Автореферат и диссертация по медицине (14.00.25) на тему:Повышение индивидуальной устойчивости к гипоксии головного мозга животных интервальной гипобарической тренировкой и производными бензимидазола

На правах рукописи

ПАВЛЕНКО Лариса Анатольевна

ПОВЫШЕНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ К

ГИПОКСИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЖИВОТНЫХ ИНТЕРВАЛЬНОЙ ГИПОБАРИЧЕСКОЙ ТРЕНИРОВКОЙ И ПРОИЗВОДНЫМИ БЕНЗИМИДАЗОЛА

14.00.25 - фармакология, клиническая фармакология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена в Военно-медицинской академии имени С.М.Кирова

Научный руководитель: доктор биологических наук Ирина Викторовна Зарубина

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук Олег Дмитриевич Барнаулов

Заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук профессор Николай Андреевич Лосев

Ведущее учреждение: Институт токсикологии МЗ и СР РФ

Защита состоится « » О С_2005 года в 13 часов на заседании

диссертационного совета Д215.002.07 при Военно-медицинской академии имени С.М.Кирова (194044, г. Санкт-Петербург, ул. Лебедева, д. 6).

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Военно-медицинской академии имени С.МКирова

Автореферат разослан « -Ь » апреля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор медицинских наук профессор Борис Николаевич Богомолов

Я/337? у

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Кислородная недостаточность - основа патологических процессов при многих заболеваниях и критических состояниях часто наблюдается в клинике и является одной из центральных проблем биологии и медицины. Гипоксия влияет на все виды обмена в организме, что приводит к нарушению функционального состояния его органов и систем, выраженность которых неодинакова. Головной мозг при гипоксии страдает вследствие высокой потребности в кислороде, глюкозе, содержания различных липидов и интенсивного обмена. Гипоксия мозга влияет на жизнедеятельность всего организма, сопротивляемость которого к кислородной недостаточности определяется состоянием его физиологических, биохимических систем и индивидуальной чувствительностью к гипоксии.

При гипоксии реализуется стереотипная неспецифическая перестройка метаболизма для поддержания гомеостаза, заключающаяся в уменьшении потребления кислорода клетками, снижении интенсивности окислительного фосфорилирования, торможении биосинтеза метаболитов пластического обмена, активация свободнорадикальных процессов (Лукьянова Л.Д., 2004).

Дефицит кислорода требует максимальной мобилизации и напряжения потенциальных адаптивных возможностей организма. Повышение устойчивости организма к гипоксии вносит существенный вклад в формирование его неспецифической резистентности (Меерсон Ф.З., 1982). Частота возникновения кислороддефицитных состояний, необходимость производственной деятельности, а порой и сохранения жизни в условиях гипоксии определяет пути поиска научно обоснованной оптимизации адаптивных процессов с помощью физиологических, медикаментозных методов и их сочетания. Тренировка организма к кислородной недостаточности как физиологический метод повышения устойчивости к ней сопровождается многогранными адаптивными изменениями на всех уровнях биологической организации (Колчинская А.З., 2003).

Изучение метаболических изменений в головном мозге в условиях кислородной недостаточности и при тренировке к ней является актуальной задачей, решение которой позволяет определить возможные пути защиты мозговой ткани от гипоксических повреждений и повышения ее устойчивости.

Поскольку адаптивные изменения достигаются продолжительными гипоксическими тренировками, возникает необходимость разработки методов повышения устойчивости ткани мозга к гипоксии с помощью краткосрочных интервальных гипобарических тренировок.

Усиление и закрепление эффектов гипоксической тренировки возможно с помощью антигипоксических средств, арсенал которых невелик.

В связи с этим актуальна

_.___ ________________лческих способов

НАЦИОНАЛннля КИБЛИОГЕМ I

повышения индивидуальной устойчивости к гипоксии головного мозга и организма в целом.

Из антигипоксантов интерес представляют производные бензимидазола, среди которых наиболее изучен бемитил (Бобков Ю.Г., 1984; Смирнов A.B., 1993). Известное актопротекторное действие бемитила, опосредованное через активацию синтеза РНК и белков, позволяет ожидать повышения индивидуальной устойчивости головного мозга к гипоксии с помощью других производных бензимидазола. Однако данные литературы о возможности повышения индивидуальной устойчивости мозга к гипоксии применением интервальной гипобарической гипоксической гипоксии в сочетании с 2-этилтиобензимидазолом, 5-этокси-2-этилтиобензимидазолом и 2-аллилтиобензимидазолом отсутствуют и нуждаются в изучении.

Цель исследования.

Разработка методов повышения устойчивости головного мозга животных к гипоксии сочетанием интервальной гипобарической гипоксической тренировки с производными бензимидазола.

Задачи исследования:

1. Разработать в эксперименте режим интервальной гипоксической гипобарической тренировки крыс для оценки эффектов фармакологических препаратов, повышающих индивидуальную устойчивость в ходе тренировок.

2. Исследовать влияние интервальной гипоксической гипобарической тренировки на показатели энергетического обмена, процессы перекисного окисления липидов и активность антиоксидантных систем в головном мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс.

3. Оценить особенности церебропротекторного действия производных бензимидазола (2-этилтиобензимидазола, 5-этокс.и-2-этилтиобензимидазола, 2-аллилтиобензимидазола) у адаптированных к интервальной гипобарической гипоксии высокоустойчивых и низкоустойчивых крыс.

4. Выявить антигипоксические эффекты производных бензимидазола при острой гипоксии у предварительно тренированных к интервальной гипобарической гипоксии высокоустойчивых и низкоустойчивых крыс.

5. Изучить эффективность комбинированного применения интервальной гипоксической гипобарической тренировки и производных бензимидазола по метаболическим изменениям в головном мозге различных по устойчивости к гипоксии крыс при действии острой гипоксии.

Научная новизна работы.

Разработан оптимальный режим интервальной гипобарической гипоксической тренировки крыс," вызывающий срочные адаптивные метаболические изменения в головном мозге и позволяющий оценивать .« 'и

эффективность фармакологических средств, применяемых в ходе тренировки.

Изучены особенности церебропротекторного действия 2-этилтиобензимидазола, 5-этокси-2-этилтиобензимидазола и 2-аллилтиобензимидазола у животных с различной индивидуальной устойчивостью к гипоксии при интервальной тренировке к гипобарической гипоксии.

Показано, что производные бензимидазола усиливают адаптивные эффекты интервальной гипобарической тренировки к гипоксии и позитивные эффекты проявляются более выражено у низкоустойчивых к гипоксии особей.

Установлено, что наиболее эффективно применение в цикле интервальной гипобарической гипоксической тренировки 2-аллилтиобензимидазола.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный режим тренировки к интервальной гипобарической гипоксии формирует в головном мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс адекватный условиям воздействия метаболический ответ. В то же время уровень энергообеспечения и активность антиоксидантных систем на фоне тренировки ниже, чем у интактных крыс с такой же чувствительностью к гипоксии.

2. Сочетание интервальной гипобарической гипоксической тренировки с производными бензимидазола усиливает адаптивные метаболические изменения в головном мозге высокоустойчивых и, особенно, низкоустойчивых к гипоксии крыс, что выражается в сохранении показателей энергетического обмена, перекисного окисления липидов и антиоксидантных систем на уровне интактных животных.

3. Применение производных бензимидазола совместно с интервальной гипоксической гипобарической тренировкой способствует увеличению доли высокоустойчивых к гипоксии особей в общей популяции животных. Усиливая антигипоксический эффект тренировок, 2-этилтиобензимидазол проявляет пролонгированное действие у низкоустойчивых, 5-этокси-2-этилтиобензимидазол и 2-аллилтиобензимидазол у низко- и высокоустойчивых крыс.

