Автореферат и диссертация по медицине (14.03.06) на тему:Сравнительная оценка временной организации чувствительности экспериментальных животных к психотропным веществам с разнонаправленным действием

ДИССЕРТАЦИЯ
Сравнительная оценка временной организации чувствительности экспериментальных животных к психотропным веществам с разнонаправленным действием - диссертация, тема по медицине
АВТОРЕФЕРАТ
Сравнительная оценка временной организации чувствительности экспериментальных животных к психотропным веществам с разнонаправленным действием - тема автореферата по медицине
Филиппова, Гюзель Фаритовна Челябинск 2014 г.
Ученая степень
кандидата медицинских наук
ВАК РФ
14.03.06
 
 

Автореферат диссертации по медицине на тему Сравнительная оценка временной организации чувствительности экспериментальных животных к психотропным веществам с разнонаправленным действием

На правах рукописи

Филиппова Гюзель Фаритовна

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВРЕМЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ К ПСИХОТРОПНЫМ ВЕЩЕСТВАМ С РАЗНОНАПРАВЛЕННЫМ

ДЕЙСТВИЕМ

14.03.06 - Фармакология, клиническая фармакология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата медицинских наук

1 и АПР 2Щ

005547010

Челябинск - 2014

005547010

Работа выполнена на кафедре фармакологии и клинической фармакологии Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор

Ларионов Леонид Петрович

Официальные оппоненты:

Валеева Лилия Лнваровна доктор медицинских наук, профессор, ГБОУ ВПО "Башкирский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации, кафедра фармакологии № 2, заведующая

Батурин Владимир Александрович доктор медицинских наук, профессор, ГБОУ ВПО "Ставропольский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации, кафедра клинической фармакологии, аллергологии и иммунологии с курсом ПДО, заведующий

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научно-исследовательский институт фармакологии имени В. В. Закусова» Российской академии медицинских наук

Защита диссертации состоится «27» мая 2014 года в _часов на заседании

Диссертационного совета Д 208.117.03 при Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, по адресу: 454092, г. Челябинск, ул. Воровского, 64.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (454092, г. Челябинск, ул. Воровского, 64) и на сайте www.chelsma.ru.

Автореферат разослан «_»_2014 года.

Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор медицинских наук

Ю.С. Шишкова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы исследовании и степень ее разработанности

Повторяемость процессов - один из признаков жизни. Все клетки и системы организма, да и организм в целом, и его функции подвержены колебаниям биологических ритмов. Такие повторяющиеся колебания ритмов становятся частью механизмов адаптации организма к меняющимся условиям окружающей среды и затрагивают все уровни организации систем и организмов от субклеточного до организменного и даже популяционного ( Чибисов С.М. Биоритмы и космос: мониторинг космо-биосферных связей. Москва, 2013. 442 е.; Романов Ю.А. Теория биологических систем и проблемы их временной организации // Проблемы хронобиологии. -1990. - Т. 1., № 3-4. С. 105-122.).

Колебания биологических функций в организме могут быть физиологическими и патологическими. Патологическое развитие колебатгй ритмов может быть обусловлено внутренними и внешними факторами, такими как, например, смена часовых поясов или развитие патологического процесса внутри организма, неизменно ведущее к изменениям биоритмики целого организма. Действие лекарственного вещества на организм и реакция на это фармакологическое воздействие будет отличаться в зависимости от различных условий: точки приложения, места, времени и фаз ритмических процессов и т.д. Лекарственные средства способны вмешиваться в течение ритмических процессов на всех уровнях организации биосистемы и оказывать тем самым хронофармакологический эффект, который может быть полезным или нежелательным (Арушанян Э.Б. Хронофармакология на рубеже веков. Ставрополь, 2005. 575 е.). Известно, что временные колебания чувствительности к лекарственным средствам зависят от различных эндогенных и экзогенных факторов и проявляются на различных уровнях организации: молекулярном, клеточном, организменном (Reinberg А. Advances in human chronopharmacology // Chronobiologia. - 1976. - № 3. P. 151-166.; Чибисов С.М. Основные аспекты хронофармакологии и хронотерапии Н Новая аптека. - 2001. - № 3. С. 42-49.). Воздействие будет изменяться по нескольким критериям: по эффективности, по степени развития побочных эффектов, по длительности воздействия (Арушанян Э.Б. Хронофармакотерапия заболеваний II Экспериментальная и клиническая фармакология. - 1992. - Т. 55, № 2. С. 75-77.). В связи с этим для получения терапевтического эффекта важно определить параметры временной организации системы организма и оптимальное время для назначения лекарств (Арушанян Э. Б. Новые тенденции в хронофармакологии // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 1999. - Т. 62, № 1. С. 3-5.; Арушанян Э.Б. Водитель циркадианного ритма — супрахиазматические ядра гипоталамуса как возможная мишень для действия психотропных средств // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 1998. - № 3. С. 67-73.; Романов Ю.А. Пространственно-временная организация биологических систем как отражение проблемы пространства-времени в биологии // Проблемы ритмов в естествознании : материалы 2 международного симпозиума, Москва, 1-3 марта, 2004. -Москва, 2004. С. 357-359.; Reinberg A. Synchronization and dyschronism of human circadian rhythms // Pathol. Biol. - 1996. - Vol. 44, № 6. P. 487-495.; Shibata S. Biological rhytms and drugs // Jap. J. Psychopharmacol. - 1999. - Vol. 19, N 1. P. 11-20.). Действие фармакологических средств и реакция на них организма сопряжены с биологическими ритмами, будут зависеть от времени и фаз ритмических процессов. Так, например, если в выборе рационального терапевтического подхода ориентироваться на эффективность лекарственного средства, то разумно использовать препарат в фазу наибольшей или наименьшей активности органа, системы или организма в целом в зависимости от направленности действия или необходимого эффекта.

Периодические колебания во времени физиологических процессов под действием эндогенных и экзогенных факторов могут существенно отражаться и на судьбе лекарственного вещества в организме. Это может быть обусловлено различными периодами колебательных процессов фармакодинамики препарата, а именно изменениями динамики распределения, биотрансформации, выделения фармакологических средств, что зависит от фазы колебаний

функций сердечно-сосудистой системы, активности микросомального аппарата печени, мочевыделительной системы (Арушанян Э.Б. Хронофармакология,- Ставрополь, 2000. 424 е.).

Таким образом, реакция организма на вещество зависит от того на какую фазу биологического ритма приходится лекарственное воздействие. Соответственно, в круг основных проблем современной хронофармакологии входит выбор рациональной схемы применения препаратов, как в условиях эксперимента, так и в клинике. Актуальным остаётся исследование влияния лекарственных веществ на биологические ритмы, оценки оптимального времени введения препарата и получения максимального фармакологического эффекта

Каждый год, каждый день, каждый час организм подвержен влияниям различных групп биологических ритмов. Наибольшее значение имеют циркадианные (околосуточные) ритмы. Для выраженности фармакологического действия имеет значение не столько время суток само по себе, сколько изменения колебательных процессов исходного функционального состояния (Арушанян Э.Б. Хронофармакология,- Ставрополь, 2000. 424 е.). В основе этих процессов лежит ритмическая структура функционирования органов "пейсмейкеров", а именно деятельность отделов центральной нервной системы организма на эндокринном и системном уровне. Естественно, что в наибольшей степени эта зависимость будет наблюдаться для фармакологических веществ воздействующих непосредственно на центральные структуры, подверженные циклическому циркадианному функционированию. Изучив научную литературу, нам удалось обнаружить лишь незначительные сведения о действии некоторых фармакопейных препаратов с угнетающим и возбуждающим типом действия на функциональное состояние центральной нервной системы (ЦНС) в зависимости от времени суток их введения в организм экспериментальных животных. Что позволило нам определить цель и задачи наших исследований.

Цель исследования

Провести сравнительное экспериментальное исследование хронофармакологических эффектов фармакопейных препаратов с преимущественно угнетающим (тиопентал натрия, натрия оксибутират), стимулирующим (фенотропил) и адаптогенным (мелатонин) типом действия на функциональное состояние центральной нервной системы лабораторных животных.

Задачи исследования

1. Определить суточные ритмы болевой чувствительности к термическому раздражению, ритмы двигательной активности мелких лабораторных животных и выявить особенности влияния на эти биологические ритмы препаратов с разнонаправленным действием на функциональное состояние центральной нервной системы (тиопентал натрия, натрия оксибутират, фенотропил, мелатонин).

