CC BY
52
УДК 615.216.2 Кубанский научный медицинский вестник № 7 (112) 2009
головного мозга в эксперименте и выступают в роли не менее значимого повреждающего фактора, чем острое нарушение мозгового кровообращения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мамедов М. Н. Роль статинов в первичной и вторичной профилактике мозгового инсульта // ОопвШит МесИсит. - 2008. -Т. 10. № 2. - С. 91-94.
2. Мкртумян А. М. Кардиоваскулярные осложнения сахарного диабета 2-го типа и особенности коррекции углеводного обмена // Сердце. - 2003. -Т. 2. - № 6 (12). - С. 266-271.
3. Смоленская О. Г. Место статинов и антагонистов кальция в первичной и вторичной профилактике ишемического инсульта II Consilium Medicum. Неврология I Цереброваскулярные заболевания. - 2007. - Т. 9. № 2. -С. 72-78.
4. Соловьева Э. Ю., Миронова О. П., Федин А. И. Антиоксидантная терапия в восстановительном периоде лечения ишемического инсульта/ Consilium Medicum. Неврология. - 2008. - Т. 10. № 2. - С. 98-104.
Поступила 26.06.2009
М. А. КАДЕ1, Ю. Д. ИГНАТОВ2, А. И. ВИСЛОБОКОВ2, П. А. ГАЛЕНКО-ЯРОШЕВСКИЙ1, В. А. БОРИСОВА2, К. Н. МЕЛЬНИКОВ2
ВЗАИМНАЯ МОДУЛЯЦИЯ ДЕЙСТВИЯ НА ИОННЫЕ КАНАЛЫ НЕЙРОНОВ МОЛЛЮСКОВ МЕКСИДОЛА И БУПИВАКАИНА ПРИ ИХ СОВМЕСТНОМ ПРИМЕНЕНИИ
ГОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет» министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации,
Россия, 35GG63, г. Краснодар, ул. Седина, 4. E-mail: [email protected];
2ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени акад. И. П. Павлова» Министерства здравоохранения и социального развития
Российской Федерации,
Россия, 197G22, г. Санкт-Петербург, ул. Л. Толстого, б/8
На изолированных нейронах прудовика (Limnaea stagnalis) с использованием метода внутриклеточного диализа и фиксации мембранного потенциала изучали изменения натриевых, кальциевых и калиевых медленных ионных токов при раздельном и совместном влиянии мексидола и бупивакаина. Проведено две серии опытов: 1-я - раздельное и совместное влияние мексидола (100 мкМ) и бупивакаина (62,5 мкМ); 2-я - совместное влияние мексидола (1000 мкМ) и бупивакаина (6,2, 62,5, 125, 250 и 500 мкМ). Показано ослабление мексидолом подавления кальциевых и калиевых медленных токов, вызванного бупивакаином, и усиление блокирования натриевых токов при сочетанном применении обоих препаратов.
Ключевые слова: местные анестетики, мексидол, бупивакаин, натриевые, кальциевые, калиевые ионные токи, нейроны прудовика.
M. A. KADE1, U. D. IGNATOV2, A. V. VISLOBOKOV2, P. A. GALENKO-YAROSHEVSKY1, V. A. BORISOVA2, K. N. MELNIKOV2
MUTUAL MODULATION OF MEXIDOL AMD BUPIVACAIN EFFECT ON MOLLUSC ION CHANNELS DURING THEIR COMBINED APPLICATION
1The state education institutional«Kuban State Medical University» of the Ministry of health and social development of the Russian Federation,
Russia, 350063, Krasnodar, st. Sedina, 4. E-mail: [email protected];
2the state education institutional «St. Peterburg State Medical University named after academician Pavlov» of the Ministry of health and social development of the Russian Federation,
Russia, St. Peterburg, st. L. Tolstogo, 6/8
We studied the changes of natrium, calcium and potassium slow ion currents during separated and combined application of mexidol and bupivacain on the isolated limnaea stagnalis neurons using the method of intracellular dialysis and fixation of membrane potential.
