CC BY
37
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНА
УДК 661.718.6:577.121.7:616.831-005.1-092.9
ВЛИЯНИЕ ОК-7 НА СОСТОЯНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА У ЖИВОТНЫХ С МОЗГОВЫМ ИНСУЛЬТОМ
В статье описано влияние ОК-7 на состояние энергетического гомеостаза в организме крыс в условиях острого ишемического инсульта. Введение ОК-7 с лечебной целью приводит к интенсификации биосинтетических процессов в клетке, повышению интенсивности реакций фосфорилирования и, как следствие, восстановлению метаболических процессов в ткани мозга.
Ключевые слова: острый ишемический инсульт, калиевой соли бис(цитрато)германатной кислоты (ОК-7), энергетический обмен.
Синдром ишемии при остром инсульте, как известно, определяет тяжесть функционально-морфологического поражения мозга, а главным патобиохимическим компонентом этого синдрома является энергодефицит.
Сохранение энергетического гомеостаза мозга в условиях ишемических церебральных расстройств осуществляется при участии ряда саморегулирующих систем, поддерживающих баланс между энергозатратными и энергопродуцирующими процессами. При нарушениях энергообразующих процессов, лежащих в основе ишемического церебрального инсульта, именно дисбаланс энергетического метаболизма негативно сказывается на исходе этого экстремального состояния [1].
В настоящее время синтезированы и фармакологически исследованы множество герма-нийорганических соединений различной химической структуры, отличающиеся широким спектром фармакодинамических эффектов [2]. Ранее проведенные нами исследования [3, 4] на модели острого ишемического инсульта доказали весьма высокую фармакотерапевтическую эффективность оригинального соединения - калиевой соли бис(цитрато)германатной кислоты (ОК-7).
Целью данногофрагмента комплексного исследованиябыло изучить влияниеОК-7 на состояние энергетическогогомеостазапри остройцереброваскулярной недостаточности ишемического генеза.
Материалы и методы. Опытывыполненына 72половозрелыхбелых нелинейныхкры-сах массой1б0-200г в соответствии с методическими рекомендациямиМинистерства здравоохранения Украины[5] влаборатории кафедрыфармакологииГУ «Луганскийгосударственный медицинскийуниверситет».В качестве экспериментальноймодели остройишемии головного мозгаслужилпатологическийпроцесс, развивающийсяу животныхпри двустороннейодномо-ментнойокклюзииобщих сонных артерийк месту ихбифуркациина внешнюю и внутреннюювет-ви поднатрий-тиопенталовим наркозом(50мг/кг).Крысы былиразделенына четыре груп-пы:интактную, контрольную (ишемия), референтную(ишемия+пирацетам)иопытную (ишемия +ОК-7). Животнымопытной группывводиливнутрибрюшинно1% водный растворОК-7 в предварительно установленном с помощью метода математического планирования режима дозирова-ния(б5мг/кгчерез 35минут послеперевязкисосудов) [6].Контрольной группев таком же режи-мевводилиэквивалентный объемизотонического растворанатрияхлорида. В качестве референт-ногопрепарата использовали пирацетам, который, по мнению различных авторов, [7, 8] являет-
В.Д. ЛУКЬЯНЧУК И.А. ЖИТИНА
ГУ «Луганский государственный медицинский университет», Украина
e-mail: [email protected]
ся «золотым стандартом» в лечении церебральной ишемии. Пирацетам (Фармак, Украина, 20% раствор в ампулах по 5 мл) вводиливнутрибрюшиннов дозе 250 мг/кг.
Оценку состоянияэнергетического гомеостазапроводилипутем определения содержа-нияАТФ, АДФ иАМФ вэритроцитахметодомтонкослойной хроматографии напластинахфирмы «Merk» (Германия). На основании полученныхданных рассчитываликомплекс показателей, характеризующих состояниеэнергетического обмена вусловиях эксперимента: энергетическийзаряд (ЭЗ) по формуле ЕЗ=(АТФ+1/2АДФ)/(АТФ+АДФ+АМФ), энергетический потенциал (ЭП) по соотноше-ниюЭП=АТФ/АДФ, сравнительныйкоэффициент (Кср) по формуле Кср=(АТФ*АМФ)/АДФ, ин-дексфосфорилирования (ИФ) по соотношению ИФ=АТФ/(АДФ+АМФ), термодинамическийкон-троль дыхания(ТКД)ТКД=АЦФ/АМФ, степеньфосфорилирования (СФ) СФ=АТФ/(АДФ*Фн) [9].
