THE EFFECT OF DRUGS OF VARIOUS PHARMACOLOGICAL GROUPS ON THE RESPIROMETRIC FUNCTION OF MITOCHONDRIA IN CONDITIONS OF CHRONIC TRAUMATIC ENCEPHALOPATHY

Full Text

Хроническая травматическая энцефалопатия (ХТЭ) является прогрессирующей патологией головного мозга, развивающейся вследствие воздействия повторяющихся черепно-мозговых травм, посредством первичных и вторичных каскадов повреждения нейронов и глии. Симптомокомплекс данного заболевания представлен когнитивными (снижение памяти, деменция), сенсомоторными (тремор, атаксия), поведенческими (депрессии, суицидальные проявления) нарушениями, приводящими к снижению качества жизни больных и их окружающих [8]. Одним из ведущих патогенетических механизмов является снижение функциональной активности митохондрий, что стимулирует, в свою очередь, образование энергодефицита, запускающего каскад реакций, способствующих гибели клеток головного мозга, приводя к развитию клинических проявлений заболевания [7]. Изучение влияния лекарственных средств различных фармакологических групп на респирометри-ческую функцию митохондрий позволит определить новый вектор для успешной терапии ХТЭ с целью нивелирования дальнейшего прогрессирования заболевания вплоть до инвалидизации и смерти больного [9]. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Определить влияние лекарственных средств, а именно: холина альфосцерата, гопантеновой кислоты, аминофенилмасляной кислоты, цитруллинама-лата, полидигидроксифенилентиосульфоната натрия на респирометрическую функцию митохондрий в условиях ХТЭ. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Экспериментальная часть работы была выполнена на 70 крысах линии Wistar (самцы) с массой 260-290 г, разделенных по 10 особей в каждую группу. Манипуляции, проводимые с животными, строго соответствовали положениям национального стандарта Российской Федерации ГОСТ 33044-2014 «Принципы надлежащей лабораторной практики». Моделирование патологии осуществляли посредством прямого травматического воздействия на теменную область черепной коробки крыс на протяжении 7 дней (однократно в сутки). Травмирование вызывали с помощью груза (т = 0,15 кг) при контролируемом падении с высоты 0,5 м [5]. Исследуемые лекарственные средства вводили per os по прошествии 0,5 ч. после воздействия на протяжении 7 дней. Холина альфосцерат (Церепро, Верофарм, РФ) применяли в дозе 100 мг/кг, гопанте-новую кислоту (пантогам, «ПИК-ФАРМА ПРО», РФ) -100 мг/кг, аминофенилмасляную кислоту (фенибут, «ОлайнФарм», Латвия) - 25 мг/кг, цитруллинамалат (стимол, Biocodex, Франция) - 25 мг/кг, полидигидрок-сифенилентиосульфонат натрия (гипоксен, «Олифен корпорация», Россия) - 25 мг/кг [5, 6]. Животным группы негативного контроля (НК) вводили физиологический раствор натрия хлорида в эквивалентном объеме. На восьмые сутки эксперимента производили забор биоматериала (головной мозг крыс) посредством декапитации под хлоралгид-ратным наркозом (350 мг/кг). Биоматериал гомогенизировали в среде выделения. Популяцию клеток, содержащую нативные митохондрии, получали при помощи дифференциального центрифугирования. Последнюю использовали для оценки митохондриальных функций методом респирометрии с применением системы лабораторного респирометра АКПМ1-01Л (Альфа Бассенс, РФ). В ходе исследования применялся протокол анализа SEAHORSE, согласно которому респирометрическую функцию митохондрий определяли по степени изменения потребления кислорода при введении разобщителей митохондриального дыхания, а именно: олигомицин 1 цг/мл; 4(трифлуорометок-си)фенил)-гидразоно)малононитрил (FCCP - 1 цМ); ротенон -1 цМ. Потребление кислорода измеряли в ppm [10]. Исследуемыми показателями выступали: АТФ-генери-рующая способность, максимальный уровень дыхания, респираторная емкость. При статистической обработке полученных ре-зул ьтатов применяли пакет прикладных программ Statistics 6.0 (StatSoft, Inc, США), сравнение средних значений производили с использованием критерия сравнения Ньюмена - Кейсла. