ASSESSMENT OF INFLUENCE OF THE PIR-4 CONNECTION ON BRAIN EDEMA AT BILATERAL OCCLUSION OF THE GENERAL CAROTIDS AT RATS

Full Text

Cerebral ischemia, rats, brain edema, lactatacidosis, pyrimidine derivatives. Триггерным механизмом при повреждении головно- ионов водорода, снижению pH среды и, следовательно, к го мозга ишемического генеза является снижение уровня увеличению содержания молочной кислоты [2]. Внутриклемозгового кровотока. В условиях недостатка церебраль- точное накопление ионов кальция в нейронах также усуной гемодинамики формируется целый каскад патобиохи- губляет лактатацидоз, стимулирующий развитие цитотокмических реакций, основными из которых являются: нару- сического отека, переходящего при длительной окклюзии шение тканевого дыхания и энергетического обмена, лак- в вазогенный [4]. Таким образом, изучение соединений, татацидоз, глутаматно-капьциевая эксайтотоксичность [11]. уменьшающих метаболический лактатацидоз, содержание Данные первичные патогенетические механизмы приводят внутриклеточного кальция и, как следствие, ишемический к вторичному повреждению - отеку головного мозга. Вы- отек можно считать одним из положительных звеньев цеделяют два типа отека головного мозга: цитотоксический и ребропротекции ишемического инсульта. Производные пивазогенный [8, 9]. При нарушении энергетического обмена римидин-4-(1 Н)-а зарекомендовали себя как соединения, наблюдается перестройка метаболизма по пути анаэроб- проявляющие потенциальную церебропротекторную активного гликолиза, что приводит к избыточному накоплению ность [5]. Вследствие этого можно предположить, что со- Выпуск 4 (68). 2018 117 единение PIR-4 способно снижать отек головного мозга, что и определяет цель нашего исследования. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Оценить влияние соединения PIR-4 на отек головного мозга, при билатеральной окклюзии общих сонных артерий. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Животные. В течение всего эксперимента животные находились в контролируемых условиях вивария: температура окружающего воздуха составила (22 ± 2) °C, влажность (65 ± 5) %. Крысы были размещены в макро-лоновых клетках со стальными решетчатыми крышками, оснащенными кормовым углублением. В качестве подстилочного материала использовали нехвойные древесные опилки. Животные содержались при естественном освещении на стандартном рационе питания со свободным доступом к воде и пище. Не реже одного раза в неделю меняли клетки, поилки для питья, подстилку. Все манипуляции над животными проводились в соответствии с требованиями лабораторной практики (GLP) и международными нормами экспериментальной этики (Европейская конвенция по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей (Strasbourg, 22 June, 1998.)) Дизайн исследования. Исследование реализовано на 50 крысах-самцах линии Wistar, разделенных на 5 равных экспериментальных групп по 10 особей в каждой. Первая группа представлена ложноопериро-ванными животными (ЛО). Второй (группа крыс негативного контроля - НК) и последующим группам моделировали необратимую окклюзию общих сонных артерий под хлоралгидратным наркозом (350 мг/кг) [6]. Третья группа животных получала экспериментальное вещество PIR-4 в дозировке 50 мг/кг [5]. Четвертой и пятой группе внутрибрюшинно вводили препараты сравнения винпоцетин (3,2 мг/кг) и циннаризин (5,6 мг/кг), соответственно [3]. Препараты сравнения и исследуемое соединение вводились внутрибрюшинно за 10 дней до воспроизведения ишемии головного мозга, последнее введение произведено за час до операции. Определяемые показатели. Через 24 часа после острого нарушения мозгового кровообращения (ОНМК) осуществляли забор крови, с последующим получением сыворотки для биохимических исследований. Содержание лактата определяли с помощью набора реагентов «Молочная кислота Абрис+». Оптическую плотность (Е) измеряли спектрофотометрически (длина волны 500 нм). Содержание молочной кислоты рассчитывали по формуле: Епробы C = 3,34 * - р (ммоль/л). Е калибратора Концентрацию кальция определяли спектрофотометрически (длина волны 570 нм) стандартным набором реагентов «Ольвекс Диагностикум» по формуле: Епробы C = 2,5* --- (ммоль/л). Е калибратора Потребление глюкозы мозговой тканью вычисляли по разнице артериальной и венозной крови. Выраженность постишемического отека определяли по степени гидратации головного мозга. Для этого животных декапитировали и быстро извлекали головной мозг, взвешивали и оставляли в термостате на 24 часа при температуре 100 оС. Процент влаги рассчитывали по фор-Влажная масса муле: Сухая масса *100 [10]. Статистическая обработка. Результаты опытов обрабатывали методом вариационной статистики с использованием пакета прикладных программ STATISTICA 6.0 (StatSoft, Inc., США). Для оценки нормальности распределения использовали критерий Шапиро-Уилка. В случае нормального распределения данных использовали t-критерий Стьюдента. При ненормальном распределении дальнейшую обработку данных проводили при помощи U-критерия Манна-Уитни. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Уровень молочной кислоты группы крыс негативного контроля составил 11,4 ± 0,03 (в 5,5 раз превысил показатель ложнооперированных животных), что говорит о выраженном лактатацидозе (табл. 1). На фоне введения исследуемого вещества PIR-4 содержание лактата было достоверно ниже группы НК на 68,1 °% (3,64 ± 0,19). Препараты сравнения винпоцетин и циннаризин статистически значимо снижали содержание молочной кислоты относительно контрольной группы животных на 57,2 и 62,1 °% соответственно. Стоит отметить, что применение вещества PIR-4 также достоверно уменьшало содержание лактата относительно препаратов сравнения (винпоцетина - на 25,4 °%, циннаризина - на 15,7 °%), данные показатели могут свидетельствовать об улучшении процессов энергетического обмена у крыс в по-стишемическом периоде. [7] Таблица 1 Концентрация лактата и кальция в плазме крови на фоне ишемии головного мозга, ммоль/л Г руппа Лактат Кальций ЛО 2,06 ± 0,08 2,85 ± 0,1 НК 11,4 ± 0,03* 2,31 ± 0,06* PIR-4 3,64 ± 0,19#/“/ц 2,54 ± 0,22 Винпоцетин 4,88 ± 0,07# 2,49 ± 0,08 Циннаризин 4,32 ± 0,06# 2,74 ± 0,11# ‘Достоверно относительно группы ложнооперированных животных (р < 0,05, t-критерий Стьюдента); #достовер-но относительно контрольной группы животных (р < 0,05, t-критерий Стьюдента); “достоверно относительно группы крыс, получавших винпоцетин (р < 0,05, t-критерий Стьюдента); ^достоверно относительно группы крыс, получавших циннаризин (р < 0,05, t-критерий Стьюдента). 118 Выпуск 4 (68). 2018 ©зшірСз [ЩсоШтСІМЩ Одним из показателей, усугубляющим течение оксидативного стресса, является дополнительная секвестрация ионов Ca2+ в клетку [4]. Можно предположить, что увеличение концентрации свободного кальция в плазме крови косвенно способствует уменьшению его уровня в клетках. Содержание ионов кальция в плазме крови животных негативного контроля на 18,9 % было статистически достоверно ниже группы ЛО крыс (2,31 ± 0,06). Экспериментальное вещество PIR-4 повышало уровень Ca2+ относительно животных негативного контроля на 9,1 %, однако это изменение не носило достоверного характера. Из препаратов сравнения стоит отметить циннаризин, который статистически значимо повышал концентрацию ионов кальция на 15,7 % относительно НК группы крыс. Исходя из данных, представленных в табл. 1, можно предполагать, что экспериментальное вещество и препараты сравнения защищают мозг от выраженного лактатацидоза, при этом циннаризин также достоверно уменьшает кальций-опосредованное повреждение клеток [1]. Как видно из табл. 2, несмотря на значительное повышение уровня глюкозы крыс в постишемическом периоде у группы негативного контроля наблюдается существенное снижение (в 4,8 раз) потребления глюкозы мозговой тканью в сравнении с ложнооперирован-ными животными. На фоне применения PIR-4 процент утилизации глюкозы в 3,2 раза достоверно превысил показатель контрольной группы и составил 15,33 %. Артериовенозная разница группы крыс, получавших вещество PIR-4, незначительно отличалась животных, которым вводили винпоцетин (12,76 %) и достоверно превышала