Исследования выполнены в динамикечерез 1, 6, 24 часа после моделирования патоло-гии.Статистическую обработкуполученных результатов проводили сиспользованием крите-рия^тьюдента [10].
Результаты исследований и их обсуждение. Для всесторонней оценки влияния исследуемого германийорганического соединения ОК-7 на состояние энергетического обмена считали целесообразным исследовать именно те параметры, которые определяются путем вычисления соотношения компонентов аденилнуклеотидной системы.
Данные о влиянии потенциального церебропротектора в изучаемых условиях эксперимента представлены на рис. 1, из которого видно, что в контрольной серии величина ЭЗ в среднем на 42% меньше, чем этот показатель у крыс интактной группы. Поскольку уровень ЭЗ, который, как известно [11], регулирует скорость расходов и синтеза энергии в клетке и позволяет определить ее энергетические возможности за счет скорости метаболизма АТФ, АДФ, АМФ, то, по нашему мнению, полученные в контроле данные свидетельствуют о преобладании энергопотребляющих процессов над энергообразующими и о большом риске повреждения и гибели клеток головного мозга в условиях тотальной ишемии.
□Интактная
□ Контрольная
□ Опытная □Референтная
Рис. 1. Влияние ОК-7 на динамику изменений энергетического заряда у крыс с острым ишемическим инсультом (п=7-8)
Примечания:
* - достоверность по сравнению с интактными;
** - достоверность по сравнению с контролем;
*** - достоверность по сравнению с пирацетамом.
Введение же с лечебной целью ОК-7 уже через 1 час после перевязки каротидных сосудов достоверно (Р<0,001) повышает ЭЗпо сравнению с контролем на 28%, а через 6 часов - на 44%. При этом следует особо отметить, что значение данного показателя в опытной группе животных достоверно (Р<0,001-0,01), больше чем при применении пирацетама. Следовательно, представленные данные дают основание полагать, что применение потенциального цереброп-
ротектора не только предупреждает повышение интенсивности процессов энергопотребления, но и увеличивает энергообразование в клетке в условиях церебральной ишемии.
Анализ динамики изменения ЭЗ при введении ОК-7 на фоне ишемического инсульта свидетельствует о восстановлении энергетического обмена и активации реакций биосинтеза в нейронах головного мозга, что следует расценивать как одну из ключевых сторон фармакодинамики данного церебропротектора.
Оценивая динамику модификации ЭП, который указывает на скорость дыхания в митохондриях [12], установлено, что при острой цереброваскулярной недостаточности (см. рис. 2) (контрольная серия) этот показатель в среднем в 2 раза меньше (Р<0,001) по сравнению со «здоровыми» животными.
При применении же ОК-7 с лечебной целью уже на 1 час исследования величина ЭП достоверно (Р<0,001) больше, чем в контроле, на 48%. Это, используя данные литературы [13], можно расценивать как способность исследуемого германийорганического соединения предупреждать снижение скорости дыхания митохондрий нейронов.
Сроки исследования, ч
2,5
и
а
н
е
н
о
с
«
е
ч
и
н
е
и
р
е
н
Л
1,5
0,5
о 1 6 24
■ Интактная 2,06 2,06 2,06
□ Контрольная 0,94 0,91 0
□ Опытная 1,79 1,26 1,3
□ Референтная 0,71 1,11 1,16
2
Рис. 2. Влияние ОК-7 на динамику изменений энергетического потенциала у крыс с острым ишемическим инсультом (п=7-8)
Примечания: см. рис. 1.
К этому следует добавить, что уровень ЭП в группе животных, леченых ОК-7, на 6 и 24 часах исследования не отличается (Р>0,05)от значений данного параметра у крыс с острой ишемией головного мозга на фоне коррекции пирацетамом.
Достаточно информативным показателем, который весьма объективно отражает состояние процессов окислительного фосфорилирования, является ТКД, указывающий на зависимость скорости дыхания от интенсивности фосфорилирования в организме [14]. Как видно из рис. 3, величина ТКД в контрольной серии в среднем в 3,2 раза меньше, чем такой же показатель в интактных животных. Это, по нашему мнению, связано с разобщением процессов окисления и фосфорилирования в электрон-транспортной цепи митохондрий и свидетельствует о преобладании энергопотребляющих процессов над энергосинтезом у крыс с моделируемой формой мозгового инсульта.
