Автореферат и диссертация по медицине (14.00.25) на тему:Повышение устойчивости головного мозга животных после черепно-мозговой травмы антигипоксантами и ноотропами

На правах рукописи

КУРИЦЫНА Наталия Андреевна

ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЖИВОТНЫХ ПОСЛЕ ЧЕРЕПНО-МОЗГОВОЙ ТРАВМЫ АНТИГИПОКСАНТАМИ И НООТРОПАМИ

14.00.25 - фармакология, клиническая фармакология

Автореферат диссертации

I

на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Санкт-Петербург 2005

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

Научный руководитель: доктор биологических наук Ирина Викторовна Зарубина

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ

доктор медицинских наук профессор Николай Андреевич Лосев доктор медицинских наук профессор Георгий Иванович Дьячук

Ведущее учреждение: Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академия МЗ РФ

Защита диссертации состоится «_» сентября 2005 года в_часов

на заседании диссертационного совета Д 208.030.01 в Институте токсикологии МЗ и СР (193019, г. Санкт-Петербург, ул. Бехтерева, д. 1).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института токсикологии

Автореферат разослан «_» июля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор медицинских наук Татьяна Николаевна Саватеева-Любимова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

¿■/ШЯ

31Н

Актуальность исследования. В общей структуре травматизма травма головного мозга составляет 45%, при этом преобладают формы легкой и средней степени тяжести. Полное выздоровление после перенесенной черепно-мозговой травмы (ЧМТ) наступает лишь у 30-35% пострадавших, в 75% случаев наблюдаются длительные функционально-метаболические нарушения центральной нервной системы, приводящие больных к социальной недостаточности и инвалидности (Крылов В.Е., Лебедев В.В., 2000). Выраженность гипоксии определяет клиническую картину травматической болезни головного мозга, приводит к развитию «постгипоксической энцефалопатии» и служит важным звеном ее патогенеза (Емельянов А.Ю., 1999). Повреждение гематоэнцефалического барьера при ЧМТ сопровождается нарушениями в мозге энергетического обмена, степень восстановления которого зависит, в частности, от индивидуальной устойчивости организма к острой гипоксии. В связи с этим повышение устойчивости головного мозга при черепно-мозговой травме является актуальной медицинской проблемой. В посттравматическом периоде применяют различные лекарственные средства, предназначенные для коррекции нейрометаболических и иммунологических изменений, сосудистого тонуса, водно-солевого и кислотно-основного баланса, предупреждения развития отека головного мозга и других нарушений. В последние годы в лечении черепно-мозговой травмы все чаще используют ноотропы, отмечая их способность к повышению толерантности мозга к различным повреждающим воздействиям за счет активации пластических процессов в центральной нервной системе (Воронина Т. А., 1998; Дуровеких И.В. и соавторы, 2001). Однако число современных ноотропных средств весьма ограничено и не соответствует клиническим потребностям (Качков И.А. и соавторы, 1999). Недостаточная эффективность ноотропов при лечении тяжелых повреждений ЦНС обуславливает их назначение в высоких дозах, что нередко сопровождается побочными эффектами (Новиков В.Е., Кулагин К.Н., 2002). В связи с этим поиск новых препаратов с ноотропной активностью или возможности их комбинирования со средствами других фармакологических классов остается актуальной задачей фармакологии.

В посттравматическом периоде целесообразно применение антигипоксических средств метаболического типа действия с энергостабилизирующими свойствами. Таким требованиям отвечают антигипоксанты бемитил и этомерзол, фармакологические эффекты которых опосредованы через активацию протеинсинтеза, ферментов энергетического обмена и антиоксидантных систем, что обуславливает их применение в качестве лечебно-реабилитационных средств для ускорения восстановительных, репаративных и метаболических процессов (Виноградов В.М., Криворучко Б.И., 2001; Грячкп А Т 199?.г Смипнои А.В , 1993). М)С. НАЦИОНАЛЬНА»

Патогенетические закономерности травматического повреждения мозга предопределяют тактику терапевтического воздействия, которое, безусловно, должно быть ранним и комплексным с учетом патогенетической направленности. Следовательно, в традиционную терапию посттравматических нарушений необходимо включать фармакологические средства ноотропного и противогипоксического действия. Однако данные литературы о возможности повышения индивидуальной устойчивости мозга после черепно-мозговой травмы с помощью комбинированного применения ноотропов и антигипоксантов отсутствуют. Это послужило основанием для изучения влияния антигипоксантов, ноотропов и их комбинаций на метаболические изменения мозга крыс с различной устойчивостью к острой гипоксии после черепно-мозговой травмы.

Актуальным аспектом исследования также является разработка математических моделей, позволяющих прогнозировать сроки нормализации энергетического обмена в мозге после черепно-мозговой травмы.

Цель исследования. Изучение церебропротекторного действия антигипоксантов бемитила и этомерзола, ноотропов пирацетама и фенибута и их комбинаций у животных с различной устойчивостью к гипоксии после черепно-мозговой травмы.

Задачи исследования:

1. Исследовать изменения показателей энергетического обмена в головном мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс после черепно-мозговой травмы.

2. Изучить влияние бемитила, этомерзола, пирацетама, фенибута и их комбинаций на выживаемость и выраженность отека головного мозга высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс после черепно-мозговой травмы.

3. Разработать математические модели для прогнозирования сроков нормализации показателей энергетического обмена после черепно-мозговой травмы и оценки эффективности применения антигипоксантов, ноотропов и их сочетания в посттравматическом периоде.

4. В эксперименте и с помощью математических моделей оценить влияние антигипоксантов, ноотропов и их сочетания на показатели энергетического обмена в мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс после черепно-мозговой травмы.

Научная новизна работы.

Экспериментально установлено, что в метаболических изменениях головного мозга крыс и степени их восстановления после черепно-мозговой травмы существенную роль играет индивидуальная устойчивость животных к гипоксии.

Изучены особенности церебропротекторного действия антигипоксантов, „ноотропов и их комбинаций у низкоустойчивых и высокоустойчиймх » гипоксии животных. Показано, что при монотерапии ноотропы по эффективности антигипоксантам, при

ь , ....... " . .

комбинировании ноо!ропов с антигипоксантами церебропротекторное действие выражено больше, чем при монотерапии. В группе высокоустойчивых к гипоксии крыс наибольшей эффективностью обладает этомерзол и его сочетание с пирацетамом и фенибутом. В труппе низкоустойчивых к гипоксии крыс - бемитил и его сочетание с пирацетамом и фенибутом.

Установлено, что на фоне действия антигипоксантов в сочетании с ноотропами показатели энергетического обмена в мозге низкоустойчивых животных восстанавливаются до значений, характерных для интактных высокоустойчивых крыс. Впервые разработаны математические модели, позволяющие прогнозировать сроки нормализации метаболических показателей после черепно-мозговой травмы и оценивать эффективность применения фармакологических средств в посттравматическом периоде.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В метаболических изменениях головного мозга и степени их восстановления после черепно-мозговой травмы существенную роль играет генетически детерминированный тип метаболизма, который проявляется в разделении особей на высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии.

2. Антигипоксанты, ноотропы и их комбинации уменьшают частоту и выраженность проявлений отека мозга, увеличивают выживаемость высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс после черепно-мозговой травмы.

3. Применение после черепно-мозговой травмы антигипоксантов, ноотропов и их сочетаний способствует снижению лактатного ацидоза, стабилизации энергетического потенциала головного мозга высокоустойчивых и низкоустойчивых крыс.

4. При монотерапии ноотропы уступают антигипоксантам по эффективности. Наибольшее церебропротекторное действие в группе высокоустэйчивых животных оказывает этомерзол, в группе низкоустойчивых крыс - бемитил. При комбинированной терапии в группе высокоустойчивых крыс наибольшей эффективностью обладает этомерзол в комбинации с пирацетамом и фенибутом, группе низкоустойчивых крыс - бемитил в комбинации пирацетамом и фенибутом.

5. Эффективность комбинированного применения после черепно-мозговой травмы антигипоксантов с ноотропами заключается в восстановлении показателей энергетического обмена в мозге низкоустойчивых животных до значений, характерных для интактных высокоустойчивых крыс.

6. Разработанные математические модели позволяют прогнозировать возможное отклонение показателей энергетического обмена в мозге животных от нормальных значений, сроки их восстановления и оценивать эффективность фармакотерапии последствий черепно-мозговой травмы.

