Автореферат и диссертация по медицине (14.00.25) на тему:Ноотропы с антигипоксическим эффектом в эксперименте и клинике

РГ6 од. - 9 ИЮЛ 1997

На правах рукописи

Авсеенко Надежда Дмитриевна

НООТРОПЫ С АНТИГИПОКСИЧЕСКИМ ЭФФЕКТОМ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ И КЛИНИКЕ

14.00.25 - ФАРМАКОЛОГИЯ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Работа выполнена в Читинской государственной медицинской академии

(ректор - академик РАМН В.Н. Иванов) и в Научно-исследовательском институте фармакологии Российской Академии Медицинских Наук

(директор — академик РАМН С. Б. Середенин)

Научные консультанты:

доктор медицинских наук, профессор Ю. А. Белозерцев доктор медицинских наук, профессор Т.А. Воронина

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Р.У.Островская доктор биологических наук, профессор Н.А.Тушмалова доктор медицинских наук, профессор Г.Н.Авакян

Ведущая организация:

центр по химии лекарственных средств - ВНИХФИ

Защита состоится 1997 г. в ЙО часов

на заседании диссертационного совета Д 001.25.01 в НИИ фармакологии

РАМН по адресу: г. Москва, ул. Балтийская, 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ фармакологии РАМН

Автореферат разослан

£ 1997 р.'

Ученый секретарь диссертационного совета: кандидат медицинских наук

(Е.А. Вальдман)

На правах рукописи

Авсеенко Надежда Дмитриевна

НООТРОПЫ С АНТИГИПОКСИЧЕСКИМ ЭФФЕКТОМ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ И КЛИНИКЕ

14.00.25 - ФАРМАКОЛОГИЯ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Известно, что в основе многих патологических состояний, возникающих при заболеваниях системы крови, сердечно-сосудистой, бронхо-легочной, нервной и других систем, стрессе, старении развивается абсолютный или относительный дефицит кислорода (Сиротинин H.H. и соавт., 1972; Агаджанян H.A. и соавт., 1989; Середа Н.П., 1990; Мороз В.А.,1990; Коваленко Е.А: и соавт., 1990; Лукьянова Л.Д. и соавт., 1991; Добровольский Г.А. и соавт., 1993; Акопян Н.С. и соавт., 1994; Айрапетянц М.Г., 1996; Викторов И.В., 1996; Захарова Е.И., 1996; Racusan К., Ciculti N.. 1996 и др.). Гипоксия вызывает метаболические изменения в виде запуска и развития каскада реакций в клетке, что влияет на целый ряд процессов, в том числе и на программирование поведенческого акта. Центральное место во всем каскаде гипоксических повреждений занимают изменения в энергетическом обмене (Лукьянова Л.Д. и соавт, 1989, 1990). Его нарушение при всех видах гипоксии обусловливает степень тяжести гипоксического повреждения и, безусловно, имеет принципиальное значение для интегративной деятельности мозга.

Однако, этот вопрос остается малоизученным. В литературе имеются лишь отдельные работы, свидетельствующие о повреждающем действии гипоксии на те или иные формы поведения, рефлексы активного и пассивного избегания, лабиринтные реакции (ИльюченокР.Ю., 1973; Крутиков Р.И., 1981; Белозерцев ; Ю.А., Авсеенко (Григорьева) Н.Д., 1984; Вознесенский А.Г., 1989; Дудкин К.Н. и соавт., 1993; Коробейников И.А., 1993):

Остается неясным также, какие типы и формы обучения наиболее чувствительны к воздействию различных видов гипоксии и каковы механизмы возникающих нарушений. При этом почти полностью не изучен характер изменений, возникающих под воздействием гипоксической гипоксии с гиперкапнией и возможности их фармакологической коррекции.

В настоящее время для лечения и предупреждения нарушений обучения и памяти при различных заболеваниях и экстремальных воздействиях используются вещества с ноотропным типом действия - пирацетам, оксирацетам, анирацетам, меклофеноксат и др. (Островская Р.У., Трофимов С.С., 1984; Бородкин Ю.С., Зайцев Ю.В., 1984; Белозерцев Ю.А., Авсеенко (Григорьева) Н.Д., 1984; Воронина Т.А., 1989; Хофман В. и соавт., 1989; Ковалев Г.В., 1990; Середенин С.Б., Воронина Т.А., 1991; Смирнов A.B. и соавт., 1992; Машковский М.Д., 1993; Giurgea C., 1973; Н. Mathies, 1989; V. Nicholson, 1990; A. Goulaev and A. Lenking, 1994; Т. Voronina et al., 1995,1996).

Как известно, ноотропы сочетают в своем спектре лротивогилоксическую и антиамнестическую активности. Однако, до сих пор не ясно, какой вклад вносит противогипоксическая активность в реализацию собственно ноотропного эффекта. Кроме того, не определено, какие ноотропы, с какой направленностью и механизмом действия наиболее перспективны для коррекции тех или иных нарушений процессов обучения и памяти, в том числе и вызванных гипоксией. В литературе по этому поводу имеются лишь единичные сведения. Так, в работе М.Т. Tacconi (1986) показано, что анирацетам. восстанавливает рефлекс пассивного избегания, поврежденного гипоксией у мышей и крыс, по данным М. Ohno (1984), В. Saletu (1984), препарат отстраняет нарушения памяти у человека, вызвайные воздействием ишемии. Таким образом, до настоящего времени не определен круг веществ для направленной эффективной терапии нарушений когнитивных и мнестических функций, имеющих в патогенезе

гипоксическое состояние. Кроме того, поиск средств коррекции этих нарушений затрудняется отсутствием системы их оценки на основе стандартизированных тестов.

