Автореферат и диссертация по медицине (14.03.06) на тему:Влияние антиконвульсантов на ишемические, гипоксические и мнестические расстройства при черепно-мозговой травме

На правах рукописи

ЗАПОЛЬСКАЯ ЮЛИЯ АНАТОЛЬЕВНА

ВЛИЯНИЕ АНТИКОНВУЛЬСАНТОВ НА ИШЕМИЧЕСКИЕ, ГИПОКСИЧЕСКИЕ И МНЕСТИЧЕСКИЕ РАССТРОЙСТВА ПРИ ЧЕРЕПНО-МОЗГОВОЙ ТРАВМЕ

14.03.06 - фармакология, клиническая фармакология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Улан-Удэ-20II

о о

23)1

4841803

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Читинская государственная медицинская академия» Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию РФ

Научный руководитель:

доктор медицинских наук

Белозерцев Феликс Юрьевич

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук

Мондодоев Александр Гаврилович

кандидат медицинских наук

Дамдинова Галина Ханджаповна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Амурская государственная медицинская академия» Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию РФ

Защита состоится «14» апреля 2011 г. в 12 часов на заседании Диссертационного совета ДМ 003.028.02 при Институте общей и экспериментальной биологии СО РАН по адресу: 670047, г. Улан - Удэ, ул. Сахьяновой, 6

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке Бурятского научного центра СО РАН.

С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайте Института общей и экспериментальной биологии СО РАН http://igaeb.bol.ru

Автореферат разослан «14» марта 2011 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат биологических наук

м. В. Б. Хобракова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Согласно данным последних лет у пациентов, перенёсших черепно-мозговую травму (ЧМТ), имеется высокий риск развития посттравматических судорог (ПТС). Судорожные синдромы встречаются в 8-15% случаев средней и тяжелой степени ЧМТ. Еще чаще их возникновение отмечено после огнестрельных травм, развития внутричерепных гематом, очаговых ушибов, при вдавленных переломах черепа (О.С. Зайцев, А.А. Потапов, 2000; А.Ю. Макаров, 2001; Т.А. Скоромец, 2002).

ПТС нужно лечить немедленно, так как судорожная активность приводит к дальнейшим повреждениям уже травмированного мозга. Однако нет единого мнения о выборе антиконвульсантов для лечения и профилактики ПТС. Ряд авторов для профилактики ранних судорог при ЧМТ рекомендуют применять карбамазепин, фенитоин, фенобарбитал (И.А. Качков и др., 1999). Другие исследователи считают, что препаратами первого выбора являются вальпроаты. Многие авторы указывают на отсутствие убедительных данных, в том числе основанных на результатах рандомизированных исследований, о преимуществах предлагаемых антиконвульсантов (В.А. Карлов, 2004; Е. Пошер, 2006,).

В последние годы для терапии эпилепсии предложены новые антиконвульсанты: ламотриджин, топирамат, леветирацетам, габапентин, натрия вальпроат (В.А. Карлов, 2004; Р.Д. Палмер, Б.С. Мелдрум, 2007). Возможность и целесообразность их использования для лечения ранних и поздних травматических судорог у больных со средней и тяжелой степенью ЧМТ не доказана и требует проведения дополнительных исследований и экспериментального обоснования.

Трудности в решении этой задачи связаны с особенностями патогенеза ПТС и развитием вторичных повреждений мозга (ВПМ). В остром периоде травмы мозга ранние и поздние ПТС часто сопровождаются ишемическими и гипоксическими расстройствами. ПТС вторично повреждают мозг, вследствие усиления окислительных процессов в клетках мозга, чрезмерного образования свободных радикалов и возбуждающих нейромедиаторов, максимального расхода энергии нейронами (Г.Н. Авакян, 2004; Степанченко, 2005; Л.П. Мишнякова, 2008; К. \Vojtal, 2003).

Тяжесть клинического течения и исходы ЧМТ определяются в большей степени действием факторов ВПМ. К ним, помимо судорог, относят ишемию, гипоксию, гипертермию и др. (М.М. Одинак и др.,2001; Е. Бромлетг, Д.В. Дитрих, 2006). Поэтому лекарственное вмешательство

в процессы патогенеза и саногенеза ЧМТ рассматривается как главное направление протекторной фармакотерапии травматической болезни мозга (Р.Д. Касумов и др., 2001; Т.А. Скоромец, 2002; Ф.Ю. Белозерцев и др., 2004; Е.И. Верещагин, 2009).

В остром периоде травмы для подавления некроза и апоптоза рассматривается возможность использования нейропротекгоров с различными молекулярными механизмами действия (В.А. Карлов, 2001; Т.А. Воронина, 2003; Р.У. Островская, 2003; Е. Бромлетт, Д.В. Дитрих, 2006). Вместе с тем, эти средства, за редким исключением (барбитураты и вазодилататоры), не принято включать в стандарты лечения больных (АЛ. Faden, 1996; Р.Д. Касумов, А.Н. Кондратьев, 2001; А.Н. Коновалов и др., 2006 ). Поэтому актуальной задачей является поиск новых средств и новых подходов к нейропротекторной терапии травмы мозга.

Работа выполнена в рамках программы Минздравсоцразвития РФ и плановой темы НИР ЧГМА «Разработка лекарственных средств, оказывающих многофакгорное нейропротекторное и ноотропное действие при заболеваниях ЦНС» (№ гос. регистрации 01.200.1.16719).

Цель работы: изыскание среди антиконвульсантов препаратов, обладающих нейропротекторными свойствами, и экспериментальное обоснование их применения в комплексной фармакотерапии острых травматических поражений мозга.

Основные задачи исследования:

-изучить эффективность антиконвульсантов (магния сульфата, габа пентина, натрия вальпроата, топирамата, ламотриджина, леветирацетама, изонитрозина, пантогама, клоназепама) при ранних и поздних постгравматических судорогах;

- оценить антиишемическую активность антиконвульсантов;

- определить антигипоксические свойства препаратов;

- изучить влияние антиконвульсантов на мнестические нарушения.

Научная новизна. Установлено, что снижение резистентности ЦНС к ишемии и гипоксии отмечается на 6-10 дни посттравматического периода; начиная с 6 дня, наблюдается снижение устойчивости мозга к судорогам и увеличение мнестических расстройств.

Впервые установлено, что в посттравматический период:

- ламотриджин и топирамат проявляют выраженну! противосудорожную активность в первую и вторую недели после травмь мозга, изонитрозин - во вторую неделю;

- ламотриджин, топирамат и натрия вальпроат оказываю выраженное антиишемическое действие при глобальной ишеми

головного мозга;

- топирамат значительно повышает устойчивость к гемической гипоксии, а ламотриджин, натрия вальпроат, изонитрозин, габапентин -к гиперкапнической и гемической гипоксии;

-топирамат и ламотриджин уменьшают выраженность мнестических расстройств, вызванных судорожными реакциями. Габапентин и леветирацетам усугубляют мнестические расстройства.

Практическое значение. Дано экспериментальное обоснование использования в острой стадии черепно-мозговой травмы ламотриджина и топирамата, которые высокоэффективны при посттравматических судорогах, ишемических, гипоксических и мнестических расстройствах.

Новые данные о нейропротекторном и противосудорожном действии изученных средств включены в курс лекций «Основы доказательной фармаколо-гии» (Чита: Забайкальский рабочий, 2010), рекомендованный УМО Минздравсоцразвития РФ в качестве учебного пособия для медицинских вузов. Учебное пособие и материалы диссертационной работы используются в преподавании студентам и курсантам кафедры фармакологии и кафедры неврологии с курсом нейрохирургии ГОУ ВПО «Читинская государственная медицинская академия».

На применение ламотриджина в остром периоде черепно-мозговой травмы в качестве противосудорожного, антиишемического и антигипоксического средства получено положительное решение о выдаче патента (№2009И 8615 от 12.07.2010).

Основные положения, выносимые на защиту:

1.У животных, перенесших травму мозга, натрия вальпроат эффективно угнетает ранние судороги травматического происхождения, ламотриджин и топирамат - ранние и поздние посттравматические судороги.

