу тела крыс. На 11 сутки масса тела крыс составляла всего 59 % от значений до операции, хотя к 30 суткам она практически восстанавливалась (до 91 %). На фоне проксипина восстанавление (до 92 %) происходило уже на 11 день ишемии, а на 30 день ишемии оно достигало 98 %.

Ишемия в первые 3 ч подавляла исследовательскую активность (снижение числа заглядываний в норки на 50%), вызывала эмоциональное возбуждение (одновременное увеличение выходов в центр и числа коротких грумингов) и угнетала вегетативные функции. В динамике ишемии возбуждение нарастало и было максимальным на 9 сутки наблюдения, однако угнетение вегетативных функций сохранялось.

Проксипин при в/б введении в дозе 10 мг/кг сразу после окклюзии сонных артерий через 3 ч ишемии практически не влиял на двигательно-исследовательскую активность крыс, но частично восстанавливал подавленное в этот период ишемией чувство страха, что в естественных условиях имеет адаптивное значение, и восстанавливал вегетативные функции. При трехкратном введении проксипина (сразу после окклюзии сонных артерий, через сутки и двое суток) он аналогичным образом нормализовал поведение ишемизированных крыс. На 9 сутки под влиянием проксипина возбуждение усиливалось. Однако, по данным ряда авторов (Заржецкий Ю.В., 2003 и др.), повышенный уровень возбудимости у крыс после гапоксического воздействия сохранялся на протяжении длительного времени и коррелировал с их повышенной обучаемостью, что дает пережившим гипоксию животным некоторые преимущества в борьбе за выживание. Он необходим для установления новых межнейронных связей, потребность в которых особенно возрастает в результате гибели части нейронов при гипоксии, в том числе и при их отсроченной гибели после экстремального воздействия.

Таблица 1.

Влияние проксшшна и препаратов сравнения (в/б, за 30 мин до воздействия) на резистентность мышей _к различным формам гипоксии_

Исследуемое Соединение Доза мг/кг ФОРМА ГИПОКСИИ

ГЕМИЧЕСКАЯ | ГИСТОТОКСИЧЕСКАЯ | ГЕРМООБЪЕМ

Время жизни, мин

Контроль(К) Опыт (О) К/О, % Контроль(К) Опыт (О) К/О, % Контроль (К) Опыт (О) К/О, %

ПРОКСИПИН 40 31,3 ±2,07 27,3 ±2,67 87 17,8 ± 0,42 20,2 ± 0,82 114 25,9 ± 1,70 36,0 ± 3,30 139*

80 22,1 ± 1,53 37,0 ±1,90 167** 15,6 ±1,45 24,1 ±1,63 154* 25,9 ±1,70 62,3 ± 4,33 241**

ГОМК 40 22,2+2,35 20,9+2,10 94 23,7 + 2,30 20,2 ±], 13 85 80,7 ± 8,42 89,9+11,15 111

80 26,3 ± 1,65 27,8 ±1,67 106 26,8 ±1,35 34,3 ± 2,65 128* 27,9 ±2,01 27,5 ± 1,07 99

300 22,2 ± 2,35 46,3 ± 5,73 209** 23,7 + 2,30 62,3 ± 3,88 263** 80,7 ± 8,42 172,4 ±13,98 214*

МЕКСИДОЛ 40 25,7 ±1,87 26,5 + 1,72 103 23,8 + 1,98 24,2 ±2,22 102 30,1 ±2,15 29,3± 0,82 97

80 23,6 ±1,65 22,9 ±1,70 97 26,8 ±1,35 21,6 ±1,79 81 27,9 ± 2,01 29,9 ±1,66 107

ЭМОКСИПИН 40 25,4±1,86 28,41±1,13 112 23,83±1,05 26,35±0,96 111 26,38±0,80 30,70±1,83 117

80 29,68±2,43 31,30±2,15 105 18,35±2,75 17,66±2,75 96 33,25±1,81 30,65±1,08 92

Примечание: * - р<0,05; ** -р<0,001

Следовательно, проксипин оказывает модулирующее действие на механизмы адаптации к гипоксии и поведение животных (рис.7).

9 суток

п

Рисунок 7.

