Assessment of ethylthiobenzimidazole and fabomotizole activity in a model of hypercapnic hypoxia with cutting off the brain hemispheres work

Full Text

АКТУАЛЬНОСТЬ

Более 30 лет тому назад при клинических испытаниях антигипоксанта амтизола в остром периоде ишемического инсульта было показано, что эффективнее происходит стабилизация мозгового кровотока, наблюдается ускоренная нормализация электрической активности мозга и показателей метаболизма в крови и ликворе. Кроме того, препарат способствовал устранению афазических расстройств [16]. Амтизол (3,5-диаминотиадиазол) имеет в своей структуре изотиомочевинную группировку, которая, как мы считаем, является ответственной за его антигипоксическую активность [7]. По своим свойствам препарат был признан Фармакологическим комитетом эталонным антигипоксантом [11]. Экономическая неурядица 90-х годов прошлого века обрушила его внедрение в промышленное производство и, как следствие, в медицинскую практику. Метапроту «повезло» больше, его успели внедрить в производство, но по каким-то причинам используют не в «полную силу». Широко применяемые в настоящее время в медицинской практике антигипоксанты, производные гидроксипиридина — метилэтилпиридинол (Эмоксипин) и этилметилгидроксипиридина сукцинат (Мексидол), менее активны и не обладают той универсальностью, которая присуща антигипоксантам с изотиомочевинной группировкой.

Настоящее исследование посвящено двум родственным препаратам — этилтиобензимидазолу (Метапрот, Бемитил) и фабомотизолу (Афобазол). Этилтиобензимидазол был разработан в Военно-медицинской академии, обладает целым комплексом полезных лекарственных свойств: ноотропной, регенеративной, антигипоксической, антиоксидантной и иммуномодулирующей активностью [16]. Фабомотизол в медицине позиционируется как селективный небензодиазепиновый анксиолитик, оказывающий также нейропротекторное действие: восстанавливает и защищает нервные клетки. Однако в последнее десятилетие появилось множество работ, указывающих на поливалентную активность средства [2, 4–6, 14], что является характерной чертой для антигипоксантов с изотиомочевинной группировкой.

Этилтиобензимидазол и фабомотизол — структурные аналоги по строению (см. рисунок), обладают сравнимой антигипоксической, актопротекторной активностью [8, 9]. Первый нашел применение в качестве средства метаболической защиты головного мозга при острых нарушениях мозгового кровообращения; в профилактике ишемических и реперфузионных повреждений при аортокоронарном шунтировании; для коррекции послеоперационной диффузной гипоксически-ишемической энцефалопатии; для восстановительной терапии у пациентов с последствиями черепно-мозговой травмы и др. [16].

 

Рисунок. Структурные формулы этилтиобензимидазола (1) и фабомотизола (2)

 

В продолжение наших работ по изучению влияния гипоксии на мозг и защиты от нее [10] целью работы стало исследование, как этилтиобензимидазол и фабомотизол защищают мозг при гиперкапнической гипоксии в условиях попеременного отключения гемисфер.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Эксперименты выполнены на 148 половозрелых самцах беспородных мышей. Гипоксию с гиперкапнией моделировали в стеклянных банках объемом 200 мл с герметичными крышками [15]. После завинчивания крышки банки переворачивали вверх дном и, чтобы избежать подсоса воздуха, опускали в кювету с водой. Регистрировали продолжительность жизни животных.

В опытах использовали следующие группы животных: интактные — 1-я группа, ложнооперированные (контрольные) — 2-я группа, мыши с выключением левого полушария — 3-я группа и с выключением правого полушария — 4-я группа; далее повторяют тот же набор с добавлением этилтиобензимидазола и фабомотизола. Препараты вводили внутрибрюшинно в эквимольных дозах 25 и 32,8 мг/кг соответственно за 30 мин до гипоксического эпизода. В каждой группе было от 19 до 40 мышей.

Эксперименты выполняли сериями по 16–20 особей. В каждой серии все группы животных были представлены в равной степени. Все опыты выполнены в один и тот же период времени с 13.00 до 15.00, так как имеются указания на суточные колебания устойчивости к гипоксии белых крыс и мышей [1]. Временное выключение коры одного из полушарий или обеих гемисфер достигали путем эпидуральной аппликации фильтровальной бумажки, смоченной 25 % раствором хлорида калия [3, 12]. Для этого за двое суток до эксперимента у животных под эфирным наркозом над одной или обеими гемисферами в кости черепа высверливали по одному отверстию диаметром около 1 мм. Аппликацию производили за 15 мин до тестирования. У ложнооперированных мышей, которые служили контролем, проделывали все те же подготовительные операции, но без трепанации черепа и аппликации.