£
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2
Термодинамический контроль дыхания, усл. ед
□ Референтная ■ Опытная
□ Контрольная
□ Интактная
Рис. 3. Влияние ОК-7 на динамику изменений энергетического заряда у крыс с острым ишемическим инсультом (п=7-8)
Примечания: см. рис. 1.
Иная картина наблюдается в группе крыс, которым вводили с лечебной целью исследуемое германийорганическое соединение ОК-7, а именно: на протяжении всего эксперимента значения ТКД достоверно (Р>0,05) не отличаются от такового, регистрируемого у «здоровых» животных, а также и у крыс референтной группы, что свидетельствует о нормализации пула аденилнуклеотидной системы и восстановлении уровня ТКД.
Информативно значимым показателем энергообмена также является коэффициент сравнения, отражающий отношение АТФ и АМФ к АДФ и указывающий на соотношение прямой и обратной реакции превращения АДФ [15].
Результаты определения Кср в изучаемых условиях эксперимента представлены в таблице, из которой следует, что у контрольных животных наблюдается увеличение этого параметра на 56% по сравнению с интактной серией. Это можно объяснить включением энергозависимых компенсаторных реакций со сдвигом системы адениловых нуклеотидов в сторону АМФ.
При применении же ОК-7 Кср уже через 1 и 6 часов после перевязки общих сонных артерий достоверно не отличается (Р>0,05) от интактной серии, а спустя 6 и 24 часа даже достоверно (Р<0,05) лучше препарата-референта. В опыте Ксрснижается за счет того, что под влиянием ОК-7 уменьшается уровень АМФ. Это свидетельствует не только о мембраностабилизирующих свойствах исследуемого германийорганического препарата, но и о его способности повышать интенсивность НАД-зависимого пути окисления.
Индекс фосфорилирования, который отражает отношение АТФ к сумме АДФ и АМФ в контроле существенно снижается в среднем в 3,9 раза по сравнению с интактной серией, что еще раз подтверждает стабильность нарушений энергетического гомеостаза в организме животных в условиях острой ишемии головного мозга.
В то же время, у животных опытной группы, которым с лечебной целью вводили ОК-7, данный показатель достоверно (Р<0,001) больше (в 2,5 раза), чем вконтрольной серии. Это, как нам представляется, указывает на коррекцию дисбаланса соотношений отдельных макроэрги-ческих фосфатов, что согласуется с данными литературы [16]. Следует отметить, что ИФ при применении ОК-7 также достоверен (Р<0,001-0,05) относительноинтактной и референтной групп. Эти сведения можно расценивать как достаточно высокую способность потенциального церебропротектора предупреждать нарушения баланса ключевых компонентов энергетического обмена при исследуемом патологическом состоянии.
Таблица
Влияние ОК-7 на показатели энергетического обмена (отн. ед.) у крыс с острой ишемией головного мозга (п=7-8)
Г руппы животных Статистический Сроки исследований (в часах с момента окклюзии сонных артерий)
i 6 24
Коэффициент сравнения
Интактная M ±m i4i0,26 i89,70
Контрольная (ишемия) M ±m Pi i345,60 376,95 >0,05 2276,04 450,i5 >0,05 -
M i557,57 i099,59 789,03
±m 238,32 i53,43 i02,79
(ОК-7+ишемия) Pi P2 >0,05 >0,05 >0,05 <0,05 <0,05
P3 >0,05 <0,05 <0,05
M 973,68 ii62,33 i2i3,85
Референтная ±m i05,96 72,80 i34,i8
(Пирацетам + ишемия) Pi >0,05 >0,05 >0,05
P2 >0,05 <0,05 -
Индекс фосфорилирования
Интактная M ±m i,20 0,07
Контрольная (ишемия) M ±m Pi 0,43 0,03 <0,00i 0,24 0,0i <0,00i
M 0,99 0,68 0,80
Опытная (ОК-7+ишемия) ±m Pi P2 0,05 <0,05 <0,00i 0,03 <0,00i <0,00i 0,07 <0,0i
P3 <0,00i <0,05 <0,05
M 0,58 0,54 0,55
Референтная ±m 0,02 0,03 0,04
(Пирацетам + ишемия) Pi <0,00i <0,00i <0,00i
P2 <0,0i <0,00i -
Степень фосфорилирования
Интактная M ±m 4 5 00 О 0, 0,
Контрольная (ишемия) M ±m Pi 0,47 0,03 <0,00i 0,68 0,09 >0,05 -
M 0,72 0,7i 0,70
Опытная (ОК-7+ишемия) ±m Pi P2 0,04 >0,05 <0,0i 0,07 >0,05 >0,05 0,05 >0,05
P3 <0,0i >0,05 >0,05
M 0,50 0,69 0,65
Референтная ±m 0,04 0,06 0,04
(Пирацетам + ишемия) Pi <0,00i >0,05 <0,05
P2 >0,05 >0,05 -
Примечания:
Р1 - достоверность по сравнению с интактными животными;
Р2 - достоверность по сравнению с контролем;
Рз - достоверность по сравнению с пирацетамом.