2. В посттравматическом периоде позитивные модуляторы гамкергической передачи топирамат и натрия вальпроат, блокатор натриевых каналов с глутамат - негативными свойствами ламотриджин обладают более высокой антиишемической активностью, чем препарат сравнения нимодипин.

3.В условиях гипоксии позитивные модуляторы гамкергической передачи топирамат и натрия вальпроат, блокатор натриевых каналов с глутамат -негативными свойствами ламотриджин проявляют выраженное протекторное действие в посттравматический период.

4. Топирамат и изонитрозин устраняют посттравматические мнести ческие нарушения, связанные с процессами долговременной памяти.

Апробация работы и публикации.

Отдельные фрагменты работы доложены и обсуждены на Юбилейной конференции с международным участием (Санкт-Петербург, 2009), Всероссийской конференции «Актуальные вопросы современной медицинской науки и здравоохранения» (Екатеринбург,

2009), Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы клиники, диагностики и лечения» (Санкт-Петербург, 2009), XVII Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва,

2010) и на совместном заседании кафедр нервных болезней с курсом нейрохирургии, патофизиологии и фармакологии ГОУ ВПО «ЧГМА Росздрава».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе три статьи - в периодических изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, двух глав с изложением результатов собственных исследований и их обсуждения, общего заключения, выводов и списка использованной литературы. Текст диссертации изложен на 117 страницах машинописного текста, содержит 25 таблиц и 16 рисунков. Указатель литературы включает 122 отечественных и 136 зарубежных источников.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперименты выполнены на 355 белых беспородных крысах обоего пола массой 140-160 г и 337 белых беспородных мышах массой 20-30 г. Животные находились в стандартных условиях содержания (Приказ МЗ СССР №1179 от 10.10.83 г.). Экспериментальная часть исследования выполнена в соответствии с правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных (приложение к приказу МЗ СССР № 755 от 12.08.77). Особей разделяли на группы по 7-10 животных.

Контактную черепно-мозговую травму воспроизводили с использованием модифицированного метода Аллена (Ф.Ю. Белозерцев, 2006) под нембуталовым наркозом (40 мг/кг, в/б). Для нанесения черепно-мозговой травмы у животных удаляли кожный покров черепа и на его обнаженную поверхность помещали особый «ударник» диаметром 1 мм. Травму головного мозга, вызывали падением груза в вертикальной трубке с фиксированной высоты, которая была ориентирована строго вертикально. Повреждения костей черепа и сенсомоторной области мозга производили симметрично с обеих сторон.

Исследование носттравматических судорог проводили на модели электрошоковых судорожных реакций. Нанесением кратковременной электростимуляции (0,2 сек., 50 герц, 150 мА) у животных вызывали максимальную тоническую экстензию задних конечностей. Оценивали способность препаратов предупреждать развитие электрошоковых судорог, изменять латентный период и продолжительность тонической экстензии (сек.). Защитный индекс определяли по отношению числа животных, у которых не возникали элекгрошоковые судороги, к общему числу экспериментальных животных, подвергнутых электрораздражению через корнеальные электроды (Т.А. Воронина, JI.H. Неробокова, 2005).

Нейропротскторную активность препаратов оценивал по устойчивости травмированного мозга к полной глобальной ишемии, нормобарической гипоксической гипоксии с гиперкапнией, гемической гипоксии и оценке мнестических нарушений, вызванных электрошоковыми судорогами (ЭШ).

Методика полной ишемии головного мозга Определение антиишемнческой активности препаратов проводили на белых мышах, массой 25-30 г. С этой целью использовали декапитационную модель полной ишемии головного мозга (О.Н. Lowry, 1964; W.M. St-John, 1999; D. Gosal, 2001). После декапитации на уровне 1 шейного позвонка регистрировали продолжительность и частоту атонального дыхания (гаспинга), которые характеризуют функциональную активность нейронов ствола мозга при глобальной церебральной ишемии (St-John W.M., 1999). Учитывая значение температуры для проявления гаспинга, исследование антиишемнческой активности препаратов проводили в одинаковых температурных условиях (JI.M. Минакина, 2003).

Методика гиперкапнической и гемической гипоксии На модели гиперкапнической и гемической гипоксии оценивали антиги-поксическую активность веществ. С этой целью фиксировали продолжительность резервного времени у крыс в условиях нормобарической термокамеры. Данная модель создает условия для развития нормобарической, прогрессирующей гипоксической гипоксии с гиперкапнией, т.е. моделирует воздействие на животных двух факторов, повреждающих мозг при контактной травме (И.А. Качков и др., 1999). Для крыс массой 140-160 г объем термокамеры составлял 500 мл. Резервное время оценивали по продолжительности дыхания и сердечной деятельности у животных, помещенных в экспериментальную термокамеру (Т.А. Воронина, Р.У. Островская, 2005).

Гемическую гипоксию моделировали на мышах массой 25-30г.

Антигипоксическую активность веществ определяли по продолжительности резервного времени у мышей после подкожного введения натрия нитрита в дозе 200 мг/кг за 1 час до инъекции натрия нитрита. Резервное время оценивали по продолжительности дыхания и сердечной деятельности у животных (Т.А. Воронина, Р.У. Островская, 2005).

Методика оценки мнестических нарушений, условных реакций

Мнестические нарушения у травмированных животных определяли после обучения простым поведенческим реакциям пассивного и активного избегания (соответственно УРПИ и УРАИ). Регистрацию нарушений припоминания в посттравматическом периоде производили в камере с неосвещенным, «опасным» и освещенным, «безопасным» отсеками, соединенными дверцей. Критерием выработки УРПИ служило подавление норкового рефлекса. Амнезию вызывали у крыс нанесением электрошоковых судорог сразу после выработки УРПИ, что моделировало вторичное повреждение мозга судорожной природы. Оценку состояния кратковременной и долговременной памяти проводили по показателям отсроченного воспроизведения УРПИ через 1 час и 7 суток.

Эксперименты с выработкой условной реакции активного избегания (УРАИ) проводили у травмированных животных, используя камеру с 3 отсеками: стартовым, промежуточным и безопасным. Влияние препаратов на выработку УРАИ оценивали по динамике показателей времени обучения и числа проб, затраченных на выработку условных ответов до критерия обучения. Оценку действия препаратов на процессы памяти проводили по показателям отсроченного воспроизведения УРАИ через 1 и 7 суток.

У животных с экспериментальной травмой мозга проведена оценка противосудорожной и нейропротекторной активности следующих антиконвульсантов: ингибитора натриевых каналов с глутамат-негативнымдействиемламотриджина-25-50мг/кг,ингибиторанатриевых и кальциевых каналов с глутамат-негативным и ГАМК-позитивным модулирующим эффектом топирамата-10-100 мг/кг, ингибитора натриевых каналов, активатора калиевых каналов с ГАМК-позитивным действием натрия вальпроата -50-100 мг/кг, позитивных модуляторов гамкергической передачи - пантогама 50-100 мг/кг и клоназепама 1-5 мг/кг, регулятора глутаматергической передачи леветирацетама - 250500 мг/кг, блокатора кальциевых каналов и глутаматергической передачи габапентина - 150-300 мг/кг, нейрометаболика изонитрозина - 5-20 мг/ кг.

Препаратами сравнения служили антиконвульсант магния сульфат

(40-80 мг/кг), антигипоксант ГОМК (50-100 мг/кг) и центральный вазодилататор нимодипин (5 мг/кг).

Статистическая обработка данных проведена с использованием пакета программ «Биостат». Соответствие полученных данных гауссовскому распределению определяли по критерию Фишера. Оценку достоверности различий проводили по критерию 0) Стьюдента и непараметрическому критерию (и) Манна - Уитни.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Исследование противосудорожного действия препаратов в остром периоде черепно-мозговой травмы

Изучение устойчивости травмированного мозга к судорожным реакциям в 1-ю неделю посттравматического периода выявило, что в первые сутки у крыс на 27,6% уменьшалось время реакции тонической экстензии по сравнению с таковыми у интактных животных. Снижение судорожной готовности мозга зарегистрировано и на 3-6 день после травмы, так как в опытах продолжительность тонических экстензий была меньше соответственно на 33,1% и 25,2% (Р < 0,05). Напротив, к 10-15 суткам отмечено повышение судорожной готовности ЦНС.