Научно-практическая значимость работы:

Результаты исследования обосновывают новые возможности метаболической защиты головного мозга при черепно-мозговой травме сочетанием антигипоксантов с ноотропами и могут служить для дальнейшего целенаправленного поиска новых комбинаций препаратов этих фармакологических классов для коррекции метаболических нарушений при экстремальных воздействиях. Способность антигипоксантов и их комбинаций с ноотропами уменьшать после травмы мозга напряженность функционирования метаболических путей у низкоустойчивых животных позволяет рассматривать их в качестве эффективных средств для повышения индивидуальной устойчивости организма после черепно-мозговой травмы.

Разработанные математические модели позволяют оценивать в эксперименте и практической медицине эффективность применения фармакологических средств и прогнозировать динамику изменений метаболических показателей при патологических состояниях, при этом экономить время и материальные средства на проведение трудоемких экспериментов.

Апробация и публикация материалов исследования. Материалы диссертации доложены на Всеармейской научной конференции «Актуальные проблемы авиационной и космической медицины» (СПб., 2003); на научной конференции «Актуальные проблемы фармакологии» (Барнаул, 2003); на III Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем» (СПб., 2003); на Международном Конгрессе «Прогрессивные научные технологии для здоровья человека» (Феодосия, Украина, 2003); на XV Международной научно-практической конференции «Новые фармакологические средства в ветеринарии» (СПб, 2003); научной конференции с международным участием «Проблемы интеграции функций в физиологии и медицине» (Минск, Беларусь, 2004); Всероссийской научной конференции «Фармакотерапия гипоксии и ее последствий при критических состояниях» (СПб, 2004); III Российском конгрессе по патофизиологии с международным участием «Дизрегуляционная патолошя органов и систем» (Москва, 2004); Международном междисциплинарном семинаре «Прогресс в биотехнологии и нейробиологии - интегративная медицина» (Хургада, Египет, 2004).

Апробация диссертации прошла на заседании кафедр фармакологии и патологической физиологии Военно-медицинской академии им С.М.Кирова МО РФ. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 2 журнальные статьи, внедрено 7 рационализаторских предложений.

Реализация результатов работы. Диссертационная работа выполнена в рамках научной темы НИР Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова МО РФ Ks 3.02.171. п.12 «Экспериментальное и клиническое изучение новых комбинаций фармакологических средств, повышающих устойчивость организма при тяжелых травматических повреждениях головного мозга». Материалы исследования используются в лекционном курсе кафедры фармакологии Военно-медицинской академии имени С.М.Кирова.

Структура и объем диссертации. Материалы диссертации изложены на 130 страницах машинописного текста, иллюстрированы 22 таблицами и 6 рисунками. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы с изложением основных сведений об использованных препаратах, материалов и методов исследования, четырех глав собственных исследований, главы с обсуждением результатов исследований, выводов, научно-практических рекомендаций. Библиографический указатель содержит 187 наименований, в том числе 120 отечественных и 67 иностранных.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследования

Выбор животных. Опыты выполнены на 1100 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 гнпобарическйй гипоксии и разделение животных по их индивидуальной устойчивости к острой гипоксии. Острую гипоксическую гипобарическую гипоксию вызывали, создавая в проточной барокамере для лабораторных животных условия, имитирующие пребывание на высоте. До нанесения ЧМТ всех животных разделяли по устойчивости к острой гипоксии, поднимая их в барокамере на высоту 11 000 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).

Моделирование на крысах острой черепно-мозговой травмы.

Закрытую ЧМТ средней тяжести воспроизводили свободно падающим грузом из полой трубы на теменную область головы. Во избежание перелома челюсти голову животного фиксировали на мягкой подкладке.

Характеристика фармакологических препаратов. В работе использовали фармакологические средства из класса антигипоксантов -бемитил и этомерзол, из класса ноотропов - пирацетам и фенибут. В экспериментах все препараты (субстанции в виде растворенного в дистиллированной воде порошка) вводили животным внутрибрюшинно сразу после ЧМТ ежедневно на протяжении 20 дней в оптимальной эффективной дозе: бемитил, этомерзол и фенибут 25 мг/кг, пирацетам 80 мг/кг массы тела. При комбинировании препараты вводили в тех же дозах. Контрольные группы животных получали в эквивалентном объеме физиологический раствор.

Биохимические методы.

По окончании экспериментов (на 3, 7, 14 и 21 сутки после ЧМТ) животных декапитировали, голову замораживали в жидком азоте и извлекали большие полушария головного мозга. Ткань измельчали в фарфоровой

ступке, приготавливали 10%-ный гомогенат на 6 N хлорной кислоте и определяли в нем показатели, характеризующие энергетический обмен. Содержание молочной и пировиноградной кислот оценивали энзиматическим методом Е. Marbach, М. Weil (1967). Содержание креатинфосфата изучали энзиматическим методом H-U. Bergmeyer (1974). Свободные адениннуклеотиды разделяли с помощью восходящей тонкослойной хроматографии на пластинах «силуфол» и определяли сканированием на спектрофлуориметре MPF-4 «Hitachi» (Зарубина И.В., Криворучко Б.И., 1982).

Метод оценки отека головного мозга и выживаемости крыс после

ЧМТ.

Выраженность отека головного мозга крыс регистрировали на 3 сутки после ЧМТ. Животных декапитировали, выделяли мозг с обонятельными долями, определяли его сырой вес и после усушивания при температуре +110°С до постоянного веса. Для оценки интенсивности отека головного мозга (в баллах) применен стандартизированный способ с использованием калибровочных кривых (Самвелян В.М., 1981). Наряду с этим рассчитывали процент отека мозга в опытных ipynnax, принимая за 100% разницу массы сырого мозга и массу сухого остатка в группе интактных животных, по формуле:

Отек % = масса сырого мозга - масса сухого остатка опытной группы * 100 масса сырого мозга - масса сухого остатка интактных крыс

Выживаемость животных после ЧМТ выражали в процентах, относя количество выживших на 7 сутки после травмы животных к общему количеству животных в группе.

Математические модели.

Разработаны математические модели, позволяющие исследовать характер изменения во времени изучаемых биохимических показателей при ЧМТ и при фармакоррекции метаболических нарушений в головном мозге различных по устойчивости к гипоксии крыс. Значения биохимического показателя в опытной группе животных через 1, 3, 7, 14 и 21 суток после ЧМТ обозначили какуь ул уз, у4, ys, а в интактной группе животных - у0- Их рассматривали как приближенные значения некоторой функции y(t), представляющей собой динамику изменения показателя по истечении времени t после ЧМТ, т.е. у, = >-(',)+ б I = 0 , 1 ... 5 ,

/0 = 0, », = 1, <г = 3, I, = 7, I, = 14 , = 21

(Si - независимые случайные величины с нулевым средним).

В качестве основной модели для описания зависимости у(1) нами предложена функция вида y(t) = a (е~ы -e'a) + d, где а, Ь, с и d -положительные константы. Если одна из констант ft и с -значительно больше другой, например с » Ь, то соответствующей экспонентой в выражении для у(() можно пренебречь и формула примет вид:

d, /= 0.

(Случай b » с - описывается аналогичной формулой путем замены b нас и знака перед а, поэтЬму он не рассматривается отдельно, но зато допускаются отрицательные значения в). Такую функцию назвали «модель 1». Если константы b и с очень близки, то разность экспонент в основной формуле будет мала, а константа а - велика. Для этого случая более удобна «модель 2», описываемая формулой: у(1) = a b t e'* + d. В этой модели допускаются отрицательные значения константы а, которые, как и для модели 1, означают, что y(t) < d. С помощью выбранной математической модели на основании экспериментальных данных находили оценки неизвестных параметров -a, Ь, с w.d {a, bad- для моделей 1 и 2). Заменяя в выражении для y(t) эти параметры их вычисленными оценками, получали оценку функции y(t). Нахождение оценок проводили по методу наименьших квадратов. Для решения соответствующей задачи минимизации использовался метод градиентного спуска.