Известно, что клетка может изменять скорость синтеза АТФ, которая сопровождает процессы окисления, чтобы удовлетворять потребности организма в энергии. Фактором, определяющим способность к такой адаптации, является степень фосфорилирования [15]. Итак, при оценке изменения величины СФ в динамике обращает на себя внимание уменьшение этого показателя энергообмена у крыс контрольной группы в среднем на 31,5% по сравнению со «здоро-
выми» животными, что, по нашему мнению, обусловлено повышением концентрации АДФ в остром периоде ишемического инсульта.
Введение же исследуемого германийорганического соединения характеризуется стабилизацией уровня СФ, а именно, на протяжении всего эксперимента данный показатель не отличается (Р>0,05) от такового в интактной серии и достоверно выше (Р<0,01) чем в группе сравнения через 1 час после окклюзии сонных артерий. Эти результаты с нашими суждениями о том, что ОК-7 способенлибо индуцировать синтез АТФ или предупреждать его деградацию при моделируемой форме острой цереброваскулярной недостаточности.
Выводы. Тотальная ишемия головного мозга при двусторонней перевязке общих сонных артерийприводит к прогрессирующим энергетическим нарушениям - в основе которых лежит дисбаланс макроэргических фосфатов в ткани мозга.
Вместе с тем, результаты проведенной серииисследованийвесьма убедительносвиде-тельствуют о выраженнойцеребропротекторной эффективности оригинального соединения -калиевой соли бис(цитрато)германатной кислоты (ОК-7) вусловиях остройцереброваскулярной недостаточностиишемического генеза, в основе которой лежат процессынормализациипоказа-телей энергетического обменав организме животных.
Литература
1. Евсеев, В.Н. Церебральная ишемия и ее коррекция антиоксидантами / В.Н. Евсеев, С.А. Румянцева, Е.В. Силина, О.П. Сохова, С.П. Свищева // Русский медицинский журнал. - 2011. - Т. 19, № 5. - С. 325-328.
2. Годован, В.В. Фармакологічні властивості нових похідних германієвих солей дифосфонових кислот з біолігандами: автореф. дис... доктора мед, наук / В.В. Годован. - Одесса: ОДМУ, 2008. - 32 с.
3. Лук’янчук, В.Д. Скринінг і порівняльна оцінка протиішемічної ефективності серед координаційних сполук германію при гострій цереброваскулярній недостатності / В.Д. Лук’янчук, І.О. Житіна, І.Й. Сейфулліна, О.Е. Марцинко, О.Г. Песарогло // Фармакологія та лікарська токсикологія. - 2010. -№ 1-2 (14-15). - С. 61-64.
4. Калій біс(цитрато)германат (ГУ),що виявляє протиішемічну активність: пат.71812 Україна. МПК А61Р 9/00 А61К 33/00 / Лук’янчук В.Д., Житіна І.О., Сейфулліна І.Й., Марцинко О.Е., Песарогло О.Г.; Заявник та патентовласник ДЗ «Луганський державний медичний університет». - №u 2012 00929; заявл. 30.01.2012; опубл. 25.07.2012, Бюл. - № 14.
5. Доклинические исследования лекарственных средств: [метод. рекоменд. / под. ред. член-кор.. АМН Украины А.В. Стефанова]. - К.: ГФЦ МЗ Украины, 2002. - 567 с.
