NEUROPROTECTIVE ACTION OF BUTORPHANOL AND RU-1205 WITH EVALUATION OF THEIR EFFECT O N THE BIOELECTRICAL ACTIVITY OF THE BRAIN IN THE GLOBAL ISCHEMIA MODEL

Full Text

Ранее было установлено, что вещество РУ-1205 обладает агонистической активностью в отношении каппа-опиоидных рецепторов [1] (КОР), функция которых связана с нейропротекторным действием. Механизм нейропротекторной активности агонистов каппа-опиоидных рецепторов ассоциирован с активацией STAT-3 и ингибированием каспазы-3, а также с повышением продукции NO. Кроме того, сообщается о способности агонистов КОР снижать эксайто-токсичность глутамата и его высвобождение за счет подавляющего влияния на транзит ионов Са2+ [2]. В качестве препарата сравнения был выбран бутор-фанол, нейропротективные свойства которого подтверждаются исследованием [3]. Известно, что патологические нарушения в головном мозге на фоне инсульта отражаются на электроэнцефалограмме [4]. Степень изменений биоэлектрической нейрональной активности зависит от уровня кровоснабжения тканей головного мозга. Воздействие агонистов каппа-опиоидных рецепторов на ЭЭГ проявляется в виде характерных изменений, коррелирующих с поведенческими проявлениями. Так, наблюдается появление пиков на частоте в 4-7 Гц. Следовательно, представляется возможным изучение нейропротекторных эффектов биологически активных соединений по их влиянию на биоэлектрическую активность мозга. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Оценить влияние агонистов каппа-опиоидных рецепторов производного бензимидазола РУ-1205 и буторфанола на биоэлектрическую активность мозга крыс и неврологические нарушения, вызванные обратимой глобальной ишемией головного мозга. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Исследование проведено на 40 беспородных крысах-самцах весом 220-240 г в условиях хлоралгидратного наркоза (400 мг/кг). В исследование были включены животные, выжившие в течение не менее 2 часов после 30-минутной ишемии. Животные содержались в стандартных условиях вивария при 12-часовом режиме со свободным доступом к пище и воде (ГОСТ 33215-2014), в соответствии с приказом министерства здравоохранения РФ от 01.04.2016 № 199н «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики» и требованиями директивы 2010/63/eu Европейского парламента и Совета Европейского союза от 22.09.2010 г. по охране животных. Эксперименты были одобрены региональным исследовательским этическим комитетом Волгоградской области (регистрационный номер IRB 00005839 IORG 0004900, протокол № 2022/096 от 21 января 2022 г.). Хлорсеребряные электроды (Ag/AgCL) имплантировали животным за 7 дней до проведения эксперимента. Животных вводили в наркоз и после исчезновения роговичного рефлекса фиксировали в стереотаксическом аппарате. Стоматологическим буром в черепе проделывались отверстия (1 мм в диаметре), в соответствии со стереотаксическими координатами электроды размещали на твердой мозговой оболочке в области префронтальной коры симметрично с обеих сторон относительно брегмы (-0,96 мм; ±1,0 мм), референс располагали над обонятельной луковицей (6,60; -2,00). После операции животные содержались в индивидуальных клетках. Обратимую глобальную ишемию головного мозга вызывали путем двусторонней электрокоагуляции позвоночных артерий и обратимой окклюзиии общих сонных артерий (ОСА) с использованием сосудистых микрозажимов. Время ишемии составляло 30 минут с последующей реперфузией путем снятия микро -зажимов с ОСА. Животных разделяли на 5 групп: 1 - «интактные» (п = 8), животные без оперативного вмешательства; 2 - «ложнооперированные» (ЛО) (п = 8), животным проводился весь комплекс оперативных манипуляций, кроме электрокоагуляции позвоночных артерий и окклюзии ОСА; 3 - «негативный контроль ишемия/ реперфузия (ИР)» (п = 8), животным вводили 0,9% раствор NaCl в количестве 0,1 мл/100 г веса; 4 - «ИР + буторфанол» (п = 8), животным внутривенно вводили буторфанол (ФГУП «Московский эндокринный завод») в дозе 2,5 мг/кг; 5 - «ИР+РУ-1205» (п = 8), животным внутривенно вводили РУ-1205 (10 мг/кг) (НИИ физической и органической химии Южного федерального университета, Россия). Вещества вводились однократно за 30 минут до ИР. Оценка повреждения мозга проводилась по неврологическим нарушениям и изменениям биоэлектрической активности головного мозга. Неврологический статус