Как показал анализ эффективности противосудорожного действия антиконвульсантов, имелись значительные различия между препаратами по способности предупреждать судорожные реакции в первую и вторую недели посттравматического периода (рис. 1). Под влиянием введения эталонного антиконвульсанта магния сульфата (80 мг/кг) в 1-ую и 2-ую недели острого периода ЧМТ у половины травмированных животных отмечено уменьшение на 38,1% продолжительности тонической экстензии. У остальных крыс она была полностью подавлена. Габапентин предупреждал развитие электрошоковых судорог в 1 неделю посттравматического периода у 50% травмированных крыс. У другой половины животных препарат достоверно увеличивал продолжительность судорожной реакции на 26,8% ( Р< 0,05). Вместе с тем, габапентин сохранил умеренные противосудорожные свойства во 2 неделю, подавляя судороги у 50% травмированных крыс, а у остальных животных уменьшал их продолжительность на 75-78% (Р<0,01). Леветирацетам не оказывал существенного влияния на возникновение судорог в остром периоде ЧМТ.

ГАМКа-позитивный препарат клоназепам не вызывал значимых изменений в частоте возникновения судорог и их продолжительности в 1 -ую неделю, но во вторую неделю предупреждал возникновение реакций максимального электрошока в 50% случаев. Вместе с тем, назначение

препарата в малой и максимальной дозах уменьшало время тонической экстензии на 41-57% (Р< 0,05). ГАМКв-миметик пантогам в течение посттравматического периода только в 44% случаев предупреждал возникновение судорог, а в остальных случаях уменьшал длительность тонической экстензии на 38,5% (Р < 0,01).

В 1-ю неделю посттравматического периода натрия вальпроат в дозе 100 мг/кг у 70% крыс полностью подавлял развитие судорожной реакции, а у остальных животных уменьшал на 77% ее продолжительность (Р<0,05). Однако, через 10 суток после травмы эффективность препарата значительно снижалась, и судорожные приступы отсутствовали всего в 40% случаях, а время реакции тонической экстензии укорачивалось на 34,2%.

Наибольшая эффективность противосудорожного действия обнаружена у топирамата. Назначение малой дозы препарата предупреждало возникновение электрошоковых судорог у 55,5% травмированных животных, и у остальных крыс укорачивало время тонической экстензии на 53% (Р<0,05). В максимальной дозе топирамат предупреждал появление судорожных реакций у 87,5% травмированных крыс в 1-ю неделю и у 100% животных - во 2-ю неделю.

Магния сульфат 80 мг/кг К л о паз спаял 2,5 мг/кг Пантогам 100 мг/кг Натрия вальпроат 100 мг/кг Т огтир ям ах 100 мг/кг Ламотриджин 25 мг/кг Из оншр о ЗИН 20 мг/кг Габятснп« ТОО мг/кг Лев «тир аистам 250 мг/кг

4-счтки после ЧМТ

О-е сутки после

Рис 1. Эффективность противосудорожного действия препаратов.

По вертикали - защитный индекс в %, по горизонтали - день после ЧМТ.

Высокая противосудорожная активность характерна для ламотриджина, снижавшего в малой дозе на 75% частоту развития реакции тонической экстензии в 1 -ю неделю после травмы и у 100% крыс во 2-ю (Р<0,05).

Введение нейрометаболика изонитрозина в 1-ю неделю умеренно угнетало реакцию электрошоковых судорог, снижая на 50% частоту их возникновения и на 27% длительность тонической экстензии (Р<0,01). Во 2-ю неделю острого периода препарат в малой дозе предупреждал развитие реакции тонической экстензии у 50% крыс, а в максимальной дозе - у 80% (Р< 0,05). В остальных случаях было отмечено уменьшение на 78,5% длительности реакции тонической экстензии (Р< 0,05).

Таким образом, в первую неделю посттравматического периода выраженной противосудорожной активностью обладали ламотриджин, топирамат, натрия вальпроат, тогда как во вторую неделю - ламотриджин, топирамат и изонитрозин. Эффективность антиконвульсивного действия клоназепама, пантогама, габапентина примерно равна эффекту эталонного препарата магния сульфата. Леветирацетам не проявлял противосудорожного действия в посттравматическом периоде.

Исследование нейропротекторных свойств антикоивульсантов в посттравматический период

Антнишемическая активость препаратов. В серии исследований определяли функциональное состояние нервной ткани головного мозга на фоне его полной ишемии в различные сроки посттравматического периода.

Установлено, что по сравнению с интактными мышами продолжительность агонального дыхания при полной ишемии головного мозга в первые сутки увеличивалась примерно на 43,7% (19,4±0,98 сек, Р<0,05). К 3-му дню продолжительность гаспинга у травмированных мышей уменьшалась до уровня контроля, а его частота не отличалась от показателей ингактной группы животных. На 6 день происходило уменьшение на23% частоты гаспинга (Р<0,05). Вместе с тем, тестирование устойчивости нервной ткани к полной ишемии головного мозга на 10 сутки не выявило отличий по сравнению с данными у интактных мышей.

В экспериментах, проведенных на б сутки посттравматического периода, установлено неодинаковое влияние антикоивульсантов на длительность гаспинга и частоту дыхательных движений. Курсовое применение малых доз ГАМК-позитивных антикоивульсантов вызывало повышение частоты гаспинга, но в неодинаковой степени (табл. 1).

Клоназепам увеличивал количество дыхательных движений при глобальной ишемии головного мозга на 73%, пантогам - на 86%, натрия вальпроат -на 104% и топирамат - на 108%. Ряд антикоивульсантов с иным механизмом действия оказывал сходный антиишемический эффект. Ламотриджин увеличивал частоту гаспинга на 161 %, габапентин - на 53 %,

магния сульфат - на 83% (Р<0,01). На фоне действия изонитрозина не установлено существенных изменений изученных показателей гаспинга. Короткий курс препарата сравнения нимодипина (5 мг/кг) повышал частоту гаспинга на 118% (Р<0,01).

Исследованиями установлено, что назначение малых доз клоназепама, пантогама и топирамата, не вызывало существенных сдвигов времени гаспинга (табл. 1). Вместе с тем, 6-дневное введение натрия вальпроата увеличивало время гаспинга на 58,7%, а малых доз ламотриджина - на 212% (Р <0,05). Отчетливо слабее изменяли функциональные показатели устойчивости мозга на фоне глобальной ишемии эталонный препарат нимодипин, изонитрозин, леветирацетам, габапентин и магния сульфат (табл. 1).

Таблица 1

Влияние антиконвульсантов на устойчивости мышей к полной ишемии головного мозга на 6-ой день после черепно-мозговой травмы

Препарат Доза мг/кг Количество дыхательных движений Время гаспинга (сек.)

Интактная группа 9,42±0,44 13,52±0,83

Контрольная (мыши с ЧМТ) - 7,21±0,62* 13,70±0,79

Нимодипин 5 15,71±1,31* 17,91±1,51

Клоназепам 1,25 12,52±1,02* 16,03±1,18

Пантогам 50 13.38±1,13* 17.88±1.29

Топирамат 10 15,02±1.68** 16.70±1.11

Натрия вальпроат 50 14,73±1,11** 21,7412,11**

Ламотриджин 25 42,75±2,91** 18,8810,85**

Изонитрозин 10 11,1011,03 13,2410,86

Леветирацетам 250 9,0±1.14 13.80±1.96

Габапентин 150 11,0±0.84* 16,82±1.07

Магния сульфат 40 13,21±1,11* 17,82±1,29

Примечание. Значимость различий контроль (мыши после ЧМТ) - опыт: * - Р < 0,05 и ** - Р < 0.01. ЧМТ - животные с черепно-мозговой травмой

С увеличением дозировки антиконвульсантов в два раза

12

время гаспинга при использовании клоназепама возросло на 64% топирамата - на 56%, натрия вальпроата - на 140% (Р<0,01). Эффект пантогама оказался значительно слабее (на 28,4%) и был сравним с эффектом эталонного препарата нимодипина (рис. 2).

При назначении максимальных доз габапентина и магния сульфата продолжительность гаспинга при полной ишемии головного мозга возрастала соответственно на 30,8% и 31%.

