CC BY
32
УДК 615.225.3
ПРОТИВОИШЕМИЧЕСШ ЭФФЕКТИВНОСТЬ НИКОРАНДИЛА -МОДУЛЯТОРА КАЛИЕВЫХ КАНАЛОВ НА МОДЕЛИ К0Р0НАР00ККЛЮЗИ0НН0Г0 ИНФАРКТА МИОКАРДА У КРОЛИКОВ
В работе приведены результаты исследования противоишемической эффективности никорандила — препарата новой перспективой группы модуляторов калиевых каналов. Полученные результаты позволили установить выраженное противоишемическое действие никорандила в дозе 1,8 мг/кг на модели коронароокклюзионного инфаркта миокарда у кроликов. В условиях ишемии миокарда никорандил обладает кардиопротективным действием вследствие воспроизведения эффектов ишемического прекондиционирования, открывая АТФ-зависимые калиевые каналы, он повышает адаптацию миокарда к прерывистой ишемии, предотвращает гибель миокардиоцитов в результате последующей коронароокклюзии.
Ключевые слов: никорандил, АТФ-зависимые калиевые каналы, прекондиционирование.
В настоящее время продолжается поиск новых путей фармакологического воздействия на клиническое течение ИБС. В последние годы значительный интерес вызывает изучение эффективности препаратов новой, достаточно перспективной группы модуляторов калиевых каналов, наиболее известным представителем которых является никорандил.
Никорандил — производное никотинамида, состоит из остатка амида никотиновой кислоты и нитратной группы, поэтому обладает свойствами активаторов АТФ-зависимых калиевых каналов и органических нитратов [5, 6, 7, 8, ю]. Доминирующим эффектом высоких концентраций никорандила является укорочение потенциала действия и рефрактерного периода, т.е. влияние на противоаритмические факторы [4]. Известно, что применение никорандила в остром периоде ишемии миокарда значительно уменьшает частоту развития желудочковой тахикардии, оказывает эндотелиопротекторное и кардиопротекторное действие на модели Ь-ЫАМЕ индуцированного дефицита оксида азота [1, и].
Именно группа активаторов калиевых каналов стала объектом всестороннего изучения, поскольку представляет интерес в связи с возможностью терапевтического влияния на процессы, направленные на формирование особого состояния миокарда -прекондиционирования. Развитие прекондиционирования миокарда приводит к значительному ограничению зоны инфаркта, уменьшению ультраструктурных повреждений.
Процесс прекондиционирования протекает в две стадии: ранняя (во время которой запускается каскадный медиаторный механизм, приводя к развитию ишемического прекондиционирования) и поздняя - «второе окно защиты» - повышает толерантность в отношении летальной ишемии миокарда через 24 ч длительностью до 72 ч. Оксид азот N0 в развитии отдаленного ишемического прекондиционирования выступает модулятором механизмов его развития.
С прикладной точки зрения важно, что многие фармакологические агенты (модуляторы N0, агонисты рецепторов аденозина, агонисты опиоидных рецепторов), так же как и ишемия, вызывают позднюю фазу ишемического прекондиционирования. Известно, что ишемическое прекондиционирование является общебиологическим механизмом и реализуется за счет активаци АТФ-зависимых калиевых каналов (К+АТФ-каналы) в ответ на выделение аденозина, брадикинина, опиоидов и др. [2].
В связи с этим целью нашего исследования явилась оценка эффективности фармакологического прекондиционирования никорандилом и изучение вклада АТФ-зависимых калиевых каналов в реализацию его цитопротекторного эффекта.
Материалы и методы исследования. Эксперимент выполнен на 54 кроликах массой 2-2,5 кг- Изучение влияния ДИП и фармакологического прекондиционирования на размер зоны некроза проводили на модели коронароокклюзионного инфаркта миокарда у кроликов.
При этом инфаркт миокарда воспроизводили у наркотизированных животных (хлоралгидрат 300 мг/кг), находящихся на управляемом дыхании, путем перевязки
Л.М. ДАНИЛЕНКО 1У1.В. ПОКРОВСКИЙ 0.0. НОВИКОВ К.Д. БЕЛЯЕВ К.В. ШАНСКИЙ
Белгородский государственный национальный исследовательский университет
e-mail: [email protected]
нисходящей ветви левой коронарной артерии на уровне нижнего края ушка левого предсердия, с последующей регистрацией ЭКГ во II стандартном отведении в течение 20 минут.