В связи с большим объёмом исходного экспериментального материала создана база данных с помощью программы Microsoft Access. Для обработки экспериментальных данных был написан специализированный программный модуль на языке VBA (Visual Basic for Application), позволяющий находить оценки параметров каждой из выше рассмотренных моделей, а также ряд их характеристик (момента достижения параметром наибольшего отклонения от нормы, величину этого отклонения и др.). В дальнейшем использовалась та модель, для которой минимальная величина S (S^n) была наименьшей из трех. Затем для каждой построенной модели вычислялись следующие величины:

о (max - момент достижения параметром наибольшего отклонения от нормы

о /max -y(fmax)-d - величина этого отклонения

о toso» too, tojo, toos, - моменты возврата к 50%, 20%, 10%, 5% отклонению от нормы, т.е. корни уравнения

(О - d I » h ■ d ^ где А _ 02, 0.1 tí0.05 - соответственно. t > t^.

Статистическая обработка результатов исследования. 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 при ЧМТ у крыс с различной индивидуальной устойчивостью к гипоксии

ЧМТ средней степени тяжести сопровождалась увеличением содержания лактата на фоне снижения уровня пирувата в головном мозге ВУ и НУ крыс. На 7-е сутки после травмы уровень лактата превышал исходные значения в мозге ВУ крыс в 2,9 раза в мозге НУ крыс - в 3,2 раза, на 14 сутки

- в 2,3 и 2,5 раза соответственно. Содержание пирувата было достоверно ниже, чем у интактных животных, на 7-е сутки после травмы в среднем на 76% в обеих группах животных, на 14 сутки - в мозге ВУ крыс на 50%, НУ крыс - на 60%. Изучение содержания макроэргических фосфатов в мозге крыс выявило снижение содержания креатинфосфата и АТФ на фоне увеличения АДФ и АМФ. Содержание креатинфосфата на 7-е сутки после травмы в мозге ВУ крыс было на 55%, а НУ на 68% ниже, чем у интактных животных, на 14-е сутки - на 46% и 65% соответственно. Содержание АТФ на 7-е сутки после травмы у ВУ и НУ крыс на 50% и на 66%, а на 14-е сутки после травмы на 42% и 46% было меньше, чем у интактных животных. Максимальное увеличение содержания АДФ и АМФ наблюдалось на 3-й сутки после травмы. Так, по сравнению с интактными крысами в мозге ВУ содержание АДФ и АМФ достоверно возрастало в 3 и 3,6 раза, а в мозге НУ

- 3,2 и 2,7 раза соответственно. Значение энергетического заряда адениловой системы, регулирующего скорость расхода и синтеза энергии в клетке, на протяжении 21-х суток после травмы в мозге ВУ и, особенно НУ крыс, оставалось достоверно ниже, чем у интактных животных (рис. 1).

0,900 • 0,8000,7000,6000,600 ■

0,400 ■ _

Ъ— _— —А —■—ВУ интактные

0,300' А НУ интактные

0,200- —■—ВУЧМТ

„,„„ -А-НУ ЧМТ

0,1000,000 I I I I I I

1 3 7 14 21 сутки

Рис. 1. Влияние ЧМТ на значение энергетического заряда адениловой системы в мозге ВУ и НУ крыс

Полученные результаты свидетельствуют о нарушении углеводного обмена, развитии лактатного ацидоза и энергодефицита в головном мозге ВУ

и НУ крыс при ЧМТ. При этом метаболические изменения у НУ животных более выражены, чем у ВУ животных.

Влияние антигипоксантов, ноотропов и их комбинаций на выживаемость и отек головного мозга ВУ и НУ крыс после ЧМТ На 7-е сутки после ЧМТ в группе ВУ крыс выживало 60%, НУ - 47% крыс (рис. 2). Применение антигипоксантов и ноотропов увеличивало выживаемость животных после ЧМТ. На фоне введения фенибута и пирацетама по сравнению с нелеченными крысами выживало на 17% и 15% больше НУ животных, ВУ на 13% соответственно. Выживаемость ВУ животных после введения этомерзола увеличивалась на 18%, НУ - на 32%. При использовании бемитила выживаемость ВУ крыс возрастала на 15%, НУ на 34%.

100%

80%- /

60%-

40%'

20%

0%

«6 в» 84 85 86 83

Рис. 2. Влияние антигипоксантов, ноотропов и их комбинаций на выживаемость (%) высокоустойчивых и низкоустойчивых животных после черепно-мозговой травмы (1 - ЧМТ, 2 - пирацетам, 3 - фенибут, 4 -этомерзол, 5 - бемитил, б - пирацетам + этомерзол, 7 - пирацетам + бемитил, 8 - фенибут + этомерзол, 9 - фенибут + бемитил)

Сочетанное применение антигипоксантов в сочетании с ноотропами оказывало больший защитный эффект. Введение крысам пирацетама с этомерзолом увеличивало выживаемость ВУ крыс на 26%, НУ на 35%. Применение комбинации пирацетама с бемитилом увеличивало выживаемость ВУ животных на 15% и НУ на 46%. Использование фенибута в сочетании с бемитилом увеличивало выживаемость ВУ крыс на 23%, НУ на 41%. На фоне применения фенибута с этомерзолом выживало на 26% больше ВУ и на 39% НУ животных по сравнению с нелеченными крысами.

После ЧМТ у НУ животных отек мозга составлял 68%, интенсивность составляла 29 баллов; у ВУ - 54% и 15 баллов соответственно. В группах крыс, получавших антигипоксанты, ноотропы и их сочетание, уменьшались проявления отека, что заключалось в предупреждении увеличения веса мозга за счет повышения содержания в нем воды. На фоне применения ноотропов процент развития отека в группах ВУ и НУ животных в среднем снижался на

20% по сравнению с нелеченной группой животных. При введении фенибута и пирацетама интенсивность отека мозга у ВУ животных уменьшалась в среднем на б баллов, у НУ - на 9,7 баллов.

При введении антигипоксантов у ВУ крыс наибольший защитный эффект проявлял этомерзол, снижая процент развития отека мозга на 33%, а его интенсивность на 8,88 балла. У НУ крыс этомерзол снижал отек мозга на 25%, а его интенсивность на 10,61 балла. В группе НУ животных в большей степени предупреждал возникновение отека бемитил, уменьшая его на 29%, интенсивность на 12,33 балла. У ВУ животных бемитил снижал отек мозга на 25%, а его интенсивность - на 7,64 балла.

Применение комбинаций ноотропов с антигипоксантами оказывало более выраженное противоотечное действие. При введении пирацетама в сочетании с этомерзолом отек мозга у ВУ крыс уменьшался на 46%, его интенсивность 12,4 балла, у НУ - на 40% и 17,06 баллов соответственно. Применение пирацетама с бемитилом уменьшало отек мозга ВУ крыс на 40% и на 9,32 балла, НУ крыс - на 43% и на 18,35 балла. При введении фенибута с бемитилом отек мозга уменьшался у ВУ крыс на 45%, его интенсивность - на 11,6 балла, у НУ крыс - на 37% и 14,05 балла соответственно. При использовании фенибута с этомерзолом отек мозга снижался у ВУ животных на 44%, а его интенсивность на 12,28 балла, у НУ крыс на 35% и 15,77 балла соответственно.

Влияние антигипоксантов, ноотропов и их комбинаций на энергетический обмен в мозге ВУ я НУ крыс после ЧМТ

На фоне применения пирацетама и фенибута в ткани головного мозга ВУ и НУ крыс в равной степени снижались проявления энергодефицита и лактацидоза, однако на 21-е сутки после травмы содержание креатинфосфата, адениловых нуклеотидов, лактата и пирувата не достигало значений у интактных животных. На фоне действия бемитила на 3-й сутки после травмы содержание лактата снижалось в мозге ВУ крыс на 62%, в мозге НУ крыс на 58%, а содержание пирувата увеличивалось у ВУ крыс на 86%, у НУ крыс - в 3,3 раза (р<0,05). На 7-е сутки лечения бемитилом содержание лактата достоверно снижалось по сравнению с не леченными животными в мозге у ВУ крыс на 54%, пирувата увеличивалось в два раза, а в мозге НУ животных содержание лактата и пирувата достоверно не отличалось от значений у интактных животных. В мозге у ВУ крыс на фоне действия бемитила содержание лактата и пирувата восстанавливалось до уровня интактных животных на 14-е сутки после травмы. При введении этомерзола, в отличие от бемитила, уровень лактата и пирувата быстрее восстанавливался в группе ВУ крыс и на 7-е сутки достоверно не отличался от значений, характерных для интактных животных, а в группе у НУ крыс -на 14-е сутки после травмы. Применение комбинации пирацетама с бемитилом на 3-й сутки после травмы снижало уровень лактата в мозге у ВУ крыс на 55%, в мозге НУ крыс на 59% и увеличивало содержание пирувата в два и 3,5 раза соответственно (р<0,05). Восстановление показателей до уровня интактных животных наблюдалось в те же сроки, что и на фоне