Исходя из вышеизложенного, целью нашего исследования явилась разработка комплексного методического подхода для оценки дефектов когнитивных функций, возникающих после острой гипоксии и поиск эффективных корректоров этих нарушений среди известных и новых ноотропных средств с противогипоксическим компонентом действия.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить спектр нарушений процессов обучения и памяти на модели острой прогрессирующей дозированной гипоксической гипоксии с использованием батареи стандартизированных тестов и на этой основе создать систему оценки выявленной патологии.

2. Изучить влияние известных веществ ноотропного типа действия с антигипоксическим эффектом при нарушениях когнитивных функций, имеющих в патогенезе гипоксическое состояние.

3. Выявить новые перспективные соединения, обладающие антиамнестической и противогипоксической активностью в рядах оксиникотиновой и пиридилоксиуксусной кислот, производных бензгидрилглицина и изучить эффекты наиболее перспективных веществ корригирующих нарушения когнитивных функций.

4. Провести . корреляционный анализ зависимости позитивного действия препаратов на интегративную деятельность мозга после острой гипоксии от степени выраженности ноотропного и противогипоксического эффектов.

5. Провести нейрофизиологический анализ влияния острой прогрессирующей дозированной гипоксической гипоксии с гиперкапнией на биоэлектрическую активность различных структур мозга и оценить эффекты и механизмы действия наиболее активных веществ.

6. Определить характер изменения кислотно-основного состояния в крови, оттекающей от мозга, у взрослых и новорожденных крыс при воздействии острой прогрессирующей дозированной гипоксической гипоксии с гиперкапнией и провести фармакокоррекцию состояния острого респираторного ацидоза с использованием ноотропов с противогипоксическим компонентом действия.

7. Выявить и проанализировать нарушения психоневрологического статуса и когнитивных функций у детей первых лет жизни с острыми респираторными заболеваниями и оценить эффективность лечения ноотропами с антигипоксическим эффектом.

Научная новизна. Выявлено, что острая дозированная нормобарическая гипоксическая гипоксия с гиперкапнией оказывает дифференцированное влияние на мнестические и когнитивные функции, что выражается в сужении обьема восприятия, затруднении в усвоении новой информации, изменении качества запоминания, угнетении мотивации и затруднении переключения с одного вида деятельности на другой.

Установлено, что облегчающее действие ноотропов с антигипоксической активностью на процессы обучения у крыс без гипоксии зависит от выраженности

антиамнестического эффекта и степени сложности нейрофизиологической структуры использованной модели.

Показано, что широта и направленность позитивного эффекта препаратов с ноотрбпным типом действия для устранения нарушений когнитивных и мнестических функций при гипоксическом воздействии зависит от соотношения собственно ноотропного и противогипоксического эффектов в спектре фармакологической активности препарата. Так, вещества, сочетающие доминирующий антиамнестический с умеренным противогипоксическим эффектом (пирацетам, нооглютил и беглимин) и не имеющий противогипоксического эффекта меклофеноксат, наиболее эффективно устраняют все виды нарушений, вызванных гипоксией при их предварительном введении или использовании в ранний постгипоксический период. Вещества, имеющие в своем спектре фармакологической активности доминирующий противогипоксический и умеренный антиамнестический эффекты (натрия оксибутират, трентал), оказывают коррегирующее влияние на ограниченный круг реакций (ориентировочно-исследовательское и условное избегание). Препарат с преимущественно противогипоксическим эффектом (тонибрал) не оказывает заметного влияния на нарушения, вызванные гипоксией.

Корреляционный анализ выявил зависимость степени выраженности лечебного эффекта ноотропов с противогипоксической активностью на нарушения высших интегративных функций мозга, вызванных нормобарической гипоксической гипоксией с гиперкапнией от степени выраженности антиамнестического и, в меньшей степени, противогипоксического эффектов.

У новорожденных и взрослых крыс установлено, что одним из составляющих механизма острой дозированной прогрессирующей нормобарической гипоксической гипоксии с гиперкапнией является состояние острого респираторного ацидоза с метаболическим компонентом. Веществами-корректорами являются пирацетам, нооглютил, натрия оксибутират, оксиникотиноилГАМК, мексидол, беглимин.

Установлено, что нейрофизиологический механизм развития острой дозированной прогрессирующей нормобарической гипоксии с гиперкапнией у крыс заключается в перестройке ритмов биоэлектрической активности различных структур мозга и появлении пароксизмальной активности. Беглимин и нооглютил, введенные перед гипоксическим воздействием, облегчают течение постгипоксического периода и ускоряют восстановление нормального ритма биоэлектрической активности мозга.

У детей первых пет жизни пирацетам и натрия оксибутират, по результатам клинических наблюдений согласно критериям Ж.Пиаже (1948) в модификации О.В.Баженовой(1986) и Т.Д.Примак (1993), оказывают выраженный лечебный эффект при тяжелой форме острого респираторного заболевания, сопровождающегося явлениями нейротоксикоза.

Научно-практическая значимость работы. Создана система оценки нарушений когнитивных и мнестических функций, имеющих в патогенезе гипоксическое состояние, с помощью батареи стандартизированных тестов. Разработанная система может быть использована для оценки разрушающего действия на когнитивные функции не только гипоксии, но и других экстремальных факторов.

Результаты исследования по доклиническому изучению препаратов нооглютила, мексидола и беглимина, выявившие лротивогипоксические эффекты

мнестических функций, вызванных гипоксией, вошли в Материалы доклинического изучения препаратов для Фармакологического комитета Российской Федерации.

Материалы диссертационного исследования использованы для проведения лекционных и практических занятий кафедры фармакологии, патофизиологии и биохимии, ЦНИЛ в Читинской государственной медицинской академии.

Выявлено лечебное действие пирацетама, натрия оксибутирата на проявления нарушений когнитивных и мнестических функций у детей с респираторными заболеваниями.

Для практического здравоохранения по материалам исследования подготовлены "Методические рекомендации по использованию ноотропов с антигипоксичеким эффектом у детей"

По результатам работы получено авторское свидетельство N608 от 01.07. 1986.