Two series of experiments were performed: 1 - separate and combined effect of mexidol (100 mcM) and bupivacain (62,5 mcM); 2 - combined effect of mexidol (1000 mcM) and bupivacain (6,2, 62,5, 125, 250 and 500 mcM).
Mexidol weakening of natrium, calcium and potassium slow ion currents suppression induced by bupivacain and intensification of natrium currents prohibition during combined application of both preparations were demonstrated.
Key words: local anesthetics, mexidol, bupivacain, natrium, calcium and potassium slow ion currents, Limnaea stagnalis.
Известно, что при действии многих мембраноактивных веществ, в том числе местных анестетиков (МА), на клетки, возбудимые мембраны и потенциалоуправляемые ионные каналы эффекты реализуются через влияние на а-субъединицы каналов как из липидного бислоя, так и после их попадания в открытый ионный канал с наружной или внутренней стороны мембран [2, 3]. МА, в частности бупивакаин [1-бутил-Ы-(2,6-диметилфенил)-2-пиперидинокарбокса-мид, гидрохлорид, моногидрат], в большинстве своем связываются внутри устья ионопроводящей поры [5-7] с сегментами Б5 и Б6 [8, 9]. Отечественный препарат мексидол (3-окси-6-метил-2-этилпиридина сукцинат), являющийся антиоксидантным и антигипоксантным средством широкого спектра действия, также может блокировать ионные каналы [1].
Цель работы - выявить возможное модулирующее действие мексидола и бупивакаина при их совместном применении на ионные каналы нейронов.
Материалы и методы
Использовали метод внутриклеточного диализа и фиксации мембранного потенциала [1, 4]. Изолированную клетку помещали на полиэтиленовую пипетку (в большинстве случаев при фиксированном потенциале -90 мВ), в которой создавали толчки отрицательного гидростатического давления, вследствие чего мембрана нейрона разрушалась, создавался электрический контакт внутриклеточного содержимого с неполяризу-ющимся электродом, соединенным с усилителем фиксации потенциала.
Стабилизация ионных токов, принимаемых за исходные значения (контроль), происходила через 35 мин после помещения нейрона на пипетку. Затем раствор в камере, где находился нейрон, заменяли на растворы с мексидолом, бупивакаином и их сочетаниями. Когда изменения ионных токов, вызванные влияни-
ем отмеченных препаратов, стабилизировались (через 2-3 мин), вновь регистрировали токи (эффект). После этого раствор заменяли на растворы исследуемых веществ в возрастающих концентрациях, а в конце -на исходный и наблюдали динамику восстановления токов (отмывание). В качестве контроля эффектов, развивающихся при последовательном увеличении действующих концентраций, регистрировали также изменения токов, наступающие при применении веществ в какой-либо одной концентрации. Результаты, как правило, были сходными.
Проведено две серии опытов: 1-я - раздельное и сочетанное влияние мексидола (100 мкМ) и бупивакаина (62,5 мкМ); 2-я - сочетанное влияние мексидола (1000 мкМ) и бупивакаина в концентрациях: 6,2, 62,5, 125, 250 и 500 мкМ. Регистрировали амплитудные значения токов, кривые ионных токов и вольт-амперные характеристики каналов мембраны нейронов. Исходные величины токов принимали за 100%, а установившиеся при действии исследованных веществ выражали в % к исходным и обрабатывали статистически с использованием ^критерия Стьюдента. Для оценки изменений токов при действии определенной концентрации использовали не менее 5 измерений.
Результаты исследования
В первой серии опытов установлено, что мексидол и бупивакаин в концентрации 100 и 62,5 мкМ соответственно при раздельном применении обратимо подавляют натриевые, кальциевые и калиевые медленные ионные токи. При совместном влиянии обоих препаратов эффект незначительно изменяется (рис. 1) и не зависит от последовательности применения веществ.