2. Изучить циркадианные колебания ориентировочно-исследовательских реакций и двигательной активности лабораторных крыс в тесте «открытое поле» и определить особенности и закономерности влияния на них препаратов с угнетающим (тиопентал натрия, натрия оксибутират), стимулирующим (фенотропил) и адаптогенным действием (мелатонин) на центральную нервную систему организма.

3. Изучить особенности действия тиопентала натрия и натрия оксибутирата на показатели ректальной температуры крыс в зависимости от циркадианной фазы их введения.

4. Провести сравнительный анализ хронофармакологической эффективности действия тиопентала натрия и натрия оксибутирата на крыс при введении их в неингаляционный наркотический сон.

Методология н методы исследования

Основным методологическим принципом работы явился комплексный хронофармакологический подход к оценке действия различных психотропных препаратов на организм лабораторных животных. Экспериментальная часть работы была осуществлена на

лабораторных грызунах (мыши, крысы) с использованием различных методических подходов: методики «открытого поля», усовершенствованной на кафедре фармакологии и клинической фармакологии ГБОУ ВПО УГМУ Минздрава России профессором Ларионовым Л.П. методики «горячей пластинки» (актотермоальгезиметрия) в зависимости от времени суток введения изучаемых препаратов. В качестве экспериментальных психотропных веществ были использованы тиопентал натрия, натрия оксибутират, фенотропил и мелатонин. При помощи методики оценки ректальной температуры крыс, методики оценки эффективности введения в наркоз лабораторных крыс проведено изучение хронофамакологического влияния тиопентала натрия на организм животных. В качестве препарата сравнения изучался натрия оксибутират. Во всех сериях опытов был проведён суточный мониторинг оцениваемых параметров каждые 4 часа: в 19:00, 23:00, 03:00, 07:00, 11:00, 15:00, 19:00.

Степень достоверности, апробация результатов, личное участие автора

Полученные в ходе исследования результаты, сформулированные положения и выводы соответствуют теме диссертации, адекватны поставленным целям и решаемым задачам, статистически достоверны и основаны на анализе достаточного количества экспериментального материала с использованием современных хропобиологических и хронофармакологических методов и подходов.

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на V международной конференции «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам» (Москва, 2010), II Международной научно-практической конференции «Достижения, инновационные направления, перспективы развития и проблемы современной медицинской науки, генетики и биотехнологий» (Екатеринбург, 2011), IV съезде фармакологов России «Инновации в современной фармакологии» (Казань, 2012), конференции «Фармация и общественное здоровье» (Екатеринбург, 2012), XV Международного конгресса "Здоровье и образование в XXI Веке" (Москва, 2013).

Апробация работы состоялась на расширенном заседании кафедры фармакологии и клинической фармакологии с участием сотрудников кафедр нормальной физиологии, патологической физиологии, ботаники и фармакогнозии, биохимии Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО УГМУ Минздрава России).

Личный вклад автора состоит в непосредственном участии на всех этапах диссертационной работы: в теоретической разработке и проведении экспериментальных исследований, в оформлении первичной документации, самостоятельной статистической обработке и анализе полученных данных, их интерпретации, подготовке публикаций основных результатов диссертационной работы в журнальных статьях и тезисах конференций.

Положения, выносимые на защиту

1. Обоснование подбора препаратов с разнонаправленным действием на центральную нервную систему организма экспериментальных животных (тиопентал натрия, натрия оксибутират, фенотропил, мелатонин) зависит от хронофармакологических особенностей их действия при введении в различное время суток.

2. Средства с преимущественно угнетающим типом действия на центральной нервной системы (тиопентал ггагрия, натрия оксибутират) способствуют организации биологических ритмов чувствительности к термическому раздражению, двигательной активности и ориентировочно-исследовательских реакций лабораторных животных, в то время, как психостимулирующие ноотропные препараты (фенотропил), приводит к дестабилизирующему эффекту на эти функциональные колебания.

3. Учитывая выявленные особенности циркадианной ритмичности функций организма лабораторных животных, препараты с разнонаправленным действием на

е

функциональное состояние центральной нервной системы оказывают неодинаковый эффект в зависимости от циркадианной фазы их введения или обладают фазозависимым характером действия.

Научная новизиа

Практически отсутствуют в современной литературе данные о хронофармакологических аспектах влияния фармакопейных психотропных препаратов на организм экспериментальных животных в течение суток, результаты, полученные в процессе выполнения диссертации, могут иметь актуальное значение для экспериментальной медицинской науки.

Впервые установлено влияние фармакопейных психотропных препаратов, с преимущественно подавляющим действием на функциональное состояние ЦНС, тиопентала натрия и натрия оксибутирата на флюктуации ритмов болевой чувствительности, двигательной активности и ориентировочно-исследовательские реакции лабораторных животных в зависимости от времени суток их применения. Кроме того, обнаружено ритмоорганизующее действие натрия оксибутирата на биологический ритм болевой чувствительности и реактивности лабораторных животных.

Впервые доказано стимулирующее действие фенотропила на ориентировочно-исследовательские реакции и двигательную активность лабораторных животных в хронофармакологическом аспекте, а также впервые выявлено хронофармакологическое влияние мелатонина как адаптогена на ритмы болевой чувствительности и реактивности лабораторных животных.

Несмотря на активное развитие хронофармакологического подхода к терапевтическим мероприятиям, особенно сильнодействующих веществ, не было проведено оценки фармакологической эффективности действия средств для неингаляционного наркоза. Нами выявлена фазозависимая циркадианная активность тиопентала натрия и натрия оксибутирата при введении крыс в наркотический сон, а также влияние указанных препаратов на биологические ритмы ректальной температуры тела лабораторных животных.

Впервые дана сравнительная оценка хронофармакологических эффектов фармакопейных препаратов с разнонаправленным действием на ЦНС, продемонстрированы особенности действия исследуемых веществ на функциональное состояние ЦНС в зависимости от времени суток их введения.

Теоретическая и практическая значимость

Полученные в ходе исследования результаты позволяют зафиксировать чёткую временную зависимость фармакологического эффекта различных групп фармакопейных препаратов, действующих на функциональное состояние ЦНС. Знания хронофармакологических особенностей действия тиопентала натрия, натрия оксибутирата, фенотропила и мелаксена позволяют экстраполировать хронофармакологическую зависимость действия этих лекарственных препаратов в практическую медицину и доказывают необходимость подтверждения и внедрения данного направления фармакологии в условиях клинических испытаний. Эти знания расширяют диапазон использования перечисленных лекарственных препаратов в клинической практике, оптимизируют технологии их использования и подбора дозировок, что будет способствовать уменьшению выраженности побочного воздействия и рационализации терапевтических мероприятий в целом.

Внедренне результатов исследования в практику

Результаты исследования внедрены в учебный процесс кафедры фармакологии и клинической фармакологии Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО УГМУ Минздрава России).

Результаты диссертационного исследования используются в ветеринарной практике Клиники ветеринарной медицины «Доктор Айболит» (ИП Исайкин А.И.) г. Екатеринбурга.

Публикации

Соискатель имеет 21 опубликованную работу, из mix по теме диссертации опубликовано 12 научных работ общим объемом 1,5 печатных листа, в том числе 3 статьи в научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России, 7 работ в материалах всероссийских и международных конференций, 2 научных публикации в изданиях, входящих в базу РИНЦ.

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа изложена на 173 листах печатного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Диссертация иллюстрирована 43 таблицами, 34 рисунками. Список литературы содержит 144 источников, из которых 98 опубликовано в отечественной литературе и 46 - в зарубежных изданиях.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследования

Работа выполнялась в 2010-2013гг. на кафедре фармакологии и клинической фармакологии ГБОУ ВПО «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Общий объём экспериментальной работы выполнен на 240 беспородных белых мышах средней массой 35—40 г и 120 крысах-самцах популяции Wistar (массой 250-350 г). Все животные содержались в стандартных условиях вивария и получали рацион в соответствии с Приказом №1179 от 10.10.83 «Об утверждении нормативов затрат кормов для лабораторных животных в учреждениях здравоохранения». Вне эксперимента лабораторные крысы и мыши в виварии находились в условиях естественного освещения. За 1 месяц до начала опытов животных объединяли в группы: мышей по 10 особей, крыс по 5 особей, поскольку, известно, что при групповом содержании животных происходит синхронизация их циркадианных ритмов.