крыс оценивали, используя шкалу нейродефицита, предложенную R.G. Geocadin и соавт. [5], при этом регистрировали общие поведенческие отклонения, функции ствола головного мозга, двигательную активность, чувствительность, координацию движений, поведенческую активность, наличие судорог. Минимальное количество баллов - 0 (смерть мозга), максимальное - 80 (отсутствие нарушений). Тестирование проводили через 24 часа после операции. Запись ЭЭГ проводилась с использованием лабораторного электроэнцефалографа NVX-36 (МКС, Россия). ЭЭГ активность регистрировалась с частотой дискретизации 500 Гц, монополярным монтажом, импеданс электродов <5 кОм. Применялся фильтр низких частот 0,4 Гц и фильтр высоких частот 30 Гц, быстрое преобразование Фурье использовалось для вычисления мощности в 5- (0,4-4 Гц), 9- (4,8-8 Гц), а- (8-12 Гц) и р- (12-30 Гц) диапазонах. ЭЭГ регистрировали за 5 мин до и 15 мин после ишемии, а также с 60 мин после реперфузии. Статистическая обработка данных осуществлялась методом однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) с апостериорным тестом Данна в программе GraphPad Prism 9. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Данные о развитии неврологического дефицита представлены на рис. В результате исследования выраженные неврологические нарушения были выявлены в группе негативного контроля, средний балл в которой в 1,3 раза был меньше по сравнению с группой ложнооперированных животных (р < 0,05). В группах, которым вводили исследуемые вещества РУ-1205 и бутор-фанол, выраженного неврологического дефицита не наблюдалось. У животных, получавших соединение РУ-1205, результаты тестирования на наличие признаков нейродефицита статистически значимо отличались от группы негативного контроля в 1,17 раз (р < 0,05). Препарат сравнения буторфанол также снижал выраженность неврологических нарушений в 1,24 раза (р < 0,05). “Статистически значимые различия (р < 0,05) по сравнению с интактными животными; #статистически значимые различия (р < 0,05) по сравнению с группой негативного контроля. Рис. Влияние соединения РУ-1205 (10 мг/кг) и буторфанола (2,5 мг/кг) на средний балл неврологического дефицита (средний балл ± SEM) В результате развития обратимой глобальной ишемии наблюдались изменения биоэлектрической активности головного мозга у животных группы НК, что выражалось повышением спектральной плотности мощности в дельта-частотном диапазоне в 1,5 раза (р = 0,0002) на 15-й минуте ишемии, через 60 минут после начала реперфузии исследуемый параметр в дельта-спектре был выше в 1,26 раз (р = 0,0087) в сравнении с группой ложнооперированных животных. После введения исследуемого соединения РУ-1205 происходило снижение мощности дельта-активности и повышение тета-активности на 15-й минуте ишемии и 60-й минуте реперфузии. Средняя мощность дельта-активности на 15-й минуте ишемии была ниже в 1,32 раза (р = 0,0044), а на 60-й минуте реперфузии -в 1,2 раза (р = 0,04) соответственно относительно группы крыс, не получавших нейропротективные средства. Мощность тета-ритма была выше относительно группы НК в 1,8 раза (р = 0,0069) на 15-й минуте ишемии и в 1,56 раза (р = 0,0321) на 60-й минуте реперфузии. В результате введения препарата сравнения буторфанола наблюдалось снижение мощности в дельта -частотном диапазоне и повышение в диапазонах тета- и альфа-. На 15-й минуте ишемии показатели в дельта-частотном диапазоне были ниже в 1,27 раза (р = 0,015), а показатели тета- и альфа-диапазона были выше в 1,8 раза (р = 0,0029) и в 1,9 раза (р = 0,0033) в сравнении с группой негативного контроля. На 60-й минуте мощность дельта-диапазона была снижена в 1,2 раза (р = 0,04), тета- и альфа-диапазона повышена в 1,6 раза (р = 0,0196) и в 1,47 раза (р = 0,0443) соответственно, относительно особей из группы НК (табл.). Влияние соединения РУ-1205 (10 мг/кг) и буторфанола (2,5 мг/кг) на спектральную плотность мощности (рВ2/Гц) ЭЭГ Период Интактные Ложно оперированные Негативный контроль ИР + буторфанол ИР + РУ-1205 за 5 мин до ишемии 36,45 ± 1,02 36,78 ± 1,10 36,23 ± 1,40 34,05 ± 1,87 35,12 ± 1,10 5 15 мин ишемии 37,12 ± 0,64 36,34 ± 3,03 54,1 ± 3,1“ 42,35 ± 2,48" 40,75 ± 2,26" 60 мин реперфузии 36,76 ± 1,78 36,64 ± 1,86 46,23 ± 1,81“ 40,29 ± 1,92" 38,37 ± 2,10" за 5 мин до ишемии 12,95 ± 1,04 12,54 ± 0,96 13,12 ± 1,02 16,32 ± 1,17 15,87 ± 1,30 0 