STUDY OF CEREBROPROTECTIVE EFFECT OF DRUGS OF DIFFERENT GROUPS IN EXPERIMENTAL CHRONIC TRAUMATIC ENCEPHALOPATHY

Full Text

Хроническая травматическая энцефалопатия (ХТЭ) - это комплексное прогрессирующее заболевание головного мозга, характеризующееся деградацией клеток центральной нервной системы, приводящей к развитию дисфункций нейронов и нейроглии, которые в свою очередь определяют клинические проявления данной патологии: когнитивные, сенсомоторные, двигательные расстройства [8]. Этиологией ХТЭ является повторяющаяся черепно-мозговая травма, различного происхождения и силы тяжести. Также имеются литературные сведения о пагубном влиянии стресса на развитие ХТЭ, что делает данную патологию более социально значимой, чем предполагалось ранее [6]. Диагностическим признаком ХТЭ является обнаружение повышенной концентрации биомаркеров нейродеградации: бета-амилойда (Ар), глиального фибриллярного кислого белка (GFAB), нейрон-специфичной енолазы (NSE), белка группы S100 (S 1 0 0 В). В настоящее время эффективные методы профилактики и лечения ХТЭ сводятся, как правило, к двум стратегиям: использование индивидуальных средств защиты, либо применение лекарственных препаратов, относящихся к различным фарма-котерапевтическим группам: ноотропы (холина альфосцерат, гопантеновая кислота), средства метаболического действия (L-цитруллин), антигипоксанты (полидигидроксифенилентиосульфо-нат натрия) и транквилизаторы - стрессопротек-торы (аминофенилмасляная кислота). ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучение способности таких препаратов, как Церепро, Пантогам, Гипоксен, Стимол, Фенибут, снижать уровень когнитивного дефицита и концентрацию маркеров нейродеградации в условиях экспериментальной ХТЭ. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Эксперименты были выполнены на крысах-самцах линии Wistar с массой 240-270 г. Число животных в одной группе составляло 10 особей. Манипуляции, производимые с крысами, были выполнены в соответствии с ГОСТ 33044-2014 «Принципы надлежащей лабораторной практики». Модель ХТЭ у крыс формировали путем прямого воздействия груза массой 150 г на теменную область черепа, с высоты 50 см, в течение семи дней (один удар в сутки) [7]. Изучаемые препараты применяли перорально, спустя 30 минут после травмирования животных, также в течение семи дней. Препарат Церепро (Верофарм, РФ) вводили в дозе 100 мг/кг, Пантогам («ПИК-ФАРМА ПРО», РФ) 100 мг/кг, Гипоксен («Олифен корпорация», Россия) 25 мг/кг, Стимол (Biocodex, Франция) 25 мг/кг, Фенибут («ОлайнФарм», Латвия) 25 мг/кг [1]. Крысам группы негативного контроля (НК) вводили в эквиобъемном количестве физиологический раствор натрия хлорида. По истечении семи суток после последнего введения исследуемых препаратов были оценены когнитивные функции животных в тестах «экстраполяционное избавление» (ТЭИ) и «условный рефлекс пассивного избегания» (УРПИ). Далее было изучено изменение концентрации маркеров нейродеградации Ар, GFAB, NSE, S100B, при помощи метода твердофазного иммуно-ферментного анализа, используя видоспецифичные наборы реактивов производства компании Cloud Clone Corp. (США). Определение концентрации Ар выполняли в супернатанте головного мозга, а других биомаркеров - в сыворотке крови. Проведение анализа соответствовало прилагаемой производителем инструкции. Оценка данных, полученных в ходе исследования, выполнена при помощи метода вариационной статистики с применением пакета прикладных программ STATISTICA 6.0 (StatSoft, Inc.). Для обработки результатов эксперимента был использован критерий сравнения Ньюмена - Кейсла. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ При изучении когнитивных функций крыс отмечено, что у животных группы положительного контроля (ПК) время, необходимое для выполнения задачи в тесте ТЭИ, было равное (18,100 ± 6,861) с, что сопоставимо с ранее проведенными исследованиями (рис. 1) [5]. В то же время у группы крыс НК данный период увеличился на 136,1 % (р < 0,05), относительно животных группы ПК. При введении крысам Церепро, Пантогама и Фенибута наблюдалось уменьшение времени, затрачиваемого для выполнения задачи, по сравнению с группой животных НК, на 71,2 % (р < 0,01), на 68,3 (р < 0,05) и 39,3 % (р < 0,05) соответственно. На фоне применения Стимола и Гипоксена установлено сокращение периода до «подныривания» крыс, относительно животных группы НК, на 40,2 (р < 0,05) и 45,9 % (р < 0,05) соответственно. в в в в в Статистически значимо (критерий Ньюмена - Кейлса) относительно ПК группы животных (°р < 0,05), относительно крыс НК группы (*р < 0,05; Ар < 0,01,). Рис. 1. Результаты определения когнитивных функций исследуемых групп животных в тесте ТЭИ в условиях экспериментальной ХТЭ и ее коррекции, здесь и далее: ПК - группа животных положительного контроля; НК - группа крыс негативного контроля; ПАН - группа крыс, которым вводили Пантогам; ЦЕР - группа животных, получавшая Церепро; Фен - крысы группы, которые получали Фенибут; СТ - группа крыс, получавшая Стимол; ГИП - группа животных, которым вводили препарат гипоксен Исходя из данных оценки состояния когнитивных функций крыс, в тесте УРПИ, установили, что у животных группы ПК период времени латентного захода крыс в темный отсек был равен (34,000 ± 3,586) с (табл.). У группы животных НК значение исследуемого показателя уменьшилось на 67,5 % (р < 0,05), по сравнению с данными крыс группы ПК, что характеризует проявление когнитивного дефицита [4]. При применении Церепро, Пантогама и Фенибута было отмечено увеличение периода латентного захода в темный отсек установки, по отношению к животным группы НК, на 184,1 % (р < 0,05), в 2,7 раза (р < 0,01), в 3,1 раза (р < 0,05). На фоне введения Стимола и Гипоксена установлено удлинение времени латентного захода животных в 2,2 раза (р < 0,05) и в 2,7 раза (р < 0,05) соответственно относительно крыс группы НК. Определение состояния когнитивных функций исследуемых групп крыс в тесте УРПИ в условиях экспериментальной ХТЭ и ее коррекции Показа тель ПК НК ХА ГК Фен СТ ГИП Коли чество заходов 1,0 ± 0,0 1,350 ± 0,694 1,230 ± 0,497 1,0 ± 0,000 1,0 ± 0,0 1,370 ± 0,111 1,0 ± 0,0 Время первого захода, с 34,420 ± 3,025 9,960 ± 3,586° 31,000 ± 4,231 41,58 ± 1,435 46,100 ± 3,008 31,600 ± 2,698 36,600 ± 3,574 Время в светлом, с 118,02 0 ± 0,658 116,000 ± 1,257 117,00 0 ± 0,538 117,9 ± 4,058 116,900 ± 4,648 118,500 ± 2,358 117,200 ± 3,208 При оценке изменений содержания биомаркеров нейродеградации установлено, что количество GFAB у группы животных ПК было (310,920 ± 12,203) пг/мл (рис. 2). В то же время у крыс группы НК наблюдалось повышение концентрации исследуемого показателя, по сравнению с аналогичным значением группы животных ПК в 7,2 раза (р < 0,001), что характеризует развитие нейродеструкции в условиях экспериментальной хТэ. На фоне введения Пантогама, Церепро, Фенибута наблюдалось снижение концентрации GFAB, относительно крыс группы НК, на 138,4 % (р < 0,02), в 2,1 раза (р < 0,001), в 1,9 раза (р < 0,001) соответственно. При применении Стимола и Гипоксена установлено уменьшение концентрации GFAB на 189,6 % (р < 0,01) и в 2,1 раза (р < 0,001), по отношению к животным группы НК. Статистически значимо (критерий Ньюмена - Кейлса) относительно ПК группы животных (°р < 0,001), относительно крыс НК группы (*р < 0,05; #р < 0,001; Ар < 0,01, шр < 0,02). Рис. 2. Оценка содержания GFAB и NSE у исследуемых групп животных в условиях ХТЭ и ее коррекции При изучении содержания NSE установлено, что его значение у группы крыс ПК составляло (345,220 ± 8,592) пг/мл (рис. 2), что соответствует ранее полученным данным [10]. Концентрация NSE у животных группы НК возросла в 18,3 раза (р < 0,01), по отношению к группе крыс ПК. На фоне введения Пантогама, Церепро, Фенибута установлено уменьшение содержания NSE, относительно животных группы НК, на 157,2 % (р < 0,01), на 150,8 % (р < 0,01), на 77,2 % (р < 0,05). При применении Стимола и Гипоксена отмечено снижение концентрации NSE на 92,2 % (р < 0,02) и на 73,6 % (р < 0,02), по сравнению с группой крыс НК. Содержание Ар у животных группы ПК отмечено на уровне (11,980 ± 0,359) пг/мл (рис. 3), что согласуется с данными литературных источников [9]. У крыс группы НК наблюдалось повышение концентрации исследуемого маркера, по сравнению с животными группы ПК, в 25,8 раза (р < 0,001), что является показателем нейродеструкции у крыс в условиях смоделированной ХТЭ. На фоне введения Пантогама, Церепро, Фенибута отмечено достоверно значимое уменьшение количества Ар, в 3,6 раза (р < 0,01), в 3,1 раза (р < 0,01), в 3,7 раза (р < 0,001), относительно крыс группы НК. При применении Стимола и Гипоксена установлено снижение концентрации Ар, по отношению к группе животных НК, в 4 раза (р < 0,001) и в 3,6 раза (р < 0,01). 