Таблица I — Препараты, использованные в экспериментах

Препарат Фармакологическая группа

Тиопентал натрия Наркозные средства

Натрия оксибутират Наркозные средства Антигипоксанты и антиоксиданты

Фенотропил Ноотропы (нейрометаболические стимуляторы)

Мелатонип («Мелаксен®») Общетонизирующие средства и адаптогены Снотворные средства

В связи с многообразием методологических и статистических подходов в современной науке для оценки хронофармакологического аспекта мы воспользовались наиболее ведущими критериями оценки, которые имели выраженную циркадианную активность.

В первую очередь были исследованы естественные биологические ритмы различных функциональных состояний лабораторных животных, а затем воздействие на эти ритмы исследуемых лекарственных препаратов в зависимости от циркадианной фазы их введения.

Оценку поведенческой активности лабораторных животных проводили в тесте «открытое поле» по общепринятой методике. Эксперимент начинали с посадки крыс под тёмный колпак центрального круга на 15 секунд с целью стабилизации адаптации животного к методике. После 15-ти секундной экспозиции нахождения крысы под колпаком, колпак убирали и начинался 3-х минутный отчёт пребывания животного в «открытом поле», где регистрировали латентное время ухода животного с центрального круга, количество пересечённых квадратов (горизонтальная двигательная активность) и вертикальных стоек (вертикальная двигательная активность), количество исследованных отверстий («нор») и элементов груминга (умывание, почёсывания, чистка). Определения показателей проводили круглосуточно каждые 4 часа: в 19:00, 23:00, 03:00, 07:00, 11:00, 15:00, 19:00. Первоначально с целью определения «чистых» биологических ритмов ориентировочно-исследовательских реакций эксперимент проводили без использования лекарственных веществ. Далее при однократном введении препаратов регистрацию ориентировочно-исследовательских реакций совершали перед началом эксперимента и через 30, 90, 60 и 120 минут после введения исследуемых препаратов.

Оценку чувствительности и двигательной активности мелких лабораторных животных (мышей) к термическому раздражению осуществляли с использованием методики исследования болевой чувствительности на «горячей пластинке» по Эдди и Леймбаху («hot-plate» тест) на модернизированном аппарате актотермоальгезиметре. Методика «горячей пластинки» (Eddy N. В. Synthetic analgesics: dythienylbutenyl and dythienylbutylamines // J. Pharmacol. Exp. Ther. — 1953. - Vol. 107, № 3. P. 385-393.) заключается в оценке болевого рефлекса при контакте подушечек лап с горячей поверхностью, что основано на измерении времени до момента отдёргивания задней лапы, облизывания лап и/или прыжка. При однократном введении препаратов оценку поведенческих реакций совершали через 10, 30, 60, 90 и 120 минут после введения. Исследования проводили 6 раз в сутки: в 19:00, 23:00, 03:00, 07:00, 11:00, 15:00. Периодом для проведения эксперимента был выбран осенне-зимний период (ноябрь-декабрь), когда световой период на заданной территории минимален. Изначально изучили ритмики животных без введения препаратов, затем в последовательных сериях опытов фиксировали изменения на фоне введения каждого препарата (тиопентала натрия, натрия оксибутирата, фенотропила мелатонина). Каждый из препаратов вводили в виде водного раствора внутрибрюшинно с коррекцией дозировок с экстраполяцией средних терапевтических доз человека на организм животного с учётом различий в величинах относительной площади поверхности тела (мг/кг массы особи).

Метод исследования влияния средств для неингаляционного наркоза на ректальную температуру тела лабораторных животных включал в себя двукратное измерение ректальной температуры тела крыс на глубине введения 2,5 см до и после внутрибрюшинного введения препаратов 6 раз в течение суток через каждые 4 часа: в 19:00, 23:00, 03:00, 07:00, 11:00, 15:00. Для оценки адаптационных способностей животных проводили дополнительный эксперимент в 19:00. Одновременно оценивали эффективность введения в наркоз лабораторных животных при использовании исследуемых психотропных средств с угнетающим типом действия на ЦНС. В опытах внутрибрюшинно вводили 250 мг/кг 20 % водного раствора натрия оксибутирата, тиопентал натрия в дозе 50 мг/кг 2 % водного раствора. После введения препаратов оценивали процесс вхождения животных в наркоз, время латентного периода, скорость наступления «бокового положения», длительность «бокового положения», качественные параметры «вхождения» в наркоз и «выхода» из наркоза.

Статистическую обработку результатов проводили на базе пакета стандартных программ Windows (Excel) и Statistica 10.0. При вычислении достоверности различий в экспериментах по исследованию биоритмов интактных крыс использовали методы непараметрической статистики ANOVA: зависимых групп - критерий Фридмана, независимых групп — критерий Круската-Уоллиса. Данные представлены в пиле медианы и межквартильного размаха - Me [Q25; Q 751-При изучении действия тиопентала натрия, натрия оксибутирата, фенотропила, мелатонина

использовали непараметрический критерий Манна-Уитни. Достоверными считались различия показателей при р<0,05 (уровень значимости а = 5 %). Результаты представлены в виде: среднего арифметического ± стандартная ошибка среднего (М ± т). Для оценки достоверности различий параметрических показателей применяли t-критерий Стьюдента. критический уровень значимости при проверке статистических гипотез принимали меньшим или равным 0,05. При проведении сравнительного анализа были вычислены медианы, а результаты экспериментов представлены в виде относительных величин (% от мезора), достоверность различий вычисляли при помощи непараметрического критерия Крускала-Уоллиса. Значимыми считали различия р<0,05. Для выявления биологических ритмов исследуемых параметров применяли групповой косинор-анализ с использованием программы Cosinor v.2.4 for Excel 2000/XP.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Проведённые экспериментальные исследования показали, что ЦНС имеет циркадианную ритмичность, а воздействие на биологические ритмы организма животных изучаемых психотропных препаратов с разнонаправленным действием на функциональное состояние ЦНС проявлялось дифференцированно в зависимости от циркадианной фазы их введения.

Болевая чувствительность к термическому раздражению лабораторных мышей, а также их двигательная активность были подвержены суточным колебаниям, называемыми биологическими ритмами. В результате эксперимента нами выявлена вариабельность ответных реакций мышей на термическое раздражение (рисунок 1). Во многом она зависела от времени суток исследования и от введённого препарата. Как правило, отмечался циркадианный характер ритма со сложной структурой и обязательным наличием акрофазы и батифазы ритма. При этом кривая структуры уникальна для каждого отдельно взятого ритма.

**

5 а V « 4 " и *

S = я ,

а з - я в а.

к 2 S о» с. ^ **

19:00 23:00 3:00 7:00 11:00 15:00 период регистрации (часы суток) ♦ измерение 1 Я измерение 2 А измерение 3 )(—измерение 4 Ж измерение 5 Ш измерение 6

Рисунок 1 - Время реакции мышей на термическое раздражение при первоначальных посадках в различное время суток

Примечание. * - отличие достоверно по методу Фридмана по сравнению с батифазой, р<0,05; ** - отличие достоверно по сравнению с мезором, р<0,05.

Препараты с разнонаправленным действием на ЦНС оказывали разное влияние на эти биологические ритмы и имели свои особенности действия. Тиопентал натрия и натрия оксибутират, как средства с преимущественно угнетающим типом действия на ЦНС, увеличивали мезор и амплитуду указанных биологических ритмов (рисунок 2). Введение

натрия оксибутирата оказало синхронизирующее действие как на ритм болевой чувствительности к термическому раздражению (рисунок 3, 4, 5), так и на ритм двигательной активности. Фенотропил, наоборот, способствовал рассогласованию ритмов исследуемых параметров, однако снижает их мезор и амплитуду (рисунок 6). Введение мелатонина приводило к увеличению мезора ритмов и практически не изменяет их амплитуду, при этом проявляется хроноспецифический эффект мелатонина (рисунок 7).

период регистрации (часы суток)

♦ измерение 1 —•—измерение 2 А измерение 3 )( измерение 4 Ж измерение 5 • измерение 6

Рисунок 2 - Время реакции мышей на термическое раздражение при первоначальных посадках на горячую пластинку на фоне внутрибрюшинного введения 25 мг/1 % раствора тиопентала натрия в различное время суток

Примечание. * - отличие достоверно по методу Фридмана по сравнению с батифазой, р 0,05:** - отличие достоверно по сравнению с мезором, р<0,05.