Действие проксипина (в/б, 10 мг/кг сразу после окклюзии, через сутки и двое суток) на поведение крыс в «открытом поле» с ишемией мозга длительностью 9 суток (Ишемия -прерывистая линия, Ишемия + Проксипин - сплошная; П - число перемещений, Н - норки (число заглядываний в отверстия), СУ - стойки с упором, В - вертикальные стойки, Гк -акты короткого груминга, Гд - акты длительного груминга, Иц - число выходов в центр, Деф - число фекальных болюсов, Ур - число мочеиспусканий)

Таким образом, проксипин при его профилактическом и терапевтическом введении в условиях разных форм гипоксии улучшал все исследованные показатели функциональной активности крыс: уменьшал число летальных случаев, оказывал стресс-протекторное действие, уменьшал выраженность неврологических расстройств, характерных для хронической ишемии мозга, а также оказывал нормализующее действие на двигательно-исследовательскую активность животных. Более того, проксипин обладал свойствами универсального антигипоксанта, повышающего резистентность организма к различным видам кислородной недостаточности. Его защитное действие было максимально при острой гипобарической гипоксии, в условиях которой оно значительно превосходило действие эталонного антигипоксанта ГОМК и структурного аналога мексидола. Эффективность проксипина увеличивалась при медленном нарастании кислородного дефицита и сокращении времени профилактического воздействия соединения перед гипоксией. В отличие от мексидола и ГОМК, а также других известных антигипоксантов, проксипин повышал резистентность к острой гипобарической гипоксии не только НУ, но и ВУ крыс.

При профилактическом применении проксипина в условиях моделирования острой гипобарической гипоксии его защитное, антигипоксическое действие проявлялось при более высокой дозе (40 мг/кг, 1/5 ЛДзо), чем при ишемии мозга (10 мг/кг, 1/20 ЛД50).

Все это характеризует проксипин как высокоэффективное антигипоксическое средство, перспективное для применения при различных кислороддефицитных состояниях.

4. Действие проксипина на неспецифическую резистентность организма при применении лечебных режимов гипоксии

Известно, что умеренная гипоксия (12-10% О2) широко используется в лечебных целях (гипокситерапия) для формирования механизмов адаптации. Однако в литературе в настоящее время отсутствуют работы по оптимизации режимов гипокситерапии с помощью фармакологических средств. На основании полученных нами в диссертационной работе данных можно было предполагать, что проведение гипокситерапии на фоне приема сукцинатсодержащих соединений будет ускорять и усиливать формирование неспецифической резистентности организма. Это предположение полностью подтвердилось. Оказалось, что проксипин, вводимый за 15 мин до тренировок в режиме ГБГ или ИНГ, потенциировал формирование срочных механизмов адаптации НУ животных сравнительно с эффектами одной гипоксии или одного проксипина и способствовал повышению неспецифической резистентности организма. Точно такое же действие наблюдалось при введении проксипина НУ крысам сразу после окончания тренировок. В обоих случаях резистентность животных возрастала более чем в 4 раза, что в 2 раза превышало действие одной пшоксической тренировки. Так как антигипоксические свойства проксипина реализуются за счет входящей в его структуру молекулы сукцината, полученные данные следует трактовать, как доказательство его участия в механизмах срочной адаптации НУ крыс к гипоксии. В его присутствии происходит ускорение и усиление этого процесса, который, видимо, инициируется во время гипоксического периода и сохраняется активным некоторое время после его завершения. Однако у ВУ крыс такой механизм отсутствовал. Это коррелирует с известным фактом, что у ВУ животных формирования признаков длительной адаптации не происходит.

Таким образом, впервые показано, что сукцинатсодержащее соединение проксипин обладает не только антигипоксическими, но и адаптогенными свойствами, и может быть использован в практических целях для усиления эффекта прекондициониования при разных режимах гипокситерапии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные в диссертационной работе данные свидетельствуют о том, что различные формы кислородной недостаточности сопровождаются нарушениями энергетического обмена в мозгу животных, которые могут быть предотвращены или снижены профилактическим или терапевтическим применением сукцинатсодержащего производного 3-оксипиридина проксипина. Доказано, что проксипин обладает энерготропным, антигипоксическим и адаптогенным действием и оказывает выраженное защитное действие на функции мозга.

В связи с оригинальными данными об энерготропной, антигипоксической и адаптогенной активности проксипина на его синтез и биологическую активность получен патент «3-(К,К-диметилкарбомоилокси)-2-этил-6-метилпиридина сукцинат, обладающий антигипоксической активностью», соавтором которого является автор диссертационной работы.

выводы

1. Разные формы острой кислородной недостаточности уже в первые минуты после гипоксического воздействия приводят к нарушению энергетического обмена в коре головного мозга крыс, снижению содержания внутриклеточного АТФ и появлению дисбаланса в пуле адениннуклеотидов.