4. Производные бензимидазола располагаются в ряду по возрастанию эффективности: 2-этилтиобензимидазол, 5-этокси-2-этилтиобензимидазол и 2-аллилтиобензимидазол.

Практическая значимость работы:

Результаты проведенного исследования обосновывают новые возможности метаболической защиты головного мозга при острой гипоксии сочетанием интервальной гипоксической гипобарической тренировки с производными бензимидазола и могут служить основой для дальнейшего

целенаправленного поиска новых фармакологических веществ, повышающих индивидуальную устойчивость к гипоксии.

Полученные данные позволяют рассматривать 2-аллилтиобензимидазол в качестве перспективного фармакологического средства для повышения индивидуальной устойчивости к гипоксии, а также профилактики и коррекции гипоксических повреждений головного мозга.

Разработанный способ интервальной гипобарической гипоксической тренировки может применяться в эксперименте для повышения индивидуальной устойчивости организма не только к гипоксическим воздействиям, но и к другим экстремальным факторам. С помощью данного способа можно оценивать в эксперименте эффективность фармакологических средств, повышающих устойчивость организма.

Апробация и публикация материалов исследования. Материалы диссертации доложены на научной конференции с международным участием «Проблемы интеграции функций в физиологии и медицине (Минск, 2004); Всероссийской научной конференции «Фармакотерапия гипоксии и ее последствий при критических состояниях» (Санкт-Петербург, 2004); III Российском конгрессе по патофизиологии с международным участием «Дизрегуляционная патология органов и систем» (Москва, 2004); конференции с международным участием «Стресс и поведение» (Санкт-Петербург, 2004). -

Апробация диссертации прошла на заседании кафедр фармакологии, авиационной и космической медицины Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова МО РФ.

По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, получено 5 удостоверений на рационализаторские предложения.

Реализация результатов работы. Диссертационная работа выполнена в рамках научных тем НИР Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова МО РФ №3.02.171. п.12 «Экспериментальное и клиническое изучение новых комбинаций фармакологических средств, повышающих устойчивость организма при тяжелых травматических повреждениях головного мозга» и № 4.05.204.П.12. «Фармакологическое потенцирование адаптивных эффектов гипоксической тренировки». Материалы исследования используются в лекционном курсе кафедры фармакологии Военно-медицинской академии имени С.М.Кирова и вошли в монографию «Молекулярная фармакология антигипоксантов», СПб, 2004.

Структура и объем диссертации. Материалы диссертации изложены на 134 страницах машинописного текста, иллюстрированы 14 таблицами и 3 рисунками. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы с изложением основных сведений об использованных препаратах и материалов и методов исследования, трех глав собственных исследований, главы с обсуждением результатов исследований, выводов, научно-практических рекомендаций. Библиографический указатель содержит 254 наименования, в том числе 171 отечественных и 83 зарубежных источника.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования

Выбор животных. Опыты выполнены на 350 половозрелых белых беспородных крысах-самцах массой 160-180 г, полученных из питомника Рапполово РАМН (Ленинградская область). Животных содержали в виварии в стандартных условиях освещения и питания при свободном доступе к воде и пище.

Моделирование на крысах острой гипоксической гипобарической гипоксии и импульсного режима тренировки к ней. Острую гипоксическую гипобарическую гипоксию вызывали, создавая в проточной барокамере для лабораторных животных условия, имитирующие пребывание на высоте.

Предварительно всех животных разделяли по устойчивости к острой гипоксии, поднимая их в барокамере на высоту 12 ООО м со скоростью 50 м/с и экспозицией на высоте до возникновения атонального дыхания. Крысы, выдерживающие воздействие гипоксии менее 5 мин, считались низкоустойчивыми (НУ), более 10 мин - высокоустойчивыми (ВУ).

В работе разработан режим интервальной гипоксической тренировки животных (Удостоверение на рационализаторское предложение № 8866/2 от 30.03.2004, ВМедА). Адаптация к гипоксической гипоксии вырабатывалась у крыс в течение трех дней интервальной тренировкой животных в проточной барокамере. Однодневный цикл тренировки состоял из шестикратного подъема крыс со скоростью 15 м/с на высоту 5 000 м и экспозицией на высоте в течение 30 мин. Интервал между подъемами составлял 20 мин. В середине и конце подъемов дополнительно поднимали крыс на высоту 6 500 м, после чего осуществляли спуск на высоту 5 000 м. При изучении эффектов интервальной гипоксической тренировки контролем служили нетренированные интактные животные и перенесшие острую гипоксию средней тяжести, которую создавали подъемом крыс на высоту 8 000 м со скоростью 50 м/с и экспозицией на высоте 30 минут.

При изучении эффектов интервальной гипоксической тренировки в сочетании с производными бензимидазола контрольную группу составляли тренированные животные, не получавшие препараты.

Для изучения эффективности применения производных бензимидазола в сочетании с разработанным способом интервальной тренировки животные, получавшие фармакологическую поддержку на фоне тренировки, подвергались спустя неделю после окончания цикла тренировок воздействию острой гипоксии. В данной серии экспериментов контролем служили не получавшие препараты тренированные и перенесшие острую гипоксию нетренированные животные.

Антигипоксические эффекты интервальной гипоксической гипобарической тренировки в сочетании с производными бензимидазола

изучали, поднимая животных в барокамере со скоростью 50 м/с на «высоту» 12000 м и экспозицией до возникновения первого атонального вдоха.

Характеристика фармакологических препаратов. В работе использовали фармакологические средства из класса антигипоксантов -производные бензимидазола: 2-этилтиобензимидазол, 5-этокси-2-этилтиобензимидазол и 2-аллилтиобензимидазол, которые вводили животным внутрибрюшинно в оптимальной эффективной дозе 25 мг/кг массы тела на протяжении трех дней сразу после окончания однодневного цикла тренировки. Контрольные группы животных, получали в эквивалентном объеме физиологический раствор.

Биохимические методы изучения энергетического обмена. Все исследования проводили в замороженных в жидком азоте больших полушариях мозга крыс. В 10%-ом гомогенате ткани мозга, приготовленном на 6 N хлорной кислоте, определяли содержание молочной и пировиноградной кислот энзиматическим методом Е. Marbach, М. Weil (1967), содержание креатинфосфата энзиматическим методом H-U. Bergmeyer (1974), свободные адениннуклеотиды (АТФ, АДФ и АМФ) с помощью восходящей тонкослойной хроматографии на пластинах «силуфол» и последующим сканированием на спектрофлуориметре MPF-4 «Hitachi» (Зарубина И.В., Криворучко Б.И., 1982).

Биохимические методы изучения продуктов перекисного окисления липидов. Об интенсивности свободнорадикальных процессов в мозге судили по концентрации первичных (диеновые конъюгаты ненасыщенных жирных кислот) и вторичных (малоновый диальдегид) продуктов перекисного окисления липидов. Содержание ТБК-связывающих продуктов в пересчете на концентрацию малонового диальдегида определяли после приготовления 10%-ого гомогената больших полушарий в 25 мМ трис-НС1 с 175 мМ KCl буфере (pH 7,4) и осаждения в них белка по методу И.Д. Стальной, Т.Г. Гаришвили (1977). Диеновые конъюгаты экстрагировали из навески ткани мозга массой 100 мг смесью гептана и изопропанола в соотношении 1:1 в объеме 2 мл и определяли по методу И.Д. Стальной (1977).