период регистрации (часы суток)

$ измерение 1 -«—измерение 2 —*—измерение 3 )( измерение 4 Ж измерение 5 -♦-измерение 6

Рисунок 3 - Время реакции мышей на термическое раздражение при первоначальных посадках на горячую пластинку на фоне внутрибрюшинного введения 50 мг/кг 20 % водного раствора натрия оксибутирата в различное время суток

Примечание. * - отличие достоверно по методу Фридмана по сравнению с батифазой, р<0,05:** - отличие достоверно по сравнению с мезором, р<.0,05.

При воздействии препаратов, угнетающих ЦНС (тиопентал натрия, натрия оксибутират) на временную организацию чувствительности мышей к термическому раздражению отмечены

закономерные тенденции к увеличению мезора ритма реакции мышей на термическое воздействие, структура ритма в целом остаётся синхронна исходному естественному ритму. Также выявлены свои особенности действия на биологические ритмы чувствительности натрия оксибутирата, которые свидетельствуют о синхронизирующих свойствах препарата. Таким образом, на основании проведённых исследований для натрия оксибутирата характерен не только выраженный анальгезирующий эффект, но и его хроноспецифичность. Исследование воздействия фенотропила на аналогичные ритмы чувствительности мелких лабораторных животных подтвердило наличие у этого препарата хороших адаптогенных эффектов, однако при этом была зафиксирована тенденция к десинхронизации ритмов при его использовании. Достоверное увеличение мезора ритма на фоне применённого мелатонина доказывает существование его анальгезирующего действия.

На основании проведённых исследований нами выявлено, что используемая доза натрия оксибутирата (50 мг/кг 20 % водного раствора) не изменяет структуру ритма чувствительности мышей, хотя величина мезора и амплитуда ритма становятся достоверно выше после введения препарата. Кроме того, именно на фоне введённого 20 % раствора натрия оксибутирата в дозе 50 мг/кг массы особи мы отметили синхронизацию ритма с образованием чётких пиков максимальной и минимальной чувствительности. Даже после окончания воздействия натрия оксибутирата, полученная структура ритма сохраняется, акрофаза и батифаза ритма совпадают с таковыми в структуре ритма интактных животных и приходятся на 15:00 и 03:00 соответственно, однако амплитуда ритма увеличивается. При этом разница мезоров ритма чувствительности лабораторных мышей к термическому раздражению по структуре 4х измерений у интактных животных (мезор 4,06 ± 0,46 секунд) и животных, которым был введен 20 % раствора натрия оксибутирата в дозе 50 мг/кг (мезор 5,17 ± 0,55 секунд), незначительна.

160% а 140%

г?

=- 120%

я 100% х

2 80% с.

I 60%

£■ 40%

СО

20%

0% -I--1-1-■-'-'--'

19:00 23:00 3:00 7:00 11:00 15:00

период регистрации

исходная структура, интактные животные

-структура 4х измерений (30 мин, 60 мин, 90 мин, 120 мин) после введения натрия

оксибутирата

Рисунок 4 - Структура реакции мышей на термическое болевое раздражение в различные периоды суток на фоне внутрибрюшинного введения 50 мг/кг 20 % водного раствора натрия оксибутирата

Примечание. * - множественные сравнения но .методу Фридмана при сравнении по времени суток, р<0,05

Таким образом, для натрия оксибутирата характерным явилось проявление хроноспецифического анальгезирующего эффекта, так как нами зафиксирована различная степень изменения параметров чувствительности мышей к термическому раздражению.

Степень увеличения времени реакции на термическое раздражение варьировала от 12,10 ± 1,61 секунд в 03:00 до 34,10 ± 3,05 секунд в 15:00.

Групповой косинор-анализ свидетельствует о том, что натрия оксибутират в дозе 50 мг/кг в целом на структуру ритма скорости реакции лабораторных мышей на термическое раздражение не изменяет (рисунок 5). Изменение местоположения фазово-амплитудной пары изученного ритма приводит к достоверному смещению локализации доверительного эллипса. При этом увеличивается амплитуда ритма и уменьшается разброс циркадианных акрофаз ритма (первоначально РЬипш 12.25, РЫшах 16.70; после введения натрия оксибутирата РЫтт 12.70, РЫтах 13.39), что может свидетельствовать о положительном влиянии натрия оксибутирата на синхронизацию ритма скорости реакции лабораторных мышей на термическое раздражение.

Рисунок 5 - Результаты группового косинор-анализа суточного ритма скорости реакции лабораторных мышей на термическое раздражение до и после применения натрия оксибутирата в дозе 50 мг/кг

19:00 23:00 3:00 7:00 11:00

период регистрации (часы суток)

-♦-измерение 1 -»-измерение 2 измерение 3

)( измерение 4 Ж измерение 5 -•-измерение 6

15:00

Рисунок 6 - Время реакции мышей на термическое раздражение при первоначальных посадках на горячую пластинку на фоне внутрибрюшинного введения 100 мг/кг водного раствора фенотропила в различное время суток

Примечание. * - отличие достоверна по методу Фридмана по сравнению с батифазой, р^0,05;** - отличие достоверно по сравнению смезором, р<0,05.

Из представленного материала видно, что ноотропный препарат фенотропил в дозе 100 мг/кг в виде водного раствора для внутрибрюшинного введения снизил время реакции животных на раздражение, проявив тем самым адаптогенные свойства. В то же время, при анализе структуры ритма нами выявлено появление двух пиков снижения чувствительности животных, которые появлялись у разных групп мышей в различное время суток, в зависимости от периода начала эксперимента, что свидетельствует о десинхронизирующем воздействии фенотропила в указанной дозировке на временную организацию живых систем.

а * *#

г 1 4 Я V е. з .

к £ 2 -

03

19:00 23:00 3:00 7:00 11:00 15:00 период регистрации (часы суток) ♦ измерение 1 И измерение 2 А измерение 3 )( измерение 4 ж измерение 5 * измерение 6

Рисунок 7 - Время реакции мышей на термическое раздражение при первоначальных посадках на горячую пластинку на фоне внутрибрюшинного введения 4 мг/кг водного раствора мелатонина в различное время суток

Примечание. * - отличие достоверно по методу Фридмана по сравнению с батифазой, р^0,05;** - отличие достоверно по сравнению смезором, р<0,05.

Мезор ритма реакции на фоне внутрибрюшинного введения мелатонина в дозе 4 мг/кг массы составил мыши 8,24 ± 0,86 секунд, мезор естественного ритма реакции 4,75 ± 0,47 секунд. Таким образом, на фоне мелатонина выявилось, что в дозе 4 мг/кг он оказывает прямое физиологическое влияние на чувствительность лабораторных животных к термическому раздражению. Достоверное увеличение среднесуточного уровня (мезор) в сравнении с контролем (интактные животные) доказывает существование анальгезирующего воздействия мелатонина в указанной дозе на организм лабораторных животных. Степень изменения чувствительности мышей к термическому раздражению в разные часы суток существенно различалась, то есть анальгезирующий эффект мелатонина оказался хроноспецифическим. При этом различия оказались подчинены определённым закономерностям ритмического характера. Максимальный эффект мелатонина мы обнаружили в часы акрофазы естественного ритма чувствительности животных к термическому раздражению (03:00), а минимальный анальгезирующий эффект соответствовал акрофазе физиологического ритма (15:00),

Изменения двигательной активности мышей при термическом раздражении представлены на рисунках 8 и 9, которые характеризуются циркадианной ритмичностью. Каждый из исследуемых препаратов проявил в наших исследованиях фазозависимый эффект. Препараты, угнетающие функционирование ЦНС, вызывают максимальное снижение двигательной активности мышей в период предполагаемой батифазы ритма, наименьшие значения исследуемого параметра отмечены в фазу максимальной активности животных при естественном течении ритмов.

естественный ритм

после внутрибрюшинного введения 25 мг/кг 1 % раствора тиопентала натрия ——после внутрибрюшинного введения 50 мг/кг 20 % раствора натрия оксибутирата

Рисунок 8 - Структура ритма вертикальной двигательной активности мышей при термическом болевом раздражении в различные периоды суток (в % к мезору ритма)

Примечание. * - отличие достоверно по методу Крускала-Уоллиса при сравнении по времени суток, р<0,05;** -отличие достоверно по методу Манна-Уитни ({¡-критерии) в сравнении с естественным ритмом, р<0,05.