2. Хроническая глобальная ишемия мозга характеризуется фазно протекающими в первые 9 суток нарушениям энергетического обмена, которые различались в коре головного мозга высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс. При этом в коре головного мозга низкоустойчивых крыс, в отличие от высокоустойчивых крыс, наблюдалось первичное компенсаторное усиление синтеза АТФ, регулируемое отношением АТФ/АДФ и особенно АТФ/АМФ, а дизрегуляторные нарушения энергетического обмена были выражены слабее.

3. Оригинальное сукцинатсодержащее производное 3-оксипиридина проксипин при его профилактическом и терапевтическом применении предупреждал или ослаблял характерные для разных форм гипоксии (острая гипобарическая гипоксия, глобальная ишемия мозга) нарушения энергетического обмена в коре головного мозга крыс, оказывал нормирующее действие на динамику этого процесса, т.е. проявлял энерготропные свойства.

4. Биоэнергетический механизм действия проксипина состоит в снабжении дыхательной цепи сукцинатом, который используется в качестве энергетического субстрата, что и определяет энерготропные свойства соединения в целом.

5. Энерготропное действие проксипина коррелирует с его выраженным антнгипоксическим действием, выражающемся в увеличении неспецифической резистентности организма, показанном на 5 различных гипоксических моделях и превышающим эффекты эталонного препарата ГОМК и препаратов сравнения мексидола и эмоксипина.

6. Проксипин в условиях разных форм острой гипоксии снижает или предупреждает нарушения ряда ведущих показателей жизнедеятельности организма, снижая летальность, уменьшая изменения стресс-компетентных органов, степень неврологических расстройств, положительно влияя на двигательно-исследовательскую активность животных и когнитивные функции.

7. Проксипин обладает адаптогенным действием, т.е. ускоряет и усиливает формирование резистентности организма при его однократном профилактическом и терапевтическом применении на первом сеансе лечебных тренировок в режиме гипобарической безинтервальной гипоксии и прерывистой нормобарической гипоксии

Практические рекомендации.

1. Выполненные исследования защитного действия проксипина при острых и субострых гипоксических состояниях позволяют рекомендовать его для использования в медицинской практике в качестве оригинального и перспективного энерготропного, антиггатоксического и адаптогенного препарата.

2. При профилактическом применении проксипина рекомендуется его введение за 15-30 мин до гипоксического воздействия в оптимальной дозе 20 мг/кг. При терапевтическом применении проксипина желательно его введение в наиболее ранние сроки после гипоксического воздействия, затем через 6 часов и далее раз в сутки в течение 2-5 дней.

3. При применении проксипина в условиях гипокситерапии (в лечебном режиме ГБГ или ИНГ) рекомендуется его профилактическое однократное применение за 15 мин до первой тренировки.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

I. Чернобаева Г.Н., Романова В.Е., Дудченко A.M., Германова Э.Л., Лукьянова Л.Д. Антипшоксические эффекты и механизмы действия некоторых производных 3-оксипиридина. // Итоги науки и техники. / Фармакология. Химиотерапевтические средства. / Т. 27. Антигипоксанты. - М., 1991. - С. 26-39.

2.. Ливанова Л.М., Айрапетянц М.Г., Германова Э.Л Лукьянова Л.Д. Индивидуально-типологические особенности поведения крыс с различной резистентностью к гипоксии. // Нарушения ВНД, их патогенез и нейропептидная коррекция. /Айрапетянц М., Гехт К.- М., Наука, 1992.-С. 5-13.

3. Ливанова Л.М., Айрапетянц М.Г. Лукьянова Л.Д. Германова Э.Л. Долгосрочное влияние однократной острой гипоксии на поведение крыс с различными типологическими особенностями. // Журнал высшей нервной деятельности. - 1993. - Т. 43. - В. 1. - С. 157-164.

4. Германова Э.Л. Зависимость эффективности антигипоксического действия некоторых производных 3-оксипиридина от длительности их экспозиции и скорости подъема «на высоту» (острая гипобарическая гипоксия). // Тез. Росс. науч. конф. «Антигипоксанты и актопротекторы: итоги и перспективы»,- Санкт-Петербург, 1-3 марта 1994. - Вып. 1. - С. 32.

5. Германова Э.Л. Влияние производных 3-оксипиридина на поведение крыс с ишемией мозга. // Тез. 1 Российского съезда науч.общества фармакологов. - Волгоград, 1995. -С. 106.