Методы определения активности антиоксидантных ферментов. О состоянии антиоксидантной системы мозга судили по активности ферментов - катапазы и супероксиддисмутазы. Активность каталазы определяли по H.U. Bergmeyer (1974) в реакции разложения перекиси водорода. Активность супероксиддисмутазы оценивали по степени ингибирования восстановления нитросинего тетразолия в присутствии феназинметасульфата и НАДН по методу Е.Е. Дубининой и соавторов (1983). Состояние глутатионовой антиоксидантной системы мозга оценивали по содержанию восстановленного глутатиона методом Ф.Е. Путилиной (1981). Активности изучаемых ферментов относили к содержанию белка в пробах (Lowry О.Н., 1951).

Статистическая обработка результатов исследования. Выборка для каждой группы животных составила 10 крыс. Статистическую обработку результатов исследования проводили на персональном компьютере Pentium III 1700 МГц с использованием пакета программ STATISTICA for Windows стандартными методами с оценкой статистической значимости показателей и различий рассматриваемых выборок по критерию Стьюдента. Различия в сравниваемых группах считались достоверными при уровне значимости 95% (р<0,05). В тексте, таблицах и на рисунках представлены средние значения исследуемых показателей и средняя квадратическая ошибка.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Метаболические изменения в головном мозге крыс с различной индивидуальной устойчивостью к гипоксии при острой гипоксии и интервальной тренировке к ней.

Острая гипоксия сопровождалась нарушениями энергетического обмена в головном мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых крыс, что выражалось в увеличении содержания лактата на фоне снижения содержания пирувата, в уменьшении уровня макроэргических фосфатов -креатинфосфата и АТФ при увеличении содержания АДФ и АМФ, активации процессов перекисного окисления липидов и угнетении активности антиоксидантных систем. Метаболические изменения были более выражены в мозге низкоустойчивых к гипоксии животных (табл. 1).

Тренировка крыс к интервальной гипоксической гипоксии по сравнению с действием острой гипоксии сопровождалась менее выраженными изменениями показателей энергетического обмена в мозге. Содержание лактата в мозге тренированных высокоустойчивых крыс на 42%, а в мозге низкоустойчивых на 23% было меньше, чем у животных при острой гипоксии (р<0,05). Содержание пирувата достоверно увеличивалось в мозге высокоустойчивых на 43%, низкоустойчивых на 70%. Изменения в содержании лактата и пирувата на фоне интервальной тренировки к гипоксии приводили к снижению величины их соотношения, что свидетельствует об уменьшении лактатного ацидоза в мозге животных. По сравнению с действием острой гипоксии содержание креатинфосфата достоверно возрастало в мозге высокоустойчивых крыс на 99%, низкоустойчивых - на 185%. Содержание АТФ в мозге крыс обеих групп на 30% было выше, чем при действии острой гипоксии (р<0,05). Наряду с этим снижалось содержание АДФ в мозге высокоустойчивых на 10%, а в мозге низкоустойчивых на 18%, а также АМФ на 23% и 18% соответственно (р<0,05). Изменения адениннуклеотидного пула при тренировке крыс к интервальной гипоксии приводили к достоверному увеличению по сравнению с действием острой гипоксии величины энергетического заряда в мозге высокоустойчивых крыс на 18%, а низкоустойчивых на 28% (р<0,05). В то же время уровень энергообеспечения после тренировки животных к гипоксии ниже, чем у интактных крыс.

Наблюдающиеся при острой гипоксии нарушения энергетического обмена сопровождались интенсивной липопероксидацией и угнетением активности антиоксидантных систем в головном мозге высоко-и низкоустойчивых животных.

Таблица 1

Влияние интервальной гипоксической тренировки на показатели энергетического обмена в головном мозге крыс (М ± ш, п = 10)

Показатели Группы животных Высокоустойчивые Низкоустойчивые

Лактат, Интактные 2,87 ± 0,24 3,12 ±0,093

мкмоль/г Гипоксия 6,93 ± 0,22" 7,84 ± 0,21а

Тренировка 4,01 ± 0,2136 6,01 ±0,19"®

Пируват, Интактные 0,32 ± 0,01 0,27 ± 0,02

мкмоль/г Гипоксия 0,14 ± 0,01а 0,10±0,01а

Тренировка 0,20 ± 0,02я6 0,17 ±0,02а6

Лактат/ Интактные 8,97 ± 0,32 13,89 ±0,27

пируват Гипоксия 49,50 ± 0,31а 78,40 ±0,19а

Тренировка 20,05 ± 0,38аб 35,35 ±0,1886

Креатинфосфат, Интактные 4,12 ±0,21 3,72 ±0,11

мкмоль/г Гипоксия 1,11 ±0,18" 0,55 ± 0,14а

Тренировка 2,21 ± 0,19е6 1,57 ±0,16"®

АТФ, Интактные 3,63 ± 0,12 2,78 ±0,15

мкмоль/г Гипоксия 2,03 ± 0,11а 1,48 ±0,13а

Тренировка 2,79 ± 0,11е6 1,97 ± 0,14е6

АДФ, Интактные 0,66 ±0,02 0,72 ± 0,05

мкмоль/г Гипоксия 0,98 ± 0,03" 1,17 ± 0,04а

Тренировка 0,89 ± 0,03"® 0,96 ± 0,05аб

АМФ, Интактные 0,41 ±0,02 0,62 ±0,06

мкмоль/г Гипоксия 0,87 ± 0,03а 0,94 ± 0,05а

Тренировка 0,67 ± 0,02*® 0,77 ± 0,02ай

Энергетический Интактные 0,819 ±0,008 0,775 ± 0,003

заряд Гипоксия 0,665 ± 0,006а 0,537 ± 0,002"

Тренировка 0,782 ± 0,008аГ' 0,685 ± 0,005аГ'

Примечание, а - достоверные различия (р < 0,05) по сравнению с группой интактных животных, б - с группой крыс при острой гипоксии.

В тканях головного мозга крыс обеих групп достоверно увеличивалось содержание продуктов перекисного окисления липидов - диеновых конъюгатов и малонового диальдегида на фоне снижения содержания восстановленного глутатиона, активности супероксиддисмутазы. Острая гипоксия вызывала активацию каталазы в мозге высокоустойчивых животных в два раза и снижение ее активности в мозге низкоустойчивых крыс на 54%. (табл. 2). Тренировка животных к гипоксии в интервальном режиме по сравнению с действием острой гипоксии сопровождалась снижением в мозге высокоустойчивых крыс содержания диеновых конъюгатов на 14%, в мозге низкоустойчивых крыс - на 16% (р<0,05). Содержание малонового диальдегида у высокоустойчивых крыс на 45%, а у низкоустойчивых на 12% было меньше, чем при действии острой гипоксии.

Таблица 2

Влияние интервальной тренировки на процессы перекисного окисления липидов и активность антиоксидантных систем в головном мозге крыс

(М±т,п= 10)

Показатели Группы животных Вьгсокоустойчивые Низкоустойчивые

Диеновые Интактные 19,22 ±0,23 22,02 ± 0,32

конъюгаты, Гипоксия 25,75 ± 0,26° 32,12 ±0,25"

мкмоль/г Тренировка 22,13 ± 0,22"® 27,14 ± 0,21я6

МДА, Интактные 6,56 ±0,17 7,36 ±0,16

мкмоль/г Гипоксия 16,69 ±0,24" 19,47 ±0,21"

Тренировка 11,23 ± 0,14е6 12,14 ± 0,17е6

Восстановленный Интактные 37,02 ± 0,69 32,12 ±0,19

глутатион, Гипоксия 23,10 ±0,23" 18,15 ±0,21"

мкмоль/г Тренировка 33,12 ± 0,14е6 22,18±0,18а6

СОД Интактные 2,51 ±0,09 2,09 ± 0,05

А/мг белка Гипоксия 1,20 ± 0,05а 0,86 ± 0,07а

Тренировка 2,22 ± 0,04я6 1,11 ±0,06аб

Катал аза, Интактные 5,91 ±0,52 3,19 ±0,33

мкмольНгОг/ Гипоксия 12,36 ± 0,59а 1,46 ± 0,19"

мин. мг белка Тренировка 8,32 ± 0,19аб 2,13 ± 0,17а6

Примечание, а - достоверные различия (р < 0,05) по сравнению с группой интактньтх животных, б - с группой крыс в состоянии острой гипоксии.