АПРОБАЦИИ РАБОТЫ

Основные результаты диссертационного исследования доложены на 5 сьезде фармакологов (Ереван, 1982), Всесоюзном симпозиуме "Нейрохимические механизмы памяти" (Пущино, 1984), на 6 сьезде им. И.П. Павлова (Кишинев, 1987), на 6 сьезде фармакологов (Ташкент, 1988), на заседаниях научного общества фармакологов, психиатров, невропатологов (г.Чита, 1987-1996), на кафедре фармакологии Воен-мед. академии им. Кирова (Ленинград, 1989), на 2 Российском Национальном Конгрессе "Человек и лекарство" (Москва, 1995), на 1 Российском сьезде фармакологов (Волгоград, 1995), на 1 Европейском Конгрессе фармакологов (Милан, Италия, 1995), на Конгрессе по иммунореабилитации (Анталия, Турция, 1996), на 9 Международном Фармако-ЭЭГ конгрессе в Праге (1996), а также апробированы на межлабораторной конференции НИИ фармакологии РАМН (Москва,1997).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 29 работ, в том числе 1 авторское свидетельство СССР.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на ... страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, шести глав собственных исследований,

обсуждения результатов и выводов. Диссертация иллюстрирована .....

таблицами.....рисунками. Библиографический указатель включает.... источника.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Исследование состоит из двух разделов: экспериментального и клинического.

Экспериментальная часть исследования выполнена на белых неинбредных линиях мышей массой 18 - 22 г и крысах: взрослых с массой 140 - 200г и новорожденных с массой 5 - 6 г. Животные получены из питомника "Столбовая" (РАМН) и из вивария Читинской медицинской академии.

Животные содержались в стандартных условиях ухода и диеты вивария.

Для целей настоящего исследования были отобраны препараты с ноотропным типом действия, различного химического строения и разными нейрохимическими механизмами. Эти вещества обладают в эксперименте и клинике различной степенью выраженности антиамнестического и противогипоксического действия и по этому признаку были разделены на несколько групп. В первую группу были подобраны вещества, сочетающие высокую ноотропную и умеренную противогипоксическую активности (пирацетам, беглимин, нооглютил). В другие группы были выделены вещества со слабой ноотропной и высокой противогипоксической активностью (натрия оксмбутират) и слабой антиамнестической и умеренной противогипоксической активности (трентал), вещества с преимущественно ноотропным типом действия (меклофеноксат) и с преимущественно противогипоксической активностью (тонибрал). Кроме того, в исследовании использованы: производное оксиникотиновой кислоты (ОНК-7), пармидин - блокатор брадикинина и производное 3-оксипиридина - мексидол.

Скрининговые исследования по выявлению противогипоксического и антиамнестического эффектов выполнены среди производных оксиникотиновой и пиридилоксиуксусных кислот.

Наиболее детально были изучены беглимин и нооглютил. Беглимин -метиловый эфир (Ы-(2-амино-5-бромбензгидрил)глицина (Р-55), синтезированный в'Одесском государственном университете и изученный в НИИ фармакологии РАМН. Материалы преклинического изучения препарата подготовлены для передачи в ФК МЗ РФ. Нооглютил - Ы-5-(оксиникотиноил)1-глутаминовая кислота (ОНК-Ю) синтезирован и изучен в НИИ фармакологии РАМН. В настоящее время находится на клиническом изучении.

Препараты вводили в различных дозах: пирацетам (ноотропил РоКа) в дозах 30,50,70, 200, 300, 400, 500 мг/кг; беглимин (Р-55)в дозах 2,5, 10, 50, 100 мг/кг; нооглютил (ОНК-Ю) в дозах 1, 2,5,10,25,50,100 мг/кг, меклофеноксат в дозе 100 мг/кг; натрия оксибутират в дозах 30,50, 70 мг/кг; Ы-5-(оксиникотиноил)- гамма аминомаслянная кислота (ОНК-7) в дозах 2,5,10 и 25 мг/кг; мексидол в дозах 10, 25, 50; трентал в дозе 40 мг/кг; пармидин в дозе 100 мг/кг; тонибрал в дозе 40 мг/кг. Производные пиридилоксиуксусных кислот (ОМ-29, ОМ-32, ОМ-39, ОМ-40.0М-41) в дозах 5, 10, 25, 50 мг/кг.

Все исследованные вещества растворяли в физиологическом растворе, в случае низкой растворимости - с добавлением твин-80 и вводили внутрибрюшинно.

Исследованные вещества вводили в 3-х ситуациях: 1)5ез гипоксического воздействия интактным животным, 2) до- и 3) после гипоксии в ранний постгипоксический период (непосредственно после извлечения животного из термокамеры).

Эксперименты проведены на 2000 крыс и 730 мышах.

Использованные методики экспериментальной части исследования подразделяются ■ на методики изучения ноотролного эффекта с помощью поведенческих реакций и методик определения противогипоксического эффекта.

Для изучения противогипоксического действия веществ использованы следующие методики: острой гипобарической гипоксии в барокамере для мышей (М.В.Кораблев и П.И.Лукиенко, 1976); острой нормобарической гипоксической гипоксии с гиперкапнией у мышей и гемической гипоксии у мышей (М.В. Кораблев и П.И. Лукиенко, 1976; Р.У.Островская и С.С.Трофимов, 1984). Острая нормобарическая гипоксия с гиперкапнией у крыс М.В.Кораблева и П.И.Лукиенко (1976) использовалась в модификации Н.Д.Авсеенко(Григорьева), 1988). Согласно этой методике, крысу массой 140 г ± 5 г, помещали в герметичный обьем емкостью 1000 мл при температуре +18-20 °С, затем определяли резервное время и процент выживших животных.