В условиях глобальнойишемииголовногомозгабылозафиксировано 'значительное повышение частоты гаспинга на фоне действия топирамата [(на 144%), ламотриджина (на 162%) и эталонного препарата нимодипина |(на 115%). Остальные антиконвульсанты в максимальных дозах оказали умеренное влияние на этот показатель функциональной активности 1мозга. Введение изонитрозина (20 мг/кг) не приводило к существенным изменениям изученных показателей гаспинга.

50

45

40

I 35

я 30

1 25

§

1т 20

** 15

Я- 10

5

0

Ш Контроль (травма мозга)

□ Натрия вальпроат 100 мг/кг

Н Топирамат 100 мг/кг

Ш Клоназепам 2,5 мг/кг

ЕЭ Нант огам 100 мг/кг

ЕИ Ламотриджнн 25 мг/кг

□ Нимодишш 5 мг/кг

Рис. 2. Влияние антиконвульсантов на длительность гаспинга в уело виях полной ишемии головного мозга (6 сутки посттравматического периода)

По вертикали - время гаспинга (сек.), по горизонтали - эффекты препаратов Значимость различий контроль-опыт: *-Р < 0,05, ** — Р <0,001

Определение непрямого интегрального показателя этих средств, суммирующего влияние препаратов на частоту и длительность 'гаспинга, свидетельствует о выраженной антиишемической активности ламотриджина, натрия вальпроата, топирамата; умеренной - эталонного препарата нимодипина, клоназепама, магния сульфата и габапентина.

Вместе с тем, интегральный показатель антиишемической защиты мозга изонитрозина существенно не отличался от контроля.

Антигипоксическая активность препаратов. При изучении устойчивости крыс к гиперкапнической гипоксии в остром периоде ЧМТ выявлено, что в 1-ый день после травмы головного мозга продолжительность жизни животных возросла на 19,9% (Р<0,01) по сравнению с контролем. На 3 сутки острого периода ЧМТ длительность резервного времени оставалась больше на 15,7% (Р< 0,05). В период с 6 по 15 день не было обнаружено достоверных сдвигов времени жизни травмированных животных в условиях гиперкапнической гипоксии. 1 Однако, тестирование устойчивости травмированных животных к гемической гипоксии показало, что через 10 суток резервное время уменьшилось на 17%. Назначение малых доз клоназепама и пантогама не влияло на резервное время травмированных крыс. Аналогичный результат был отмечен у натрия вальпроата и топирамата (табл. 2).

Таблица 2

Влияние антиконвульсангов на продолжительность резервного времени у крыс в условиях гипоксии с гиперкапнией на 10 сутки после

черепно-мозговой травмы

Группа животных и препарат Количество животных Доза (мг/кг) Резервное время (мин.)

Контрольная (крысы с ЧМТ) 12 23,52±1Д2

ГОМК 10 50 33,8412,93**

Клоназепам 7 5 26,69±2,57

Пантогам 7 100 29,8611,74**

Натрия вальпроат 8 100 30,22±2,27**

Топирамат 7 100 24,14±1,93

Ламотриджин 8 50 31,43±1,66**

Габапентин 7 300 27,6711,81*

Магния сульфат 7 80 22,62+2,54

Изонитрозин 9 20 32,4412,92**

Примечание. Значимость различий контроль (крысы после ЧМТ) - опыт: * - Р < 0,05 и ** - Р < 0,01. ЧМТ - животные с черепно-мозговой травмой.

14

г

Вместе с тем, назначение пантогама и натрия вальпроата в максимальных дозах позволило выявить увеличение резервного времени 1 на 27% и 28,5% соответственно. С увеличением дозы ламотриджина продолжительность резервного времени у травмированных животных была выше на 34%, нейрометаболика изонитрозина-на 38% и эталонного I препарата ГОМК - на 44% (Р<0,01).

Таким образом, натрия вальпроат, изонитрозин и ламотриджин обладают наиболее выраженной антигипоксической активностью в условиях гипоксии и гиперкапнии. Их действие сопоставимо по эффективности с эталонным препаратом ГОМК.

При определении влияния препаратов на устойчивость травмированных животных к гемической гипоксии установлено, что введение пантогама. натрия вальпроата, топирамата и изонитрозина увеличивало резервное время у животных с ЧМТ соответственно на 26%, | 31,9%, 48% и 25.2% (Р<0,05).

Аналогичный эффект выявлен у препарата сравнения ГОМК. Вместе с тем. на фоне действия ламотриджина и габапентина продолжительность жизни травмированных мышей была выше соответственно на 71% и 86% (рис. 3). Следовательно, их протекторное действие выше, чем у эталонного препарата ГОМК.

П Контроль (травма мозга)

П Елонаэепам (2.5 мг/кг)

■ Шнтогаы (100 мг/кг)

ЕЗ Натрия вальпроат (100 мг/кг)

■ Топирамат (100 мг/кг) 83 Изонитрозин (20 мг/кг) а ГОМК (100 мг/кг)

0 Магния сульфат (40 мг/кг) ИГабапентян (300 мг/кг) ЕЗ Ламотриджин (50 мг/кг)

Рис. 3. Эффективность антиконвульсантов при гемической гипоксии на 10-е сутки посттравматичского периода.

По вертикали-резервное время в мин., по горизонтали-эффекты препаратов. Примечание. Значимость различий контроль - опыт: * -Р<0,05

Антиамнестическая активность антиконвульсантов. При

исследовании состояния мнестических функций травмированных животных установлено, что при возникновении электрошоковых судорог (ЭШС) после сеанса обучения норковый рефлекс возникал чаще, чем в контроле. Моделирование эффекта ВПМ судорожной природы у травмированных крыс и мышей на 6-10-е сутки привело к уменьшению количества оборонительных условных ответов через 1 час в сеансе отсроченного тестирования (рис. 4). Тестирование сохранения УРПИ через 7 суток показало полное отсутствие условных ответов, а время пребывания в «опасном» отсеке возрастало примерно в 3 раза, по сравнению с данными у интактных животных, которым также наносили ЭШ.

Рис. 4. Влияние электрошоковых судорог на показатели воспроизвел! ения УРПИ у крыс, перенесших черепно-мозговую травму |

По вертикали - число животных с УРПИ (не входивших в «опасный» отсек), по

горизонтали - время отсроченного тестирования УРПИ

Значимость различий контроль (интактные крысы) - опыт: * - Р <0,05

В серии экспериментов у животных с ЧМТ было изучено влияние' антиконвульсантов на отсроченное воспроизведение условных реакций после судорожного электрошока. Через час после обучения УРГО и нанесения электрошока на фоне действия клоназепама частоту воспроизведения условных ответов восстанавливалась до уровня данныя у интактных животных, получавших ЭШ. Применение натрия вальпроат

и топирамата не влияло на частоту воспроизведения условного оборонительного ответа. По сравнению с контролем (травмированные крысы) при введении клоназепама и изонитрозина увеличивался латентный период перехода в «опасный» отсек примерно в 4 раза, пантогама - в 3 раза и натрия вальпроата - в 2,5 раза (Р<0,01). Вместе с тем, время пребывания в «опасном» отсеке экспериментальной камеры при назначении клоназепама уменьшалось на 72%, пантогама - на 53%, натрия вальпроата - на 40% и изонитрозина - примерно в 4 раза (Р<0,05).

После курса габапентина и магния сульфата не наблюдали изменений частоты возникновения УРПИ, и их введение не влияло на длительность пребывания травмированных крыс в «опасном» отсеке.

Тестирование УРПИ через 7 суток после сеанса обучения показало, что пантогам увеличивал на 28,5%, топирамат - на 37,5% и натри вальпроат - на 50% число крыс, у которых регистрировались условные оборонительные ответы. Более того, было установлено, что пантогам увеличивал латентный период перехода в «опасный» отсек почти в 3 раза (Р<0,01), натрия вальпроат - в 5 раз, топирамат- в 2,8 раза (Р<0,01). Эти антиконвульсанты уменьшали время пребывания в «опасном» отсеке на 40%, 60% и 28% соответственно (рис. 5).

На фоне действия ламотриджина и изонитрозина количество оборонительных условных ответов увеличивалось соответственно на 37,5% и 43% (Р<0,01). Вместе с тем, в отличие от ламотриджина изонитрозин уменьшал в 2 раза время пребывания в «опасном» отсеке у остальных травмированных животных.

