Improvement of interhemispheric interaction by polyprenol and nootropic agents in a visual evoked potential model in rabbits

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Проблема межполушарной асимметрии мозга и межполушарного взаимодействия — одна из наиболее актуальных в естествознании. Межполушарное взаимодействие — особый механизм объединения левого и правого полушарий в единую интегративную, целостно работающую систему, формирующийся под влиянием как генетических, так и средовых факторов. Взаимодействие полушарий головного мозга обеспечивается комиссурными (спаечными) нервными волокнами. Межполушарная асимметрия мозга является объектом многочисленных физиологических исследований. Видное место в физиологическом изучении межполушарной асимметрии мозга занимает метод регистрации вызванных потенциалов — биоэлектрических колебаний, возникающих в нервных структурах в ответ на внешнее раздражение и находящихся в строго определенной временной связи с началом его действия. Этот метод позволяет измерять реакцию мозга на раздражители. Вызванные потенциалы применяются при широком спектре поражений центральной нервной системы для объективизации поражения, определения его уровня и характера [1]. Исследования зрительных вызванных потенциалов (ЗВП) позволяют получить объективную информацию о состоянии функций различных уровней зрительного анализатора и диагностировать нарушения в зрительной системе при таких неврологических заболеваниях как инсульт, рассеянный склероз, опухоли головного мозга, последствия черепно-мозговой травмы, эпилепсия и другие [2, 3]. Обычно выделяют 3 основных колебания вызванного ответа: негативное с латентностью 75 мс (N75), позитивное на 100 мс (P100) и и снова негативное на 145 мс (N145). Основное внимание обращается на латентность и амплитуду компонента P100. Нарушение проведения приводит к увеличению латентности и/или снижению амплитуды компонента P100. Имеются данные о том, что выраженная задержка компонента в большей степени, чем снижение амплитуды, может служить косвенным признаком преимущественного демиелинизирующего характера процесса, тогда как атрофия зрительного нерва вызывает в первую очередь снижение амплитуды. Ряд препаратов ноотропного действия (например, аминофенилмасляная кислота, пирацетам), облегчая передачу импульсов мозга, оказывают влияние на межполушарные взаимодействия. У аминофенилмасляной кислоты эта способность обосновывает его позитивное влияние на процессы обучения и памяти [4]. Пирацетам также стимулирует межполушарный обмен информацией, что лежит в основе восстановления утраченных после инсульта речевых функций [5]. Отечественный препарат, получаемый из хвойных растений и содержащий природные полимеры полипренолы, обладает широким спектром фармакологической активности [6]. Кроме гепатопротекторного и гиполипидемического действия доказана противовоспалительная, противоишемическая и нейропротективная эффективность препарата [7–11].

В наших исследованиях были изучены межполушарные взаимодействия у кроликов-самцов с помощью стимуляции вспышкой света обоих глаз кролика или одного из них при закрытом другом. Для анализа межполушарного взаимодействия показания ЗВП оценивали с противоположной раздражению стороны. Изучали влияние на него препарата полипренолов в 2 дозировках и сравнивали с пирацетамом и аминофенилмасляной кислотой, уже известных своей способностью усиливать межполушарную передачу. По данным литературы известно, что препарат полипренолов оказывает выраженное нейропротекторное действие в широком диапазоне доз [11].

Цель исследования — изучение межполушарного взаимодействия у кроликов-самцов при исследовании зрительных вызванных потенциалов на вспышку света и влияния на него препарата полипренолов в дозировках 2 и 10 мг/кг в сравнении с пирацетамом и аминофенилмасляной кислотой.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Этические правила и нормы. Работа проведена в соответствии с этническими принципами, установленными Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей (принятой в Страсбурге 18.03.1986 и подтвержденной там же 15.06.2006), и одобрена локальным этическим комитетом. Каждое животное находилось в отдельной клетке и имело доступ к воде и пище ad libitum. План исследования, стандартизированные операционные процедуры и сопроводительная документация прошли этическую экспертизу локального этического комитета при ФГБНУ «ИЭМ» (протокол № 10 от 12.10.2020).