Полученные данные обрабатывали с использованием стандартного статпакета GraphPad PRISM.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В группе животных без препарата отключение полушарий приводит к повышению продолжительности жизни мышей. При активном левом полушарии продолжительность жизни достоверно выше, чем при активном правом. При этом необходимо отметить, что правое полушарие является доминирующим. На наш взгляд, эти данные свидетельствуют, что правое полушарие доминирующее в обеспечении исходной устойчивости к гипоксии, тогда как левая гемисфера выполняет своего рода «антигипоксическую» функцию [13]. По традиции доминирующим мы считаем то полушарие, при активном состоянии которого исследуемый показатель ближе к таковому у интактных и/или ложнооперированных животных. Это различие еще заметнее в группе высокоустойчивых особей. В группах плацебо, этилтиобензимидазола и фабомотизола такие достоверные различия отсутствуют. Результаты экспериментальных исследований приведены в табл. 1.

 

Таблица 1. Влияние односторонней корковой распространяющейся депрессии на продолжительность жизни мышей в условиях гипоксии с гиперкапнией до и после применения этилтиобензимидазола и фабомотизола

Группа животных	Интактные мыши	Ложнооперированные (контроль)	Активно правое полушарие	Активно левое полушарие
Без препарата, мин
Вся выборка	18,2 ± 0,57 (n = 51)	19,6 ± 0,84 (n = 20)	23,0 ± 1,05ИЛ (n = 22)	28,2 ± 2,49ИКП (n = 21)
Низкоустойчивые	14,1 ± 0,31 (n = 17)	16,7 ± 0,55И (n = 10)	19,0 ± 0,54ИКЛ (n = 10)	20,8 ± 0,93ИКП (n = 10)
Высокоустойчивые	22,8 ± 0,71 (n = 17)	22,6 ± 0,83 (n = 10)	27,1 ± 1,27Л (n = 10)	35,7 ± 3,96ИКП (n = 10)
Плацебо, мин
Вся выборка	22,2 ± 0,55 (n = 55)	23,3 ± 1,47 (n = 20)	27,2 ± 1,58И (n = 20)	25,6 ± 1,55 (n = 20)
Низкоустойчивые	17,7 ± 0,35 (n = 18)	18,1 ± 0,54 (n = 10)	21,7 ± 0,63ИК (n = 10)	20,8 ± 0,65ИК (n = 10)
Высокоустойчивые	26,8 ± 0,61 (n = 18)	28,5 ± 1,72 (n = 10)	32,8 ± 1,83И (n = 10)	30,5 ± 2,10 (n = 10)
Этилтиобензимидазол, мин
Вся выборка	29,1 ± 2,74 (n = 21)	28,7 ± 2,38 (n = 21)	34,7 ± 3,09 (n = 22)	33,4 ± 3,59 (n = 22)
Низкоустойчивые	19,5 ± 1,07 (n = 10)	19,4 ± 1,47 (n = 10)	22,2 ± 1,01 (n = 10)	22,3 ± 0,73 (n = 10)
Высокоустойчивые	39,2 ± 3,46 (n = 10)	38,1 ± 2,19 (n = 10)	48,0 ± 3,26 (n = 10)	45,9 ± 5,77 (n = 10)
Фабомотизол, мин
Вся выборка	31,6 ± 2,36 (n = 21)	32,6 ± 2,46 (n = 21)	43,0 ± 2,82ИК (n = 22)	43,2 ± 3,38ИК (n = 22)
Низкоустойчивые	22,7 ± 1,10 (n = 10)	22,6 ± 0,87 (n = 10)	32,4 ± 1,74ИК (n = 10)	28,7 ± 2,05ИК (n = 11)
Высокоустойчивые	40,8 ± 2,58 (n = 10)	42,8 ± 2,17 (n = 10)	54,2 ± 3,37ИК (n = 10)	58,4 ± 2,23ИК (n = 10)
n — число животных. Примечание. Буквами указаны достоверные различия с p < 0,01 по сравнению: И — с интактными, К — контрольными мышами; П — животными с активным правым и Л — активным левым полушарием. Полужирным шрифтом обозначено доминирующее полушарие.

 

Сравнение влияния препаратов на различные экспериментальные группы животных по отношению к результатам, полученным с группами без препарата соответственно, приведены в табл. 2.

 

Таблица 2. Влияние этилтиобензимидазола и фабомотизола на продолжительность жизни мышей при гипоксии с гиперкапнией в условиях изолированного функционирования одного из полушарий по отношению к соответствующей группе мышей без препарата

Группа животных	Интактные мыши	Ложнооперированные (контроль)	Активно правое полушарие	Активно левое полушарие
Плацебо, %
Вся выборка	122,0***	118,9*	118,3*	90,8
Низкоустойчивые	125,5***	108,4	114,2	100
Высокоустойчивые	117,5**	126,1*	121,0*	85,4
Этилтиобензимидазол, %
Вся выборка	160,0***	146,4***	150,9***	118,4
Низкоустойчивые	138,3	116,2	116,8	107,2
Высокоустойчивые	171,9***	168,6***	177,1***	128,6
Фабомотизол, %
Вся выборка	173,6***	166,3***	187,0***	153,2***
Низкоустойчивые	161,0***	135,3	170,5**	138,0
Высокоустойчивые	178,9***	189,4***	200,0***	163,6***
* p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001.