монотерапии бемитилом. При введении фенибута совместно с бемитилом в мозге ВУ крыс содержание лактата снижалось на 3-й сутки после травмы на 38%, а содержание пирувата увеличивалось на 86%. На 7-е сутки содержание лактата снижалось на 42%, а пирувата возрастало на 89% и на 14-е сутки показатели достоверно не отличались от значений у интактных крыс. В мозге НУ фенибут с бемитилом снижал уровень лактата на 3-й сутки на 78% и увеличивал содержание пирувата в 4 раза. На 7-е сутки после травмы значения лактата и пирувата в мозге НУ крыс достоверно не отличалось от значений у интактных крыс. Применение фенибута в сочетании с этомерзолом сопровождалось снижением на 3-й сутки после травмы содержания лактата в мозге ВУ крыс на 57%, НУ - на 48%, и увеличением содержания пирувата на 71% и 325% соответственно. На фоне действия фенибута в сочетании с этомерзолом содержание лактата и пирувата в мозге ВУ крыс достоверно не отличалось от значений интактных животных на 7-е сутки после травмы. При этом содержание лактата и пирувата в мозге НУ крыс при введении антигипоксантов совместно с ноотропами соответствовало их уровню в мозге интактных ВУ крыс. Введение пирацетама сопровождалось достоверным увеличением содержания креатин фосфата на 3-й сутки после травмы у ВУ крыс на 51%, а у НУ животных - на 12%, на 7-е сутки после травмы - на 29% и 27% соответственно (табл. 1). Однако на 21-е сутки после травмы содержание креатинфосфата оставалось достоверно ниже, чем у интактных крыс. Монотерапия фенибутом оказывала сходное действие с эффектами пирацетама. На фоне бемитила содержание креатинфосфата на 7-е сутки посттравматического периода увеличивалось в мозге ВУ крыс на 34% (р<0,05), а в мозге НУ крыс восстанавливалось до значений, характерных для интактных животных. В мозге ВУ крыс содержание креатинфосфата нормализовалось на 14-е сутки после травмы. Применение этомерзола сопровождалось увеличением содержания креатинфосфата на 7-е сутки после ■> травмы в мозге НУ крыс на 63% (р<0,05), а в мозге ВУ уровень

креатинфосфата достоверно не отличался от значений у интактных крыс. На 14-е сутки уровень креатинфосфата на фоне действия этомерзола нормализовался в мозге и у НУ крыс. При комбинированном использовании пирацетама с бемитилом содержание креатинфосфата в мозге ВУ крыс возрастало на 3-й сутки после травмы на 66%, а в мозге НУ крыс - в 13 раз (р<0,05). Уровень креатинфосфата в мозге НУ крыс достоверно не отличался от значений у интактных ВУ крыс на 7-е сутки, а у ВУ крыс - на 14-е сутки после травмы. Введение крысам после ЧМТ этомерзола с пирацетамом сопровождалось на третьи сутки увеличением содержания креатинфосфата в мозге ВУ крыс на 79% (р<0,05), а в мозге НУ в пять раз. При этом содержание креатинфосфата у них восстанавливалось до значений у интактных животных у ВУ крыс на 7-е сутки, а у НУ крыс - на 14-е сутки после травмы. Введение крысам фенибута в сочетании с бемитилом сопровождалось достоверным увеличением на 3-й сутки после травмы содержания креатинфосфата в мозге ВУ животных на 46%, в мозге НУ в 16,5

Таблица 1

Влияние антипипоксантов, ноотропов и их сочетания на содержание креатинфосфата (мкмоль/г ткани) в головном мозге ВУ и НУ к гипоксии _крыс после ЧМТ (М ± т; п = 10)_

Группы живогаых Сроки исследования, супои

3 7 14 21

Ингастые ВУ НУ 4,20*0,23

ЗЗНД22

ЧМДкотроль) ВУ 1ДЩ23* 1,88+0,17" 277+0,09е 238*0,14"

НУ цидоз" 1,12*0,07 * 1,81*0,04*

ЧМГ+гофацяам ВУ 1,68аД21* 2,42+0,18' 2,49*0,09" 2ДШ),13*

НУ 0,19Ш,05* 1,28*0,об* 1,7910,1816 1,76*0,1816

ЧМГ+бемишл ВУ 1,75*0,18" 2^1*0,17" 4,1 ОШОД1" 4,22*0,21"

НУ 2ДШ),17Л ЗД9ЙА21" 3,1(Ш),17" 3,18*0,18"

ЧМГ+пирациам+ ВУ 1,84*0,17* 2,67*0,16?* 4,05*3,19^ 4,17*0,17*

бемишп НУ 2,45+0,14л 3,74*0,17** 3,98*0,18* 3,93*0,18*

ЧМТ+этомерэал ВУ 1,97*0,19" 4,18±0,17в 4,11*0,18* 4,22+0,19"

НУ 0,97*0,16 л 1,65*0,12 л 3,17*0,16" 3,19*0,17"

ЧМГ+пирацгтам+ ВУ 1,99Ю,14" 3,99*0,13* 4,29*0,15* 4,20*0,16*

этомерэол НУ 1,12*0,13 "* 2,78*0:16* 4,10*0,17* 3,90*0,17*

ЧМГ+фенйбуг ВУ 1,45*0,21 * 2,00±0,17а 2,45*0,0Г 2^0*0,12*

НУ ОДбсЫУЙ* 1,1ШЦ05* 1,43*0,09" 1,47*0,13"6

ЧМГ+фенибуг»- ВУ 1162±0,17'в 2,60*0,13л 4,1840,11е' 4,20*0,19^

бемишл НУ 2ДШ),09" 4,09*0,11" 4,10*0,16й" 4,17*0,16^

ЧМГ+фенибуг+ ВУ 1,4210,14* 3,92*0,14* 4,20*0,12*

эгомерэол НУ 1,18*0,11"* 2£8*0,09" 4,23*0,11* 4,25*0,13*

Примечание - * - достоверность различий (р<0,05) по сравнению с интактными ВУ крысами, 6-по сравнению с интактными НУ крысами,* - по сравнению с ЧМТ

раз, на 7-е сутки после травмы - на 38% и на 57% соответственно. На 14-е сутки после травмы содержание креатинфосфата в мозге животных обеих групп достоверно не отличалось от значений у интактных крыс. Введение крысам фенибута совместно с этомерзолом достоверно увеличивало на 3-й

сутки после травмы содержание креатинфосфата в мозге ВУ крыс на 28%, и на 7-е сутки после травмы восстанавливало до значений интактных животных. В мозге НУ животных на 3-й сутки после травмы при введении фенибута с этомерзолом содержание креатинфосфата возрастало в шесть раз по сравнению с нелеченными крысами, на 7-е сутки - на 195% и на 14-е сутки после травмы восстанавливалось до значений интактных ВУ крыс. Применение антигипоксантов, ноотропов и их сочетания увеличивало содержание АТФ и снижало содержание АДФ и АМФ в мозге ВУ и НУ крыс в посттравматическом периоде. Монотерапия пирацетамом в равной степени увеличивала содержание АТФ в мозге ВУ и НУ крыс, но не нормализовала его к 21-м суткам после травмы. Применение фенибута оказывало сопоставимое с пирацетамом действие на показатели адениловой системы. Применение бемитила увеличивало содержание АТФ в мозге НУ крыс на 172% на 3-й сутки и полностью нормализовало на 7-е сутки после травмы. В группе ВУ крыс бемитил увеличивал содержание АТФ на 26% на 7-е сутки и восстанавливал его на 14-е сутки после травмы. Применение этомерзола увеличивало на 3-й сутки после травмы содержание АТФ в мозге ВУ крыс в два раза по сравнению с не леченными животными и нормализовало его уровень на 7-е сутки после травмы. В мозге НУ крыс содержание АТФ увеличивалось на 113% (р<0,05) и на 14-е сутки после травмы достоверно не отличалось от значений у интактных крыс. Комбинированное применение пирацетама с бемитилом приводило к увеличению содержания АТФ на 7-е сутки после травмы в мозге ВУ крыс на 37% (р<0,05) и восстанавливало до уровня интактных животных на 14-е сутки после травмы. В мозге НУ крыс содержание АТФ на фоне действия пирацетама с бемитилом на 7-е сутки достоверно не отличалось от значений у интактных ВУ животных. Сочетанное применение пирацетама с этомерзолом восстанавливало содержание АТФ, АДФ и АМФ в мозге крыс обеих групп в те же сроки, что и монотерапия этомерзолом. Однако на фоне введения НУ животным этомерзола в сочетании с пирацетамом содержание адениннуклеотидов в мозге достоверно не отличалось от значений у интактных ВУ животных. Применение фенибута в сочетании с бемитилом сопровождалось увеличением на 3-й сутки содержания АТФ в мозге ВУ крыс на 65%, а в мозге НУ - в 3,5 раза, восстанавливаясь на 7-е сутки после травмы до величин, характерных для интактных ВУ крыс. На 7-е сутки после травмы на фоне действия фенибута с бемитилом содержание АТФ в мозге ВУ крыс возрастало на 30% и восстанавливалось до значений интактных животных на 14-е сутки после травмы. Комбинированное применение фенибута с этомерзолом увеличивало содержание АТФ в мозге ВУ крыс на 3-й сутки после травмы на 40% и восстанавливало его до уровня интактных крыс к 7-м суткам после травмы. Введение фенибута в сочетании с этомерзолом НУ крысам сопровождалось увеличением на 7-е сутки содержания АТФ в мозге на 185% (р<0,05). На 14-е сутки после травмы содержание АТФ в мозге НУ крыс достоверно не отличалось от значений у интактных высокоустойчивых крыс. Содержание АДФ и АМФ на фоне действия антигипоксантов,