Фармакологическое прекондиционирование осуществляли с помощью внутривенного введения никорондила в дозе 1,8 мг/кг. Локальное ишемическое прекондиционирование (ЛИП) моделировали путем трех периодов временной окклюзии левой коронарной артерии на 2 и 5 минут в чередовании с периодами реперфузии. Дистантное ишемическое прекондиционирование (ДИП) осуществляли путем наложения жгута на верхнюю треть бедра на ю минут с последующей го-минутной реперфузией и моделированием патологии. Контролем правильности наложения жгута служило отсутствие пульса на артериях голени.
Через 30 минут после коронарной окклюзии осуществляли снятие лигатуры и проводили реперфузию миокарда в течение 90 мин. После этого осуществляли забор крови из правого желудочка сердца в одноразовую вакуумную пробирку с антикоагулянтом, для определения специфического маркера повреждения кардиомиоцитов Troponin I (Tnl). Уровень тропонина определяли на иммунофлуоресцентном приборе Triage Meter Pro (Biosite, США).
После выведения животных из эксперимента поперечные срезы миокарда производили через каждые 0,8 см, начиная с уровня 0,8 см ниже места наложенной лигатуры. Таким образом, от каждого животного исследованию подвергались 4 поперечных среза миокарда.
Определение относительных площадей интактного и некротизированного миокарда левого желудочка сердца производили на каждом из четырех произведенных срезов с помощью анализа в программе Adobe Photoshop 9.0, путем подсчета отношения количества пикселей, приходящихся на зону некроза, к общей площади среза в пикселях.
С целью подтверждения гипотезы о реализации эффектов фармакологического прекондиционирования с помощью никорандила через активацию АТФ-зависимых калиевых каналов животным вводили глибенкламид в дозе 0,4 мг/кг.
Результаты и их обсуждение. Согласно дизайну исследования первоначальная задача заключалась в установлении сходств или различий в оказываемых эффектах на миокард дистантного ДИП и ЛИП прекондиционирования по функциональным, биохимическим и планиметрическим данным, полученным в ходе моделирования коронароокклюзионного инфаркта миокарда на наркотизированных лабораторных кроликах.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что применение дистантного прекондиционирования приводит к максимальному снижению процента некроза до показателя 9,05±0,6%, сопоставимый результат получен и в ходе использования локального прекондиционирования 11,8±0,8, что достоверно меньше, чем в контрольной группе, в которой данный показатель составил 27,з±1,2% (рис. l).
Однако реализация на практике локального прекондиционирования возможна только при проведении хирургических операций, в частности при ангиопластике, аортокоронарном шунтировании и других видах кардиоплегии.
Дистантное прекондиционирование в данном контексте выглядит, безусловно, более привлекательно, однако его применение ограничено, в частности из-за возможности развития хронического прекондиционирования миокарда повторными окклюзиями, при этом, если окклюзии повторяются слишком часто и слишком близки друг к другу по времени, может развиваться тахифилаксия с потерей защитного эффекта.
С целью предотвращения развития столь негативных последствий наиболее приемлемым выглядит использование фармакологических агентов прекондиционирования.
Группа, в которой за 30 минут до инфаркта внутривенно вводили никорандил в дозе 1,8 мг/кг, характеризовалась значением ю,7±0,4%, достоверное меньшим, чем в группе контроля 27,з±1,2. Этот факт свидетельствует о том, что никорандил оказывает выраженное противоишемическое действие на модели коронароокклюзионного инфаркта миокард.
Для доказательства пути реализации противоишемического действия никорандила животным вводили глибенкламид внутрибрюшинно в дозе 0,4 мг/кг за 30 минут до введения никорандила. Полученные результаты свидетельствовали о том, что при блокаде АТФ-зависимых калиевых каналов происходит нивелирование эффектов прекондиционирования (рис. 1).