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ При оценке респирометрической функции установлено, что АТФ-генерирующая активность у крыс группы положительного контроля (ПК) составила (1,05 ± 0,101) ppm. В то же время у животных НК данный показатель уменьшился на 107,6 % (р < 0,05) относительно крыс группы ПК. На фоне введения животным в качестве фармакологической поддержки церепро, пантогама, фени-бута установлено повышение АТФ-генерирующей способности митохондрий в 3,1 раза (р < 0,05), в 4,4 раза (р < 0,05), в 2,2 раза (р < 0,05) соответственно по сравнению с группой крыс НК. При применении животным стимола и гипоксена отмечено увеличение исследуемого показателя в 3,2 раза (р < 0,05), на 169 % (р < 0,05) по отношению к группе крыс НК. Определение максимального уровня дыхания показало следующее, что последний у животных ПК группы составил (1,23 ± 0,099) ppm. У крыс группы НК изучаемый показатель снизился относительно животных ПК на 149 % (р < 0,05). При введении церепро, пантогама, фенибута отмечено повышение уровня максимального дыхания в 2,7 раза (р < 0,05), 4,8 раза (р < 0,05), 4,1 раза (р < 0,05) соответственно по сравнению с крысами группы НК. На фоне применения стимола и гипоксена установлено увеличение изучаемого показателя относительно группы НК животных в 3,6 раза (р < 0,05) и на 88,7 % (р < 0,05) соответственно. Статистически значимо (критерий Ньюмена - Кейса) относительно группы крыс ПК (#р < 0,05), относительно животных группы НК (■р < 0,05). Рис. Влияние изучаемых соединений на респирометрическую функцию митохондрий в условиях ХТЭ и ее коррекции: ПК - животные группы положительного контроля; НК - группа крыс негативного контроля; ЦЕР - группа животных, которым вводили церепро; ПАН - группа крыс, получавшая пантогам; ФЕН - животные, которым вводили фенибут; СТИМ - крыс группа, получавшая стимол; ГИП - группа животных, которым вводили гипоксен В ходе оценки респирометрической емкости отмечено, что у крыс группы ПК ее значение составило (1,01 ± 0,084) ppm. У группы животных НК изучаемый показатель сократился в 2,6 раза (р < 0,05) по сравнению с крысами группы ПК. При введении крысам церепро, пантогама, фенибута установлено увеличение респирометрической емкости относительно группы животных НК в 2,8 раза (р < 0,05), в 3,9 раза (р < 0,05), в 2,3 раза (р < 0,05) соответственно. Также применение стимола и гипоксена позволило добиться повышения изучаемого показателя в 4,4 раза (р < 0,05) и в 1,5 раза (р < 0,05) соответственно по отношению к крысам группы НК. Нарушение физиологического уровня функционирования митохондрий стимулирует развитие патологий различных уровней и систем организма, особенно в наиболее энергозатратных органах, которым и является головной мозг [2]. Формируемый при этом энергодефицит запускает каскад реакций, который приводит к неминуемой гибели клеток мозга, к клиническим проявлениям изучаемого заболевания. Применение указанных ранее лекарственных средств позволяет в некоторой степени нормализовать респирометрическую функцию митохондрий, что выражалось в повышении АТФ-генерирующей активности, максимального уровня дыхания и респирометрической емкости. Данный эффект обусловлен механизмом действия изучаемых средств, так, холина альфосце-рат - за счет стимулирования холинэргической передачи импульсов [4]. Гопантеновая и аминофенил-масляная кислоты, воздействуя на ГАМКв-рецептор-канальный комплекс, нормализуют церебральную гемодинамику [1]. Цитруллинамалат и полидигидрокси-фенилентиосульфонат натрия стимулируют функции митохондрий за счет воздействия на ферменты дыхательной цепи [3]. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Исходя из результатов исследования, установили, что в условиях моделируемой ХТЭ наблюдается нарушение респирометрической функции митохондрий, о чем свидетельствует достоверно значимое снижение АТФ-генерирующей активности, максимального уровня дыхания и респирометрической емкости относительно крыс группы ПК. Уменьшение данных показателей, несомненно, будет способствовать прогрессированию заболевания. Применение изучаемых лекарственных средств позволило благоприятно повлиять на ведущую функцию митохондрий. Полученные данные исследования позволяют предположить наличие у перечисленных ранее соединений церебропротекторной активности в условиях экспериментальной ХТЭ.

About the authors

K. A Miroshnichenko

Pyatigorsk Medical Pharmaceutical Institute - branch of FSBEI HE "Volgograd State Medical University" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: k220436@yandex.ru

M. V. Chernikov

Pyatigorsk Medical Pharmaceutical Institute - branch of FSBEI HE "Volgograd State Medical University" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

References

Supplementary files