Безусловнорефлекторную деятельность животных оценивали по. батарее тестов Я.Буреш и соавт.(1991), которая включает: рефлекс переворачивания, рефлекс постановки лапы на опору, реакция хватания, реакция удержания равновесия, реакция сгибания задней конечности.

Оценка антиамнестической активности новых соединений осуществлялась с использованием методики условного' рефлекса пассивного избегания с максимальным электрошоком (УРПИ с МЭШ) в качестве амнезирующего агента по модифицированной методике (Я.Буреш и соавт.,1963).

Для определения изменений мнестических и когнитивных функций, вызванных гипоксией, использован целый ряд методик различной сложности: условная реакция пассивного избегания (УРПИ) в темной - светлой камере у крыс по Я.Буреш и соавт.(1991); тест негативного научения в "открытом поле" в модификации Ж.Нюттена(1975). Согласно этому тесту крысе предьявляются обьемные фигуры (белые цилиндры и кубики) и регистрируется число подходов и обнюхиваний обьектов исследования. Тест условного рефлекса избавления (УРИ) в Т-образном или У-образном лабиринтах с отрицательным подкреплением осуществляли по методу Р.И. Крутикова (1981) с регистрацией латентного периода, времени реакции и числа лобежек, необходимых для образования условной реакции избавления. Тест условного рефлекса активного избегания (УРАИ) с отрицательным подкреплением в Т-образном лабиринте на звуковой сигнал по Р.И.Крутикову (1981).

Специально для целей настоящего исследования была разработана методика оценки по реакции последовательного чередования (РПЧ) со сменой стереотипа обучения в лабиринте "проблемная клетка" с отрицательным подкреплением, где регистрировались латентный период, время реакции, число побежек и число ошибок (авторское свидетельство N 608). Лабиринт "проблемная клетка представляет собой камеру, состоящую из стартового и основного отсеков с электродным полом и двух безопасных отсеков. Основной отсек имеет 6 выходов в безопасный отсеки, из них по три справа и слева , выходы имеют прикрытые шторками дверки. Крыса обучается находить открытый выход в безопасный отсек, в качестве критерия обученности принято 5 правильных побежек подряд.

Сложные рефлексы изучены в тестах реакций пространственной (реакции пространственной' дифференцировки - РПД) и условной зрительной дифференцировки (УРЗД).

Процесс образования и переобучения реакции пространственной дифференцировки осуществлялся в 16-дверцевом лабиринте (Буреш Я. и соавт.,

1963) в модификации Ю.А. Бепозерцева (1985). Сначала крыса обучается находить выход в безопасный отсек, при этом регистрируются латентный период побежки, время реакции,число поисковых движений, число побежек, критерием обученности принято 5 побежек подряд. Затем осуществляется переделка стереотипа рефлекса. В тесте образования и переобучения условной реакции зрительной дифференцировки в У-образном лабиринте (Крутиков Р.И.,1981; Mathies H.J., 1985) соответственно таблицам Gellerman подается условный сигнал "свет" и затем регистрируются показатели: латентный период побежки, время реакции, число побежек, число ошибок. Критерием обученности принято 5 безошибочных побежек подряд.

Определение антиацидотической активности веществ ноотропного типа действия осуществляли при их предварительном введении перед гипоксическим воздействием. У крыс, получивших воздействие острой нормобарической гипоксической гипоксии с гиперкапнией (Кораблев М.В. и Лукиенко П.И., /1976/ в модификации Авсеенко (Григорьева) Н.Д., 1988), регистрировали показатели кислотно-основного состояния крови, оттекающей от мозга, с помощью аппарата микроАструп (Дания) и привлечением номограм Зигаард-Андерсен. Забор крови осуществляли без дачи наркоза, так как состояние гипоксии с гиперкапнией вызывает обезболивание достаточной глубины (Ильюченок Р.Ю., 1973).

Нейрофизиологический анализ влияния нооглютила и беглимина осуществляли на крысах-самцах массой 180-200г. Вживление электродов в сенсомоторную 'кору и дорзальный гиппокамп производили с помощью стереогаксического прибора и использования атласа Я.Буреша и соавт.(1963) под нембуталовым наркозом (50 мг/кг). Для подтверждения правильности вживления электродов после завершения исследования готовились срезы мозга крысы. Регистрация биоэлектрической активности ЭЭГ осуществлялась в условиях свободного поведения и в герметичном обьеме. Спектральный анализ осуществлен с помощью компьютера IBM PC/AT 486 с использованием программы Brainsys (фирмы Hardsoft), которая включает следующие виды анализа: спектральный анализ на основе Фурье-преобразования, корреляционный анализ, анализ эпилептиформной активности. Регистрацию биоэлектрической активности мозга осуществляли до начала гипоксии (фоновая запись), во время экспозиции гипоксии и в постгипоксический период (первые 5 мин., через 15, 30, 120, 180 и через 24 часа). Усреднение спектра мощности частот в диапазоне 0-32 Гц, а также анализ эптктивности по структурам мозга выводились на экран дисплея и принтер.

На клиническом этапе исследования эффекты натрия оксибутирата и пирацетама (разрешенных для применения в клинике) при их введении через рот (в дозах 30, 50, 70 мг\кг) изучены у детей с острыми респираторными заболеваниями (грипп, аденовирусная инфекция). Обьектом исследования были приняты показатели интегративных функций мозга детей первых лет жизни (2 возрастные группы: от 2-х до 6 месяцев; с 7-ми до 15 месяцев по критериям Ж.Пиаже (1960) в модификации О.В.Баженовой (1986) и Т.Д.Примак (1993)). После тщательного отбора для статистической обработки результатов представлено 112 контрольных карт детей, получивших курс лечения в детской клинической больнице города Читы в осенне-зимний период 1989-1992 годов.