Общий дизайн экспериментального исследования. Исследование было выполнено на 25 кроликах-самцах линии Шиншилла с вживленными эпидурально над зрительной корой головного мозга хлорсеребряными электродами диаметром 1 мм. Индифферентный электрод фиксировали в надкостничном положении в 15 мм от передней брегмы по средней линии. Все электроды были присоединены к мультиканальному разъему, закрепленному на черепе кролика карбодентом. Регистрацию ЗВП проводили в экранированной камере с помощью электроэнцефалографа-анализатора ЭЭГА-21/26 «Энцефалан-131-03» фирмы «Медиком МТД» (Россия) спустя 3 нед после имплантации электродов. Для вызова ЗВП использовали электрический фотостимулятор с яркостью вспышки 600 люкс. Каждый блок регистрации ЗВП состоял из 50 стимулов, продолжительностью вспышки 50 мс и интервалом между стимулами 1 с. Латентность регистрируемого импульса составляла 0,5 мс. Сигналы от отводящих электродов были усилены полосой пропускания из 0,05–50 Гц. Амплитуда и латентность ЗВП при каждой регистрации представляли собой усредненную величину от 50 потенциалов при монополярных отведениях. Оценивали динамику изменения латентного периода, амплитуды компонентов первичного ответа ЗВП (N75 и P100). Сначала записывали фоновые показания вызванных зрительных потенциалов при вспышке, находящейся в 20 см спереди от кролика, затем при стимуляции правого или левого глаза при закрытом другом. Исследовали препарат полипренолов в дозах 2 и 10 мг/кг, аминофенилмасляная кислота 15 мг/кг и пирацетам 100 мг/кг, вводимые внутрибрюшинно. Влияние препаратов оценивали через 1 ч после введения. В качестве контроля вводили эквивалентное количество 0,9 % раствора натрия хлорида.

Статистическая обработка. Статистическую обработку данных осуществляли в программе «Origin 7,5». Все данные были представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего (M ± m). Проверку на нормальность распределения осуществляли с использованием критерия Колмогорова – Смирнова. В случае нормальности распределения применяли однофакторный дисперсионный анализ ANOVA для выявления статистических различий нескольких групп. Для сравнения только между двумя группами попарно применяли t-критерий Стьюдента для независимых выборок с поправками Уолша. При отсутствии нормальности распределения использовали непараметрический аналог дисперсионного анализа критерий Краскела – Уоллиса. Для парного сравнения в этом случае применяли непараметрический критерий Манна – Уитни. Различия считали значимыми при уровне значимости 95 % (р < 0,05). Все изменения рассматривали по отношению к фоновым показателям до введения препаратов, принятым за 100 %.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Первым этапом работы стало изучение влияния препаратов на ЗВП при вспышке света спереди кролика, когда освещаются оба глаза. Результаты представлены в таблице 1.

 

Таблица 1. Влияние препаратов на параметры зрительных вызванных потенциалов через 1 ч после введения (в процентах по отношению к контрольным показателям, записанными у того же кролика перед введением препаратов), M ± m

Table 1. Effects of drugs on visual evoked potential parameters 1 hour after administration (% of control values recorded in the same rabbit prior to drug administration), M ± m

Препараты сравнения	N75		P100
	латентность	амплитуда	латентность	амплитуда
Контроль (физраствор)	98,2 ± 8,2	106,1 ± 12,6	94,3 ± 8,4	110,1 ± 14,4
Препарат полипренолов 2 мг/кг	94,8 ± 7,7	128,6 ± 26,4	80,2 ± 7,6	80,3 ± 13,2
Препарат полипренолов 10 мг/кг	110,5 ± 8,0*#	143,4 ± 24,9*#	101,4 ± 10,3#	145,3 ± 24,4*#
Аминофенилмасляная кислота 15 мг/кг	95,1 ± 8,4	124,2 ± 20,3	95,4 ± 7,8	134,0 ± 29,0*#
Пирацетам 100 мг/кг	113,9 ± 13,8*#	123,0 ± 22,6	95,1 ± 4,1	102,8 ± 10,9

Примечание: N75 — негативное колебание вызванного ответа с латентностью 75 мс; P100 — позитивное колебание вызванного ответа на 100 мс; * — р < 0,05 к контрольной группе; ^# — р < 0,05 к группе получавших препарат полипренолов в дозировке 2 мг/кг.

Note: N75 — negative oscillation of the evoked response at 75 ms latency; P100 — positive oscillation of the evoked response at 100 ms latency; * — р < 0.05 vs. control group; ^# — р < 0.05 vs. polyprenol 2 mg/kg group.