ноотропов и их сочетания достоверно снижалось по сравнению с нелеченными крысами, динамика их изменения согласовалась с динамикой изменения содержания АТФ. Изменения содержания адениннуклеотидов на фоне применения в посттравматическом периоде антигипоксантов, ноотропов и их сочетания приводили к увеличению энергетического заряда адениловой системы мозга ВУ и НУ крыс (табл. 2).

Таблица 2

Влияние антигипоксантов, ноотропов и их сочетания на энергетический заряд адениннуклеотидов в головном мозге ВУ и НУ к гипоксии крыс после

ЧМТ (М ± т, п=10)

Группы животных Охжи исследования, суп®

3 7 14 21

Интакшые ВУ НУ 0,81710,009 0,77510,003

ЧМГ ВУ 0,499ЮД)5* 0,62610,004* 0,67710,001" 0,75810,005а

НУ 034510,001'® 0,45910,002й 0,52710,ОГО86 0,615*0,003*

ЧМГ+ ВУ 0,551Ю,001* 0,68410,003* 0,772+0,004® 0,84610,005*

ПИраЦБПМ НУ о^ю.оог'6 0,502+0,00316 0,64310,002* 0,706+0,00316

ЧМГ+ ВУ 0,632±0,004" 0,75110,005" 0,848*0,004" 0,860*0,002"

бемишл НУ 0,49210,002й1 0,76710,003" 0,774+0,001® 0,71810,003я

ЧМГ+ ЙУ 0,66210,003* 0,787*0,004'* 0,860*0,005® 0,856+0,002е"

пирацетам -»бемишл НУ 0^14Ю,001& 0,81310,002* ОДМЮ.ООЗ6' 0,843*0,004®

ЧМГ+ ВУ 0,71ЙД002" 0,863Ю,004" 0,858*0,003" 0,865*0,003"

эгомерэол НУ 0,45010,003л 0,613«,(ЮЗ1* 0,76210,001® 0,77110,004®

ЧМГ+ ВУ 0,73210,004е 0,85410,002® 0,861*0,001" 0,872+0,004"

пирацетам+ этомерэш НУ 050710,002* 0Д)1ЮД)1& 0,829Ю,002й> 0,817*0,003®

ЧМГ+ ВУ 0,53010,002* 0,646Ю,004а 0,717*0,ОС? 0,76210,003*

фенибут НУ 0370±0,001 * 0,46010,003 - 0^92+0,002^ 0,614+0,002 *

ЧМГ+ ВУ о&ш&н"6 0,740+0,003^ 0,827+0,004® 0,851+0,003®

фенибуг+ бемипш НУ 0,55710,001е 0,821+0,002" 0,814+0,004® 0,828±0,002®

ЧМГ+ ВУ 0,59710,002" 0,795+0,005л 0,828+0,003® 0,858*0,004®

фенибуг+ этомерзоя НУ 0,587+0,001л 0,711±0,004" 0,826+0,002 0,820+0,003®

Примечание - * - достоверность различий (р<0,05) по сравнению с интактными ВУ крысами, 6-по сравнению с интактными НУ крысами," - по сравнению с ЧМТ

Прогнозирование с помощью математического моделирования сроков нормализации метаболических показателей в мозге крыс после ЧМТ и на фоне ее лечения

Проведенные расчеты показывают, что ЧМТ средней степени тяжести вызывает глубокие и продолжительные нарушения энергетического обмена головного мозга. У ВУ не леченных животных содержание АТФ в мозге будет достоверно отличаться на 5% от уровня интактных животных лишь на 47-е сутки, содержание АДФ на 45-е сутки и АМФ на 49-е сутки, креатинфосфата на 78-е сутки после травмы. Столь же продолжителен и лактатный ацидоз в мозге травмированных крыс. Содержание лактата в мозге ВУ крыс достоверно не будет отличаться от значений у интактных крыс на 66-е сутки, а пирувата на 47-е сутки после травмы. В мозге НУ животных показатели энергетического обмена восстановятся в более поздние сроки посттравматического периода. Так, содержание АТФ достоверно не будет отличаться от значений интактных животных на 68-е сутки, АДФ - на 54-е сутки, АМФ - на 54-е сутки и креатинфосфата - на 79-е сутки после травмы. Содержание лактата в мозге НУ животных нормализуется к 89-м суткам, а пирувата - к 68-м суткам после травмы. Таким образом, восстановление энергетического потенциала головного мозга ВУ животных после ЧМТ без лечения возможно на 40- 78-е сутки, а НУ - на 54 - 90-е сутки после травмы.

Разработанные математические модели позволяют прогнозировать максимальное отклонение содержания показателей энергетического обмена от нормальных значений и сроки их восстановления в мозге животных на фоне лечения ЧМТ. Так, содержание креатинфосфата на фоне введения пирацетама достигнет значений, характерных для интактных крыс, мозге ВУ крыс на 38-е сутки, НУ крыс - на 47-е сутки. Сходную терапевтическую эффективность проявляет фенибут, на фоне которого уровень креатинфосфата достигнет нормальных величин в мозге ВУ крыс на 53-е сутки, НУ на 56-е сутки. Математически показано, что восстановление содержания креатинфосфата на фоне введения антигипоксантов происходит на сутки раньше, чем было определено в эксперименте при фиксированном сроке исследования. Так, в мозге ВУ крыс содержание креатинфосфата достигнет значений интактных животных при введении бемитила на 13-е сутки, этомерзола - на 6-е сутки, в мозге НУ крыс - 6-е сутки и 11-е сутки соответственно. На фоне применения антигипоксантов в сочетании с ноотропами восстановление содержания креатинфосфата по расчетным данным происходит в более короткие сроки, чем при монотерапии, что совпадает с полученными экспериментальными данными. Так, в мозге ВУ крыс содержание креатинфосфата не будет достоверно отличаться от значений интактных крыс при введении пирацетама с этомерзолом на 4-е сутки, фенибута с этомерзолом на 6-е сутки, пирацетама с бемитилом на 13-е сутки, фенибута с бемитилом на 13,5-х суток. В мозге НУ крыс соответственно при введении пирацетама с бемитилом - на 5-е сутки, фенибута с бемитилом - на 5,6-х суток, фенибута с этомерзолом - 8,8-х суток, пирацетама с этомерзолом - на 9-е сутки. Прогнозируемая на