Содержание восстановленного глутатиона достоверно увеличивалось у высокоустойчивых на 45%, у низкоустойчивых крыс на 22%, активность супероксиддисмутазы на 85% и на 29% соответственно. Активность каталазы

в результате цикла гипоксических тренировок достоверно снижалась в мозге высокоустойчивых крыс на 34% и увеличивалась на 46% в мозге низкоустойчивых животных.

Таким образом, наблюдающиеся в посттренировочный период метаболические изменения в головном мозге крыс свидетельствуют о перестройке энергетического обмена и активности антиоксидантных систем на адекватный условиям гипоксического воздействия режим функционирования. Разработанный оптимальный режим интервальной гипоксической тренировки крыс вызывает адаптивные метаболические изменения в головном мозге. В то же время, по сравнению с интактными животными, энергетический потенциал головного мозга тренированных крыс обеих групп был ниже, чем у интактных животных. На фоне относительной активации катал азы и супероксиддисмутазы в мозге животных содержание диеновых конъюгатов и малонового диальдегида оставалось достоверно выше, а содержание восстановленного глутатиона ниже, чем у интактных животных. Наблюдаемые изменения более выражены у низкоустойчивых особей (рис. 1).

200%

150% «

100%

50% «

0%

-50%

□ву Пну

т

'^СГ

МК ЭЗ ДК МДА вг сод

Рис. 1. Влияние интервальной гипоксической гипобарической тренировки на изменение метаболических показателей в головном мозге высоко- и низкоустойчивых к гипоксии крыс по сравнению с интактными животными (* - достоверные различия р<0,05, МК-лактат, ЭЗ-энергетический заряд, ДК-диеновые конъюгаты, МДА-малоновый диальдегид, ВГ-восстановленный глутатион, СОД-супероксиддисмутаза)

Антигипоксические эффекты производных бензимидазола у предварительно тренированных к гипобарической гипоксии крыс при действии острой гипоксии.

Продолжительность жизни на высоте 12 000 м у высокоустойчивых крыс до возникновения атонального дыхания составляла 10,44 ± 0,45 мин, у низкоустойчивых - 4,15 ± 0,35 мин. После курса интервальной тренировки продолжительность жизни возрастала у высокоустойчивых до 13,06 ± 0,34 мин, у низкоустойчивых до 5,97 ± 0,27 мин. Эффективность усиления антигипоксического действия тренировки производными бензимидазола оценивали сразу по окончании цикла тренировок в условиях острой гипоксии на высоте 12 000 м, регистрируя продолжительность жизни крыс. После тренировки в сочетании с 2-этилтиобензимидазолом продолжительность жизни на высоте у высокоустойчивых повышалась на 13% и на 33% у низкоустойчивых крыс по сравнению с не получавшими препарат тренированными животными (р<0,05). У животных, получавших на фоне тренировки 5-этокси-2-этилтиобензимидазол, продолжительность жизни на высоте возрастала в группе высокоустойчивых на 33%, в группе низкоустойчивых на 51% (р<0,05). Применение тренировок в сочетании с 2-аллилтиобензимидазолом достоверно увеличивало время жизни на высоте высокоустойчивых крыс на 51%, а низкоустойчивых - на 88%.

Для выяснения сохранности эффектов препаратов выжившим животным спустя неделю предъявляли повторную острую гипоксию. У высокоустойчивых крыс, получавших 2-этилтиобензимидазол, продолжительность жизни на высоте сохранялась на том же уровне, что и при первом гипоксическом эпизоде. У низкоустойчивых животных препарат проявлял выраженное пролонгированное действие, достоверно увеличивая их продолжительность жизни на 53% по сравнению с действием первого гипоксического эпизода. Высокоустойчивые животные, тренированные на фоне действия 5-этокси-2-этилтиобензимидазола, при повторной гипоксии, жили на высоте дольше на 14%, а низкоустойчивые на 61%, чем при действии первого гипоксического эпизода (р<0,05). Препарат 2-аллилтиобензимидазол в сочетании с интервальной тренировкой проявлял более выраженное действие, увеличивая продолжительность жизни на высоте высокоустойчивых животных на 17% и низкоустойчивых крыс на 73% по сравнению с эффектом первого гипоксического эпизода (р<0,05).

Таким образом, сочетание интервальной гипоксической тренировки с производными бензимидазола усиливает антигипоксический эффект тренировок, повышает индивидуальную устойчивость к гипоксии и переводит низкоустойчивых особей в разряд высокоустойчивых особей. При этом 2-этилтиобензимидазол проявляет пролонгированное действие в группе низкоустойчивых животных, 5-этокси-2-этилтиобензимидазол и 2-аллилтиобензимидазол в группах высокоустойчивых и низкоустойчивых крыс.

Метаболические эффекты производных бензимидазола у тренированных к интервальной гипоксии высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс.

Применение производных бензимидазола в процессе тренировки к интервальной гипоксии сопровождалось метаболическими изменениями, направленными на стабилизацию энергетического обмена в головном мозге различных по устойчивости к гипоксии животных (табл. 3).

По сравнению с не получавшими препарат тренированными животными в тканях мозга высокоустойчивых и низкоустойчивых крыс снижалось содержание лактата на фоне действия 2-этилтиобензимидазола на 12% и на 15%, 5-этокси-2-этилтиобензимидазола на 26% и на 29%, 2-аллилтиобензимидазола на 31% и на 57% соответственно (р<0,05). При сочетании интервальной гипоксической тренировки с 2-этилтиобензимидазолом содержание пирувата достоверно увеличивалось в мозге высокоустойчивых животных на 25%, низкоустойчивых на 29% по сравнению с не получавшими препарат тренированными животными.

На фоне применения в цикле тренировок 5-этокси-2-этилтиобензимидазола содержание пирувата достоверно возрастало в мозге высокоустойчивых крыс на 40% и низкоустойчивых на 65%. Использование в ходе интервальной тренировки 2-аллилтиобензимидазола сопровождалось увеличением содержания пирувата в мозге высокоустойчивых животных на 75%, низкоустойчивых на 118% (р<0,05).

Применение производных бензимидазола на фоне интервальной тренировки крыс к гипоксии предупреждало дефицит макроэргических фосфатов, наблюдаемый у не получавших препарат тренированных животных. Содержание креатинфосфата достоверно увеличивалось в мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых крыс при использовании 2-этилтиобензимидазола на 29% и 76%, 5-этокси-2-этилтиобензимидазола на 62% и на 124%, 2-аллилтиобензимидазола на 89% и на 154% соответственно (р<0,05). Все производные бензимидазола корригировали адениннуклеотидный пул в мозге животных обеих групп. Так, на фоне применения в процессе тренировок 2-этилтиобензимидазола содержание АТФ возрастало в мозге высокоустойчивых крыс на 31% и на 51% у низкоустойчивых (р<0,05). Применение 5-этокси-2-этилтиобензимидазола способствовало достоверному увеличению содержания АТФ в мозге высокоустойчивых животных на 37%, низкоустойчивых на 61%, а 2-аллилтиобензимидазола - на 42% и 80% соответственно. Одновременно с этим в мозге животных обеих групп снижалось содержание АДФ и АМФ. Применение 5-этокси-2-этилтиобензимидазола и 2-аллилтиобензимидазола восстанавливало величину энергетического заряда в мозге высокоустойчивых животных до уровня интактных животных этой группы. В мозге низкоустойчивых животных величина энергетического заряда адениннуклеотидов интактных крыс достоверно не отличалась от значений в фуппе интактных высокоустойчивых животных.