6. Чернобаева Г.Н., Романова В.Е., Германова Э.Л., Лукьянова Л.Д. Особенности коррекции острой гипоксии и ишемии мозга с помощью сукцинатсодержащих производных 3-оксипиридина. // Тез. 1 Российского съезда науч.общества фармакологов. - Волгоград, 1995.-С.478.

7. Лукьянова Л.Д., Дудченко A.M., Романова В.Е., Германова Э.Л., Сукоян Г.В., Карсанов Н.В. Энергизующие и антипшоксические эффекты энергостима. // Бюл. эксперим. биол. и мед. -1997. - Т. 123, № 6. - С. 659-662.

8. Германова Э.Л., Лукьянова Л.Д. Действие антигипоксанта проксипина на поведение крыс с ишемией мозга в «открытом поле». // Матер. Всерос. конф. «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической фармакологии». - С-Петербург, 1999. - С. 47.

9. Бондаренко H.A., Германова Э.Л., Лукьянова Л.Д. Особенности поведения и реакций дофаминергических систем мозга крыс, перенесших острую гипобарическую гипоксию. // Бюл. эксперим. биол. и мед. - 2000. - № 9. - С. 275-278..

10. Захарова Е.И., Свинов М.М. Федорова М.М., Германова Э.Л., Лукьянова Л. Механизмы вовлечения холинергических систем в процессы морфофункциональной реорганизации неокортекса и гиппокампа в условиях гипоксии мозга. // Проблемы гипоксии: молекулярные, физиологические и медицинские аспекты. - Воронеж, Истоки, 2004. - С. 268-296.

II. Tsybina Т.A., Germanova E.L., Tkachuk E.N., Lukyanova L.D. Regulatory role of mitochondria enzymes in adaptation to different forms of hypoxia. // VIII World Congress ISAM. -Moscow, June21-24 2006.-P. 194.

12. Lukyanova L.D., Dudchenko A.V., Tzybina T.A., Germanova E.L. Mitochondrial signaling in adaptation to hypoxia. // Hypoxia Medical J. - M., 2006. - 1-2:22.

13. Tsybina T.A., Lukyanova L.D., Dudchenko A.V., Germanova E.L, Ehrenburg I.V., Tkatchuk E.N. Bioenergetic mechanisms in the brain cortex during adaptation to different forms of hypoxia. // Hypoxia Medical J. - M., 2006. - 1-2:23.

14. Лукьянова Л.Д., Дудченко A.M., Цыбина Т.А., Германова Э.Л. Регуляторная роль митохондрий при гипоксии и их взаимодействие с транскрипционной активностью. // Веста. РАМН. - 2007.-№2-С.3-13.

15. Лукьянова Л.Д., Германова Э.Л., Лыско А.И. Энерготропное, антигипоксическое и антиоксидантное действие флавоноидов. // Вестн. РАМН. - 2007. - № 2. - С. 55-61.

16. Лукьянова Л.Д., Дудченко А.М., Цыбина Т.А., Германова Э.Л., Ткачук Е.Н., Эренбург И.В. Действие интервальной нормобарической гипоксии на кинетические свойства мигохондриальных ферментов. II Бюл. эксперим. биол. и мед.- 2007. - № 12. - С. 644 - 651.

17. Дудченко A.M., Цыбина Т.А., Германова Э.Л., Лукьянова Л.Д. Регуляторная роль мигохондриальных ферментов при адаптации к периодической нормобарической гипоксии. // Эколого-физиологические проблемы адаптации. - М., 2007. - С. 267-269.

18. Lukyanova L.D., Dudchenko A.V., Tzybina Т.А., Germanova E.L., Tkatchuk E.N. Mitochondrial signaling in adaptation to hypoxia. II Adaptation. Biol. Med. / Lukyanova L, Takeda N., Singal P.- New Delhi, Narosa P.H., 2008. - V. 5. - P. 245-259.

19. Лукьянова Л.Д., Германова Э.Л., Цыбина T.A., Копаладзе Р.А., Дудченко A.M. Эффективность и механизм действия различных типов гипоксических тренировок. Возможность их оптимизации. // Патогенез. - 2008. - Т. 6, № 3. - С. 32-36.

Изобретение по теме диссертации

1. Глушков Р.Г., Дронова Л.Н., Машковский М.Д., Гуськова Т.А., Лукьянова Л.Д., Романова В.Е., Чернобаева Г.Н., Германова Э.Л. 3-(Ы^-диметилкарбомоилокси)-2-этил-6-метилпиридина сукцинат, обладающий антигипоксической активностью. Патент N 2095350 от 10 ноября 1997 г.