основании математических моделей нормализация содержания АТФ в мозге ВУ крыс предполагается при введении фенибута на 43,2-х суток, пирацетама на 35,7-х суток, бемитила на 13-е сутки, этомерзола - 7-е сутки. В мозге НУ крыс соответственно при введении фенибута на 37-е сутки, пирацетама на 31-е сутки, этомерзола - 13,5-х суток бемитила - 7-е сутки. При использовании антигипоксантов в комбинации с ноотропами нормализация содержания АТФ в мозге ВУ крыс возможна на фоне этомерзола с пирацетамом на 6-е сутки, этомерзола с фенибутом - на 6,5-х суток, бемитила с пирацетамом - 11-е сутки, бемитила с фенибутом - 12-е сутки. В мозге НУ крыс соответственно на фоне действия бемитила с пирацетамом -на 5-е сутки, бемитила с фенибутом - 6,6-х суток, этомерзола с фенибутом -10-е сутки, этомерзола с пирацетамом - на 12,7-х суток. Данные математического анализа свидетельствуют, что сроки прогнозируемой нормализации содержания АТФ и АДФ в мозге ВУ и НУ животных в целом сходны с восстановлением содержания АТФ, что подтверждает согласованность изменений адениннуклеотидов. Энергетический заряд адениннуклеотидов, по расчетным данным, будет отличаться на 5% от уровня интактных животных в мозге ВУ крыс при монотерапии пирацетамом на 25-е сутки, НУ - на 28-е сутки. Применение фенибута для коррекции энергетического дефицита головного мозга животных после ЧМТ позволит восстановить пул адениннуклеотидов до уровня интактных крыс у ВУ на 22 -е сутки, а у НУ на 35-е сутки постгравматического периода. Введение животным антигипоксантов оказывает более выраженное энергостабилизирующее действие, чем ноопгропов. Так, по расчетным данным на фоне действия бемитила энергетический заряд адениннуклеотидов достоверно не будут отличаться от значений у интактных ВУ крыс на 13-е сутки, у НУ - на 6,6-х суток. При введении этомерзола нормализация энергетического заряда в группе ВУ крыс происходит на 7-е сутки, НУ - на 13-е сутки после травмы.

Математическое моделирование позволяет прогнозировать нормализацию энергетического заряда адениловой системы в мозге ВУ животных на фоне введения пирацетама с бемитилом на 8,5-х суток, а в мозге НУ крыс на 5,2-х суток. Применение пирацетама с этомерзолом восстанавливает энергетический заряд адениннуклеотидов в мозге ВУ крыс на 5-е сутки, НУ на 12-е сутки. Введение фенибута с бемитилом позволяет ожидать нормализации энергетического заряда у ВУ крыс на 11,6-х суток, у НУ крыс - на 6-е сутки. Фенибут в сочетании с этомерзолом может нормализовать энергетический заряд у ВУ крыс на 5,5-х суток, у НУ крыс -на 9-е сутки.

Выбранные в эксперименте сроки исследования метаболических изменений в мозге животных не позволили установить, в какие сроки на' фоне действия ноотропов возможно уменьшение проявлений метаболического ацидоза. Применение математических" моделей свидетельствует, что уровень лактата достигнет значений' интактных животных в мозге ВУ крыс при введении пирацетама на 37-е сутки, фенибута

- на 43-е сутки, а в мозге НУ крыс - на 38-е сутки и 57-е сутки соответственно. Антигипоксанты в более ранние сроки, чем ноотропы, восстанавливают до уровня интактных животных содержание лактата в мозге травмированных крыс. Так, у ВУ животных при введении бемитила содержание лактата нормализуется на 14-е сутки, этомерзола - на 6,5-х суток, у НУ крыс - на 6,6-х суток и 13,5-х суток соответственно. Применение этомерзола в сочетании с пирацетамом, по расчетным данным, нормализует уровень лактата в мозге ВУ крыс на 5-е сутки, этомерзола с фенибутом - на 5,7-х суток, бемитила с пирацетамом - 12-е сутки, бемитила с фенибутом -на 13-е сутки. В мозге НУ крыс уровень лактата будет отличаться на 5% от значений у интактных животных при введении бемитила с пирацетамом - на 5-е сутки, бемитила с фенибутом - 6-е сутки, этомерзола с фенибутом - 12-е сутки и этомерзола с пирацетамом - 13-е сутки. Прогнозируемые на основании математических моделей сроки нормализации содержания пирувата, а также величины отношения лактата к пирувату в мозге Крыс на фоне введения после ЧМТ антигипоксантов, ноотропов и их комбинаций в целом сходны с динамикой восстановления содержания лактата. Расчетные данные свидетельствуют, что при монотерапии метаболических нарушений в группе ВУ крыс наибольшую эффективность проявляет этомерзол, в группе НУ крыс - бемитил. При комбинированной терапии посттравматических нарушений метаболизма в головном мозге ВУ крыс эффективнее этомерзол в сочетании и пирацетамом, в мозге НУ крыс - бемитил в сочетании с пирацетамом. Данные, полученные с помощью математических моделей, в целом были сопоставимы с данными биохимического анализа (рис. 3). о,»оо.

одо

0,700

0,(00

о,воо

0/400

21 сутши

Рис. 3. Значения величины энергетического заряда адениловой системы в головном мозге высокоустойчивых крыс, полученные с помощью математических моделей (м/м) и биохимического анализа (б/х)

Таким образом, используя математические модели и теоретический расчет сроков восстановления нарушенных показателей энергетического обмена, можно ограничиться проведением традиционных исследований в течение двух недель с момента травмы. Динамику восстановления показателей в этом случае целесообразно рассчитать, используя предлагаемые математические модели. С их помощью можно также оценивать эффективность проводимой фармакотерапии последствий черепно-мозговой травмы.

ВЫВОДЫ

1. Степень восстановления метаболических изменений в головном мозге после черепно-мозговой травмы зависит от индивидуальной устойчивости организма к острой гипоксии.

2. Применение после черепно-мозговой травмы средней степени тяжести бемитила, этомерзола, пирацетама, фенибута- и их сочетаний увеличивает выживаемость высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии животных и уменьшает выраженность проявлений отека головного мозга.

3. Применение антигипоксантов, иоотропов и их сочетания способствует редукции возникающих после черепно-мозговой травмы метаболических расстройств в мозге, проявляющейся снижением лактатного ацидоза и стабилизацией энергетического потенциала головного мозга.

4. При монотерапии ноотропы уступают по эффективности антигипоксантам, при сочетании ноотропов с антигипоксантами церебропротекторное действие выражено больше, чем при монотерапии. Применение в посттравматическом периоде антигипоксантов в сочетании с ноотропами увеличивает долю высокоустойчивых к гипоксии животных в общей популяции.

5. В группе высокоустойчивых к гипоксии животных наибольшую терапевтическую эффективность проявляет этомерзол (25 мг/кг), а также его сочетание с пирацетамом (80 мг/кг) и фенибутом (25 мг/кг)). В группе низкоустойчивых животных - бемитил (25 мг/кг) и его сочетание с пирацетамом и фенибутом.

6. Разработанные математические модели позволяют прогнозировать возможное отклонение показателей энергетического обмена в мозге животных от нормальных значений, сроки их восстановления и оценивать эффективность проводимой фармакотерапии последствий черепно-мозговой травмы.

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Способность антигипоксантов бемитила и этомерзола уменьшать напряженность функционирования метаболических путей у низкоустойчивых к гипоксии животных позволяет рассматривать эти препараты в качестве эффективных средств для повышения индивидуальной устойчивости организма после перенесенной черепно-мозговой травмы.

2. Аддитивное взаимодействие ноотропов (пирацетама, фенибута) и антигипоксантов (бемитила, этомерзола) позволяет рекомендовать данную рецептуру для коррекции функционально-метаболических расстройств после черепно-мозговой травмы.

3. При коррекции посттравматических функционально-метаболических нарушений головного мозга у животных с различной индивидуальной устойчивостью к гипоксическому фактору в группе низкоустойчивых

особей предпочтение следует отдавать использованию сочетания бемитила с пирацетамом и фенибутом. В группе высокоустойчивых -этомерзолу в сочетании с пирацетамом и фенибутом.

4. Предложенные математические модели могут использоваться для прогнозирования отклонения показателей энергетического обмена в биологических средах от нормальных значений при экстремальных воздействиях, сроков их восстановления и оценки эффективности проводимой фармакотерапии метаболических нарушений.

5. Применение разработанных математических моделей позволяет обеспечить существенную экономию средств на проведение экспериментальных работ по испытанию фармакологических препаратов при других экстремальных воздействиях.

Список научных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Зарубина И.В., Курицына Н.А., Шабанов П.Д. Фармакологическая модуляция устойчивости к гипоксии при черепно-мозговой травме // Актуальные проблемы авиационной и космической медицины / Мат. Всеарм. научн. конф., - СПб., 2003. - С. 39 - 40.