К о*пр ольная

СИ Клоназепам (2,5 мг/кг)

Ш Пантогам (1 ОО гугг/кг)

ЕЗ Натрия вальпроат <1 ОО

ху1Г/кг) ВЕЗ Топиромат О ООмг/кг)

В?

и

та

БЭ Лахуаотридзкин (25мг/кг)

Габ апентин (1 5 Омг/гсг)

КЗ Леветироцетам (2-5 О мг/кг)

Ъ^агния сульфат (40мг/кг) ^ Изонитрозин (2 О мг/кг)

Рис. 5. Влияние препаратов на воспроизведение УРПИ у травмирова нных крыс через 7 суток после обучения и нанесения электрошока

По горизонтали-эффекты препаратов, по вертикали-время пребывания в «опаен ом» отсеке, сек. Примечание: Значимость различий контрольная-опыт: *- Р<0,05; **- Р< 0,01

Таким образом, топирамат, ламотриджин, изонитрозин и паитогам восстанавливают отсроченное воспроизведение УРПИ, что свидетельствует об их коррекции судорожной амнезии.

У животных в посттравматическом периоде достижение критерия обучения условной реакции активного избегания (УРАИ) происходило позднее и требовало на 36-74% проб больше, чем в контроле (Р<0,05).

При изучении влияния антиконвульсантов на выработку и отсроченное воспроизведение УРАИ установлено, что курсовое назначение клоназепама ухудшало показатели выработки УРАИ. Объем поисковых действий в первых трех пробах увеличивался почти в 2,5 раза, время обучения - в 2 раза и количество мотивационных стимулов почти в 3 раза (Р<0,05).

Напротив, пантогам уменьшал время обучения УРАИ на 44% и количество проб, требующихся для достижения критерия обучения - на 37% (Р<0,05). Натрия вальпроат ускорял обучение на 65%, а топирамат не изменял параметры выработки УРАИ.

При тестирование через 1 сутки клоназепам уменьшал на 36-56% частоту воспроизведения УРАИ. Курсовое введение пантогама, натрия вальпроата и топирамата не влияло на воспроизведение УРАИ. Через 7 суток после сеанса обучения натрия вальпроат и топирамат повышали частоту отсроченного воспроизведения оборонительных ответов соответственно на 22% и 12% (Р<0,05).

12-дневный курс ламотриджина и изонитрозина уменьшал на 50% количество проб, затраченных на выработку УРАИ, и сокращал время обучения. Напротив, назначение габапентина увеличивал время обучения на 61 %, а магния сульфата - в 3 раза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований установлено, что ряд препаратов из числа нового поколения антиконвульсантов обладают многофакторным действием на различные звенья патогенеза острого периода черепно-мозговой травмы.

Высокая противосудорожная активность выявлена у топирамата, ламотриджина и натрия вальпроата, снижающих на 75-100% частоту развития судорог посттравматического периода. Сопоставляя молекулярные механизмы действия топирамата и ламотриджина, можно предположить, что их влияние на патогенез ранних и поздних ПТС заключается в снижении активности глутамтергической передачи, блокаде натриевых каналов и повышении гамкергической передачи (Д. Бронштейн, 2007; в А. УаЫоп, 1993).

Полученные факты обосновывают положение о целесообразности поиска антиконвульсантов для терапии ПТС среди препаратов, которые способны либо снижать активность возбуждающих аминокислот или угнетать натриевый ток и потенцировать нейромедиаторные эффекты ГАМК.

Дополнительно ламотриджин, натрия вальпроат и топирамат выделяются выраженной антиишемической активностью при глобальной ишемии головного мозга. Эти средства проявляют и четкое антигипоксическое действие. Устойчивость к гемической гипоксии повышает топирамат, а к гиперкапнической и гемической гипоксии -ламотриджин и натрия вальпроат. Эти свойства препаратов значительно повышают их терапевтический потенциал, т.к. предупреждают развитие основных вторичных повреждений мозга в посттравматический период.

В исследовании выявлено антиамнестическое действие топирамата, ламотриджина и натрия вальпроата. Эти препараты ослабляют судорожные мнестические расстройства и восстанавливают адаптивные поведенческие реакции. Обобщая полученные данные, можно заключить, что ряд антиконвульсантов наряду с выраженным влиянием на посттравматические судороги проявляют высокую нейропротекторную активность, что свидетельствует о высокой терапевтической ценности топирамата, ламотриджина и натрия вальпроата для лекарственной терапии острого периода черепно-мозговой травмы.

выводы

1. Магния сульфат, пантогам и габапентин проявляют умеренное противосудорожное действие в остром периоде черепно-мозговой травмы; выраженной противосудорожной активностью обладают ламотриджин, топирамат, натрия вальпроат и изонитрозин.

2. Магния сульфат и габапентин в постгравматический период проявляют умеренную антиишемическую активность при полной ишемии головного мозга; выраженной антиишемической активностью обладают ламотриджин, натрия вальпроат и топирамат.

3. Пантогам у животных с травмой мозга проявляет умеренную антигипоксическую активность; высокую устойчивость к гемической гипоксии вызывает топирамат, к гиперкапнической и гемической гипоксии - ламотриджин, натрия вальпроат, изонитрозин, габапентин.

4. Натрия вальпроат, пантогам, изонитрозин, топирамат и ламотриджин у животных с черепно-мозговой травмой устраняют амнезию судорожного происхождения, улучшая воспроизведение реакций пассивного избегания через 1 час и 7 суток после сеанса обучения.

Список работ, опубликованных по теме:

1. Белозерцев Ф.Ю. Антиишемическая активность ГАМК-позитивных препаратов. /Ф.Ю. Белозерцев, Ю.А. Запольская, O.A. Щелканова, C.B. Юнцев // Вестник Российской военно-медицинской академии. - 2009. №1. - часть И. - С. 662.

2. Белозерцев Ф.Ю. Влияние вальпроата натрия и пантогама на перера-ботку информации в системах памяти Забайкальский медицинский вестник. / Ф.Ю. Белозерцев, C.B. Юнцев, Ю.А. Белозерцев, КХА.Запольская, B.JI. Колодий // Забайкальский медицинский вестник. -2009.-№1 .-С. 4-8.

3. Белозерцев Ф.Ю. Динамика устойчивости мозга к факторам вторичного повреждения при черепно-мозговой травме. / Ф.Ю. Белозерцев, Ю.А. Запольская, O.A. Щелканова , Ю.А. Белозерцеа, C.B. Юнцев. // Вестник Российской военно-медицинской академии. - 2009. -№1.-часть II.-С. 663.

4. Белозерцев Ф.Ю. Сравнение антиишемической активности гамкергических препаратов в условиях локальной ишемии и травмы мозга / Ф.Ю.Белозерцев, C.B. Юнцев. Ю.А. Запольская. В. JI. Колодий, O.A. Щелканова, Ю.А. Белозерцев // Забайкальский медицинский вестник. -2009.-№3 .-С. 7-9.

5. Белозерцев Ю.А. Динамика мнестических расстройств после черепно-мозговой травмы / Ю.А. Белозерцев, Ю.А. Запольская, O.A. Щелканова, Ф.Ю. Белозерцев // Сб. материала конгресса «Человек и лекарство». - Москва, 2010. - С. 577.

6. Запольская Ю.А. Влияние клоназепама, ламотриджина и пантогама на течение судорожных реакций в остром периоде черепно-мозговой травмы. / Ю.А. Запольская, Ф.Ю. Белозерцев, Ю.А. Белозерцев, C.B. Юнцев // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2010. -№5.-С. 42-43.

7. Запольская Ю.А. Травматическая амнезия и эффекты вальпроата натрия, ламотриджина и топирамата / Ю.А. Запольская, Ю.А. Белозерцев // Сб. материала конгресса «Человек и лекарство». - Москва, 2010. - С. 617-618.

8. Колодий B.JI. Влияние ГАМК-позитивных препаратов на переработку информации в семантической памяти. / B.JI. Колодий, Ю.Н. Смоляков, Ю.А. Запольская, O.A. Щелканова // Консолидация традиционнойиакадемическоймедицины:сб.докладов1Межрегиональной конференции студентов и молодых ученых с международным участием. -Улан-Удэ, 2009. - С. 110-112.