Более сильные изменения подавления всех токов по сравнению с их раздельным действием обнаружено во второй серии опытов при сочетанном действии мексидола (1000 мкМ) с бупивакаином (6,2, 62,5, 125, 250
niNa miCa miKs
120 п
Мексидол 100 мкМ Бупивакаин 62,5 мкМ Мексидол 100 мкМ +
Бупивакаин 62,5 мкМ
Рис. 1. Раздельное и совместное влияние мексидола (100 мкМ) и бупивакаина (62,5 мкМ) на натриевые, кальциевые и калиевые ионные каналы нейронов моллюсков
!Ыа - натриевые токи, 1Са - кальциевые, !Кв - калиевые; 1/10, % - отношение амплитуд тока при действии (I) к току в контроле (10). Поддерживаемый потенциал = -90 мВ, тестирующий при регистрации !Ыа = -10 мВ, !Са = 10 мВ и !Кв = 40 мВ.
Кубанский научный медицинский вестник № 7 (112) 2009
Кубанский научный медицинский вестник № 7 (112) 2009
и 500 мкМ) (рис. 2). Следует подчеркнуть, что наиболее выраженное усиление подавления имеет место при их действии на натриевые токи, кальциевые токи изменяются в наименьшей степени. Влияние мексидола, бу-пивакаина и их сочетаний, помимо снижения амплитуд, сопровождается замедлением инактивации натриевых токов (рис. 3) и ускорением инактивации калиевых медленных токов (рис. 4).
Большее подавление калиевых медленных токов по сравнению с раздельным действием бупивакаина отмечается под влиянием сочетаний мексидола и бу-
пивакаина только в концентрации последнего, равной 62,5 мкМ (рис. 2).
Под влиянием сочетаний мексидола и бупивакаи-на происходит сдвиг вольт-амперных характеристик мембраны нейронов вправо по оси потенциалов на 10 - 15 мВ, этот эффект возрастает с увеличением действующей концентрации препаратов и усиливается при их совместном применении (рис. 3, А и Б). Следует отметить, что основной вклад в этот сдвиг вносит мексидол (рис. 3, А, кривая 3), что свидетельствует об изменении потенциала поверхностного
Рис. 2. Раздельное и совместное влияние мексидола и бупивакаина в различных концентрациях на натриевые, кальциевые и калиевые ионные каналы нейронов
М - мексидол, БК - бупивакаин в различных концентрациях. !Ыа - натриевые токи, !Са - кальциевые, !Кв - калиевые; !/!0, % - отношение амплитуд тока при действии (!) к току в контроле (!0). Поддерживаемый потенциал = -90 мВ, тестирующий при регистрации !Ыа = -10 мВ, !Са = 10 мВ и !Кв = 40 мВ.
Рис. 3. Изменения амплитуды (А) и кинетики натриевых ионных токов нейронов моллюсков при совместном влиянии мексидола и бупивакаина в различных концентрациях
По оси абсцисс - время (А, Б), по оси ординат - амплитуда тока. А: над стрелкой кривые снизу - вверх: 1 - контроль, 2 - мексидол 1000 мкМ + бупивакаин 6,2 мкМ; 3 - мексидол 1000 мкМ (максимум амплитуды тока смещен вправо); 4 - мексидол 1000 мкМ + бупивакаин 62,5 мкМ; 5 - мексидол 1000 мкМ + бупивакаин 125 мкМ; 6 - мексидол 1000 мкМ + бупивакаин 250 мкМ; 7 - мексидол 1000 мкМ + бупивакаин 500 мкМ.. Б: 1 - контроль, 2 - мексидол 1000 мкМ + бупивакаин 500 мкМ. Поддерживаемый потенциал = -90 мВ, тестирующий (А и Б) = -10 мВ.
Рис. 4. Изменения амплитуды и кинетики калиевых медленных ионных токов нейронов прудовика и катушки при совместном влиянии мексидола и бупивакаина
в различных концентрациях
По оси абсцисс - время, по оси ординат - амплитуда тока. Под стрелкой кривые сверху - вниз: 1 - мексидол, 1000 + бупивакаин 6,2 мкМ; 2 - контроль; 3 - мексидол, 1000 + бупивакаин 62,5 мкМ; 4 - мексидол, 1000 мкМ; 5 -мексидол, 1000 + бупивакаин 125 мкМ; 6 - мексидол, 1000 + бупивакаин 250 мкМ; 7 - мексидол, 1000 + бупивакаин 500 мкМ. Поддерживаемый потенциал = -90 мВ, тестирующий = 40 мВ.