 

Из данных таблицы, что введение физиологического раствора внутрибрюшинно практически не меняет показателей ЗВП, что согласуется с другими исследованиями подобного рода [12]. В то же время препарата полипренолов, как и препараты сравнения (аминофенилуксусная кислота и пирацетам), положительно влияли на передачу информации в мозге, либо уменьшая латентность, что говорит о более быстром ответе, либо увеличивая амплитуду, характеризуя его усиление. Эффекты препарата полипренолов зависели от дозировок. При регистрации ЗВП после воздействия вспышки света на оба глаза препарат полипренолов в дозе 10 мг/кг даже увеличивал амплитуду ответов N75 и Р100 в большей степени, чем препараты сравнения, в дозе 2 мг/кг больше влиял на скорость ответа, снижая его латентные периоды.

Следующим этапом работы было сравнение ЗВП, зарегистрированных с противоположных от стимуляции вспышкой света сторон мозга. При анализе ЗВП у интактных кроликов при стимуляции одного из глаз ответ с противоположной стороны имеет большую латентность и меньшую амплитуду, чем при стимуляции обоих глаз. Данные показания в наших исследованиях и принимались за 100 % при сравнении влияния препаратов на межполушарные взаимодействия. Результаты исследования представлены в таблице 2.

 

Таблица 2. Сравнение ответов зрительных вызванных потенциалов под воздействием препаратов, регистрируемых с противоположной от стимуляции светом стороны, по отношению к контролю, %

Table 2. Comparison of visual evoked potential responses under drug influence, recorded from the side opposite to the light stimulus, relative to control (%)

Препараты сравнения	N75		P100		Стимуляция
	латентность	амплитуда	латентность	амплитуда
Контроль (физиологический раствор)	98 ± 9	105 ± 14	97 ± 8	104 ± 10	правого глаза
	106 ± 17	107 ± 22	99 ± 12	106 ± 13	левого глаза
Препарат полипренолов 2 мг/кг	88 ± 9	155 ± 36	83 ± 9	103 ± 11	правого глаза
	156 ± 26*	176 ± 21*	125 ± 22	202 ± 33*	левого глаза
Ропрен 10 мг/кг	94 ± 27	85 ± 25	91 ± 24	76 ± 11	правого глаза
	110 ± 19#	121 ± 26#	117 ± 25	220 ± 21*	левого глаза
Аминофенилмасляная кислота 15 мг/кг	124 ± 33	160 ± 30*	117 ± 27	113 ± 20	правого глаза
	146 ± 21*	188 ± 24*	132 ± 24	193 ± 29*	левого глаза
Пирацетам 100 мг/кг	108 ± 8	144 ± 37	123 ± 15	101 ± 18	правого глаза
	81 ± 14	133 ± 38	91 ± 13	103 ± 26	левого глаза

Примечание: N75 — негативное колебание вызванного ответа с латентностью 75 мс; P100 — позитивное колебание вызванного ответа на 100 мс; * — р < 0,05 к контрольной группе; ^# — р < 0,05 к группе получавших препарат полипренолов 2 мг/кг.

Note: N75 — negative oscillation of the evoked response at 75 ms latency; P100 — positive oscillation of the evoked response at 100 ms latency; * — р < 0.05 vs. control group; ^# — р < 0.05 vs. polyprenol 2 mg/kg group.

 

При введении кроликам препарата полипренолов в обеих дозах, так же как и аминофенилмасляной кислоты, обнаруживается большая реакция со стороны правого полушария при стимуляции левого глаза, чем наоборот.

При стимуляции светом левого глаза и регистрацией ЗВП с правого полушария амплитуда ЗВП при введении кроликам препарата полипренолов в дозе 2 мг/кг сравнима с такой же дозой аминофенилмасляной кислоты, оказывающей влияние на амплитуду ЗВП. При этом эффект препарата полипренолов в большей дозе (10 мг/кг) был слабее, чем у меньшей дозы препарата (2 мг/кг). Пирацетам в наших исследованиях больше оказывал влияние на латентность ответа.

Обсуждение полученных данных целесообразно начать с реакции животного на вводимое контрольное вещество (физиологический раствор — 0,9 % раствор хлорида натрия). Фактически не было получено достоверного изменения латентности и амплитуды ЗВК после инъекции 0,9 % раствора хлорида натрия, что согласуется с другими аналогичными исследованиями [12]. В работе Н.М. Рзаевой и соавт. подчеркивается, что системное и даже локальное введение физиологического раствора (0,05 мл) в зрительную кору кроликов не меняло ЗВП зрительной коры и сетчатки, хотя инъекция фармакологических препаратов (в работе авторов — стрихнина) облегчала формирование как позитивной, так и негативной фаз ЗВК.