Статистическая обработка результатов исследования проводилась методом вариационной статистики с помощью t-критерия' Стьюдента и привлечением ПЭВМ IBM/PC 486 со стандартным пакетом программ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Влияние острой нормобарической гипоксии на процессы обучения и памяти

В исследовании использована модель острой дозированной (40 минут) прогрессирующей гипоксической гипоксии с гиперкапнией (ОНГГ)- Этот вид гипоксии используется давно и известен как гипоксия гермообьема (Лукиенко П.И.,1973; Кораблев М.В. и Лукиенко П.И.,1976; Островская Р.У. и Трофимов С.С.,1984; Воронина Т.А. и соавт.,1986; 1989; Авсеенко(Григорьева) Н.Д.,1988; Лукьянова Л.Д.и соавт., 1991,1993) . В исследованиях Ильюченок Р.Ю. (1974) и Крутикова Р.И. (1981) описано, что гипоксия гермообьема на модели вызывает амнезию УРПИ, не уступающую по силе амнезии под воздействием электрошока. Однако, детально этот вопрос не изучался.

В настоящем исследовании установлено, что ОНГГ затрудняет выработку реакции привыкания в тесте "открытого поля" (рис.1) . При последовательном предьявлении одних и тех же предметов (белые цилиндры или кубики) происходит подавление познавательной активности за счет угнетения мотивации без изменения их общей двигательной активности..Таким образом, под влиянием ОНГГ наблюдается ослабление негативного научения.

100,

90

80

70

60

50

Рис. 1. Влияние гипоксии на негативное научение в "открытом поле"

На оси ординат — индекс привыкания при оценке исследовательской реакции на предъявляемые объемны (цилиндры ми кубики), выраженный в процентах

На оси абсцисс — время помещения животных в открытое поле через 30 мин. (I). 60мин. <11), 90 мин. (Ill) после гипоксии.

Свепиые столбики - контроль; темные столбики - группа крыс после ¿¡токсического воздействия

0—Р<0.01 по сравнению с контролем *— Р > 0.05 — " —

В следующей серии экспериментов выявлено, что ОНГГ замедляет формирование рефлекса избавления, что выражается в удлинении времени реакции избавлений и увеличении числа ошибочных пробежек по сравнению с интактными контрольными животными. Полученные данные позволяют предположить, что в основе нарушения выработки простой оборонительной локомоторной реакции лежит угнетение мотивации и уменьшение эффективности эмоционального подкрепления. Известно, что локомоция связана

прежде всего с. изменением лозных рефлексов и регуляция движений и осуществляется высшими двигательными центрами, действующими через конкретный сегмент спинного мозга. Соответственно, удлинение локомоторного ответа на аверзивный стимул предполагает, что ОНГГ угнетает передачу информации и, вероятно, замедляет ответ в виде конкретного двигательного акта в системе регуляции произвольного и непроизвольного движений.

Еще более выраженное влияние ОНГГ оказывает на процессы выработки условных рефлексов активного и пассивного избегания. Показано, что ОНГГ нарушает как процесс формирования рефлекса, так и его воспроизведение (рис.2). При изучении влияния ОНГГ на образование условной реакции активного избегания у крыс в Т-образном лабиринте с дискриминацией звукового сигнала установлено затруднение в выделении значимого условного сигнала и его связи с электроболевым подкреплением. Можно заключить, что гипоксия замедляет установление причинно-следственных отношений и, как следствие, наступает затруднение формирования условного избегания, несмотря на то, что структура реакции не изменяется.

ю

5 X Я ш о а

5 а о

л з»®*

¡••.•¡г; •! р

йи

о

II 2°

ф

X ф

ч <а со со

з о а. с о о ш

л

А"?

. ««ОД*

11?

120

Рис.2. Влияние гипоксии на формирование рефлекса пассивного избегания

На оси ординат — время (сек.)

1-3 — группы животных: I - контроль; 2 - крысы, получившие воздействие гипоксии до обучения: 3 - крысы, получившие гипоксию перед сеансом восг.ро шведения * — Р<0.05 по срыв пенит с контролем

Влияние ОНГГ на образование навыка последовательного чередования изучалось на модели "проблемная клетка" . Установлено, что ОНГГ вызывает стойкое ухудшение образования сложного поведенческого навыка последовательного чередования со сменой стереотипа обучения. Это проявлялось замедлением скорости обучения в виде увеличения числа попыток сделать правильный выбор (контроль 116,3+9; гипоксия 321±41,Р<0,05). Увеличивалось в 2,5-3 раза и число ошибок (рис.3). Анализ динамики формирования реакции последовательного чередования показывает, что ОНГГ замедляет образование причинно-следственных отношений и подавляет мотивацию.

№

1п »1

Рис. 3. Влияние гипоксии на образование реакции последовательного чередования со сменой стереотипа обучения

На оси ординат — число совершенных ошибок.

На оси абсцисс (1. II, III) — серии обучения.

Темные столбики — контроль, светлые — после гипоксического воздействия.

*Р«),(Ю1

При изучении образования сложного навыка пространственной дифференцировки в 16-дверцевом лабиринте установлено, что ОНГГ угнетает его образование за счет удлинения временных соотношений основных характеристик моторного акта, таких как латентный период пробежки, время реакции, число ошибок.

Принято считать, что зрение лучше, чем любая другая сенсорная система, приспособлено для анализа пространственных отношений окружающей среды (Я.Буреш и соавт.,1991). Действительно, устойчивое различение условного зрительного сигнала "свет" в У-образном лабиринте в нашем исследовании при случайном предьявлении раздражителя в соответствии с таблицами веПегглап происходит в среднем через 11,3±0,9 попытки. Период стабилизации правильного ответа составляет в контрольной группе 21,5±3,7 сеанса обучения. Перенесенное состояние ОНГГ вызывает ухудшение зрительной дифференцировки, что выражается угнетением на 84% (Р<0,05) интегрального показателя обучения. Исходя из полученных результатов, можно полагать, что ОНГГ вызывает повреждение формирования реакции зрительной дифференцировки (табпица 1), вследствие, затруднения выделения биологически значимого сигнала и улавливания функциональных отношений среды.