Таблица 3

Влияние производных бензимидазола на показатели энергетического обмена

в головном мозге тренированных к гипоксической гипоксии крыс _(М±т, п=10)_

Показатели

Группы животных

ВУ

НУ

Лактат, Тренировка 4,01 ±0,21 6,01 ±0,19

мкмоль/г Тренировка+2-этилТБИ 3,51 ±0,22" 5,12 ± 0,14ы

Тренировка +5-этокси-2-этилТБИ 2,95 ± 0,15а 4,24 ± 0,17"

_Тренировка + 2-аллилТБИ_2,76 ±0,17" 2,61±0,12а

Пируват, Тренировка 0,20 ± 0,02 0,17 ±0,02 мкмоль/г Тренировка+2-этилТБИ 0,25±0,03а 0,22 ± 0,02е1 Тренировка +5-этокси-2-этилТБИ 0,28 ± 0,02а 0,28 ± 0,02* _Тренировка + 2-аллилТБИ_0,35 ± 0,02' 0,37 ± 0,02а

Тренировка 20,05 ± 0,3 8 Лактат/ Тренировка +2-этилТБИ 14,04 ±0,27а пируват Тренировка +5-этокси-2-этилТБИ 10,54 ±0,17* _Тренировка + 2-аллилТБИ_7,89±0,18а

35,35 ±0,18 23,27 ± 0,15я6 15,14 ± 0,19я6 8,05 ± 0,21а

Креатин- Тренировка 2,21 ±0,19 1,57 ±0,16

фосфат Тренировка+2-этилТБИ 2,86 ±0,2 Г 2,77 ± 0,14е6

мкмоль/г Тренировка+5-этокси-2-этилТБИ 3,58 ± 0,17а 3,51 ± 0,15аГ>

_Тренировка + 2-аллилТБИ_4,17±0,16а 3,98 ±0,17'

АТФ, Тренировка 2,59 ±0,11 1,97 ±0,14 мкмоль/г Тренировка+2-этилТБИ 3,38 ±0,12' 2,97±0,16аб Тренировка +5-этокси-2-этилТБИ 3,54 ± 0,16а 3,18 ± 0,13е6 __Тренировка + 2-аллилТБИ_3,68 ±0,14" 3,55 ±0,12"

АДФ, Тренировка 0,89 ± 0,03 0,96 ± 0,05 мкмоль/г Тренировка +2-этилТБИ_0,60 ± 0,03" 0,82 ± 0,04'

аб

Тренировка +5-этокси-2-этилТБИ 0,64 ± 0,05а 0,76 ± 0,06"*

_Тренировка + 2-аллилТБИ_0,56 ± 0,06а 0,68 ± 0,04"

АМФ, Тренировка 0,67 ± 0,02 0,77 ± 0,02

мкмоль/г Тренировка +2-этилТБИ 0,42 ± 0,01а 0,45 ±0,0 Г

Тренировка +5-этокси-2-этилТБИ 0,38 ± 0,01а 0,41 ± 0,01а

_ Тренировка + 2-аллилТБИ 0,32 ±0,01' 0,36 ±0,01"

Энерге- Тренировка 0,782 ±0,008 0,685 ±0,005

тический Тренировка +2-этилТБИ 0,811 ± 0,007" 0,763 ± 0,004'6

заряд Тренировка +5-этокси-2-этилТБИ 0,817 ± 0,005" 0,789 ± 0,002"

Тренировка + 2-аллилТБИ_0,821 ± 0,003" 0,815 ± 0,006"

Примечание, а - достоверные различия (р<0,05) по сравнению с группой тренированных к гипоксии животных, б - с интактными ВУ крысами.

Изучение возможности фармакологического потенцирования производными бензимидазола физиологических способов повышения устойчивости к свободнорадикальным процессам гипоксического генеза показало, что исследуемые препараты в сочетании с гипоксической тренировкой препятствовали чрезмерной липопероксидации в головном мозге крыс (табл. 4).

Таблица 4

Влияние производных бензимидазола на процессы перекисного окисления липидов в головном мозге тренированных к гипоксической гипоксии крыс _(М±т, п=10)_

Показатели Группы животных Высокоустойчивые Низкоустойчивые

Диеновые Тренировка - контроль 22,13 ±0,22 конъюгаты, Тренировка +2-этилТБИ 19,11 ± 0,17* мкмоль/г Тренировка +5-этокси-2- 18,46 ± 0,19" этилТБИ

_Тренировка + 2- аллилТБИ 17,44 ±0,21°

27,14 ±0,21 23,86 ± 0,19аб 20,16 ± 0,22"

18,52 ±0,23"

МДА, Тренировка - контроль 9,17 ± 0,23

мкмоль/г Тренировка +2-этилТБИ 8,02 ± 0,21 *

Тренировка +5-этокси-2- 7,11 ± 0,19" этилТБИ

_Тренировка + 2-аллилТБИ 6,14 ± 0,21а

Катал аза, мкмоль

н2о2/

мин. мг белка

17,12 ± 0,14 7,47 ± 0,13"6 7,12 ± 0,15а

6,46 ±0,13а

Восстанов-Тренировка - контроль 33,12 ± 0,14* 22,18 ±0,18"

ленный Тренировка+2-этилТБИ 39,57 ±0,15" 30,19 ±0,16а глутатион, Тренировка+5-ЭТОКСИ-2- 40,53 ±0,13а 35,58 ±0,15" этилТБИ

мкмоль/г Тренировка + 2-аллилТБИ 43,47 ± 0,12"_40,12 ±0,14"

СОД, Тренировка - контроль 2,22±0,04а 1,11±0,06а

А/мг белка Тренировка +2-этилТБИ 3,38±0,02а 2,87±0,04а6

Тренировка +5-этокси-2- 3,22 ± 0,05а 3,25 ± 0,05аб

этилТБИ

Тренировка + 2-аллилТБИ 3,76 ± 0,04а_3,29 ± 0,07аб

Тренировка - контроль 8,32 ± 0,19а 2,13 ± 0,17а

Тренировка+2-этилТБИ 7,04±0,13а 2,56 ±0,1

Тренировка +5-этокси-2- 6,43 ± 0,16а 4, *" ± 0,16а

этилТБИ

Тренировка + 2-аллилТБИ 5,75 ± 0,15"_5,71 ±0,14а

Примечание, а - достоверные различия (р<0,05) по сравнению с тренировкой, б - с интактными низкоустойчивыми крысами

Содержание первичных продуктов перекисного окисления липидов -диеновых конъюгатов в головном мозге высокоустойчивых и

низкоустойчивых крыс снижалось на фоне 2-этилтиобензимидазола на 14% и 12%, 5-этокси-2-этилтиобензимидазола на 17% и 26%, 2-аплилтиобензимидазола - на 21% и 32% соответственно (р<0,05). Содержание вторичных продуктов перекисного окисления липидов -малонового диальдегида уменьшалось в группах высокоустойчивых и низкоустойчивых животных при использовании на фоне гипоксических тренировок 2-этилтиобензимидазола на 13% и 56%, 5-этокси-2-этилтиобензимидазола на 22% и 58%, 2 аллилтиобензимидазола на 33% и 62% соответственно (р<0,05).