15 мин ишемии 13,04 ± 2,12 12,95 ± 1,23 10,16 ± 2,04 18,95 ± 1,14" 18,26 ± 1,96" 60 мин реперфузии 12,10 ± 1,78 12,08 ± 1,64 11,25 ± 1,16“ 17,97 ± 1,25" 17,56 ± 1,36" за 5 мин до ишемии 10,35 ± 1,12 10,67 ± 1,14 10,13 ± 1,09 13,21 ± 1,54 9,87 ± 1,12 а 15 мин ишемии 10,98 ± 1,17 11,26 ± 1,94 8,08 ± 1,36 15,57 ± 1,04" 10,17 ± 1,02 60 мин реперфузии 11,21 ± 1,34 11,41 ± 1,16 9,91 ± 1,03 14,65 ± 1,07" 11,02 ± 1,10 за 5 мин до ишемии 17,28 ± 1,54 18,32 ± 1,32 17,02 ± 1,04 18,17 ± 1,48 17,54 ± 1,46 р 15 мин ишемии 17,56 ± 1,87 18,27 ± 1,45 16,24 ± 2,14 18,92 ± 1,57 18,08 ± 1,64 60 мин реперфузии 18,43 ± 1,48 18,26 ± 1,64 16,29 ± 1,07 18,46 ± 1,76 18,13 ± 1,15 Примечание. Данные представлены в виде M ± SEM. “Статистически значимые различия (р < 0,05) по сравнению с группой ложнооперированных животных; "статистически значимые различия (р < 0,05) по сравнению с группой негативного контроля. В рамках выполненной работы динамику нейрофизиологических процессов в условиях глобальной ишемии оценивали по изменению спектральной плотности мощности, усредненной по 2 отведениям. Предварительное введение веществ с каппа-опиоидной активностью (буторфанола тартрата и соединения РУ-1205) способствовало повышению мощности сигнала в тета-диапазоне. Подобные изменения ЭЭГ были ранее установлены в отношении кетациклазо-цина и энандолина, которые повышали мощность в полосе частот 4-8 Гц с формированием характерного пика на частоте 5 Гц [6]. По фармакологическим свойствам буторфанол представляет собой смешанный агонист-антагонист опиоидных рецепторов, используемый для лечения умеренной и выраженной боли [7]. Буторфанол имеет структурное сходство с пентазоцином. Считается, что буторфанол обладает низким сродством к ц-опиоидным рецепторам и высоким сродством к к-рецепторам. Поскольку для него характерно слабое взаимодействие с ц-рецепторами, он вызывает меньшую физическую зависимость и угнетение дыхания, что может также проявляется и в изменениях биоэлектрической активности в пределах альфа-диапазона частот. Кроме того, имеется неоднозначная информация о влиянии каппа-опиоидных агонистов на дельта-активность. В некоторых источниках сообщается о развитии интермиттирующей высокоамплитудной дельта-активости [8], в других исследованиях наблюдали снижение мощности в дельтадиапазоне [9]. Наряду с этим было показано, что повыше -ние дельта-активности и подавление тета-активности в первые сутки после инсульта связано со снижением кровотока в нервной ткани и отеком головного мозга [10]. Клинические исследования пациентов с острым инсультом показали, что дельта-волны пораженного полушария являются чувствительным индикатором нейрональной дисфункции и связаны как с размером поражения, так и с острым неврологическим дефицитом. Принимая во внимание, что вещества с каппа-опиоидной агонистической активностью могут вызывать седацию, изменения двигательной и поисковой активности, оценка неврологического дефицита проводилась через 24 часа после введения исследуемых соединений. Полученные нами результаты согласуются с данными о наличии нейропротективного действия у каппа-опиоидных агонистов, что было подтверждено объективными показателями неврологического дефицита и по динамике изменений биоэлектрической активности в условиях преходящей глобальной ишемии. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, можно заключить, что каппа-опиоидный агонист буторфанол и соединение РУ-1205 обладают нейропротективным действием, которое было установлено в ходе комплексной оценки неврологического дефицита, а также при изучении спектрального состава электрокортикограмм крыс, подвергавшихся 30-минутной глобальной ишемии. Полученные данные указывают на перспективность дальнейшего изучения каппа-опиоидных агонистов в качестве соединений-нейропротекторов.

About the authors

K. Y Kalitin

Volgograd State Medical University; Volgograd Medical Research Center

Email: kkonst8@ya.ru
Volgograd, Russia

G. V Pridvorov

Volgograd State Medical University; Volgograd Medical Research Center

Email: gleb.pridvorov@gmail.com
Volgograd, Russia

A. A Spasov

Volgograd State Medical University; Volgograd Medical Research Center

Email: aaspasov@volgmed.ru
Volgograd, Russia

O. Y Mukha

Volgograd State Medical University

Email: olay.myha14@gmail.com
Volgograd, Russia

References

Supplementary files