ВО

60

20

О

Таблица 1.Влияние острой дозированной (40 мин) нормобарической гипоксической гипоксии (ОНГГ) на основные формы научения у крыс

Виды обучения адаптивным навыкам Число животных Условия обучения (ДОИ после гипоксии) Количество проб, затраченных на обучение Время поиска, сек

ДО критерия ДО 2-Х правильных ответов 1 проба 3 проба

Условная реакция активного избегания (УРАИ) 17 ДО 12,1±0,9 9,5+0,5 27,03+2,3 10,7+0.5

17 ПОСЛЕ 31,05±0,8~ 28,8±0,3" 26,9+2,2 13,7+0,8

Комплексная реакция пространственной дифференцировки (РПД) 13 ДО 27,7±1,4 23,2+0,9 75,3±1,5 40,4+9,9

13 ПОСЛЕ 35.4+0,8* 30,0±0,8* 154,7±29,0 68,2±17,0

Условная реакция зрительной дифференцировки (УРЗД) 17 ДО 32,3±2,3 11,2+0,5 28,4±1,2 . 7,7±0,3

20 ПОСЛЕ 37,8±1,5 16,3+0,8 20,9±1,2 11,6±0,6

Реакция последовательного чередования (РПЧ) 12 ДО 33,8+2,8 — 26,3±1,9 10,7+1,6

14 ПОСЛЕ 84,7+1,6" — 33,9±2,3 11,3+1,09

Примечание: * — Р«).П5: ** — Р<0.01

Таким образом, при использовании батареи стандартизированных тестов, включающих не только общепринятые методики, ставшие традиционными, но и новые более сложные модели, на основе пространственной и зрительной дифференцировки и смены стереотипа обучения, установлено, что ОНГГ вызывает выраженные изменения мнестических и когнитивных процессов, проявляющиеся угнетением мотивации, затруднением в вычленении биологически-значимого ответа и установлении причинно-следственных отношений с паралельным угнетением формирования и консолидации энграмы.

В противоположность этому при исследовании ОНГГ на безусловнорефлекгорную деятельность показано, что этот вид гипоксии не вызывает повреждений безусловных реакций при изучении батареи использованных тестов.

Таким образом, ОНГГ, использованная в качестве экспериментального фактора, вызывает отчетливые нарушения мнестических и когнитивных функций, которые связаны с контролируемым поведением и его смысловой окраской. Суммарные данные по влиянию ОНГГ на основные формы обучения и памяти представлены на рис. 4 .

2.Поиск веществ с противогипоксической и антиамнестической активноотью среди новых химических соединений

С целью изыскания веществ, обладающих противогипоксической и антиамнестической активностью, было проведено изучение фармакологической

активности производных оксиникотиновой и (пирид-З-илокси)-уксусной кислот по тестам антиамнестической и противогипоксической активности.

РП

Рис. 4. Влияние острой нормобарической гипоксии на основные формы научения у крыс.

Ни рисунки представлены в виде векторов интегральные показатели следующих реакций:

РП - реакции привыкания: УРИ - условная реакция избавления; УРАН - условная реакция активного избегания; РПЧ - реакция последовательного чередования; РПД - реакция пространственной дифференцировки; УРЗД - условнаяреакцш зрительной дифференцирован;

РПД(п)-переделки реакции пространственной дифференцировки; УРЗД(п) - переделки условной реакции зрительной дифференцировки. * — Р<0,05 ** — Р<0.01

Установлено, что среди 2- и 6-замещенных (пирид -3-илокси-)уксусной кислоты антиамнестическими свойствами обладают аминоалкиловые эфиры и аминоалкиловые амиды. Однако, в сравнении с пирацетамом, у этих веществ активность менее выражена. При изучении противогипоксической активности производных 2- и 6- замещенных (пирид-3-илокси) уксусных кислот установлено, что аминоалкиловый эфир (ОМ-40) обладает активностью по тестам гемической гипоксии и гипоксии гермообьема.

Установлено, что наиболее выраженной активностью в ряду производных оксиникотиновой' кислоты обладали Ы-(5-оксиникотиноил) С-глутаминовая кислота (ОНК-Ю) и Ы-(5-оксиникотиноил)-ГАМК (ОНК-7). Эти вещества существенно превосходят пирацетам по антиамнестическому и противогипоксическому эффектам. Соединение ОНК-Ю было активнее пирацетама по некоторым показателям в 2-5 раз.

На основании полученных данных для дальнейшего изучения влияния веществ на нарушения когнитивных и мнестических функций, вызванных гипоксией, были выбраны соединения ОНК-Ю (нооглютил) и ОНК-7 (оксиникотиноилГАМК).

3. Влияние известных веществ ноотропного типа действия на образование основных условнорефлекторных реакций животных без гипоксии

Изучение влияния ноотропов на процесс негативного научения показало, что вещества способны угнетать выработку реакции привыкания исследовательской реакции. В порядке убывания активности препараты можно расположить следующим образом: пирацетам, меклофеноксат, тонибрал, натрия оксибутират. Вещества, введенные за 30 минут до сеанса научения, увеличивают поисковую активность крыс при появлении новых обьемных обьектов (белые цилиндры или кубики). Натрия оксибутират и тонибрал, по сравнению с пирацетамом и меклофеноксатом , оказывают значительно меньшее влияние.

Обозначенные выше вещества ноотропного типа действия, а также трентал.пармидин, тонибрал не оказывали сколько-нибудь существенного влияния на образование условного избавления, за исключением . меклофеноксата, под влиянием которого происходит увеличение скорости образования навыка за счет уменьшения времени латентного периода, числа ошибок и сеансов научения.