9. Колодий B.JI. Исследование антиишемической активности

противосудорожных и снотворных препаратов / В.Л. Колодий Ю.А., М.М. Селиванова, Ю.А. Запольская, Д.Д. Дамбаева, Т.Ю. Рубцова, ОА. Щелканова // Сб. Всероссийской конференции «Актуальные вопросы современной медицинской науки и здравоохранения». - Екатеринбург, 2009.-С. 469-472.

10. КолодийВ.Л.Сравнениеантигипоксическойактивностиснотвор-ных и противосудорожных препаратов. / В.Л. Колодий, C.B. Малышев, Г.Б. Данзанов, Ю.А. Запольская, Е.А. Сиднева, O.A. Щелканова, Е.А. Сластина // Сб. Всероссийской конференции «Актуальные проблемы теоретической, экспериментальной и клинической медицины и фармации», Тюмень,2009. - С. 29-30.

11. Положительное решение о выдаче патента № 2009118615 от 12.07.2010. Средство, оказывающее нейропротекторное действие в острый период ЧМТ / Ю.А. Запольская, Ю.А. Белозерцев, C.B. Юнцев, Ф.Ю. Белозерцев (Чит. госуд. мед. академия.).

Патентный документ: 1. РФ№ 2009118615 Средство, оказывающее нейропротекторное дейст-вие в острый период ЧМТ / Ю.А. Запольская, Ю.А. Белозерцев, C.B. Юнцев, Ф.Ю. Белозерцев (Чит. госуд. мед. академия.)-Заявл. 12.07.10

Подписано в печать 06.03.2011 Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,40. Тираж 100 экз.. Заказ № 7. Отпечатано в ООО Книжное издательство «Поиск» 672000, г. Чита, ул. Ленина, 90

Актуальность проблемы. Согласно данным последних лет у пациентов, перенёсших черепно-мозговую травму (ЧМТ), имеется высокий риск развития посттравматических судорог (ПТС). Судорожные синдромы встречаются в 815%. Еще чаще их возникновение отмечено после огнестрельных травм, развития внутричерепных гематом, очаговых ушибов, при вдавленных переломах черепа [40,64,102].

ПТС нужно лечить немедленно, так как судорожная активность приводит к дальнейшим повреждениям уже травмированного мозга. Однако, нет единого мнения о выборе антиконвульсантов для лечения и профилактики ПТС. Ряд авторов для профилактики ранних судорог при ЧМТ рекомендуют применять карбамазепин, фенитоин, фенобарбитал [47]. Другие исследователи считают, что препаратами первого выбора являются вальпроаты. Многие авторы указывают на отсутствие убедительных данных, в том числе основанных на результатах рандомизированных исследований, о преимуществах предлагаемых антиконвульсантов [45,90].

В. последние годы для терапии эпилепсии предложены новые антикон-вульсанты: ламотриджин, топирамат, леветирацетам, габапентин, натрия вальпроат [45, 84]. Возможность и целесообразность их использования для лечения ранних и поздних травматических судорог у больных со средней и тяжелой степенью ЧМТ не доказана и требует проведения дополнительных исследований и экспериментального обоснования.

Трудности в решении этой задачи связаны с особенностями патогенеза ПТС и развитием вторичных повреждений мозга (ВПМ). В остром периоде травма мозга ранние и поздние ПТС часто сопровождаются ишемическими и гипоксическими расстройствами. ПТС вторично повреждают мозг вследствие усиления окислительных, процессов в клетках мозга, максимального расхода энергии нейронами и чрезмерного образования свободных радикалов и возбуждающих нейромедиаторов [68, 100, 107, 254, 255].

Тяжесть клинического течения и исходы ЧМТ определяются в большей степени действием факторов ВПМ. К ним, помимо судорог, относят ишемию, гипоксию, гипертермию и др. [22, 76]. Поэтому лекарственное вмешательства в процессы патогенеза и саногенеза ЧМТ рассматривается как главное направление протекторной фармакотерапии травматической болезни мозга [11, 29, 46, 102]. В остром периоде травмы для подавления некроза и апоптоза рассматривается возможность использования нейропротекторов с различными молекулярными механизмами действия [22, 31, 45, 81]. Вместе с тем, эти средства, за редким исключением (барбитураты и вазодилататоры), не принято включать в стандарты лечения [46, 65, 165]. Поэтому актуальной задачей является поиск новых средств и новых подходов к нейропротекторной терапии травмы мозга:

Работа выполнена в рамках программы Минздравсоцразвития РФ и плановой темы НИР ЧГМА «Разработка лекарственных средств, оказывающих многофакторное нейропротекторное и ноотропное действие при заболеваниях ЦНС» (гос. регистрации 01.200.1.16719).

Цель работы: изыскание среди антиконвульсантов препаратов, обладающих нейропротекторными свойствами и экспериментальное обоснование их применения в комплексной фармакотерапии острых травматических поражений мозга.

Основные задачи исследования: -сравнить эффективность препаратов при ранних и поздних посттравматических судорогах;

-оценить антиишемическую активность антиконвульсантов; -определить антигипоксические свойства препаратов;

-изучить эффективность антиконвульсантов при мнестических нарушениях.

Научная новизна.

Доказано, что в первые сутки после травмы наблюдается повышение устойчивости мозга к судорожным, гипоксическим и ишемическим реакциям. Снижение резистентности ЦНС к ишемии отмечается на 6 день, гипоксии - 10 день. Начиная с 6 дня, происходит монотонное снижение устойчивости мозга к судорогам и увеличение мнестических расстройств.

Впервые установлено, что в посттравматическом периоде: ламотриджин и топирамат проявляют выраженную противосудорож-ную активность в первую и вторую неделю после травмы мозга, изонитрозин -со второй недели; ламотриджин, топирамат и натрия вальпроат оказывают выраженное антиишемическое действие при глобальной ишемии головного мозга; топирамат повышает устойчивость к гемической гипоксии, а ламотриджин, натрия вальпроат, изонитрозин, габапентин - к гиперкапнической и гемической гипоксии; топирамат и ламотриджин уменьшают выраженность мнестических расстройств, вызванных судорожными реакциями. Габапентин и леветирацетам ухудшают течение мнестических расстройств.

Практическое значение.

Обоснована возможность профилактического применения в острой стадии черепно-мозговой травмы ламотриджина и топирамата, которые высокоэффективны при ранних и поздних посттравматических судорогах, ишемиче-ских, гипоксических и мнестических расстройствах.

Новые данные о нейропротекторном и противосудорожном действии изученных средств вошли в курс лекций "Основы доказательной фармакологии" (Чита: Забайкальский рабочий, 2010), рекомендованный УМО Минздрав-соцразвития РФ в качестве учебного пособия, для медицинских вузов. Материалы диссертационной работы используются в преподавании студентам и курсантам кафедры фармакологии и кафедры неврологии с курсом нейрохирургии ГОУ ВПО Читинской государственной медицинской академии.

На применение ламотриджина в остром периоде черепно-мозговой травмы в качестве противосудорожного, антиишемического и антигипоксического средства получено положительное решение о выдаче патента РФ (№ 2009118615 от 12.07.2010).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. У животных, перенесших травму мозга, натрия вальпроат эффективно угнетает ранние судороги травматического происхождения, ламотриджин и топирамат - ранние и поздние посттравматические судороги.

2. В посттравматическом периоде позитивные модуляторы гамкергической передачи топирамат и натрия вальпроат, блокатор натриевых каналов с глутамат - негативными свойствами ламотриджин обладают более высокой антиишемической активностью, чем препарат сравнения нимодипин.

3. В условиях гипоксии позитивные модуляторы гамкергической передачи топирамат и натрия вальпроат, блокатор натриевых каналов с глутамат-негативными свойствами ламотриджин проявляют выраженное протекторное действие в посттравматический период.

4. Топирамат и изонитрозин устраняют посттравматические мнестические нарушения, связанные с процессами долговременной памяти.

Апробация работы и публикации.