В нашем исследовании биохимическим маркером служил показатель уровня Тропонина I в крови. Полученные данные свидетельствуют о том, что максимально низкий показатель уровня тропонина 4,6±0,з нг/мл, а следовательно, максимальное противоишемическое действие достигается при использовании ДИП, однако никорандил также показывает результаты, отражающие достоверное снижение уровня Тропонина I до уровня 5,2±о,6 нг/мл и положительный защитный эффект для кардиомиоцитов. Однако при блокировании основных механизмов действия, за счет которых реализуются эффекты прекондиционирования, наблюдается практически полное нивелирование защитных механизмов и фармакологического и дистантного прекондиционирования (рис. 2). Кроме того, следует отметить, что показатель
уровня Тропоннна I во всех группах коррелирует с размером зоны некроза, то есть при увеличении зоны некроза показатель уровня Тропонина I возрастает. Таким образом, полученные в ходе исследования данные подтверждают способность никорандила проявлять свойства агента фармакологического прекондиционирования, поскольку его противоишемические эффекты реализуются по механизму прекондиционирования, за счет активации АТФ-зависимых калиевых каналов.
Рис. 1. Размер зоны инфаркта миокарда (96) в экспериментальных группах при изучении АТФ-зависимых калиевых каналов на эффекты никорандила локального и дистантного прекондиционирования при моделировании коронароокклюзионного инфаркта миокарда.
Примечание: * - р<0,05 в сравнении с контролем; ДИП - дистантное ишемическое прекондиционирование, ЛИП - локальное ишемическое прекондиционирование, ГБ - глибенкламид.
нг\мл / _ ,
18 -16 " 14 -12 ■ 10 ■ 8 " 6 ■ 4 " 2 " 13,2
1 -
4,6« 5,4- 5,2*
\ш тш =
* / / у ./• / к /
Рис. 2. Уровнь Тропонина I (нг\мл) в экспериментальных группах при изучении АТФ-зависимых калиевых каналов на эффекты никорандила локального и дистантного прекондиционирования при моделировании коронароокклюзионного инфаркта миокарда.
Примечание: * - р<0,05 в сравнении с контролем; ДИП - дистантное ишемическое прекондиционирование, ЛИП - локальное прекондиционирование, Н - никорандил, ГБ - глибенкламид.
Активаторы АТФ-зависимых калиевых каналов митохондрий (в частности никорандил) предотвращают гиперсокращение кардиомиоцитов во время реоксигенации, которое является основным фактором повреждения миокарда при реперфузионном синдроме [3]. Показано, что
применение активаторов АТФ-зависимых калиевых каналов во время реперфузии обеспечивает защиту миокарда от реперфузионного повреждения [9].
НИКОРАНДИЛ
ГЛИБЕНКЛАМИД
АТФ - зависимый калиевый канал
Гипоксия
Са + +
Потенциал-зависимый кальциевый канал
Рис. 3. Предполагаемый механизм работы АТФ-зависимых калиевых каналов в клетках гладких мышц стенки сосудов под влиянием никорандила.
Никорандил открывает АТФ-зависимые каналы гладкомышечных клеток сосудистой стенки, стимулируя выход ионов калия и гиперполяризацию клеточной мембраны, что приводит к снижению потока ионов кальция внутрь клетки, включая закрытие потенциалзависимых кальциевых каналов (рис. 3). Активаторы АТФ-зависимых калиевых каналов митохондрий (в частности никорандил) предотвращают гиперсокращение кардиомиоцитов во время реоксигенации, которое является основным фактором повреждения миокарда при реперфузионном синдроме [2]. Никорандил, открывая АТФ-зависимые калиевые каналы, моделирует, таким образом, феномен ишемического прекондиционирования. Он повышает адаптацию миокарда к прерывистой ишемии, предотвращает гибель миокардиоцитов в результате последующей коронарной окклюзии.
Выводы:
1. Фармакологическое прекондиционирование никорандилом и дистантное прекондиционирование достоверно, относительно контрольной группы животных, уменьшало площадь зоны некроза миокарда левого желудочка при моделировании коронароокклюзионного инфаркта миокарда.
2. Предварительная блокада АТФ-зависимых калиевых каналов глибенкламидом полностью нивелировала протективное действие дистантного прекондиционирования и никорандила при коронароокклюзивном инфаркте миокарда.