Изменения в процессах перекисного окисления липидов наблюдались на фоне активации антиоксидантных систем мозга животных обеих групп. Содержание восстановленного глутатиона достоверно увеличивалось в мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых животных на фоне использования в курсе гипоксических тренировок 2-этилтиобензимидазола на 19% и 36%, 5-этокси-2-этилтиобензимидазола на 22% и 60%, 2-аллилтиобензимидазола на 31% и 81% соответственно (р<0,05). Активность супероксиддисмутазы увеличивалась в мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых крыс на фоне действия 2-этилтиобензимидазола на 52% и 159%, на фоне 5-этокси-2-этилтиобензимидазола - на 45% и 187%, а 2-аллилтиобензимидазола - на 69% и 197% соответственно (р<0,05). Применение производных бензимидазола в курсе гипоксических тренировок корригировало активность каталазы, снижая ее активность в мозге высокоустойчивых крыс и увеличивая в мозге низкоустойчивых животных по отношению к эффектам гипоксической тренировки без фармакологической поддержки. При этом в группе низкоустойчивых животных на фоне действия 2-этилтиобензимидазола активность каталазы восстанавливалась до уровня, характерного для интактных низкоустойчивых животных, а на фоне действия 5-этокси-2-этилтиобензимидазола и, особенно, 2-аллилтиобензимидазола, ее активность достоверно не отличалась от значений в мозге интактных высокоустойчивых животных.

Таким образом, использование производных бензимидазола в курсе интервальной гипоксической тренировки усиливает эффекты тренировки, повышает адаптивные метаболические изменения в головном мозге крыс с различной индивидуальной устойчивостью к гипоксии, увеличивая долю высокоустойчивых к гипоксии особей в смешанной популяции животных.

Эффективность предварительной интервальной гипоксической гипобарической тренировки в сочетании с производными бензимидазола

при острой гипоксии.

Для выяснения продолжительности позитивных эффектов производных бензимидазола, применяемых в цикле гипоксических тренировок, животные подвергались острой гипоксии (8 ООО м) спустя неделю после тренировки. Установлено, что при острой гипоксии метаболические изменения в головном мозге тренированных на фоне

действия производных бензимидазола животных обеих групп были более сглаженными, чем при действии острой гипоксии в группе не получавших препараты нетренированных крыс (рис. 2).

1Гипоксия+тренировка 300%

О Гипоксия+Тренировка+2-

_аллилТБИ 250% ■

□Гипоксия+тренировка+5-этокси-

2-этилТБИ □Гипоксия+тренировка+2-этилТБИ

МК ПВК КФ МДА СОД

МК ПВК КФ МДА СОД

Рис. 2. Влияние предварительной гипоксической гипобарической интервальной тренировки в сочетании с производными бензимидазола на метаболические изменения в головном мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс при острой гипоксии (8 ООО м, 30 мин) по отношению к действию острой гипоксии на нетренированных животных (различия достоверны р<0,05). Обозначения: МК - лактат, ПВК - пируват, КФ - креатинфосфат, МДА - малоновый диальдегид, СОД -супероксиддисмутаза.

Значения показателей энергетического обмена в мозге низкоустойчивых животных на фоне действия 2-аллилтиобензимидазола достоверно не отличались от показателей в мозге высокоустойчивых интактных крыс. Применяемые в цикле интервальной гипоксической тренировки производные бензимидазола проявляли в головном мозге различных по устойчивости к гипоксии крыс сходные антиоксидантные эффекты, наиболее выраженные в группе низкоустойчивых к гипоксии крыс.

На фоне действия препаратов уровень продуктов перекисного окисления липидов, восстановленного глутатиона и активность супероксиддисмутазы в мозге низкоустойчивых крыс достоверно не отличались от значений в группе высокоустойчивых интактных животных. Наибольшую антиоксидантную активность проявлял 2-аллилтиобензимидазол. Предварительная импульсная гипоксическая тренировка в сочетании с производными бензимидазола при действии острой гипоксии сопровождается менее выраженным лактатным ацидозом, энергодефицитом, активацией перекисного окисления липидов и снижением антиоксидантных систем в головном мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии животных, чем тренировка без бензимидазолов.

Анализируя совокупность метаболических изменений при гипоксии на фоне действия производных бензимидазола, препараты можно расположить по их возрастающей эффективности действия в ряду: 2-этилтиобензимидазол, 5-этокси-2-этилтиобензимидазол, 2-

аллилтиобензимидазол. Проведенное исследование демонстрирует определенные преимущества 2-аллилтиобензимидазола и расширяет область возможного применения производных бензимидазола для повышения индивидуальной устойчивости к гипоксии.

ВЫВОДЫ

1. Разработанный режим тренировки к интервальной гипобарической гипоксии формирует в тканях головного мозга высокоустойчивых и, особенно, низкоустойчивых к гипоксии крыс адекватный условиям воздействия метаболический ответ, заключающийся в препятствовании снижения содержания креатинфосфата, адениннуклеотидов, пирувата, супероксиддисмутазы, восстановленного глутатиона и накопления лактата, диеновых конъюгатов и малонового диальдегида. Уровень показателей энергетического обмена и активности антиоксидантных систем в мозге на фоне тренировки у животных ниже, чем у интактных крыс с такой же чувствительностью к гипоксии.

2. Производные бензимидазола (2-этилтиобензимидазол, 5-этокси-2-этилтиобензимидазол, 2-аллилтиобензимидазол) усиливают антигипоксические эффекты интервальной гипобарической тренировки к гипоксии, увеличивая продолжительность жизни тренированных животных при острой гипоксии и адаптивные метаболические изменения в головном мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии животных.

3. Позитивные эффекты производных бензимидазола проявляются более выражено у низкоустойчивых к гипоксии особей, что способствует увеличению доли высокоустойчивых особей в общей популяции животных.

4. По возрастанию эффективности действия препараты можно расположить в ряду: 2-этилтиобензимидазол, 5-этокси-2-этилтиобензимидазол, 2-аллилтиобензимидазол.

5. Производные бензимидазола следует рассматривать в качестве эффективных средств для повышения индивидуальной устойчивости организма к метаболическим повреждениям головного мозга гипоксимеского генеза.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При использовании гипоксической гипобарической интервальной тренировки необходимо учитывать индивидуальную чувствительность организма к гипоксии, которая определяет степень тяжести постгипоксических метаболических изменений.

2. Производные бензимидазола (2-этилтиобензимидазол, 5-этокси-2-этилтиобензимидазол, 2-аллилтиобензимидазол) рекомендуется применять в ходе интервальной гипобарической гипоксической тренировки с целью повышения индивидуальной устойчивости к гипоксии.

3. Разработанный способ интервальной гипобарической гипоксической тренировки животных целесообразно использовать в эксперименте для оценки эффективности фармакологических средств, применяемых совместно с гипоксической тренировкой.

Список научных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Зарубина И.В., Павленко JI.А., Ходченков С.А., Шабанов П.Д. Потенцирование адаптации к гипоксии интервальной тренировкой и 2-этилтиобензимидазолом // Дизрегуляционная патология органов и систем (экспериментальная и клиническая патофизиология) / Третий Российский конгресс по патофизиологии, М.: 2004. -С. 212- 213.

2. Зарубина И.В., Павленко Л.А., Шабанов П.Д. Антиоксидантные эффекты этомерзола у тренированных к гипоксии крыс // Дизрегуляционная патология органов и систем (экспериментальная и клиническая патофизиология) / Третий Российский конгресс по патофизиологии, М.: 2004.-С. 213.

3. Зарубина И.В., Павленко Л.А., Локачук Ю.А., Шабанов П.Д. Энергостабилизирующие эффекты бемитила в головном мозге при адаптации крыс к импульсной гипоксической гипоксии Проблемы интеграции функций в физиологии и медицине /Тез. конф. с межд. участием к 100-летнему юбилею присуждения Нобелевской премии академику И.П. Павлову, Минск, ПЧУП «Бизнесофсет», 2004. - С. 143 — 144.