2. Зарубина И.В., Курицына Н.А., Шабанов П.Д. Влияние комбинации пирацетама и бемитила на энергетический обмен в головном мозге после черепно-мозговой травмы // «Актуальные проблемы фармакологии» / Тр. научн. конф., Барнаул, 2003. - С. 16.

3. Зарубина И.В., Курицына Н.А., Шабанов П.Д. Поведенческие и метаболические изменения в мозге различных по устойчивости к гипоксии крыс после перенесенной черепно-мозговой травмы // «Механизмы функционирования висцеральных систем» / 3 Всерос. конф. с менад, участием, СПб.- 2003. - С. 117 - 118.

4. Зарубина И.В., Курицына Н.А. Повышение резервных возможностей организма к гипобарической гипоксии с помощью этомерзола //Прогрессивные научные технологии для здоровья человека: Межд. конгресс.- Кара-Даг, Феодосия, Украина, - М.: МАКС Пресс, 2003. - С. 195 - 196.

5. Зарубина И.В., Курицына Н.А., Черепанова Ю.А. Поиск эффективных при черепно-мозговой травме церебропротекторов // «Предпосылки и эксперимент в науке». СПб. - 2003, № 1. - С. 14 - 15.

6. Зарубина И.В., Курицына Н.А. Защитные эффекты этомерзола при черепно-мозговой травме // «Новые фармакологические средства в ветеринарию), XV Межд. научн. - практ. конф. - СПб, 2003.'- С .69 - 70.

7. Зарубина И.В., Локачук Ю.А., Курицына Н.А. Способ повышения устойчивости к гипоксии при черепно-мозговой травме // Усовершенствование методов и аппаратуры, применяемых в учебном процессе, медико-биологических исследованиях и клинической практике. СПб, 2004, Вып. 35 .- С. 44 - 45.

8. Зарубина И.В., Курицына Н.А., Шабанов П.Д. Способ экспериментальной терапии отека головного мозга после черепно-

мозговой травмы // Усовершенствование методов и аппаратуры, применяемых в учебном процессе, медико-биологических исследованиях и клинической практике. СПб, 2004, Вып. 3S. - С. 66- 67.

9. Zarubina I.V., Kuritsina N.A., Shabanov P.D.Regulation of metabolism of the brain with piracetam and bemityl folowing brain injuri // Progress in biotechnolgy and neurobiology - integrative medicine / Hurgada, Egypt, Africa,2004. - P. 73 - 74.

Ю.Зарубина И.В., Курицына RA., Шабанов П.Д. Защитное действие пирацетама и бемитила при черепно-мозговой травме // Психофармакол. и биол. наркол. - 2004. - Т. 4, № 1. - С. 581 - 584.

11. Зарубина И.В., Курицына Н.А., Шабанов П.Д. Фармакологическая коррекция нарушений интегративной деятельности центральной нервной системы при черепно-мозговой травме // «Проблемы интеграции функций в физиологии и медицине» / Тез. конф. с межд. участием, Минск, ПЧУП «Бизнесофсет», 2004. - С. 141 - 142.

12.Зарубина И.В., Курицына Н.А., Шабанов П.Д. Церебропротекторные эффекты комбинированного применения пиразидола и бемитила при черепно-мозговой травме // Бюлл. эксперим. биол. и мед. 2004. - Т. 137. -С. 68-72.

13.Зарубина И.В., Ходченков А.С., Курицына Н.А., Шабанов П.Д. Защитное действие комбинации фенибута и этомерзола при черепно-мозговой травме // Дизрегуляционная патология органов и систем (экспериментальная и клиническая патофизиология) / Мат. Ш Рос. конгресса по патофизиологии, М.: 2004. - С. 198- 199.

Список рационализаторских предложений

1. Способ оценки тяжести черепно-мозговой травмы. Удост. № 8277/2 от 07.05.2003г., ВМедА

2. Способ измерения температуры головного мозга у экспериментальных животных. Удост. № 8267/1 от 09.042003г., ВМедА

3. Способ скрининга для оценки эффективности церебропротекторов при черепно-мозговой травме. Удост. № 8268/1 от 09.04.2003г., ВМедА

4. Способ моделирования малоинвазивной локальной ишемии мозга. Удост. № 8307/2 от 12.09.2003г., ВМедА

5. Способ моделирования малоинвазивной ишемии спинного мозга. Удост. № 8308/2 от 12.09.2003г., ВМедА

6. Способ повышения устойчивости к гипоксии при черепно-мозговой травме. Удост. № 8387/5 от 14.10,2003г., ВМедА

7. Способ экспериментальной терапии отека головного мозга после черепно-мозговой травмы. 8389/5 от 14.10.2003г., ВМедА

Тираж 100 экз. Подписано в печать 01.07. 05 г. Формат 60x84 '/и Объем 1,25 пл. Заказ № {СО.

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

0 5-1 40 0 2

РНБ Русский фонд

2006А 9275

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. В общей структуре травматизма травма головного мозга составляет 45%, при этом преобладают формы легкой и средней степени тяжести. Полное выздоровление после перенесенной черепно-мозговой травмы наступает лишь у 30-35% пострадавших, в 75% случаев наблюдаются длительные функционально-метаболические нарушения центральной нервной системы, приводящие больных к социальной недостаточности и инвалидности (Крылов В.Е., Лебедев В.В., 2000). Выраженность гипоксии определяет клиническую картину травматической болезни головного мозга, приводит к развитию «постгипоксической энцефалопатии» и служит важным звеном ее патогенеза (Емельянов А.Ю., 2000). Повреждение гематоэнцефалического барьера при черепно-мозговой травме сопровождается глубокими нарушениями в мозге энергетического обмена, степень восстановления которого зависит, в частности, от индивидуальной устойчивости организма к острой гипоксии. В связи с этим повышение устойчивости головного мозга при черепно-мозговой травме - актуальная медицинская проблема. В посттравматическом периоде применяют различные лекарственные средства, предназначенные для коррекции нейрометаболических и иммунологических изменений, сосудистого тонуса, водно-солевого и кислотно-основного баланса, предупреждения развития отека головного мозга и других нарушений. В последние годы в лечении черепно-мозговой травмы все чаще используют ноотропы, отмечая их способность к повышению толерантности мозга к различным повреждающим воздействиям за счет активации пластических процессов в центральной нервной системе (Воронина Т.А., 1998; Дуровских И.В. и соавторы, 2001). Однако число современных ноотропных средств весьма ограничено и не соответствует клиническим потребностям (Качков И.А. и соавторы, 1999). Недостаточная эффективность ноотропов при лечении тяжелых повреждений центральной нервной системы обуславливает их назначение в высоких дозах, что нередко сопровождается побочными эффектами (Новиков В.Е., Кулагин К.Н., 2002). В связи с этим поиск новых препаратов с ноотропной активностью или возможности их комбинирования со средствами других фармакологических классов остается актуальной задачей фармакологии.

В посттравматическом периоде целесообразно применение антигипоксических средств защиты метаболического типа действия с энергостабилизирующими свойствами. Таким требованиям отвечают антигипоксанты бемитил и этомерзол, фармакологические эффекты которых опосредованы через активацию протеинсинтеза, ферментов энергетического обмена и антиоксидантных систем, что обуславливает их применение в качестве лечебно-реабилитационных средств для ускорения восстановительных, репаративных и метаболических процессов (Гречко А.Т., 1992).

Патогенетические закономерности травматического повреждения мозга предопределяют тактику терапевтического воздействия, которое, безусловно, должно быть ранним и комплексным с учетом патогенетической направленности. Следовательно, в традиционную терапию посттравматических нарушений следует включать фармакологические средства ноотропного и противогипоксического действия. Однако данные литературы о возможности повышения индивидуальной устойчивости мозга с помощью комбинированного применения ноотропов и антигипоксантов отсутствуют. Это послужило основанием для . изучения влияния антигипоксантов, ноотропов и их комбинаций на метаболические изменения мозга крыс с различной устойчивостью к острой гипоксии после черепно-мозговой травмы.

Актуальным аспектом исследования также является разработка математических моделей, позволяющих прогнозировать сроки нормализации энергетического обмена в мозге после черепно-мозговой травмы.

Целью настоящей работы явилось изучение церебропротекторного действия антигипоксантов бемитила и этомерзола, ноотропов пирацетама и фенибута и их комбинаций у животных с различной устойчивостью к гипоксии после черепно-мозговой травмы. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1. Исследовать изменения показателей энергетического обмена в головном мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс после черепно-мозговой травмы.