После введения фенотропила опытным животным мезор локомоторной активности стал выше исходного уровня. В этой части исследования мы выявили инверсивность структуры ритма с появлением дополнительного пика вертикального и горизонтального передвижения мышей в приборе. Максимум показателей приходился на поздние вечерние часы (23:00) и утренний период суток (11:00), а минимум на ночной темновой этап суток. Проявление такой двугорбой кривой структуры ритма, вероятно, можно объяснить сокращением периода ритма и переход его с циркадианной периодики, на более короткую, например, появление ультрадианного ритма. Ноотроп фенотропил при введении животным приводил к увеличению мезора двигательной активности при термическом раздражении и десинхронизировал структуру ритма, зачастую вызывая его инверсию, однако проявлял хорошие адаптогенные свойства. Суточные изменения ритма под действием мелатонина были синхронны исходным ритмам активности и свидетельствовали о снижении активности животных под действием термического раздражения, наиболее выраженно уменьшение активности наблюдалось в период батифазы данного ритма. Мелатонин в дозе 4 мг/кг структуру ритма не изменил, произошло увеличение амплитуды ритма. Мезор ритма изменялся неравномерно в течение суток. Величина мезора стала достоверно ниже после введения препарата в ранние утренние часы (07:00), но уже к 90 мин эксперимента этот показатель в отмеченные часы увеличивался и оставался на высоком уровне вплоть до конца эксперимента. В остальное время ритмы

двигательной активности мышей при термическом раздражении на фоне введённого мелатонина были синхронны исходным ритмам.

^—естественный ритм

на фоне внутрибрюшинного введения 4 мг/кг мелатонина —на фоне внутрибрюшинного введения 100 мг/кг фенотропила

Рисунок 9 - Структура ритма вертикальной двигательной активности мышей при термическом болевом раздражении в различные периоды суток (в % к мезору ритма)

Примечание. * - отличие достоверно по методу Крускала-Уоллиса при сравнении по времени суток р<0,05;** -отличие достоверно по методу Манна-Уитни (и-критерии) в сравнении с естественным ритмом, р<0,05.

Поскольку любой психотропный препарат в первую очередь оказывает влияние на функции ЦНС, необходимо было провести исследования их действия на ритмы поведенческих реакций животных в тесте «открытое поле». Аналогично предыдущим опытам первоначально оценили биологические ритмы поведенческих реакций крыс без влияния лекарственных веществ, после чего крысам вводили в последовательных сериях эксперимента тиопентал натрия, натрия оксибутират, фенотропил, мелатонин. Результаты исследования подтверждают наличие не только специфического угнетающего или стимулирующего действия на поведенческие реакции животных, но и наличие хронофармакологического эффекта у исследованных препаратов. Так, средства, угнетающие функционирование ЦНС, наибольшее специфическое действие на поведение крыс проявили в период предполагаемой батифазы, минимальные изменения наблюдались в период акрофазы ритмов двигательной активности и ориентировочно-исследовательских реакций. Одновременно, структура ритма оставалась синхронна первоначальным естественным ритмам поведенческих реакций мышей. Применение фенотропила характеризовалось обратной зависимостью, максимально увеличение активности животных отмечено в период акрофазы ритмов, при этом происходила десинхронизация оцениваемых биологических ритмов.

Дополнительно нами проведены исследования эффективности действия средств для неингаляционного наркоза (тиопентал натрия, натрия оксибутират) по скорости наступления наркоза и по продолжительности сна лабораторных животных, по скорости введения в наркоз и скорости выхода из наркоза, а также о степени влияния этих лекарственных веществ на ритм

ректальной температуры тела крыс. Оба препарата проявили одинаковое фазозависимое влияние, с увеличением ритмов параметров в вечерние часы суток и некоторое снижение в ранние утренние часы. Тем не менее, натрия оксибутират больше увеличивал амплитуду ритмов показателей, одинаково влияя на все исследуемые параметры, что может свидетельствовать о более выраженном синхронизирующем действии натрия оксибутирата на организм лабораторных крыс.

В исследованиях отличия абсолютных цифр показателей обусловлено дозозависимым эффектом действия наркозных средств. Однако для исключения субъективности оценки мы использовали процентные соотношения параметров относительно мезора ритма (рисунок 10). Хроноспецифическое действие на длительность наркотического сна лабораторных крыс проявили оба исследованных препарата из группы средств для неингаляционного наркоза. Тем не менее, натрия оксибутират проявляет более выраженную зависимость от суточной фазы введения, ритм продолжительности наркотического сна крыс на фоне этого препарата характеризовался более высокой амплитудой и выраженными батифазой и акрофазой.

период регистрации (часы суток)

на фоне введения 50 мг/кг 2 % раствора тиопентала натрия на фоне введения 250 мг/кг 20 % раствора натрия оксибутирата

Рисунок 10 - Динамика продолжительности сна лабораторных крыс на фоне наркоза, вызванного внутрибрюшинным введением тиопентала натрии, натрия оксибутирата

Примечание. * - множественные сравнения по методу Крускача-Уоллиса при сравнении по времени суток, р<0,05.

Температура тела животных и человека является низковариабельным в суточном периоде функциональным показателем в эксперименте, одновременно с этим ректальная температура очень чувствительна к внешним воздействиям. Температура тела животных испытывает суточный ритм синхронный по профилю и амплитуде. Снижение температуры тела при наркозе может быть обусловлено угнетающим действием на ЦНС и структуры мозга и в частности тормозящим действием на центры терморегуляции, либо общим понижением

активности лабораторных животных с последующим снижением процессов кровообращения и газообмена.

В ходе эксперимента выявлено, что для ректальной температуры крыс характерен циркадианный ритмический рисунок при достоверности критерия Р = 95 %. Ритм ректальной температуры тела без применения препарата имел сглаженный рисунок. Средняя амплитуда составила 0,9 °С со стремлением к гипокимии, акрофаза была выявлена в 23:00 и 03:00, батифаза определялась в 11:00.

При введении тиопентала натрия происходило снижение ректальной температуры крыс, что привело к отклонениям показателей от среднесуточного уровня во все периоды суток. Уменьшился не только мезор ритма, но и его амплитуда. Кроме того, произошло смещение пикового максимума ректальной температуры (07:00) и появление второго пика (19-00), при этом минимум ритма сохранился в 11:00 (таблица 2). Таким образом, произошло изменение структуры ритма, кривая ритма ректальной температуры крыс приобрела двугорбый характер, и можно предположить о существовании десинхронизирующего эффекта тиопентала натрия на циркадианный ритм ректальной температуры тела животных. На фоне применения натрия оксибутирата при внутрибрюшинном введение 20 % раствора в дозе 250 мг/кг минимальные показатели ректальной температуры тела крыс были зафиксированы в 11:00, что соответствует батифазе ритма в контрольных измерениях (таблица 3).

Таблица 2 - Показатели суточного мониторинга ректальной температуры тела лабораторных крыс без использования препарата и на фоне наркотического сна, вызванного внутрибрюшинным введением 50 мг/кг 2 % раствора тиопентала натрия (М ± т), °С

Время (часы суток) Контроль (п=30) через 10 мин после введения тиопентала натрия (п=30)

19:00 37,70 ± 0,30 36,90 ± 0,30*

23:00 38,20 ± 1,20* 36,80 ± 0,40

03:00 38,20 ± 1,10* 37,30 ± 1,00

07:00 37,70 ± 0,50 36,90 ± 0,60*

11:00 37,40 ± 0,80* 36,20 ± 0,30*

15:00 37,60 ± 1,00 36,30 ±0,40

19:00 37,60 ± 0,80 36,70 ± 0,20*

Примечание. * - отличие достоверно по методу множественных сравнений Фридмана при сравнении по времени суток, р<0,05.

Таблица 3 - Показатели суточного мониторинга ректальной температуры тела лабораторных крыс без использования препарата и на фоне наркотического сна, вызванного внутрибрюшинным введением 250 мг/кг 20 % раствора натрия оксибутирата (М ± ш), °С

Время (часы суток) Контроль (п=30) через 10 мин после введения натрия оксибутирата (п=30)

19.00 37,70 ± 0,30 37,20 ± 0,40*

23.00 38,20 ± 1,20* 37,60 ±0,60*

03.00 38,20 ± МО* 38,00 ± 0,90*

07.00 37,70 ± 0,50 36,70 ± 1,10

11.00 37,40 ±0,80* 35,70 ±0,90*

15.00 37,60 ± 1,00 36,10 ±0,80*

19.00 37,60 ± 0,80 37,00 ± 0,30

Примечание. * - отличие достоверно по методу множественных сравнений Фридмана при сравнении по времени суток, р<0,05.