В следующей серии экспериментов изучено влияние ноотропов и препаратов сравнения на образование условной реакции активного избегания. Установлено, что пирацетам (200мг/кг, 50 мг/кг), трентал (40мг/кг) и меклофеноксат (100 мг/кг) облегчают образование условного избегания аверзивной ситуации на звук, причем наиболее отчетливый эффект оказывают пирацетам (200 мг/кг), меклофеноксат и трентал. Натрия оксибутират, тонибрал и пармидин оказались неэффективными в'условиях данного теста.

При обучении крыс реакции последовательного чередования со сменой стереотипа обучения установлено положительное влияние трентала, тогда как другие препараты не оказывают заметного влияния. Более того, пирацетам в дозе 50 мг/кг и меклофеноксат затрудняют образование реакции последовательного чередования.

Изучено влияние препаратов на образование лабиринтных реакций на основе пространственной и зрительной дифференцировки и их переделки. Установлено, что положительный эффект оказывают пирацетам (50 и 200 мг/кг), меклофеноксат и тонибрал. Трентал оказывает существенное положительное влияние лишь на переделки этих реакций, тогда. как натрия оксибутират и пармидин улучшают переделку лишь реакции зрительной дифференцировки.

Таким образом, установлено, что пирацетам, обладающий доминирующей антиамнестической и умеренной противогипоксической активностью - в дозах 50 и 200 мг/кг, имеет сходный спектр фармакологической активности при обучении простым и сложном адаптивным навыкам. Ноотроп с антиамнестическим эффектом, неимеющий противогипоксической активности (меклофеноксат), подобно пирацетаму положительно вмешивается во все основные типы реакций, за исключением, реакции последовательного чередования со сменой стереотипа обучения. Натрия оксибутират - известный антигипоксант, обладающий умеренной антиамнестической активностью , облегчает переделки лишь пространственных дифференцировок. Тонибрал, препарат с преимущественным антигипоксическим эффектом, оказывает слабое влияние на образование реакций привыкания и переделки реакций на основе зрительной и пространственной дифференцировок. Существенное влияние оказывают

вещества на различные типы условнорефлекторных реакций, кроме образования условного избавления и пространственной дифференцировки.

4. Влияние известных веществ ноотропного типа действия на

нарушения мнестических и когнитивных функций, имеющих в патогенезе гипоксическое состояние

В настоящем разделе исследования представлены данные по влиянию веществ ноотропного типа действия на процессы обучения и памяти с применением батареи стандартизированных тестов при их введении до и после воздействия ОНГГ. При изучении влияния веществ на образование навыка избавления на основе зрительного различения в У-образном лабиринте. Анализ показал, что выработка адаптивного навыка на основе процесса зрительного различения сигналов у интактных крыс нормализуется только под влиянием пирацетама в дозе -200 мг/кг. Натрия оксибутират, тонибрал и меклофеноксат не оказывали отчетливого влияния на образование условного избавления на фоне зрительного контроля, тогда как при гипоксическом воздействии показано отчетливое замедление образования навыка.

Образование условной реакции активного . избегания под влиянием пирацетама 50 мг/кг при его введении перед гипоксией не изменялось, с увеличением дозы (200 мг/кг) скорость образования реакции повышалась (на 21%) при параллельном увеличении индекса оборонительной мотивации (на 19%). Выявлено, что при введении вещества перед гипоксией облегчается образование этой реакции. Меклофеноксат ускоряет достижение критерия обученности быстрее (на 33%), чем в контрольной группе. Кроме того, меклофеноксат защищает и восстанавливает процесс научения, нарушенный гипоксией. Однако эффективность профилактического способа введения ниже. В обоих случаях препарат уменьшает число проб, после проведения которых наблюдалось становление вырабатываемого ответа. В опытах не отмечено сдвигов индекса оборонительной мотивации в случае профилактического применения препарата, в то же время его величина возрастает при введении в постгипоксический период.

Поиск животными безопасного отсека в "проблемной клетке" мотивировался влиянием электроболевого подкрепления и реакции пространственной дифференцировки. Влияние веществ на образование последовательного чередования полностью зависело от исходного состояния функциональной активности центральной нервной системы.

Вещества, введенные в ранний постгипоксический период, восстанавливают реакцию последовательного чередования. Так, пирацетам и натрия оксибутират действуют сходным образом, уменьшая число побежек за весь период обучения (на 41 и 51% Р<0,01). (рис. 5) Под влиянием меклофеноксата процесс приобретения навыка ускоряется по сравнению с контрольной группой. Поисковая реакция под влиянием веществ на ранних этапах приобретает более целенаправленный характер. Число поисковых движений, соответственно, уменьшается в 5 и более раз (Р<0,01). Следует сказать, что известные вещества ноотропного типа действия восстанавливают способность адекватного поведения крысы при выработке сложного навыка со сменой стереотипа обучения. (Рис.5)

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Анализ влияния психостимуляторов на выработку и переобучение адаптивным навыкам.//В кн.: Фармакологически-активные вещества в медицине. - Ереван,1982.-С.46-47.(соавторы - Ю.А.Белозерцев).

2. Сравнение эффектов пармидина, трентала и тонибрала с влиянием оксибутирата натрия и пирацетама на обучаемость крыс, поврежденную гипоксией с'гилеркапнией.//В кн.: Мембранотропные препараты в теории и практике медицины.-Чита,1982. - С.90-105. (соавторы -Ю.А.Белозерцев, И.Н.Гагаркин)'.

3. Анализ стимулирующего действия антигипоксантов на выработку рефлексов пространственной ориентировки.//В кн.: Медицинская наука -здравоохранению Забайкалья,- Чита, 1984. - С. 20-22. (соавторы -Ю.А.Белозерцев).