заряда мембраны вблизи соответствующих ионных каналов.
Связывание молекул бупивакаина со структурами мембраны при его раздельном применении очень прочное (трудно обратимое), после действия восстановление ионных токов - неполное и медленное (за 10-20 мин отмывания до 60-80% от контроля), а мексидола - очень слабое и легко обратимое. При действии сочетаний мексидола и бупивакаина отмывание их более быстрое, т. е. связывание бупивакаина с ионными каналами ослабевает. Этот эффект может лежать в основе снижения мексидолом токсического действия бупивакаина, которое может наблюдаться при раздельном применении последнего.
Таким образом, бупивакаин и мексидол при совместном применении взаимно модулируют вызываемое ими каналоблокирующее действие, что проявляется в изменениях амплитуд регистрируемых натриевых, кальциевых и калиевых ионных токов.
Мексидол (1000 мкМ) ослабляет подавляющее действие бупивакаина на кальциевые и калиевые медленные токи и усиливает его при действии на натриевые.
Изменения натриевых и калиевых ионных токов под влиянием сочетаний мексидола и бупивакаина происходят с изменениями кинетики развития ионных токов.
Подавление ионных токов под влиянием сочетаний бупивакаина и мексидола сопровождается сдвигом максимумов вольт-амперных характеристик натриевых, кальциевых и калиевых ионных каналов вправо по оси потенциалов (в сторону деполяризации) до 20 мВ, что обусловлено мексидолом и указывает на изменения потенциала поверхностного заряда мембраны вблизи соответствующих ионных каналов.
Восстановление амплитуды ионных токов после действия сочетаний бупивакаина и мексидола более быстрое, чем после действия одного бупивакаина, что также обусловлено действием мексидола и указывает на ослабление последним прочности связывания бупи-
вакаина с молекулярными структурами мембран или самих ионных каналов.
Результаты проведенных опытов свидетельствуют о взаимном модулирующем эффекте мексидола и бупивакаина. Места и механизмы молекулярного взаимодействия этих препаратов в ионных каналах или на рецепторах мембраны, а также возможность конкуренции между ними за эти места требуют специального изучения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вислобоков А. И., Игнатов Ю. Д., Мельников К. Н. Фармакологическая модуляция ионных каналов мембраны нейронов. -СПб: издательство СПбГМУ, 2006. - 288 с.
2. Галенко-Ярошевский А. П., Хоронько В. В., Пономарев В. В, Попков В. Л., Перерва Н. Б. Многосторонность аспектов действия местных анестетиков // Бюлл. эксп. биол. и мед. - 2001, Приложение 2. — С. 28-33.
3. Геннис Р. Биомембраны: Молекулярная структура и функции: Пер. с англ. - М.: Мир, 1997. - 624 с.
4. Костюк П. Г., Крышталь О. А. Механизмы электрической возбудимости нервной клетки. - М.: Наука, 1981. - 208 с.
5. Gonzalez T., Longobardo M., Caballero R. et al. Effects of Bupivacaine and a Novel Local Anesthetic, IQB-9302, on Human Cardiac K+ Channels // 2001. - Vol. 296. - P. 573-583.
6. Miller K. W. The nature of sites of general anaesthetic action // Br. J. Anaesth. - 2002. - Vol. 89, № 1. - P. 17-31.
7. Nilsson J., Madeja M., Arhem P. Local anesthetic block of Kv channels: role of the S6 helix and the S5-S6 linker for bupivacaine action // Mol. Pharmacol. - 2003. - Vol. 63. - P. 1417-1429.
8. Sugiyama K., Muteki T. Local anesthetics depress the calcium current of rat sensory neurons in culture // Anesthesiology. - 1994. -Vol. 80, № 6. - P. 369-378.
9. Yarov-Yarovoy V., Brown J., Sharp E.M. et al. Molecular determinants of voltage-dependent gating and binding of pore-blocking drugs in transmembrane segment IIIS6 of the Na(+) channel alpha subunit // J. Biol. Chem. 2001. - Vol. 5, № 276 (1). - P. 20-27.
Поступила 01.07.2009
Кубанский научный медицинский вестник № 7 (112) 2009