данный показатель группы крыс, получавших циннаризин (9,97 %). Таблица 2 Потребление глюкозы мозговой тканью на фоне ишемии головного мозга Группа Потребление глюкозы, ммоль/л Количество утилизации глюкозы, % ЛО 1,49 ± 0,04 22,78 НК 0,49 ± 0,34 4,75* PIR-4 1,24 ± 0,25 15,33#^ Кавинтон 1,37 ± 0,06 12,76# Циннаризин 1,04 ± 0,04 9,97# ^Достоверно относительно группы ложнооперирован-ных животных (р < 0,05, t-критерий Стьюдента); ^достоверно относительно контрольной группы животных (р < 0,05, t-критерий Стьюдента); ^достоверно относительно группы крыс, получавших циннаризин (р < 0,05, t-критерий Стьюдента). Полученные данные свидетельствуют о том, что препараты сравнения винпоцетин и циннаризин, а в большей степени экспериментальное вещество PIR-4 предупреждают развитие глубоких нарушений энергообмена, за счет увеличения потребления глюкозы тка нями мозга на фоне ОНМК и, таким образом, предотвращают развитие молочнокислого ацидоза. На рис. представлены данные содержания воды в мозге крыс в постишемическом периоде. Воспроизведение необратимой окклюзии общих сонных артерий у крыс приводило к образованию отека головного мозга, что проявлялось в статистически значимом повышении степени гидратации в мозговой ткани у животных группы НК на 3,17 %, (76,82 ± 0,32) %, по сравнению с ложнооперированными крысами. Введение экспериментального соединения PIR-4, а также препаратов сравнения винпоцетина и циннаризина частично препятствовало развитию отека головного мозга крыс. При терапии веществом PIR-4 отечность достоверно снизилась на 1,97 %, (74,85 ± 0,27) %, относительно контрольной группы животных. Препараты сравнения также статистически значимо уменьшали процент гидратации, так, на фоне применения винпоцетина данный показатель снизился на 2,44 %, максимальное снижение содержания воды в головном мозге отмечено на фоне введения циннаризина (на 4,29 % относительно негативного контроля). ^Достоверно относительно группы ложноопериро-ванных животных (р < 0,05, t-критерий Стьюдента); "достоверно относительно контрольной группы животных (р < 0,05, t-критерий Стьюдента). Рис. Степень гидратации головного мозга на фоне церебральной ишемии Так как высокое содержание внутриклеточного кальция, нарушение утилизации глюкозы приводят к молочнокислому ацидозу и, следовательно, отеку головного мозга, можно считать, что за счет улучшения энергообмена, уменьшения глутоматно-кальциевой эк-сайтотоксичности и снижения уровня лактата в крови крыс исследуемое вещество PIR-4, а также препараты сравнения винпоцетин и циннаризин уменьшают степень гидратации ишемизированной мозговой ткани. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Глобальная ишемия головного мозга крыс, вызванная билатеральной окклюзией общих сонных артерий, приводит к отеку церебральных тканей (содержание воды повысилось на 3,17 %), связанному с понижением ионов Ca2+ в плазме крови на 18,9 %, Выпуск 4 (68). 2018 119 уменьшением потребления глюкозы до 4,75 % и выраженным лактатацидозом, (11,4 ± 0,03) ммоль/л. 2. Максимальное повышение концентрации ионов кальция в плазме крови крыс отмечено на фоне введения циннаризина (2,74 ± 0,11) ммоль/л. Стоит отметить, что исследуемое вещество PIR-4 также повышало уровень кальция на 9,1 %, но полученные данные не имели достоверного характера. 3. Профилактическое введение соединения PIR-4 статистистически значимо уменьшило возникший молочнокислый ацидоз до 3,64 ± 0,19, а также повысило потребление глюкозы в 3,2 раза относительно группы НК. Степень гидратации мозговой ткани достоверно снизилась на 1,97 %. 4. Полученные данные позволяют предполагать наличие противоотечной активности у экспериментального соединения PIR-4, что является важным звеном в церебропротекции ишемического инсульта. ЛИТЕРАТУРА

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

N. B Shabanova

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

Email: Vahlushina@mail.ru

M. P Voronkova

FSBEI HE «Volgograd State Medical University» of Public Health Ministry of the Russian Federation

References

Supplementary files