DISTURBANCES OF THE ENERGY EHCHANGE AT HYPOXIA AND THEIR CORRECTION WITH THE SUCCINATE CONTAINING COMPOUND PROXIPIN.

Germanova E.L.

This work is dedicated to a substantiation the regulatory role of energy exchange at hypoxia in the development of multifunctional system disorders and to the search for the protective pharmacological substances.

It was shown that different forms of the acute oxygen deficiency already first minutes after influence lead to reduction in the content of endocellular ATP and to the appearance of disbalance in the pool of adenine nucleotides. The dynamics of that process had been studied during the chronic global cerebral ischemia. It was found, that in the first 9 days it was characterized by a phase nature that varied in the cerebral cortex of high and low resistant rats.

It was shown, that the revealed disturbances of the energy exchange in a brain at different forms of hypoxia can be prevented or reduced by preventive or therapeutic application with the original succinate containing derivation of 3-oxipyridine proxipin which, having energotropic, antihypoxic and adaptogenic effects, restored vital functions of an organism and accelerated the formation of non specific resistance.

It was proved that bioenergetic mechanism of proxipin action is in providing the respiration chain with succinate, which is used as an energetical substrate, activating the succinate oxidase oxidation.

The obtained results about the protective action of proxipin allow to recommend it for a medical practice as an original and promising energotropic, antihypoxic and adaptogenic medication.

Отпечатано в ООО «Компания Спутник+» ПД № 1-00007 от 25.09.2000 г. Подписано в печать 29.09.08. Тираж 120 экз. Усл. п. л 1,12 Печать авторефератов: 730-47-74,778-45-60

Актуальность проблемы.

Гипоксия является одним из чрезвычайно распространенных патологических процессов. Она может иметь самостоятельную этиологию, но может выступать в качестве сопутствующего фактора как при заболеваниях, связанных с нарушением функции дыхательной и сердечно-сосудистой систем, а также транспортной функции крови, так и при подавляющем числе других патологий, и усугублять их течение.

Ухудшающиеся экологические условия, загрязнения окружающей среды, экстремальные условия, с которыми связана профессиональная деятельность очень широкого круга специалистов (полеты, восхождения, погружения и пр.), могут стать причиной функциональных нарушений, сопровождающихся гипоксическими состояниями разного генеза. Во всех этих случаях в патологический процесс постепенно вовлекаются самые разные физиологические функции (усиление дыхания, коррелирующее с увеличением частоты сердечных сокращений, которое сменяется нарушением психики и эмоций, ослаблением и потерей чувствительности, сердечной слабостью и заканчивается бессознательным состоянием, церебральной комой, ригидностью мышц, остановкой дыхания и сердца, смертью).

Широко распространенным клиническим проявлением ограничения снабжения живой клетки кислородом являются инсульты, инфаркты, ишемическая болезнь. Угрожающе выглядит статистика, отражающая заболевания сердечно-сосудистой системы. Ишемическая болезнь сердца, хроническая сердечная недостаточность первично связаны с нарушением коронарного кровоснабжения и развитием гипоксии. В мире этими заболеваниями страдают более 15 млн человек. Смертность от хронической сердечной недостаточности составляет не менее 200 ООО человек в год. Частота новых случаев постановки диагноза хронической сердечной недостаточности только в США составляет 400 ООО человек в год. И все эти показатели продолжают увеличиваться в XXI веке. В значительной степени нерешенными являются вопросы, связанные с ишемией других органов: мозга, легких, печени, почек, конечностей.

Так, например, в мозге, отличающемся исключительной чувствительностью к дефициту кислорода, различные формы гипоксии, в том числе и ишемия, являются основной причиной церебральных инсультов [Скворцова В.И., Гусев Е.И., 2001]. В большинстве стран инсульт занимает 23-е место в структуре общей смертности населения. Он же является основной причиной инвалидизации населения. В мире ежегодно переносят церебральный инсульт около 6 млн человек и умирают от него около 4,7 млн человек.

Гипоксия является главным патогенным фактором при критических состояниях, травматических шоках и пр.

В настоящее время накоплен огромный банк данных о физиологических, биохимических и молекулярных механизмах гипоксии. Тем не менее сложная динамика этого процесса, вовлеченность в него широкого спектра функционально-метаболических систем, контролирующих его как на организменном, так и на клеточном и молекулярном уровнях, а также множественность лимитирующих участков объясняют причину того, что, несмотря на почти столетнюю историю исследований в этой области, до настоящего дня остаются нерешенными многие патогенетические ее аспекты, а также вопросы, связанные с антигипоксической защитой организма.