Согласно представленным результатам, можно говорить об усилении эффекта действия оксибутирата натрия в период батифазы биологического ритма температуры тела лабораторных крыс. А применение оксибутирата натрия в период предполагаемой акрофазы циркадианного ритма температуры тела крыс приводит к снижению гипотермического действия препарата. Проведённые повторные исследования действия оксибутирата натрия в 19:00 свидетельствуют об отсутствии значимого эффекта привыкания к действию препарата и приводят к такому же гипотермическому эффекту. Подобных изменений на фоне внутрибрюшинного введения 2 % раствора тиопентала натрия в дозе 50 мг/кг крысам нами не обнаружено, наоборот, произошла десинхронизация ритма температуры и изменение его структуры.

Заключение

Выполненные исследования позволяют говорить о фазозависимом влиянии психотропных препаратов с преимущественно угнетающим (тиопентал натрия, натрия оксибутират), стимулирующим (фенотропил) и адаптогенным (мелатошш) типом действия на функциональное состояние ЦНС на различные биологические ритмы лабораторных животных. Можно предположить о существование хроноспецифического эффекта и у других лекарственных препаратов, действующих не только на ЦНС, но и на другие функции и системы организма.

Активно развивающаяся фармацевтическая промышленность способствует появлению всё большего числа лекарственных средств, что требует от врача рационального и корректного подхода к их использованию и назначению. Особенно это актуально для сильнодействующих лекарственных веществ, терапия которыми чревата развитием не только нежелательных лекарственных реакций (побочных действий), но и таких серьёзных состояний вызванных не рациональным подходом к лечению, как передозировка, что, к сожалению, нередко приводит к трагическим последствиям. Во многом проведение адекватного лечения опирается па формирование личностного подхода к пациенту за счёт индивидуализированного подбора терапевтических средств и методов. Хронофармакологический подход в этом аспекте становится лучшим способом реализации индивидуализации лечения. Зная особенности суточного взаимодействия лекарственного вещества и организма, становится возможным достижение желаемого лечебного эффекта практически без риска развития побочных эффектов. Именно поэтому мы считаем перспективным изучение зависимости получаемого эффекта лекарственного вещества от суточного времени его использования. Осцилляторы биологических ритмов расположены в ЦНС, соответственно можно предположить, что именно препараты, влияющие на функциональное состояние ЦНС, будут обладать наиболее выраженной и интересной суточной вариабельностью воздействия. Без экспериментального подтверждения существования значимых суточных осцилляции эффективности лекарственных средств невозможно дальнейших клинических разработок в области хронофармакологии.

Выводы

1. Болевая чувствительность к термическому раздражению лабораторных мышей, а также их двигательная активность подвержены суточным колебаниям, называемым биологическими ритмами. Тиопентал натрия и натрия оксибутират увеличивают мезор и

амплитуду указанных биологических ритмов. Введение натрия оксибутирата оказывает синхронизирующее действие как на ритм болевой чувствительности к термическому раздражению, так и на ритм двигательной активности. Фенотропил, наоборот, способствует рассогласованию ритмов исследуемых параметров, однако снижает их мезор и амплитуду. Введение мелатонина приводит к увеличению мезора ритмов и практически не изменяет их амплитуду, при этом проявляется хроноспецифический эффект мелатонина.

2. Тиопентал натрия и натрия оксибутират проявляют максимальное угнетающее действие в период предполагаемой батифазы естественных биологических ритмов двигательной активности и ориентировочно-исследовательских реакций крыс, а минимум эффектов отмечен в период акрофазы ритмов. Натрия оксибутират имеет тенденцию к синхронизации исследуемых ритмов ориентировочно-исследовательских реакций и двигательной активности крыс в тесте «открытое поле». Введение животным фенотропила приводит к десинхронизации ритмов поведенческих реакций крыс. Действие мелатонина на поведение крыс зависит от времени его введения и оказывает хроноспецифический эффект, синхронизируя ритмы двигательной активности и ориентировочно-исследовательских реакций крыс.

3. Действие тиопентала натрия и натрия оксибутирата на показатели ректальной температуры крыс зависят от циркадианной фазы их введения, оказывая специфическое влияние на естественный ритм данного параметра у животных. Введение тиопентала натрия крысам уменьшает мезор и амплитуду ритма их ректальной температуры, приводит к смещению акрофазы ритма на более ранние часы и появлению второго пика максимума ритма. Применение натрия оксибутирата в аналогичных условиях уменьшает отклонение показателей от среднесуточного уровня, увеличивая амплитуду ритма синхронно естественному ритму ректальной температуры тела крыс.

4. Действие тиопентала натрия и натрия оксибутирата при введении крыс в неингаляционный наркотический сон характеризуется зависимостью эффективности от периода суток их введения. Препараты с угнетающим воздействием на центральную нервную систему фазозависимо увеличивают продолжительность наркотического сна: максимально в утреннее время (11:00), минимальные значения данного показателя выявлены в поздние вечерние часы суток (23:00).

Практические рекомендации

1. Данные о суточных биологических ритмах болевой чувствительности и двигательной активности мышей при термальном раздражении рекомендуется учитывать при экспериментальных исследованиях на мелких лабораторных животных.

2. На основании наших экспериментов рекомендуется продолжить исследования хронобиотической активности тиопентала натрия, натрия оксибутирата, фенотропила и мелатонина в клинической практике с целью экстраполяции на человека полученных нами данных и для разработки рациональных методов терапии пациентов.

3. При скрининге новых фармакологически активных веществ в тесте «открытое поле» рекомендуется учитывать биологические ритмы различных функций организма и влияние на них исследуемых субстанций.

4. Хронофармакологические аспекты действия средств с разнонаправленным действием на функциональное состояние центральной нервной системы (тиопентал натрия, натрия оксибутират, фенотропил, мелатонин) рекомендуется использовать в экспериментальных исследованиях и клинической практике при разработке рациональных схем фармакотерапии.

Список работ, опубликованных автором по теме диссертации

1. Ларионов, Л.П. Хронофармакологические особенности действия феназепама и диазепама на безусловный рефлекс белых крыс / Л.П. Ларионов, Т.Г. Баяковская, В.Е.

Мезенцев, Г.Ф. Филиппова // Экспериментальная и клиническая фармакология. Приложение. Материалы 5-ой международной конференции «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам». - Москва, 2010. - С. 56.

2. Филиппова, Г.Ф. Значение биологических ритмов для здоровья людей и науки (фармакологии и фармации) / Г.Ф Филиппова // Фармация и общественное здоровье: материалы ежегодной конференции (19 мая 2011 г., Екатеринбург).- Екатеринбург, 2011. - С. XXI - XXVI.

3. Филиппова, Г.Ф. Хронофармакологические особенности действия феиотропнла на спонтанную ориентировочно-исследовательскую и двигательную активность экспериментальных животных / Г.Ф Филиппова, Л.П. Ларионов, В.Е. Мезенцев, О.В. Коломиец // Вестник Уральской медицинской академической науки. Тематический выпуск по фармации 3/1. - Екатеринбург, 2011. - № 3/1. - С. 50-51.

4. Филиппова, Г.Ф. Состояние порога болевой реакции интактных животных в различные периоды суток и влияние на нее производных барбитуровой кислоты / Г.Ф Филиппова, Л.П. Ларионов, А.В. Светозёров // Материалы II Международной научно-практической конференции «Достижения, инновационные направления, перспективы развития и проблемы современной медицинской науки, генетики и биотехнологий». - Екатеринбург, 2011.-С. 230.

5. Филиппова, Г.Ф. Действие фенотропила на экспериментальных животных в зависимости от времени суток / Г.Ф Филиппова, Е.В Филиппова // Материалы II Международной научно-практической конференции «Достижения, инновационные направления, перспективы развития и проблемы современной медицинской науки, генетики и биотехнологий». - Екатеринбург, 2011. - С. 231.