450.00 400.00 | 350,00 =_ 300,00 = 250,00 Исследуемые группы крыс Статистически значимо (критерий Ньюмена - Кейлса) относительно ПК группы животных (°р < 0,001), относительно крыс НК группы (#р < 0,001; Ар < 0,01). Рис. 3. Определение содержания Ар и S100B у исследуемых групп животных в условиях экспериментальной ХТЭ и ее коррекции Концентрация белка S-100B у группы крыс ПК определена на уровне (12,920 ± 0,445) пг/мл, что согласуется с данными литературы [5]. Содержание исследуемого параметра у животных группы НК возросло в 29 раз (р < 0,001), по отношению к крысам группы ПК. При введении Пантогама, Церепро, Фенибута наблюдалось уменьшение концентрации S-100B, по сравнению с группой животных НК, на 182,4 % (р < 0,01), на 153,1 % (р < 0,01), на 165,9 % (р < 0,001). На фоне применения Стимола и Г ипоксена установлено снижение содержания S-100B на 146,9 % (р < 0,001) и на 153,1 % (р < 0,001), относительно крыс группы НК. Патогенез ХТЭ представлен комплексом механизмов, обусловленных недостаточным уровнем физиологических обменных процессов и нарушением метаболических систем головного мозга. Так, холина альфосцерат в организме метаболизиру-ется в холин, который стимулирует синтез ацетил-холина, в свою очередь, последний стимулирует холинэргическую передачу импульсов. Таким образом, восстанавливается функция рецепторов, улучшается мозговой кровоток, тем самым нормализуя обменные процессы, что выражается в устранении когнитивного дефицита у крыс на 184,1 % (р < 0,05) в тесте УРПИ и на 71,2 % (р < 0,01) в тесте ТЭИ, по отношению к группе крыс НК [3]. Гопантеновая кислота и Фенибут, механизм действия которых обусловлен наличием в своей структуре гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), стимулируя ГАМКВ-рецептор-канальный комплекс, воздействуя на передачу нервных импульсов, нормализуют метаболизм нейронов и глии, посредством увеличения скорости кровообращения мозга, что находит отражение в достоверно меньшей концентрации таких показателей, как GFAB на 138,4 % (р < 0,02) и в 1,9 раза (р < 0,001) соответственно, NSE на 157,2 % (р < 0,01) и на 77,2 % (р < 0,05), относительно животных группы НК. Фармакологический эффект Стимола и Гипоксена обусловлен стимулирующим действием на активность митохондрий, в виде поддержания аэробных процессов метаболизма, посредством воздействия на ферменты дыхательной цепи, что препятствует образованию лактата и дальнейшему каскаду патобиохимических процессов, характерных для ХТЭ, вышеперечисленное отражается в виде снижения концентрации Ар в 4 раза (р < 0,001) и в 3,6 раза (р < 0,01), и S100B на 146,9 % (р < 0,001) и на 153,1 % (р < 0,001), относительно крыс группы НК [2]. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Экспериментальная модель ХТЭ, как видно из результатов исследования, проводит к деградации клеток центральной нервной системы, что выражается в повышенной концентрации маркеров патологических состояний головного мозга у животных группы НК, по сравнению со значениями группы крыс ПК. В то же время гибель нейронов и глии подтверждается развитием когнитивного дефицита. Применение вышеперечисленных препаратов оказывает воздействие на течение заболевания, в виде снижения концентрации биомаркеров нейродеградации и некотором восстановлении когнитивных функций, по отношению к животным группы НК, что позволяет предположить наличие церебропротекторной активности. По степени выраженности фармакологического эффекта исследуемые препараты можно расположить в следующем порядке: Стимол > Фенибут > Гопантеновая кислота > Гипоксен > Холина альфосцерат.

About the authors

A. V. Voronkov

Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute - affiliate of the FSBEI HE «The Volgograd State Medical University» of Public Health Ministry of the Russian Federation

Email: prohor.77@mail.ru

K. A Miroshnichenko

Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute - affiliate of the FSBEI HE «The Volgograd State Medical University» of Public Health Ministry of the Russian Federation

D. I Pozdnyakov

Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute - affiliate of the FSBEI HE «The Volgograd State Medical University» of Public Health Ministry of the Russian Federation

A. A Potapova

Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute - affiliate of the FSBEI HE «The Volgograd State Medical University» of Public Health Ministry of the Russian Federation

References

Supplementary files