Энергетический обмен является мишенью для гипоксии и одним из первых среди других метаболических процессов нарушается в условиях дефицита кислорода.

Изменения в пуле адениннуклеотидов при гипоксии предшествуют изменениям других функционально-метаболических параметров, контролирующих жизнедеятельность клетки. В каскаде функционально-метаболических нарушений, развивающихся в условиях дефицита кислорода и обусловленных снижением внутриклеточного уровня АТФ, первыми страдают энергозависимые процессы (например, электрогенная функция электровозбудимых клеток, такие анаболические процессы, как синтез мочевины, реакции 2-ой стадии биотрансформации) [Лукьянова Л.Д., Власова И.Г., 1989, 1991; Дудченко A.M. и др., 1993, 1997, 2004].

Поэтому гипоксия может быть причиной нарушения самых различных энергозависимых процессов, ответственных за поддержание активности ведущих функциональных систем клетки, и приводить к дисбалансу в обмене веществ.

Признаки угнетения наиболее значимых аэробных энергозависимых функционально-метаболических процессов появляются при снижении внутриклеточного содержания АТФ на 10-20%, а при падении уровня АТФ на 30% наблюдается их полное подавление [Дудченко A.M., 2003, 2004]. Это имеет принципиальное значение для жизнедеятельности клетки в условиях дефицита кислорода. Нарушение преобразования энергии в этих условиях, приводящее к снижению уровня внутриклеточного АТФ ниже физиологической нормы и сопряженному подавлению энергозависимых процессов, лежит в основе мультисистемности и полиорганности функционально-метаболических нарушений, характерных для гипоксии.

В процессе эволюции у аэробов сформировался сложнейший механизм защиты от изменений в содержании кислорода в окружающей среде. Его целью является поддержание условий функционирования окислительных ферментов и синтеза АТФ, а также всех без исключения энергозависимых показателей жизнеспособности - ионной ассиметрии, возбудимости мембран, осмотического давления, теплообразования, сокращения контрактильных элементов, синтетических процессов и прежде всего синтеза белков, секреции и пр. Он реализуется за счет компенсаторных и адаптивных реакций, осуществляемых на органном и клеточно-молекулярном уровнях, и направлен на активацию защитных реакций организма против снижения напряжения кислорода в окружающей среде.

Таким образом, изучение особенностей энергетического обмена в условиях кислородной недостаточности имеет принципиальное значение для практической медицины. Параметры энергетического обмена являются ведущими прогностическими критериями степени тяжести гипоксических нарушений и предикторами эффективности фармакологической и немедикаментозной антигипоксической защиты. Значение исследований в этой области усиливается тем фактом, что, как уже указывалось выше, существует тесное взаимодействие между энергетическим обменом и функционально-метаболическим статусом организма.

Распространенность патологий, включающих гипоксическую компоненту, определяет исключительную важность и социальную значимость проблемы защиты организма от кислородной недостаточности и сопутствующего энергодефицита.

Одним из эффективных современных способов их предупреждения и лечения является профилактическое и терапевтическое применение сукцинатсодержащих препаратов, которые обладают очень сильно выраженными энерготропными и антигипоксическими свойствами [Кондрашова М.Н. и др., 1976, 1996; Кондрашова М.Н., 1989; Лукьянова Л.Д., 1989, 1990, 1997, 2000, 2004]. Сукцинат является энергетическим субстратом, окисляющимся в дыхательной цепи митохондриальным ферментом сукцинатдегидрогеназой (митохондриальный ферментный комплекс II).

Усиление его окисления в условиях высокой восстановленности при гипоксии имеет термодинамические преимущества.

Правомочность применения сукцинатотерапии для антигипоксической защиты организма экспериментально доказана. В настоящее время имеется целый ряд лекарственных препаратов, в состав которых входит сукцинат. Все они успешно применяются в практической медицине. Однако поиск более эффективных сукцинатсодержащих лекарственных средств продолжается.

Все вышесказанное определило цель и задачи работы.

Цель диссертационной работы: выявить особенности энергетических нарушений, возникающих при разных формах кислородной недостаточности и проверить возможность их коррекции с помощью сукцинатсодержащего соединения проксипина, а также оценить его способность нормализовать нарушенные гипоксией различные показатели функциональной активности организма.