6. Ларионов, Л.П. Экспериментальная оценка чувствительности лабораторных животных к производным бензодиазепиного ряда в зависимости от времени суток их введения / Л.П. Ларионов, Г.Ф. Филиппова, В.Е. Мезенцев, И.М. Фатихов // Инновации в современной фармакологии: материалы IV съезда фармакологов России. - Казань, 2012. - С. 115.

7. Филиппова, Г.Ф. Оценка болевой чувствительности животных к тиопенталу натрия в зависимости от суточных колебаний биологических ритмов / Г.Ф. Филиппова, Л.П. Ларионов // Инновации в современной фармакологии: материалы IV съезда фармакологов России. - Казань, 2012. - С. 187.

8. Филиппова, Г.Ф. Особенности временной организации болевой чувствительности лабораторных животных в эксперименте с производными гамма-оксимасляной кислотой (оксибутират натрия) / Г.Ф. Филиппова, Л.П. Ларионов, И.М. Фатихов // «Здоровье и образование в XXI веке» (Серия медицина). - Москва, 2012,- т. 14, № 2. - С. 97 - 98.

9. Филиппова, Г.Ф. Особенности временной организации болевой чувствительности и двигательной активности лабораторных животных в эксперименте с производными барбитуровой кислоты (тиопентал натрия) / Г.Ф. Филиппова. Л.П. Ларионов, И.М. Фатихов // Фармация и общественное здоровье: материалы ежегодной конференции (18 апреля 2012 г., Екатеринбург).- Екатеринбург, 2012. - С. 63 - 64.

10. Филиппова, Г.Ф. Особенности временной организации суточных вариаций температуры тела лабораторных животных в эксперименте при применении производных ГОМК (оксибутират натрия) / Г.Ф. Филиппова // Вестник Уральской медицинской академической науки. - Екатеринбург, 2013. - Л"» 2.-С. 58-60.

11. Ларионов, Л.П. Особенности временной организации болевой чувствительности лабораторных животных в эксперименте на фоне производного у-оксимасляной кислоты (ГОМК) натрия оксибутирата / Г.Ф. Филиппова, Л.П. Ларионов, И.М. Фатихов // Владикавказский медико-бнологический вестник. - Владикавказ, 2013. -Т. XVI, № 24-25 . - С.30-34.

12. Филиппова, Г.Ф. Влияние мелатонина на биологические ритмы чувствительности мышей к термическому раздраженгао в различные периоды суток / Г.Ф. Филиппова, Л.П.

Ларионов // «Здоровье и образование в XXI веке» (Серия медицина). - Москва, 2014,- т. 16, № 3. -С. 18-21.

На правах рукописи

Филиппова Гюзель Фаритовпа

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВРЕМЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ К ПСИХОТРОПНЫМ ВЕЩЕСТВАМ С РАЗНОНАПРАВЛЕННЫМ

ДЕЙСТВИЕМ

14.03.06 - Фармакология, клиническая фармакология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата медицинских наук

Челябинск-2014

Подписано в печать 26.03.2014. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Печать плоская. Усл. печ. л. 1,2. Тираж 120 экз. Заказ 5045.

Отпечатано в типографии ООО «Издательство УМЦ УПИ» 620078, Екатеринбург, ул. Гагарина, 35а, оф. 2, тел.: (343) 362-91-16, 362-91-17

 
 

Текст научной работы по медицине, диссертация 2014 года, Филиппова, Гюзель Фаритовна

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОСИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

на правах рукописи

ФИЛИППОВА ГЮЗЕЛЬ ФАРИТОВНА

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВРЕМЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ К ПСИХОТРОПНЫМ ВЕЩЕСТВАМ С РАЗНОНАПРАВЛЕННЫМ

ДЕЙСТВИЕМ

14.03.06 - фармакология, клиническая фармакология

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата медицинских наук

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Ларионов Л.П.

г. Екатеринбург 2014

Оглавление

Оглавление.......................................................................................................................2

Введение...........................................................................................................................4

Глава 1. Обзор литературы...........................................................................................12

1.1. Временная организация биосистем и организмов........................................12

1.2. Хронофармакологические особенности действия различных лекарственных веществ.............................................................................................18

1.2.1 .Хронофармакология психотропных средств..............................................21

1.2.1.1 .Хронофармакологическое действие препаратов, угнетающих деятельность центральной нервной системы....................................................22

1.2.1.2. Хронофармакологическое действие препаратов, преимущественно стимулирующих деятельность центральной нервной системы......................24

1.3. Хронофармакологические особенности действия мелатонина, как водителя ритма............................................................................................................................25

Глава 2. Материалы и методы исследования.............................................................31

2.1. Материалы...........................................................................................................31

2.1.1. Краткая характеристика экспериментальных животных.........................31

2.1.2. Описание фармакологических веществ, применённых в исследовании 31

2.2. Методы исследования.........................................................................................39

2.2.1. Метод оценки спонтанной двигательной активности и ориентировочно-исследовательских реакций крыс..........................................................................39

2.2.2. Метод оценки чувствительности и двигательной активности мелких лабораторных животных (мышей) к термическому раздражению....................40

2.2.3. Метод оценки ректальной температуры лабораторных крыс..................41

2.2.4. Метод оценки эффективности введения в наркоз лабораторных животных при использовании психотропных средств.......................................41

2.3. Методы статистической обработки результатов.............................................42

Глава 3. Результаты исследования и их обсуждение.................................................43

3.1. Особенности и закономерности циркадианных ритмов чувствительности к термическому раздражению и двигательной активности мелких лабораторных животных и влияние на них психотропных препаратов с разнонаправленным действием....................................................................................................................43

3.1.1. Изучение временной организации реакции мышей на термическое раздражение на фоне введения психотропных препаратов (тиопентал натрия, натрия оксибутират, фенотропил, мелатонин)....................................................43

3.1.2. Изучение временной организации двигательной активности мелких лабораторных животных при термическом раздражении на фоне введения психотропных препаратов разнонаправленного действия (тиопентала натрия, натрия оксибутирата, фенотропила, мелатонина)...............................................99

3.2. Состояние циркадианных ритмов ориентировочно-исследовательских реакций и двигательной активности лабораторных животных и влияние на них психотропных препаратов.......................................................................................105

3.3. Особенности циркадианных ритмов ректальной температуры крыс в условиях эксперимента при действии средств для неингаляционного наркоза (тиопентал натрия, натрия оксибутират)...............................................................145

3.4. Хронофармакологические особенности введения в наркоз лабораторных крыс при использовании психотропных препаратов (тиопентал натрия, натрия оксибутират).............................................................................................................149

Заключение..................................................................................................................153

Выводы.........................................................................................................................157

Практические рекомендации:....................................................................................159

Список литературы.....................................................................................................160

Список сокращений....................................................................................................173

Введение

Актуальность темы исследования и степень её разработанности

Повторяемость процессов - один из признаков жизни. Все клетки и системы организма, да и организм в целом, и его функции подвержены колебаниям биологических ритмов. Такие повторяющиеся колебания ритмов становятся частью механизмов адаптации организма к меняющимся условиям окружающей среды и затрагивают все уровни организации систем и организмов от субклеточного до организменного и даже популяционного [79, 90].

Колебания биологических функций в организме могут быть физиологическими и патологическими. Патологическое развитие колебаний ритмов может быть обусловлено внутренними и внешними факторами, такими как, например, смена часовых поясов или развитие патологического процесса внутри организма, неизменно ведущее к изменениям биоритмики целого организма. Действие лекарственного вещества на организм и реакция на это фармакологическое воздействие будет отличаться в зависимости от различных условий: точки приложения, места, времени и фаз ритмических процессов и т.д. Лекарственные средства способны вмешиваться в течение ритмических процессов на всех уровнях организации биосистемы и оказывать тем самым хронофармакологический эффект, который может быть полезным или нежелательным [21]. Известно, что временные колебания чувствительности к лекарственным средствам зависят от различных эндогенных и экзогенных факторов и проявляются на различных уровнях организации: молекулярном, клеточном, организменном [91, 129]. Воздействие будет изменяться по нескольким критериям: по эффективности, по степени развития побочных эффектов, по длительности воздействия [22]. В связи с этим для получения терапевтического эффекта важно определить параметры временной организации системы организма и оптимальное время для назначения лекарств [9, 13, 79, 131, 137]. Действие фармакологических средств и реакция на них организма сопряжены с биологическими ритмами, будут зависеть от времени и фаз

ритмических процессов. Так, например, если в выборе рационального терапевтического подхода ориентироваться на эффективность лекарственных средств, то разумно использовать препарат в фазу наибольшей или наименьшей активности органа, системы или организма в целом в зависимости от направленности действия или необходимого эффекта.