4. Zarubina I.V., Pavlenko L,A., Lokachuk Yu.A., Khodchenkov S.A., Shabanov P.D. Nootropic-Iike activity of pyrazidol and bemithyl combination in brain injury // Психофармакол. и биол. наркол. - 2004.-Т.4, № 2-3. - С.702.

5. Зарубина И.В., Павленко Л.А., Шабанов П.Д. Повышение индивидуальной устойчивости к гипоксии производными бензимидазола II Фармакотерапия гипоксии и ее последствий при критических состояниях / Всеросс. научн. конф., СПб. - 2004. - С. 20 - 22.

6. Зарубина И.В., Павленко Л.А. Энергостабилизирующие эффекты бемитила при адаптации крыс к импульсной гипоксической гипоксии // Фармакотерапия гипоксии и ее последствий при критических состояниях / Всеросс. научн. конф., СПб. - 2004. - С. 23 - 25.

7. Зарубина И.В., Павленко Л.А., Ходченков С.А. Роль индивидуальной устойчивости в восстановительном периоде черепно-мозговой травмы. Ц Фармакотерапия гипоксии и ее последствий при критических состояниях / Всеросс. научн. конф., СПб. - 2004. - С. 60 - 62.

8. Зарубина И.В., Ходченков С.А., Павленко Л.А., Шабанов П.Д. Коррекция антигипоксантами поведенческих реакций у крыс с различной устойчивостью к гипоксии после черепно-мозговой травмы // Фармакотерапия гипоксии и ее последствий при критических состояниях / Всеросс. научн. конф., СПб. - 2005. - С. 26 - 28.

9. Зарубина И.В., Павленко Л.А. Способ повышения индивидуальной устойчивости к свободнорадикальным процессам гипоксического генеза // Усовершенствование методов и аппаратуры, применяемых в учебном процессе, медико-биологических исследованиях и клинической практике. СПб, 2005, Вып. 36.- С. 24.

10. Зарубина И.В., Павленко Л.А. Потенцирование эффектов интервальной гипоксической тренировки 5-этокси-2-этилтиобензимидазолом // Усовершенствование методов и аппаратуры, применяемых в учебном процессе, медико-биологических исследованиях и клинической практике. СПб, 2005, Вып. 36,- С. 25.

Список рационализаторских предложений

1. Способ повышения индивидуальной устойчивости к свободно-радикальным процессам гипоксического генеза. Удостов. на рац. предл. № 8867/2 от 30.03.2004-09-09, ВМедА.

2. Способ интервальной гипоксической гипобарической тренировки. Удостов. на рац. предл. № 8866/2 от 30.03.2004-09-09, ВМедА.

3. Способ потенцирования эффектов интервальной гипоксической тренировки. Удостов. на рац. предл. № 8878/3 от 11.05.2004, ВМедА.

4. Способ стимуляции антиоксидантной системы при посттравматической церебростении. Удостов. на рац. предл. № 8881/3 от 11.05.20 Удостов. на рац. предл. № 8881/3 от 11.05.2004, ВМедА.

5. Способ повышения индивидуальной устойчивости к гипоксии. Удостов. на рац. предл. № 3879 Удостов. на рац. предл. № 8881/3 от 11.05.2004, ВМедА-

Тираж 100 эт. Подписана в печать 22.04.05 г. Формат 60x84 */|« Объем 1,25 пл. Заказ № /0$.

Отпечатано в типографии ЦСИ (190020, Санкт-Петербург, ул. Циолковского, 11)

т

k

» -89 48

РНБ Русский фонд

2006-4 I

4373

г

Актуальность исследования. Кислородная недостаточность - основа патологических процессов при многих заболеваниях и критических состояниях часто наблюдается в клинике и является одной из центральных проблем биологии и медицины. Гипоксия влияет на все виды обмена в организме, что приводит к нарушению функционального состояния его органов и систем, выраженность которых неодинакова. Головной мозг при гипоксии страдает вследствие высокой потребности в кислороде, глюкозе, высокого содержания липидов и интенсивного обмена. Гипоксия мозга влияет на организм, сопротивляемость которого к кислородной недостаточности определяется состоянием его физиологических и биохимических систем, индивидуальной чувствительностью к гипоксии.

При дефиците кислорода в органах реализуется стереотипная нёспецифическая перестройка метаболизма для поддержания гомеостаза, заключающаяся в уменьшении потребления кислорода клетками, снижении интенсивности окислительного фосфорилирования, торможении биосинтеза метаболитов пластического обмена, активация свободнорадикальных процессов. (Zarubina I.V., 1999). Изменения параметров метаболизма при гипоксии носят фазный характер. Выделяют компенсаторную стадию полной обратимости метаболических изменений, которая в последующем сменяется стадиями частично обратимых и необратимых изменений (Шахламов В.А., Сороковой В.И., 1983).

Дефицит кислорода требует максимальной мобилизации и напряжения потенциальных адаптивных возможностей организма. Повышение устойчивости организма к гипоксии вносит существенный вклад в формирование его неспецифической резистентности (Меерсон Ф.З., 1982). Частота возникновения кислороддефицитных состояний, необходимость производственной деятельности в условиях гипоксии, а порой и сохранения жизни в этих осложненных условиях среды определяет пути поиска научно обоснованной оптимизации адаптивных процессов с помощью физиологических, медикаментозных методов и их сочетания. Тренировка организма к кислородной недостаточности как физиологический метод повышения устойчивости к ней сопровождается многогранными адаптивными изменениями на всех уровнях биологической организации. В результате тренировки организма к воздействию прерывистой гипоксии поддерживается стационарное состояние энергетики и антиоксидантных систем клеток (Колчинская А.З., 2003).

Изучение метаболических изменений в головном мозге в условиях кислородной недостаточности и при тренировке к ней является актуальной задачей, решение которой позволяет определить возможные пути защиты мозговой ткани от гипоксических повреждений и повышения ее устойчивости. Поскольку адаптивные изменения достигаются продолжительными гипоксическими тренировками, возникает^необходимость разработки методов повышения устойчивости ткани мозга к гипоксии с помощью краткосрочных интервальных гипобарических тренировок.

Усиление и закрепление эффектов гипоксической тренировки возможно с помощью антигипоксических средств, арсенал которых невелик. В связи с этим актуальна разработка фармакологических способов повышения индивидуальной устойчивости к гипоксии головного мозга и организма в целом. Из антигипоксантов интерес представляют производные бензимидазола, среди которых наиболее изучен бемитил (Бобков Ю.Г, 1984, Смирнов A.B., 1993). Известное актопротекторное действие бемитила, опосредованное через активацию синтеза РНК и белков, позволяет ожидать повышения индивидуальной устойчивости головного мозга к гипоксии с помощью других производных бензимидазола. Однако данные литературы о возможности повышения индивидуальной устойчивости мозга к гипоксии применением интервальной гипобарической гипоксической гипоксии в сочетании с 2этилтиобензимидазолом, 5-этокси-2-этилтиобензимидазолом и 2-аллилтиобензимидазолом отсутствуют и нуждаются в изучении.

Цель исследования. Разработка методов повышения устойчивости головного мозга к гипоксии сочетанием интервальной гипобарической гипоксической тренировки с производными бензимидазола. Задачи исследования:

1. Разработать в эксперименте режим интервальной гипоксической гипобарической тренировки крыс для оценки эффектов фармакологических препаратов, повышающих индивидуальную устойчивость в ходе тренировок.

2. Исследовать влияние интервальной гипоксической гипобарической тренировки на показатели энергетического обмена, процессы перекисного окисления липидов и активность антиоксидантных систем в головном мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс.