Задачи диссертационной работы:

1. Исследовать на двух разных моделях гипоксии (хронической глобальной ишемии мозга и острой гипобарической гипоксии) особенности энергетических нарушений по показателям аденилатного пула у крыс с высокой и низкой устойчивостью к дефициту кислорода.

2. Изучить способность оригинального сукцинатсодержащего производного 3-оксипиридина проксипина предупреждать или ослаблять нарушения энергетического обмена мозга, возникающие в условиях кислородной недостаточности; исследовать биоэнергетический механизм его антигипоксического действия.

3. Изучить на разных моделях гипоксии способность проксипина увеличивать неспецифическую резистентность и его влияние на различные параметры функциональной активности организма, а также возможность его применения в качестве энерготропного и антигипоксического средства.

4. Исследовать возможность применения проксипина при гипокситерапии для оптимизации формирования резистентности организма к гипоксии.

Научная новизна диссертационной работы. Показано, что однократное применение острой гипобарической гипоксии (подъем на критическую высоту), а также хроническая глобальная ишемия мозга уже в первый час после воздействия приводят к резкому нарушению энергетического обмена в коре головного мозга крыс (по параметрам аденилатного пула), различно выраженному у неустойчивых и высокоустойчивых к гипоксии животных. Выявлены особенности динамики этих нарушений в первые 9 дней глобальной ишемии мозга.

Впервые в экспериментах in vivo получены прямые подтверждения способности сукцината, входящего в структуру проксипина, корригировать нарушения энергетического обмена мозга и оказывать нормирующее действие на показатели аденилатного пула в условиях острой кислородной недостаточности с учетом фенотипических особенностей животных. Установлена высокая эффективность энерготропного действия проксипина в условиях гипоксии, превышающая действие эталонного препарата ГОМК и препаратов сравнения.

Доказано, что проксипин является источником сукцината для дыхательной цепи и стимулирует дыхание за счет окисления по сукцинатоксидазному пути.

Установлена прямая положительная корреляция между энерготропным эффектом проксипина при его профилактическом и терапевтическом применении и его антигипоксическим, защитным действием на различные показатели жизнедеятельности организма, включая летальность, влияние на стресскомпетентные органы, неспецифическую резистетность организма, неврологический статус и поведенческую активность.

Впервые показано, что сукцинатсодержащий препарат проксипин обладает адаптогенным действием и участвует в формировании ранних механизмов адаптации, потенциируя эффект прекондициониования при разных режимах гипокситерапии.

Теоретическая и практическая значимость диссертационной работы.

Полученные данные расширяют представление об особенностях энергетического обмена при кислородной недостаточности и формирования резистентности к гипоксии у животных с разным фенотипом.

На основании полученных в диссертационной работе данных об энерготропных и антигипоксических свойствах проксипина, существенно более выраженных, чем у эталонного препарата ГОМК и препаратов сравнения мексидола и эмоксипина, обоснована целесообразность профилактического и терапевтического его применения в условиях нарушения энергетического обмена при гипоксии. Выполненные исследования легли в основу рекомендаций по дозировкам лекарственной формы проксипина для человека.

Показана целесообразность и перспективность применения проксипина в качестве средства, усиливающего эффекты однократных тренировок в разных гипоксических режимах.

Положения, выносимые на защиту:

1. Острое гипоксическое воздействие вызывает быстрое и резкое нарушение энергетического обмена в коре головного мозга крыс, динамика которого различна у низкоустойчивых и высокоустойчивых к гипоксии животных.

2. Профилактическое и терапевтическое применение оригинального сукцинат-содержащего производного 3-оксипиридина соединения проксипина оказывает энерготропное действие, так как способно ограничить или предотвратить острые нарушения энергетического обмена, возникающие в мозгу крыс в результате пребывания на критической высоте в условиях барокамеры или при хронической глобальной ишемии.

3. Стимулирующее действие проксипина на тканевое дыхание связано с активацией сукцинатоксидазного окисления.

4. Корригирующее действие проксипина на аэробный энергетический обмен предупреждает нарушения и способствует восстановлению ведущих функционально-метаболических параметров, определяющих жизнедеятельность организма.

5. Проксипин обладает антигипоксической активностью как в области критических, так и субкритических концетраций кислорода и увеличивает при этом резистентность организма в большей степени, чем другие сукцинатсодержащие препараты и препараты сравнения.

6. Проксипин обладает адаптогенным действием и активирует формирование срочных механизмов адаптации в условиях гипокситерапии.