4. Сравнение эффектов нового пептида и пирацетама в условиях гиперкапнической гипоксииУ/В кн.: Физиология и фармакология пептидов.-Чита,1985. С. 26-28. (соавторы- О.М.Литвинцева, С.В.Семенова, С.И.Ковапьчук)

5. Взаимосвязь липидного и энергетического обменов с показателями обучения после воздействия нормобарической гипоксии./Л"езисы докладов симпозиума: Особенности липидного обмена.-Чита,1987.-С.23-24.(соавторы -Ю.А.Белозерцев, Н.П.Исакова).

6. Роль цитомединов в процессах научения и памяти.//В сб.: ХУ съезд Всесоюзного физиологического общества.- Кишинев, 1987.-С.90.(соавторы-Ю.А.Белозерцев и И.Д.Тертышник.А.А.Спинко)

7. Сопоставление поведенческих и нейрохимических эффектов ноостимуляторов.// В сб. Тезисов съезда: Фармакология и научно-технический прогресс.-Ташкент,1988.-С.36-37.(соавторы-Ю.А.Белозерцев, И.Д .Тертышник,- А.А.Спинко).

8. Особенности модели гиперкапнической гипоксии для скрининга ноостимуляторов.//В кн.: Ноостимуляторы.-Чита,1988.-С. 10-17.

9. Сравнительная оценка ноотропного влияния известных психостимуляторов в условиях нормобарической гипоксии.//Там же.-С. 45-50.

10. Изучение способности психотоников активировать научение и память.//В сб.: Материалы научно-практической конференции медико-биологических проблем.-Пхеньян,1989.-С.5-8.(соавторы - ЮАбелозерцев, ЕАГлотова, П.С.Зориков).

11. Сравнение антигипоксических и ноостимулирующих свойств фитопрепаратов. //В кн.: Вопросы медицинской экологии и проблемы улучшения здоровья населения Забайкалья и КНДР.Чита,1989,- С. 70-71.(соавторы -Ю.А.Белозерцев, Е.А.Глотова, Д.А.Шишенкова).

12. Влияние гидазепама на процессы обучения и памяти. 11В кн. Гидазепам, — Киев. Наукова думка. —1992, С. 109-120. (соавторы - И.К.Рахманкулова, Ю.А.Белозерцев, Л.П. Руденко).

13. Фармакологическая коррекция нарушений обучения при гиперкапнической гипоксии в эксперименте:автореф.дисс.к.м.н.-Томск,1990, 23 С.

14. Нарушение обучаемости, вызванные гиперкапнической гипоксией.// В сб. конференции "Фармакологическая коррекция гипоксических состояний" -Гродно, 1991, С. 2.

15. Влияние лекарственных растений Забайкалья на поведенческие и биохимические показатели у животных.//Экологическая патология'и ее фармакокоррекция./Тез. докл. Всероссийской научн. конференции. -Чита,1991, С. 1.

16. Воздействие пантокрина и пирацетама на старых крыс. //Патология человека и роль препаратов селена и пантов в ее терапии./Матер. Всероссийской научн. конференЦии.-Чита, 1993, С. 1

17. Коррекция гидазепамом нарушений обучения и памяти при неблагоприятных условиях.//Там же. (соавторы-Т.А.Воронина; И.Х.Рахманкулова)С. 207-208.

18. Изменение кислотно-основного состояния под влиянием гипоксического фактора внешней среды и возможная фармакокоррекция.// Материалы конференции: Экологическая патология.вопросы биохимии, фармакологии, клиники.-Чита, 1995.-с.237-238.(соавторы Ю.А.Бёлозерцев, В.Н.Рогожникова, В.Н.Наумкина и др.).

19. Изменение познавательной деятельности под влиянием гипоксического фактора и пути фармакокоррекции./Пам же - С.143-144.

20. Влияние пирацетама на некоторые показатели гомеостаза в условиях нормобарической гипоксии.//Человек и лекарство.-М.,1995,-С.210.

21. .The influence of nootropic drugs on the immunity and acid-bace state in rats.//Pharmacological Research.-1995.-Mitan,Italy, (соавторы Ю.А.Белозерцев, В.Н.Рогожникова).

22. Изменения кислотно-основного состояния у новорожденных и молодых крыс в условиях нормобарической гипоксии.//Экологические интоксикации: биохимия, фармакология,клиника./Тез. докладов Всероссийской научн. конференции. -Чита, 1996.-С. 115 (соавторы - Е.М.Луговая и др.).

23. Анализ влияния ноотропов с антигипоксическим эффектом на образование последовательного чередования в условиях гипоксии.//Там же-с.155-156.

24. Нейрофизиологический анализ новых ноотропов в условиях нормобарической гипоксии.//Экологические интоксикации.биохимия, фармакология,клиника / Там же - с.157-158.(соавторы Т.Д.Примак, Н.Д.Александрова и др.)

25. Восстановительная терапия нарушений клинических функций, имеющих в патогенезе гипоксическое состояние// В кн.: Научно-практическая конференция детского восстановительного центра "Феникс".-Чита,1996.С.5-8. (соавторы Т.Д.Примак,А.Ф.Ковалевская и др.).

26. Pharmacological correction of normobaric hypoxia in rats. //Ninth Biennial IPEG Meeting, Praha, 1996, p. 8 (соавтор Markina N.V.)

37. Экспериментальная камера "Проблемная клетка". — рац. предложение N 608 от 01.07.1986.

28. Фармакоррекция пирацетамом задержки психического развития у детей младшего школьного возраста. - рац. предложение N 69 от 11.10.1984.

29. Применение пармидина у детей младшего школьного возраста с задержкой психического развития. - рац. предложение N 72 от 11.10.1984.

30. Изучение влияния ноотропов на негативное научение при воздействии гипоксии. // В журнале "Забайкальский медицинский вестник". - N 2. - Чита,

1997. — С. 16-20. (соавтор - Григорьева О.Н.)