6. Лук’янчук, В.Д. Експериментально-математичний аналіз режиму застосування потенційного нейропротектора ОК-7 при церебральному ішемічному інсульті / В.Д. Лук’янчук, І.О. Житіна, Д.С. Кравець, І.Й. Сейфулліна, О.Е. Марцинко, О.Г. Песарогло // Одеський медичний журнал. - 2010. -№ 6 (128). - С. 19-21.
7. Дунаев, В.В. Сравнительная фармакологическая активность натриевой соли никотиноил гамма-аминомасляной кислоты и пирацетама в условиях моделирования ишемического и геморрагического повреждения головного мозга / В.В. Дунаев, И.Н. Башкин, В.С. Тишкин, А.В. Тихоновский, И.Ф. Беленичев / Вестник МГОУ «Естественные науки». - 2011. - № 2. - С. 21-25.
8. De Deyn, P.P. Treatment of acute ischemic stroke with piracetam. Members of the piracetam in Acute Stroke Study (PASS) group / P.P. De Deyn, J.D. Reuck, W. Deberdt, R. Vlietinck , J.M. Orgogozo // Sti-оке. -1997. - Vol. 28 (12). - Р. 2347-2352.
9. Ленинджер, А. Основы биохимии / А. Ленинджер. - М.: Мир, 1985. - Т. 1-3. - 1056 с.
10. Гланц, С. Медико-биологическая статистика: пер с англ. / С. Гланц. - М.: Практика, 1999. -
459 с.
11. Султанов, В.С. Церебропротекторные и энергостабилизирующие эффекты полипренольного препарата ропрена при ишемии головного мозга у крыс / В.С. Султанов, И.В. Зарубина, П.Д. Шабанов / Обзоры по клинической фармакологи и лекарственной терапии. - 2010. - Т. 8, № 3. - С. 31-48.
12. Рисухина, Н.В. Фармакокоррекция координационным соединением германия с магнием и ок-сиэтилидендифосфоновой кислотой нарушений энергетического гомеостаза при синдроме длительного раздавливания / Н.В. Рисухина // Український медичний альманах. - 2008. - № 4. - С. 126-132.
13. Сачок, В.В. Вплив блокаторів кальцієвих каналів, амлодипіну та димеодипіну, на стан енергетичного обміну в серці щурів за умов адреналінової міокардіодістрофії / В.В. Сачок, Л.Л. Аршиннікова // Фармакологія та лікарська токсикологія. - 2012. -№ 4 (29). - С. 40-43.
14. Лук’янчук, В.Д.Стан енергетичного гомеостазу у щурів при застосуванні потенційного цереб-ропротектора - ОК-3 в умовах закритої черепно-мозкової травми / В.Д. Лук’янчук, А.А. Висоцький, І.Й. Сейфулліна // Ліки. - 2007. - № 1. - С. 38-41.
15. Высоцкий, И.Ю. Влияние метаболитотропных препаратов на некоторые показатели энергетического обмела в условиях острого токсического поражения печени летучими компонентами эпоксидной смолы ЭД-20 / И.Ю. Высоцкий, Е.И. Высоцкая // Вісник СумДУ. Серія Медицина. - 2009. - № 1. -С. 15-21.
16. Супрун, Э.В. Коррекция антагонистом рецепторов интерлейкина-1 показателей энергетического метаболизма в головном мозге крыс с экспериментальным ишемическим инсультом / Э.В. Супрун // Експериментальна і клінічна медицина. - 2010. - № 1. - С. 64.
EFFECT OF OK-7 ON THE STATE OF ENERGY METABOLISM IN ANIMALS WITH CEREBRAL STROKE
V.D. LUKYANCHUK IJA ZHYTINA
SE «Lugansk State Medical University»
(Lugansk, Ukraine)
The article describes the effects of OK-7 on the state of energy homeostasis in rats with acute ischemic stroke. Administration of OK-7 for therapeutic purposes leads to the intensification of the biosynthetic processes in the cell, increases the intensity of the phosphorylation reactions and, as a consequence, the restoration of the metabolic processesin the brain.
e-mail: [email protected]
Key words: acute ischemic stroke, potassium salt of bis(citrate)germinate acid OK-7), energy exchange.