Отдельные фрагменты работы доложены и обсуждены на Юбилейной конференции с международным участием (Санкт-Петербург, 2009), Всероссийской конференции «Актуальные вопросы современной медицинской науки и здравоохранения» (Екатеринбург, 2009), Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы клиники, диагностики и лечения» (Санкт-Петербург, 2009), XVII Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2010) и на совместном заседании кафедр нервных болезней с курсом нейрохирургии, патофизиологии и фармакологии ГОУ ВПО «ЧГМА Росздрва».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе три статьи - в периодических изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 2 глав с изложением результатов собственных исследований и их обсуждения, общего заключения, выводов и списка использованной литературы. Текст диссертации изложен на 143 страницах машинописного текста, содержит 25 таблицы и 16 рисунков. Указатель литературы включает 122 отечественных и 136 зарубежных источников.

выводы

1. Габапентин и пантогам в экспериментально-терапевтических дозах проявляют умеренное противосудорожное действие в остром периоде черепно-мозговой травмы; выраженной противосудорожной активностью отличаются ламотриджин, топирамат, натрия вальпроат и изонитрозин.

2. Габапентин в посттравматическом периоде проявляет умеренную анти-ишемическую активность при полной ишемии головного мозга; выраженной антиишемической активностью обладают ламотриджин, натрия вальпроат и топирамат.

3. Пантогам у животных с травмой мозга проявляет умеренную антиги-поксическую активность; высокую устойчивость к гемической гипоксии обуславливает топирамат, к гиперкапнической и гемической гипоксии - ламотриджин, натрия вальпроат, изонитрозин, габапентин.

4. Натрия вальпроат, пантогам, изонитрозин, топирамат и ламотриджин у животных с черепно-мозговой травмой устраняют амнезию судорожного происхождения.

ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Общепринято считать, что посттравматические судороги (ПТС) нужно лечить немедленно, так как судорожная активность приведет к дальнейшим повреждениям уже травмированного мозга [107]. Ряд авторов для профилактики возникновения ранних судорог при ЧМТ рекомендуют применять карбама-зепин, фенитоин, фенобарбитал [47]. Другие исследователи считают, что препаратами первого выбора должны служить вальпроаты [90]. Однако, если обратиться к результатах рандомизированных исследований, выясняется отсутствие убедительных данных об эффективности и преимуществах предлагаемых антиконвульсантов [90].

Одной из причин недостаточной эффективности препаратов может служить различие механизмов развития рекуррентных и эпилептических судорог. Считается, что ранние ПТС возникают в 1-ю неделю посттравматического периода и являются неспецифическим ответом на раздражение коры больших полушарий головного мозга механическими факторами^ травматический инсульт. Участки коры, приближенные к зоне первичного поражения, непосредственно ответственны за инициацию эпилептического потенциала. [40, 102].

Патофизиология вторичных ПТС определяется интенсивностью стойкой деполяризации клеточных мембран из-за накопления ВАК (глутамата) и оксида азота, гипоксических нарушений энергетического баланса и чрезмерном образовании свободных радикалов, сдвигов в турновере основных медиаторов (ГАМК, ацетилхолин, моноамины). Эти процессы увеличивают внутриклеточное содержание кальция и натрия, что инициирует стойкую деполяризацию нейронов, а затем и ПТС [71, 79, 252, 255].

Согласно нашим данным, в первые 3-4 дня посттравматического периода наблюдается повышение резистентности мозга к судорожным явлениям. В основе активизации саногенетических противосудорожных механизмов мозга могут быть сдвиги гамкергических.

Исследование роли гамкергических механизмов показало, что ГАМКа-миметик клоназепам не проявляет активности в первую неделю после травмы. Очевидно, роль ГАМКа-рецепторов в регуляции клеточной возбудимости при ранних ПТС незначительна. С другой стороны, эффективность клоназепама увеличивается в период второй недели посттравматического периода, что делает вероятным участие ГАМКа-рецепторов в формировании ПТС. Поскольку антиконвульсантный эффект ГАМКв-миметика пантогама выражен в одинаковой степени в течение острого периода ЧМТ, можно предполагать участие пре-синаптических ГАМКв-рецепторов в регуляции выброса возбуждающих медиаторов в период ранних и поздних ПТС.

Сложность представлений об участии гамкергических систем мозга в регуляции судорожной-активности при ПТС свидетельствует высокая эффективность натрия вальпроата в первые 3-4 дня после ЧМТ и, напротив, низкая на 10 сутки. Значительное повышение устойчивости судорожных реакций к натрия вальпроату в период второй недели острого периода ЧМТ может лежать в основе его низкой эффективности в клинике. Действительно, применение натрия вальпроата для терапии судорожных явлений неэффективно в случае его назначения спустя неделю после травмы у больных с непроникающими травмами головного мозга [135]. Следовательно, натрия вальпроат не устраняет поздних посттравматических судорог, но может оказать клинически значимый эффект в первую неделю острого периода ЧМТ.

Результаты применения топирамата показали его высокую эффективность при ранних и поздних ПТС. Широкий спектр действия топирамата может быть связан с несколькими молекулярными механизмами:

• блокированием потенциал-зависимых натриевых каналов и кальциевых каналов нейрональных мембран;

• потенцированием тормозных эффектов ГАМК в результате активации участков ГАМКа-рецепторов, отличных от бензодиазепинов и барбитуратов;

• блокированием каинатного подтипа возбуждающих глутаматных рецепторов на постсинаптической мембране, что обусловливает угнетение глу-таматергической передачи. Очевидно, в 1 и 2 неделю острого периода ЧМТ то-пирамат повышает ингибирующую и снижают активирующую нейротрансмис-сию, стабилизирует нейронные мембраны.

Согласно нашим данным высокая противосудорожная активность характерна для ламотриджина, снижающего на 75-100% частоту развития судорог в первую и вторую неделю посттравматического периода. Привлекает внимание то обстоятельство, что его молекулярный механизм действия заключается в блокировании потенциал-зависимых натриевых каналов и ограничении1 избыточного выброса глутамата и аспартата из пресинаптических окончаний1 [136; 253].

Сопоставляя механизмы действия топирамата и ламотриджина, можно предположить, что общим звеном патогенеза ранних и поздних ПТС является снижение активности возбуждающих нейромедиаторных систем - ВАК и др., реализующих свое действие через натриевые и кальциевые ионные механизмы.

Дополнительным доказательством служит высокая эффективность ингибитора турновера моноаминов изонитрозина при ранних и поздних ПТС.

Полученные факты обосновывают положение о целесообразности использования в терапии ПТС антиконвульсантов с триадой молекулярных механизмов действия: снижении активности ВАК, угнетения турновера моноаминов и потенцировании эффектов ГАМК. Эти свойства отличают топирамат, изонитрозин и ламотриджин, имеющих высокий противосудорожный потенциал, от остальных антиконвульсантов.

Одним из основных направлений терапии острого периода черепно-мозговой травмы может быть-лекарственная нейропротекция, под которой понимают профилактику и фармакотерапию вторичных поражений мозга, воестанавливающую его гомеостаз. Как известно, вторичные ишемические нарушения связаны со спазмами сосудов, тромбоцитарным тромбозом, потерей кислорода и глюкозы, метаболическим стрессом. Степень ишемических повреждений в перифокальных зонах пропорциональна величине и продолжительности снижения кровотока, достигающего 70-100% при средне-тяжелой и тяжелой ЧМТ [22, 102].

Вторичные повреждения клеток сопровождаются явлениями некроза и апоптоза. Снижение мозгового кровотока первоначально вызывает торможение белкового синтеза с избирательной экспрессией генов, накоплением лактата и цитотоксического отека. В дальнейшем, на фоне недостаточности энергообмена запускается глутамат-кальциевый каскад патологических процессов, приводящих к вторичному некрозу нейронов. В этот период регистрируется стойкая деполяризация клеточных мембран нейронов и выброс чрезмерного количества возбуждающих нейромедиаторов, в частности ВАК (глутамата и аспартата). Активация глутаматом. и аспартатом различных типов ВАК-рецепторов вызывает новый приток в клетки ионов Иа+ и ионов Са++. Перегрузка клеток этими ионами ведет к активации фосфолипаз, протеаз и нуклеаз с нарушением целостности клеточных мембран и лизису структурных компонентов нейронов [22, 76, 149]. Явления апоптоза связаны с кальций-индуцированной активностью каспаз и калпаина [22,29].