Внедрение результатов в практику.

Полученные в диссертационной работе данные вошли в качестве самостоятельного раздела в Материалы доклинического изучения фармакологических свойств проксипина, составленного для Фармкомитета МЗСО РФ, в котором он представлен как оригинальный препарат - корректор энергетического обмена, обладающий антигипоксическими свойствами. На основании этих материалов в настоящее время успешно заканчиваются клинические испытания проксипина.

Апробация работы.

Основные результаты работы были представлены на II Всесоюзной конференции «Фармакологическая коррекция гипоксических состояний» (Гродно, 1991), на Российской научной конференции «Создание лекарственных средств» (Москва, 1992), на II Международной конференции «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам» (Москва, 1993), на конференции молодых ученых России, посвященной 50-летию Академии медицинских наук (Москва, 1994), на Российской научной конференции «Антигипоксанты и актопротекторы: итоги и перспективы» (Санкт-Петербург, 1994), на I Российском съезде научного общества фармакологов (Волгоград, 1995), на Всероссийской конференции «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической фармакологии» (Санкт-Петербург, 1999), на IV и V Всероссийской конференции «Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция» (Москва, 2005, 2008), на VIII Международном конгрессе по адаптационной медицине (Москва, 2006), на XII международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2007) и на XX Съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Москва, 2007), на XV Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2008), а также апробированы на межлабораторном семинаре отдела биоэнергетики НИИОПП РАМН (Москва, 2007).

ВЫВОДЫ

1. Разные формы острой кислородной недостаточности уже в первые минуты после гипоксического воздействия приводят к нарушению энергетического обмена в коре головного мозга крыс, снижению содержания внутриклеточного АТФ и появлению дисбаланса в пуле адениннуклеотидов.

2. Хроническая глобальная ишемия мозга характеризуется фазно протекающими в первые 9 суток нарушениям энергетического обмена, которые различались в коре головного мозга высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс. При этом в коре головного мозга низкоустойчивых крыс, в отличие от высокоустойчивых крыс, наблюдалось первичное компенсаторное усиление синтеза АТФ, регулируемое отношением АТФ/АДФ и особенно АТФ/АМФ, а дизрегуляторные нарушения энергетического обмена были выражены слабее.

3. Оригинальное сукцинатсодержащее производное 3-оксипиридина проксипин при его профилактическом и терапевтическом применении предупреждал или ослаблял характерные для разных форм гипоксии (острая гипобарическая гипоксия, глобальная ишемия мозга) нарушения энергетического обмена в коре головного мозга крыс, оказывал нормирующее действие на динамику этого процесса, т.е. проявлял энерготропные свойства.

4. Биоэнергетический механизм действия проксипина состоит в снабжении дыхательной цепи сукцинатом, который используется в качестве энергетического субстрата, что и определяет энерготропные свойства соединения в целом.

5. Энерготропное действие проксипина коррелирует с его выраженным антигипоксическим действием, выражающемся в увеличении неспецифической резистентности организма, показанном на 5 различных гипоксических моделях и превышающим эффекты эталонного препарата ГОМК и препаратов сравнения мексидола и эмоксипина.

6. Проксипин в условиях разных форм острой гипоксии снижает или предупреждает нарушения ряда ведущих показателей жизнедеятельности организма, снижая летальность, уменьшая изменения стресс-компетентных органов, степень неврологических расстройств, положительно влияя на двигательно-исследовательскую активность животных и когнитивные функции.

7. Проксипин обладает адаптогенным действием, т.е. ускоряет и усиливает формирование резистентности организма при его однократном профилактическом и терапевтическом применении на первом сеансе лечебных тренировок в режиме гипобарической безинтервальной гипоксии и прерывистой нормобарической гипоксии.

Практические рекомендации.

1. Выполненные исследования защитного действия проксипина при острых и субострых гипоксических состояниях позволяют рекомендовать его для использования в медицинской практике в качестве оригинального и перспективного энерготропного, антигипоксического и адаптогенного препарата.

2. При профилактическом применении проксипина рекомендуется его введение за 15-30 мин до гипоксического воздействия в оптимальной дозе 20 мг/кг. При терапевтическом применении проксипина желательно его введение в наиболее ранние сроки после гипоксического воздействия, затем через 6 часов и далее раз в сутки в течение 2-5 дней.

3. При применении проксипина в условиях гипокситерапии (в лечебном режиме ГБГ или ИНГ) рекомендуется его профилактическое однократное применение за 15 мин до первой тренировки.