Факт, что в большинстве наших исследований правое полушарие более активно (увеличением амплитуды ответа) реагировало на раздражитель (при стимуляции светом левого глаза) также согласуется с литературными данными, указывающими на первичность ответа в правом полушарии [13]. Предполагается, что это связано с разными способами переработки информации (правое осуществляет ее целостно и одновременно, а левое — аналитически и последовательно).

При стимуляции вспышкой света с правой стороны и регистрацией ЗВП в левом полушарии значения амплитуды и латентности под воздействием исследуемых препаратов, как правило, ниже регистрируемых в правом полушарии при стимуляции левого глаза. Введение всех препаратов, кроме препарата полипренолов в дозе 10 мг/кг, влияло на амплитуду N75 в большей степени, чем на амплитуду Р100. Возможно, это связано с тем, что передача информации с правого полушария на левое происходит быстрее и задействует первичный ответ ЗВП. По данным литературы, при односторонних поражениях головного мозга имеет место повышение амплитуд ЗВП противоположного полушария за счет включения компенсаторных механизмов мозга [12]. В настоящем исследовании мы регистрировали ЗВП с противоположной от вспышки стороны мозга, и повышение амплитуды в наших экспериментах отражает межполушарное взаимодействие. Интегрированное межполушарное взаимодействие является основой развития интеллекта и служит для передачи информации из одного полушария в другое. Причем межполушарных связей левого полушария с правым больше, чем правого с левым. Поэтому при активизации левого полушария правое быстрее (в наших исследованиях с меньшей латентностью) вовлекается в работу.

Таким образом, в наших исследованиях обнаружено проявление межполушарного взаимодействия под влиянием препарата полипренолов в дозе 2 мг/кг на первичный ответ ВЗВП у кроликов, сравнимое с аминофенилмасляной кислотой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе установлено, что препарат полипренолов положительно влияет на передачу информации в мозге либо уменьшая латентность, что говорит о более быстром ответе, либо увеличивая амплитуду, что характеризует его усиление. При регистрации ЗВП у кроликов под влиянием препарата полипренолов при воздействии вспышкой света на оба глаза наблюдалось увеличение амплитуды ответов N75 и Р100 в большей степени, чем при ведении препаратов сравнения пирацетама и аминофенилмасляной кислоты. Препарат полипренолов в дозе 2 мг/кг больше влиял на скорость ответа (укорочение латентного периода), а в дозе 10 мг/кг увеличивал амплитуду вызванного ответа. При изучении межполушарного взаимодействия обнаружено, что препарат полипренолов в дозе 2 мг/кг, так же как и аминофенилмасляная кислота, вызывал активацию правого полушария при стимуляции светом левого глаза за счет увеличения амплитуды вторичного ответа Р100, а при стимуляции правого глаза активация левого полушария происходила в большей степени за счет увеличения первичного ответа ЗВП N75.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведении исследования и подготовки статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией. Вклад каждого автора: Н.Н. Кузнецова — получение и анализ данных, написание статьи, создание общей концепции; П.Д. Шабанов — получение и анализ данных, написание статьи, создание общей концепции.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией данной статьи.

Источник финансирования. Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины» Минобрнауки России.

Этический комитет. Протокол исследования был одобрен этическим комитетом Института экспериментальной медицины, протокол № 10 от 12.10.2020.

ADDITIONAL INFORMATION

Authors’ contributions. All authors made significant contributions to the conception and preparation of the article, and read and approved the final version before publication. Contribution of each author: N.N. Kuznetsova — receiving and data analysis, article writing, development of the general concept; P.D. Shabanov — receiving and data analysis, article writing, development of the general concept.

Conflict of interest. The authors declare that there are no obvious or potential conflicts of interest related to the publication of this article.

Source of funding. The work was carried out within the framework of the state assignment of the Institute of Experimental Medicine, Ministry of Education and Science of Russia.

Ethics approval. The present study protocol was approved by the Ethics Committee of the Institute of Experimental Medicine, Protocol No. 10 of 12.10.2020.

About the authors

Natalia N. Kuznetsova

Institute of Experimental Medicine

Author for correspondence.
Email: nat.kuz@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0753-1707
SPIN-code: 1379-8208

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, 197022, Saint Petersburg, Academician Pavlov st., 12

Petr D. Shabanov

Institute of Experimental Medicine

Email: pdshabanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1464-1127
SPIN-code: 8974-7477

MD, Dr. Sci. (Medicine), professor

Russian Federation, 197022, Saint Petersburg, Academician Pavlov st., 12

References

Supplementary files