2. Изучить влияние бемитила, этомерзола, пирацетама, фенибута и их комбинаций на выживаемость и выраженность отека головного мозга высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс после черепно-мозговой травмы.

3. Разработать математические модели для прогнозирования сроков нормализации показателей энергетического обмена после черепно-мозговой травмы и оценки эффективности применения антигипоксантов, ноотропов и их сочетания в посттравматическом периоде.

4. В эксперименте и с помощью математических моделей оценить влияние антигипоксантов, ноотропов и их сочетания на показатели энергетического обмена в мозге высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс после черепно-мозговой травмы.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ.

Экспериментально установлено, что в метаболических изменениях головного мозга крыс и степени их восстановления после черепно-мозговой травмы существенную роль играет индивидуальная устойчивость животных к гипоксии.

Изучены особенности церебропротекторного действия антигипоксантов, ноотропов и их комбинаций у низкоустойчивых и высокоустойчивых к гипоксии животных. Показано, что при монотерапии ноотропы уступают по эффективности антигипоксантам, при комбинировании ноотропов с антигипоксантами церебропротекторное действие выражено больше, чем при монотерапии. В группе высокоустойчивых к гипоксии крыс наибольшей эффективностью обладает этомерзол и его сочетание с пирацетамом и фенибутом. В группе низкоустойчивых к гипоксии крыс - бемитил и его сочетание с пирацетамом и фенибутом.

Установлено, что на фоне действия антигипоксантов в сочетании с ноогропами показатели энергетического обмена в мозге низкоустойчивых животных восстанавливаются до значений, характерных для интактных высокоустойчивых крыс.

Впервые разработаны математические модели, позволяющие прогнозировать сроки нормализации метаболических показателей после черепно-мозговой травмы и оценивать эффективность применения фармакологических средств в посттравматическом периоде. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. В метаболических изменениях головного мозга и степени их восстановления после черепно-мозговой травмы существенную роль играет индивидуально детерминированный тип метаболизма, который проявляется в разделении особей на высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии.

2. Антигипоксанты, ноотропы и их комбинации уменьшают частоту и выраженность проявлений отека мозга, увеличивают выживаемость высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс после черепно-мозговой травмы.

3. Применение после черепно-мозговой травмы антигипоксантов, ноотропов и их сочетаний способствует снижению лактатного ацидоза, стабилизации энергетического потенциала головного мозга ! высокоустоичивых и низкоустоичивых крыс.

4. При монотерапии ноотропы уступают антигипоксантам по эффективности. Наибольшее церебропротекторное действие в группе высокоустойчивых животных оказывает этомерзол, в группе низкоустойчивых крыс - бемитил. При комбинированной терапии в группе высокоустойчивых крыс наибольшей эффективностью обладает этомерзол в комбинации с пирацетамом и фенибутом, группе низкоустойчивых крыс - бемитил в комбинации пирацетамом и фенибутом.

5. Эффективность комбинированного применения после черепно-мозговой травмы антигипоксантов с ноотропами заключается в восстановлении показателей энергетического обмена в мозге низкоустойчивых животных до значений, характерных для интактных высокоустойчивых крыс.

6. Разработанные математические модели позволяют прогнозировать возможное отклонение показателей энергетического обмена в мозге животных от нормальных значений, сроки их восстановления и оценивать эффективность фармакотерапии последствий черепно-мозговой травмы.

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ:

Результаты проведенного исследования обосновывают новые возможности метаболической защиты головного мозга при черепно-мозговой травме сочетанием антигипоксантов с ноотропами и могут служить основой для дальнейшего целенаправленного поиска новых комбинаций препаратов этих фармакологических классов для коррекции метаболических нарушений при экстремальных воздействиях.

Способность антигипоксантов уменьшать напряженность функционирования метаболических путей у низкоустойчивых к гипоксии животных позволяет рассматривать их в качестве эффективных средств для повышения индивидуальной устойчивости организма после черепно-мозговой травмы.

Разработанные математические модели позволяют оценивать в эксперименте и практической медицине эффективность применения фармакологических средств и прогнозировать динамику изменений метаболических показателей при патологических состояниях, при этом экономить время и материальные средства на проведение трудоемких экспериментов.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации доложены на Всеармейской научной конференции «Актуальные проблемы авиационной и космической медицины» (Санкт-Петербург, 2003); на научной конференции «Актуальные проблемы фармакологии» (Барнаул, 2003); на ИГ Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем» (Санкт-Петербург, 2003); на Международном Конгрессе «Прогрессивные научные технологии для здоровья человека» (Феодосия, Украина, 2003); на XV Международной научно-практической конференции «Новые фармакологические средства в ветеринарии» (Санкт-Петербург, 2003); научной конференции с международным участием «Проблемы интеграции функций в физиологии и медицине» (Минск, Беларусь, 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); Международном междисциплинарном семинаре «Прогресс в биотехнологии и нейробиологии - интегративная медицина» (Хургада, Египет, 2004).

Апробация диссертации прошла на заседании кафедр фармакологии и патологической физиологии Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова МО РФ. Диссертационная работа выполнена в рамках научной темы 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». ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 2 журнальные статьи, внедрено 7 рационализаторских предложений.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Материалы диссертации изложены на 130 страницах машинописного текста, иллюстрированы 22 таблицами и 6 рисунками. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы с изложением основных сведений об использованных препаратах и материалов и методов исследования, четырех глав собственных исследований, главы с обсуждением результатов исследований, выводов, научно-практических рекомендаций. Библиографический указатель содержит 187 наименований, в том числе 120 отечественных и 67 иностранных.

ВЫВОДЫ

2. Применение после черепно-мозговой травмы средней степени тяжести бемитила, этомерзола, пирацетама, фенибута и их сочетаний уменьшает выраженность проявлений отека головного мозга у высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии животных.

3. Применение антигипоксантов, ноотропов и их сочетания способствует редукции возникающих после черепно-мозговой травмы метаболических расстройств в мозге, проявляющейся снижением лактатного ацидоза и стабилизацией энергетического потенциала головного мозга.

4. При монотерапии ноотропы уступают по эффективности антигипоксантам, при сочетании ноотропов с антигипоксантами церебропротекторное действие выражено больше, чем при монотерапии. Применение в посттравматическом периоде антигипоксантов в сочетании с ноотропами увеличивает долю высокоустойчивых к гипоксии животных в общей популяции.

5. В группе высокоустойчивых к гипоксии животных наибольшую терапевтическую эффективность проявляет этомерзол (25 мг/кг), а также его сочетание с пирацетамом (80 мг/кг) и фенибутом (25 мг/кг)). В группе низкоустойчивых животных - бемитил (25 мг/кг) и его сочетание с пирацетамом и фенибутом.

6. Разработанные математические модели позволяют прогнозировать возможное отклонение показателей энергетического обмена в мозге животных от нормальных значений, сроки их восстановления и оценивать эффективность проводимой фармакотерапии последствий черепно-мозговой травмы.

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Способность антигипоксантов бемитила и этомерзола уменьшать напряженность функционирования метаболических путей у низкоустойчивых к гипоксии животных позволяет рассматривать эти препараты в качестве эффективных средств для повышения индивидуальной устойчивости организма после перенесенной черепно-мозговой травмы.

2. Аддитивное взаимодействие ноотропов (пирацетама, фенибута) и антигипоксантов (бемитила, этомерзола) позволяет рекомендовать данную рецептуру для коррекции функционально-метаболических расстройств после черепно-мозговой травмы.

3. При коррекции посттравматических функционально-метаболических нарушений головного мозга у животных с различной индивидуальной устойчивостью к гипоксическому фактору в группе низкоустойчивых особей предпочтение следует отдавать использованию сочетания бемитила с пирацетамом и фенибутом. В группе высокоустойчивых -этомерзолу в сочетании с пирацетамом и фенибутом.

4. Предложенные математические модели могут использоваться для прогнозирования отклонения показателей энергетического обмена в биологических средах от нормальных значений при экстремальных воздействиях, сроков их восстановления и оценки эффективности проводимой фармакотерапии метаболических нарушений.

5. Применение разработанных математических моделей позволяет обеспечить существенную экономию средств на проведение экспериментальных работ по испытанию фармакологических препаратов при других экстремальных воздействиях.