В наших исследованиях произведена сравнительная оценка антиишеми-ческой активности ГАМК-позитивных препаратов, блокатора натриевого тока и высвобождения ВАК ламотриджина, ингибитора турновера моноаминов изо-нитрозина, антагонистов ионов кальция габапентина, леветирацетама и магния сульфата.

Среди изученных антиконвульсантов ламотриджин, натрия вальпроат и топирамат проявляет высокую антиишемическую активность на модели полной. ишемии головного мозга. Топирамат увеличивает продолжительность и частоту гаспинга на 54-145%, натрия вальпроат - на 80-136% и ламотриджин на 161-212%. Интегральные показатели антиишемической активности этих препаратов (двойное произведение - время гаспинга X частота гаспинга)*превышают уровень в 350 пунктов.

Действие натрия вальпроата и топирамата на резистентность головного мозга к вторичным ишемическим реакциям, вероятно, в малой степени, связаны с влиянием на активность ГАМКа и ГАМКв-рецепторов клеточных мембран или поступление Са++ через ионные каналы. Так, влияние на гаспинг ГАМКа-миметика клоназепама и ГАМКв-миметика пантогама, а также антагонистов ионов кальция магния сульфата и габапентина оценивается как умеренное.

Вместе с тем, основным молекулярным механизмом антиишемического эффекта, очевидно, будет блокирование натриевого тока через ионные каналы мембран клеток, высвобождение ВАК и снижение активности глутаматных рецепторов. На такую возможность указывает высокая эффективность ламот-риджина, блокатора поступления ионов №+ в клетки головного ишемических зон мозга и высвобождения глутамата [84].

Одним из механизмов саногенеза является влияние гамкергических нейронов на высвобождение глутамата в нервной« ткани. Экспериментально установлена блокада ими вызванного ишемией мозга высвобождения глутамата. В результате ГАМК-позитивные препараты могут усиливать тормозный контроль деполяризационных процессов в нейронах при ишемии мозга.

Устойчивость к гиперкапнической гипоксии и гемической гипоксии у травмированных животных экспериментально выявлена на фоне действия пантогама. Вместе с тем, высокую устойчивость к гемической гипоксии вызывает топирамат, а к гиперкапнической и гемической гипоксии - ламотриджин, натрия вальпроат, изонитрозин, габапентин. В посттравматический период под влиянием этих препаратов резервное время увеличивается на 33-85%.

У препаратов предполагают различные механизмы антигипоксического эффекта. Изонитрозин способен улучшать утилизацию кислорода нервными клетками травмированного мозга. Кроме того, изонитрозин в ЦНС увеличивает экстракцию кислорода из притекающей к мозгу крови [11]. Механизм антиги-поксического действия ламотриджина возможно реализуется через снижение затрат кислорода и макроэргов в клетках мозга вследствие угнетения высвобождение глутамата в нервной ткани и восстановления контроля деполяризаци-онных процессов в нейронах при гипоксии мозга. Габапентин частично ослаблял эффекты агониста глутаматных NMDA-рецепторов в некоторых тестах in vitro, но только в концентрации более 100 мкмол/кг [148].

ГАМК-позитивные вещества, повышающие содержание ГАМК могут улучшать кислородное снабжения мозга и снижать концентрацию молочной кислоты в мозге. Как известно, ГАМК метаболизируется в «цикле Робертса» до янтарной кислоты и у-оксимасляной кислоты. Эти вещества предотвращают возникновение приь гипоксии дефицита акцепторов водорода, избытка глутамата и свободного аммиака [81]. Определенное значение в механизме антигипок-сического действия натрия вальпроата, топирамата и ГАМКв-миметика панто-гама может иметь уменьшение разрядной и метаболической активности нейронов [84, 127, 148]. Действительно, гипоксия нервной ткани закономерно приводит к развитию неконтролируемой судорожной активности клеток мозга [254]. Вместе с тем, согласно данным ряда авторов [84, 148] гамкергические препараты ограничивают высокочастотную активность нейронов.

Как известно, в процессе обучения происходит фиксация связи условных стимулов и поведенческих ответов. Тестирование воспроизведения энграмм УРПИ через 1 час и 7 суток отражает уровень активности соответственно кратковременной и долговременной памяти [96].

В наших экспериментах установлено, что моделирование вторичного повреждения мозга путем нанесения электрошоковой судорожной реакции сразу после обучения простого оборонительного ответа отчетливо уменьшало количество животных, сохранивших УРПИ через 1 час и 7 суток, в сеансе отсроченного тестирования. Кроме того, в 2 раза росла продолжительность пребывания животных в «опасном отсеке» экспериментальной камеры. Эти факты свидетельствуют, что ВПМ серьезно нарушают течение механизмов кратковременной и долговременной памяти.

Экспериментально показано, что ГАМКа-миметик клоназепам уменьшал негативное влияние ЧМТ и электрошока на отсроченное на 1 час воспроизведение УРПИ. Напротив, топирамат и ламотриджин избирательно улучшали отсроченное воспроизведение через 7 суток. Универсальным действием на процессы памяти обладали натрия вальпроат и пантогам, которые улучшали отсроченное воспроизведение через 1 час и 7 суток. Сходным влиянием на мне-стические расстройства обладал изонитрозин, способный вмешиваться в различные нейрометаболические механизмы мозга [14]. Эти антиконвульсанты имели потенциальные терапевтические возможности для устранения мнестиче-ских расстройств в клинике.

Поскольку клоназепам и пантогам подавляли в 44-50% случаев электрошоковые судороги, а натрия вальпроат, ламотриджин и топирамат — у 70-100% животных, можно полагать, что антиамнестический эффект препаратов прямо не связан с их способностью ограничивать судорожные явления в ЦНС.

Клинические наблюдения с назначением в остром периоде тяжелой черепно-мозговой« травмы антиоксидантов, барбитуратов, церебральных вазоди-лятаторов, ноотропов не продемонстрировало особых преимуществ перед плацебо по показателям оценочных шкал и смертности больных. Предполагается, что причиной этого может быть гетерогенность и множественность механизмов ВПМ. Поэтому терапевтическая стратегия направленная на устранение одного патофизиологического механизма травматического повреждения мозга, очевидно, не будет иметь успеха [11, 45].

Подтверждением высказанного положения служат малоуспешные попытки медикаментозного лечения черепно-мозговой травмы с применением блокаторов» кальциевых каналов и антиоксидантов. Эффективность одного из таких средств - нимодипина показана только в группе больных с травматическим субарахноидальным кровоизлиянием [184, 230].

Сделаны попытки внедрения дизоцилпина (конкурентный антагонист ЫМОА-рецепторов), лубелозола (блокатор пресинаптического высвобождения глутамата), тирилазида (антиоксидант) и др. средства, уменьшающие эксайток-сическое действие ВАК [184, 186, 229]. Однако эти препараты не нашли широкого применения из-за значительных побочных эффектов, обусловленных их действием на ЦНС и недостаточной эффективности при тяжелой глобальной ишемии мозга [29, 161].

Обзор современных данных о течении острого посттравматического периода указывает о целесообразности поиска нейропротекторных средств многофакторного действия, которые обладают влиянием на патогенетические и са-ногенетические механизмы мозга.

Обобщая полученные данные, можно заключить, что у животных с контактной черепно-мозговой травмой 4 препарата из 8 новых антиконвульсантов проявляют высокую нейропротекторную активность: топирамат, ламотриджин, изонитрозин и натрия вальпроат. Многофакторное нейропротекторное действие отмечается у неизбирательных ГАМК-позитивных средств топирамата, натрия вальпроата, блокатора натриевого тока и высвобождения ВАК ламотрид-жина, ГАМКв-миметика пантогама и антагониста эффектов ионов кальция и ВАК габапентина. В основе нейропротекторного действия изонитрозина «лежит высокая антигипоксическая и противосудорожная активность.

Следовательно, полученные результаты исследования нейропротекторных свойств антиконвульсантов свидетельствуют о большой терапевтической ценности ламотриджина, топирамата и натрия-вальпроата для лекарственной терапии острого периода черепно-мозговой травмы.