3. Оценить особенности церебропротекторного действия производных бензимидазола (2-этилтиобензимидазола, 5-этокси-2-этилтиобензимидазола, 2-аллилтиобензимидазола) у адаптированных к интервальной гипобарической гипоксии высоко- и низкоустойчивых крыс.

4. Выявить антигипоксические эффекты производных бензимидазола при острой гипоксии у предварительно тренированных к интервальной гипобарической гипоксии высоко- и низкоустойчивых крыс.

5. Изучить эффективность комбинированного применения интервальной гипоксической гипобарической тренировки и производных бензимидазола по метаболическим изменениям в головном мозге различных по устойчивости к гипоксии крыс при действии острой гипоксии.

Научная новизна работы.

В результате проведенных экспериментальных исследований разработан оптимальный режим интервальной гипобарической гипоксической тренировки крыс, вызывающий срочные адаптивные метаболические изменения в головном мозге и позволяющий оценивать эффективность фармакологических средств, применяемых в ходе тренировки.

Изучены особенности церебропротекторного действия 2-этилтиобензимидазола, 5-этокси-2-этилтиобензимидазола и 2-аллилтиобензимидазола у животных с различной индивидуальной устойчивостью к гипоксии при интервальной тренировке к гипобарической гипоксии.

Показано, что производные бензимидазола усиливают адаптивные эффекты интервальной гипобарической тренировки к гипоксии и позитивные эффекты проявляются более выражено у низкоустойчивых к гипоксии особей.

Установлено, что наиболее эффективно применение в цикле интервальной гипобарической гипоксической тренировки 2-аллилтиобензимидазола.

Основные положения, выносимые на защиту:----

1. Разработанный режим тренировки к интервальной гипобарической гипоксии формирует в головном мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс адекватный условиям воздействия метаболический ответ. В то же время уровень энергообеспечения и активность антиоксидантных систем на фоне тренировки ниже, чем у интактных крыс с такой же чувствительностью к гипоксии.

2. Сочетание интервальной гипобарической гипоксической тренировки с производными бензимидазола усиливает адаптивные метаболические изменения в головном мозге высокоустойчивых и, особенно, низкоустойчивых к гипоксии крыс, что выражается в сохранении показателей энергетического обмена, перекисного окисления липидов и антиоксидантных систем на уровне интактных животных.

3. Применение производных бензимидазола совместно с интервальной гипоксической гипобарической тренировкой способствует увеличению доли высокоустойчивых к гипоксии особей в общей популяции животных.

Усиливая антигипоксический эффект тренировок, 2-этилтиобензимидазол проявляет пролонгированное действие у низкоустойчивых, 5-этокси-2-этилтиобензимидазол и 2-аллилтиобензимидазол у низко- и высокоустойчивых крыс. 4. Производные бензимидазола располагаются в ряду по возрастанию эффективности: 2-этилтиобензимидазол, 5-этокси-2-этилтиобензимидазол и 2-аллилтиобензимидазол. Практическая значимость работы:

Результаты проведенного исследования обосновывают новые возможности метаболической защиты головного мозга при острой гипоксии сочетанием интервальной гипоксической гипобарической тренировки с производными бензимидазола и могут служить основой для дальнейшего целенаправленного поиска новых фармакологических веществ, повышающих индивидуальную устойчивость к гипоксии.

Полученные данные позволяют рассматривать 2-аллилтиобензимидазол в качестве перспективного фармакологического средства повышения индивидуальной устойчивости к гипоксии, а также профилактики и коррекции гипоксических повреждений головного мозга.

Разработанный способ интервальной гипобарической гипоксической тренировки может применяться в эксперименте для повышения адаптивных возможностей организма, его индивидуальной устойчивости не только к гипоксическим воздействиям, но и к другим экстремальным факторам. С помощью данного способа можно оценивать в эксперименте эффективность фармакологических средств, повышающих устойчивость организма.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на научной конференции с международным участием «Проблемы интеграции функций в физиологии и медицине (Минск, 2004); Всероссийской научной конференции «Фармакотерапия гипоксии и ее последствий при критических состояниях» (Санкт-Петербург, 2004); III Российском конгрессе по патофизиологии с международным участием «Дизрегуляционная патология органов и систем» (Москва, 2004); конференции с международным участием «Стресс и поведение» (Санкт-Петербург, 2004). Апробация диссертации прошла на заседании кафедр фармакологии и авиационной и космической медицины Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова МО РФ.

Реализация результатов работы. Диссертационная работа выполнена в рамках научных тем НИР Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова МО РФ № 3.02.171. п. 12 «Экспериментальное и клиническое изучение новых комбинаций фармакологических средств, повышающих устойчивость организма при тяжелых травматических повреждениях головного мозга» и № 4.05.204.П.12. «Фармакологическое потенцирование адаптивных эффектов гипоксической тренировки». Материалы исследования используются в лекционном курсе кафедры фармакологии Военно-медицинской академии

--имени- С.М.Кирова и вошли в монографию «Молекулярная фармакология антигипоксантов», СПб, 2004.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, получено 5 удостоверений на рационализаторские предложения.

Структура и объем работы. Материалы диссертации изложены на 134 страницах машинописного текста, иллюстрированы 14 таблицами и 3 рисунками. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы с изложением основных сведений об использованных препаратах и материалов и методов исследования, трех глав собственных исследований, главы с обсуждением результатов исследований, выводов, практических рекомендаций. Библиографический указатель содержит 253 наименования, в том числе 171 отечественных и 82 иностранных.

ВЫВОДЫ

1. Разработанный режим тренировки к интервальной гипобарической гипоксии формирует в тканях головного мозга высокоустойчивых и, особенно, низкоустойчивых к гипоксии крыс адекватный условиям воздействия метаболический ответ, заключающийся в препятствовании снижения содержания креатинфосфата, адениннуклеотидов, пирувата, супероксиддисмутазы, восстановленного глутатиона и накопления лактата и продуктов перекисного окисления липидов. Уровень показателей энергетического обмена и активности антиоксидантных систем в мозге на фоне тренировки у животных ниже, чем у интактных крыс с такой же чувствительностью к гипоксии.

2. Производные бензимидазола (2-этилтиобензимидазол, 5-этокси-2-этилтиобензимидазол, 2-аллилтиобензимидазол) усиливают

- антигипоксические-эффекты- интервальной-гипобарической тренировки к гипоксии, увеличивая продолжительность жизни тренированных животных при острой гипоксии, и адаптивные метаболические изменения в головном мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии животных.

3. Позитивные эффекты производных бензимидазола проявляются более выражено у низкоустойчивых к гипоксии особей, что способствует увеличению доли высокоустойчивых особей в общей популяции животных.

4. По возрастанию эффективности действия препараты можно расположить в ряду: 2-этилтиобензимидазол, 5-этокси-2-этилтиобензимидазол, 2-аллилтиобензимидазол.

5. Производные бензимидазола следует рассматривать в качестве эффективных адаптогенов для повышения индивидуальной устойчивости организма к метаболическим повреждениям головного мозга гипоксического генеза.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При использовании гипоксической гипобарической интервальной тренировки необходимо учитывать индивидуальную чувствительность организма к гипоксии, которая определяет степень тяжести постгипоксических метаболических изменений.

2. Производные бензимидазола (2-этилтиобензимидазол, 5-этокси-2этилтиобензимидазол, 2-аллилтиобензимидазол) рекомендуется применять в ходе интервальной гипобарической гипоксической тренировки с целью повышения индивидуальной устойчивости к гипоксии.

3. Разработанный способ интервальной гипобарической гипоксической тренировки животных целесообразно использовать в эксперименте для оценки эффективности фармакологическихсредств,применяемых совместно с гипоксической тренировкой.