Периодические колебания во времени физиологических процессов под действием эндогенных и экзогенных факторов могут существенно отражаться и на судьбе лекарственного вещества в организме. Это может быть обусловлено различными периодами колебательных процессов фармакодинамики препарата, а именно изменениями динамики распределения, биотрансформации, выделения фармакологических средств, что зависит от фазы колебаний функций различных органов и систем организма, например, сердечно-сосудистой системы, активности микросомального аппарата печени, мочевыделительной системы [21].

Таким образом, реакция организма на фармакологическое вещество зависит от того на какую фазу биологического ритма приходится лекарственное воздействие. Соответственно, в круг основных проблем современной хронофармакологии входит выбор рациональной схемы применения препаратов, как в условиях эксперимента, так и в клинике. Актуальным остаётся исследование влияния лекарственных веществ на биологические ритмы, оценки оптимального времени введения препарата и получения максимального фармакологического эффекта.

Каждый год, каждый день, каждый час организм подвержен влияниям различных групп биологических ритмов. Наибольшее значение имеют циркадианные (околосуточные) ритмы. Для выраженности фармакологического действия имеет значение не столько время суток само по себе, сколько изменения колебательных процессов исходного функционального состояния [22]. В основе этих процессов лежит ритмическая структура функционирования органов "пейс-мейкеров", а именно деятельность отделов центральной нервной системы организма на эндокринном и системном уровне. Естественно, что в наибольшей степени эта зависимость будет наблюдаться для фармакологических веществ

воздействующих непосредственно на центральные структуры, подверженные циклическому циркадианному функционированию. В доступной нам литературе встречаются единичные указания на исследования действия некоторых фармакопейных препаратов с угнетающим и возбуждающим типом действия на функциональное состояние ЦНС в зависимости от времени суток их введения в организм экспериментальных животных, что позволило нам определить цель и задачи наших исследований.

Цель исследования

Провести сравнительное экспериментальное исследование хронофармакологических эффектов фармакопейных препаратов с преимущественно угнетающим (тиопентал натрия, натрия оксибутират), стимулирующим (фенотропил) и адаптогенным (мелатонин) типом действия на функциональное состояние центральной нервной системы лабораторных животных.

Задачи

1. Определить суточные ритмы болевой чувствительности к термическому раздражению, ритмы двигательной активности мелких лабораторных животных и выявить особенности влияния на эти биологические ритмы препаратов с разнонаправленным действием на функциональное состояние центральной нервной системы (тиопентал натрия, натрия оксибутират, фенотропил, мелатонин).

2. Изучить циркадианные колебания ориентировочно-исследовательских реакций и двигательной активности лабораторных крыс в тесте «открытое поле» и определить особенности и закономерности влияния на них препаратов с угнетающим (тиопентал натрия, натрия оксибутират), стимулирующим (фенотропил) и адаптогенным действием (мелатонин) на центральную нервную систему организма.

3. Изучить особенности действия тиопентала натрия и натрия оксибутирата на показатели ректальной температуры крыс в зависимости от циркадианной фазы их введения.

4. Провести сравнительный анализ хронофармакологической эффективности действия тиопентала натрия и натрия оксибутирата на крыс при введении их в неингаляционный наркотический сон.

Методология и методы исследования

Основным методологическим принципом работы явился комплексный хронофармакологический подход к оценке действия различных психотропных препаратов на организм лабораторных животных. Экспериментальная часть работы была осуществлена на лабораторных грызунах (мыши, крысы) с использованием различных методических подходов: методики «открытого поля», усовершенствованной на кафедре фармакологии и клинической фармакологии ГБОУ ВПО УГМУ Минздрава России профессором Ларионовым Л.П. методики «горячей пластинки» (актотермоальгезиметрия) в зависимости от времени суток введения изучаемых препаратов. В качестве экспериментальных психотропных веществ были использованы тиопентал натрия, натрия оксибутират, фенотропил и мелатонин. При помощи методики оценки ректальной температуры крыс, методики оценки эффективности введения в наркоз лабораторных крыс проведено изучение хронофамакологического влияния тиопентала натрия на организм животных. В качестве препарата сравнения изучался натрия оксибутират. Во всех сериях опытов был проведён суточный мониторинг оцениваемых параметров каждые 4 часа: в 19:00, 23:00, 03:00, 07:00, 11:00, 15:00, 19:00.

Степень достоверности, апробация результатов, личное участие автора

Полученные в ходе исследования результаты, сформулированные положения и выводы соответствуют теме диссертации, адекватны поставленным целям и решаемым задачам, статистически достоверны и основаны на анализе достаточного количества экспериментального материала с использованием

современных хронобиологических и хронофармакологических методов и подходов.

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на V международной конференции «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам» (Москва, 2010), II Международной научно-практической конференции «Достижения, инновационные направления, перспективы развития и проблемы современной медицинской науки, генетики и биотехнологий» (Екатеринбург, 2011), IV съезде фармакологов России «Инновации в современной фармакологии» (Казань, 2012), конференции «Фармация и общественное здоровье» (Екатеринбург, 2012), XV Международного конгресса "Здоровье и образование в XXI Веке" (Москва, 2013).

Апробация работы состоялась на расширенном заседании кафедры фармакологии и клинической фармакологии с участием сотрудников кафедр нормальной физиологии, патологической физиологии, ботаники и фармакогнозии, биохимии Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО УГМУ Минздрава России).

Личный вклад автора состоит в непосредственном участии на всех этапах диссертационной работы: в теоретической разработке и проведении экспериментальных исследований, в оформлении первичной документации, самостоятельной статистической обработке и анализе полученных данных, их интерпретации, подготовке публикаций основных результатов диссертационной работы в журнальных статьях и тезисах конференций.

Положения, выносимые на защиту

1. Обоснование подбора препаратов с разнонаправленным действием на центральную нервную систему организма экспериментальных животных (тиопентал натрия, натрия оксибутират, фенотропил, мелатонин) зависит от

хронофармакологических особенностей их действия при введении в различное время суток.

2. Средства с преимущественно угнетающим типом действия на центральную нервную систему (тиопентал натрия, натрия оксибутират) способствуют организации биологических ритмов чувствительности к термическому раздражению, двигательной активности и ориентировочно-исследовательских реакций лабораторных животных, в то время, как психостимулирующие ноотропные препараты (фенотропил), приводит к дестабилизирующему эффекту на эти функциональные колебания.

3. Учитывая выявленные особенности циркадианной ритмичности функций организма лабораторных животных, препараты с разнонаправленным действием на функциональное состояние центральной нервной системы оказывают неодинаковый эффект в зависимости от циркадианной фазы их введения или обладают фазозависимым характером действия.

Научная новизна

Практически отсутствуют в современной литературе данные о хронофармакологических аспектах влияния фармакопейных психотропных препаратов на организм экспериментальных животных в течение суток, результаты, полученные в процессе выполнения диссертации, могут иметь актуальное значение для экспериментальной медицинской науки.

Впервые установлено влияние фармакопейных психотропных препаратов, с преимущественно подавляющим действием на функциональное состояние ЦНС, тиопентала натрия и натрия оксибутирата на флюктуации ритмов болевой чувствительности, двигательной активности и ориентировочно-исследовательские реакции лабораторных животных в зависимости от времени суток их применения. Кроме того, обнаружено ритмоорганизующее действие натрия оксибутирата на биологический ритм болевой чувствительности и реактивности лабораторных животных.

Впервые доказано стимулирующее действие фенотропила на ориентировочно-исследовательские реакции и двигательную активность лабораторных животных в хронофармакологическом аспекте, а также впервые выявлено хронофармакологическое влияние мелатонина как адаптогена на ритмы болевой чувствительности и реактивности лабораторных животных.

Несмотря на активное развитие хронофармакологического подхода к терапевтическим мероприятиям, особенно сильнодействующих веществ, не было проведено оценки фармакологической эффективности действия средств для неингаляционного наркоза. Нами выявлена фазозависимая циркадианная активность тиопентала натрия и натрия оксибутирата при введении крыс в наркотический сон, а также влияние указанных препаратов на биологические ритмы ректальной температуры тела лабораторных животных.

Впервые дана сравнительная оценка хронофармакологических эффектов фармакопейных преп