Литература
1. Покровский, М.В. Эндотелиопротективное действие дистантного ишемического прекондиционирования / М.В. Покровский, О.А. Старосельцева, С.А. Алехин и др. // Научные ведомости БелГУ. - 2012. - Вып. 17/2, № 22(117). ~ С. 238-242.
2. Полторак, В.В. Блокада Катф каналов препаратами сульфонилмочевины и кардиоваскулярная безопасность у больных сахарным диабетом 2-го типа / В.В. Полторак, Н.И. Горбенко, М.Ю. Горбушинская // Украинський медицинский журнал. - 2002. - Т. 32, № 6. - С. 65-68.
3. Abdallah, Y. Preconditioning with diazoxide prevents reoxygenation-induced rigor-type hypercontracture / Y. AbdaUah ,C. Wolf, K. Meuter et al. //J. Mol. Cell Cardiol. - 2010. - Vol. 48 (I). - P. 270-276.
4. Hirose, M. Mechanisms of preventive effect of nicorandil on ischaemia-induced ventricular tachyarrhythmiain isolated arlerially perfused canine left ventricular wedges / M. Hirose, M. Hirose, N. Tsujino, T. Nakada et al // Basic Clin. Pharmacol. Toxicol. - 2008. - Vol. 102, № 6. - P. 504-514.
5. Holzmann, S. Cyclic GM Pas possible mediator of coronary arterial relaxation by nicorandil (SG-75) / S. Holzmann // J. Cardiovasc. Pharmacol. - 1983. - Vol. 5, № 3. - P. 364-370.
6. Holzmann, S. Pharmacological interaction experiments differentiate between glibenclamide-sensitive K+ channels and cyclic GMP as components of vasodilation by nicorandil / S. Holzmann, W.R. Kukovetz, C. Braida et al. // Eur .J. Pharmacol. - 2002. - Vol. 215, № 1. - P. 1-7.
7. Kukovetz, W.R. Dual mechanism of the relaxing effect of nicorandil by stimulation of cyclic GMP formation and by hyperpolarization / W.R .Kukovetz, S.C. Holzmann,. Braida. et al // J. Cardiovasc. Pharmacol. -2001. - Vol. 17, № 4. - P. 627-633.
8. Kukovetz, W.R., Molecular mechanism of action of nicorandil / W.R. Kukovetz, S. Holzmann., G. Poch // J. Cardiovasc. Pharmacol. - 2004. - Vol. 20, Suppl. 3. - P. 1-7.
9. Ozcan, C. Effective pharmacotherapy against oxidative injury: alternative utility of an ATP-sensitive potassium channel opener / C. Ozcan, A. Terzic, M. Bienengraeber //J. Cardiovasc. Pharmacol. - 2007. - Vol. 50, № 4. - P. 411-418.
10. Taira, N. Nicorandil as a hybrid between nitrates and potassium channel activators / N. Taira // Cardiol. - 1989. - Vol. 63, № 21. - P. 18-24.
11. Ueda, H. Intravenous nicorandil can reduce the occurrence of ventricular fibrillation and QT dispersion in patients with successful coronary angioplasty in acute myocardial infarction / H. Ueda, Y. Nakayama, K. Tsumura et al. // Can. J. Cardiol. - 2004. - Vol. 20, № 6. - P. 625-629.
ANTIANGINAL EFFICIENCY OF NICORANDIL -MODULATOR OF POTASSIOM CHANNELS ON A MODEL OF C0R0NAR00CCL0SI0N MYOCARDIAL INFARCTION IN RADDITS
Belgorod National Research University
L.M. DANILENKO M.V. POKROVSKIY 0.0.N0VIK0V K.A. BELYAEV A.V. HAVANSKY
The results of the study of anti-nicorandil efficiency is a new perspective of the drug potassium channel modulators. These results have established a pronounced effect of antiischemic nicorandil at a dose of 1.8 mg / kg per koronarooklution model of myocardial infarction in rabbits. In the myocardial ischemia nicorandil has cardioprotective effects due playback effects of ischemic preconditioning, opening of ATP-dependent potassium channels, it increases adaptation to intermittent myocardial ischemia, prevents the death of the subsequent miokardiotsitov koronarookklution.
e-mail: [email protected]
Keywords: nicorandil, an ATP-dependent potassium channels, preconditioning.