 

Препараты увеличивают продолжительность жизни мышей при гиперкапнической гипоксии: этилтиобензимидазол в 1,6, фабомотизол в 1,736 раза; то есть обладают достаточно схожей антигипоксической активностью в модели гиперкапнической гипоксии. Активация правого полушария для группы фабомотизола увеличивает силу воздействия препарата на 13,4 %, для группы этилтиобензимидазола уменьшает на 9,1 %. У всех препаратов при этой операции более восприимчивыми были ВУ (высокоустойчивые) особи: этилтиобензимидазол увеличивал продолжительность жизни мышей в 1,77 раза, фабомотизол в 2 раза относительно интактных особей без препарата. Активация левого полушария уменьшает силу воздействия обоих препаратов, для этилтиобензимидазола и фабомотизола соответственно на 41,6 и 20,4 % относительно их интактной группы. В группе этилтиобензимидазола НУ (низкоустойчивые) особи жили на 31 %, а ВУ-особи на 43,3 % меньше соответствующей группы мышей без операции. В группе фабомотизола НУ-особи жили на 23 %, а ВУ на 15,3 % меньше соответствующей группы мышей без операции. У этилтиобензимидазола более восприимчивыми при данной операции были НУ-особи, а у фабомотизола — ВУ-особи.

В табл. 3 приведены данные по продолжительности жизни по группам препаратов в отношении к группам плацебо соответственно.

 

Таблица 3. Влияние этилтиобензимидазола и фабомотизола на продолжительность жизни мышей при гипоксии с гиперкапнией в условиях изолированного функционирования одного из полушарий по отношению к плацебо

Группа животных	Интактные мыши	Ложнооперированные (контроль)	Активно правое полушарие	Активно левое полушарие
Этилтиобензимидазол, %
Вся выборка	131,1***	123,2	127,6*	130,5
Низкоустойчивые	110,2	107,2	102,3	107,2
Высокоустойчивые	146,3***	133,7*	146,3**	150,5*
Фабомотизол, %
Вся выборка	142,3**	139,9*	158,1***	168,8***
Низкоустойчивые	128,2**	124,9*	149,3***	138,0***
Высокоустойчивые	152,2***	150,2***	165,2***	191,5***
* p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001.

 

При сравнении действия групп препаратов с плацебо (табл. 3), который является контролем в наших исследованиях, выявили следующие закономерности.

Препараты увеличивают продолжительность жизни мышей при гиперкапнической гипоксии по отношению к плацебо: этилтиобензимидазол в 1,31, фабомотизол 1,42 раза.

В группе этилтиобензимидазола по всей выборке ложная операция уменьшает продолжительность жизни на 7,9 %; активация правого полушария на 3,5 %; активация левого полушария на 0,6 %. Для НУ-особей уменьшение продолжительности жизни в изучаемых группах оперированных животных по сравнению с интактными составило 3–7,9 %. Для ВУ-особей ложная операция уменьшила продолжительность жизни на 12,6 %, в то время как отключения полушарий не повлияли на этот параметр.

В группе фабомотизола по всей выборке ложная операция уменьшает продолжительность жизни на 2,4 %, активация правого полушария увеличивает продолжительность жизни на животных на 15,8 %, активация левого полушария на 26,5 %. Для НУ-особей ложная операция уменьшает продолжительность жизни мышей на 3,3 %, активация правого полушария увеличивает на 21,1 %, активация левого полушария увеличивает на 9,8 %. Для ВУ-особей ложная операция уменьшила продолжительность жизни всего на 2 %, активация правого полушария увеличивает продолжительность жизни животных на 13 %, активация левого полушария увеличивает на 39,3 %.

В табл. 4 представлены данные, в которых мы рассматриваем как изменялась продолжительность жизни в опытных группах животных по каждому препарату по отношению к соответствующей группе неоперированных особей.

 

Таблица 4. Изменение продолжительности жизни мышей в различных экспериментальных группах по препаратам

Группа животных	Неоперированные животные	Ложнооперированные (контроль)	Активно правое полушарие	Активно левое полушарие
Этилтиобензимидазол, %
Вся выборка	100	98,6	119,2	114,8
Низкоустойчивые	100	99,5	113,8	114,4
Высокоустойчивые	100	97,2	122,4	117,1
Фабомотизол, %
Вся выборка	100	103,2	136,1	136,7
Низкоустойчивые	100	99,6	142,7	126,4
Высокоустойчивые	100	104,9	132,8	143,1

 

Для группы этилтиобензимидазола отсутствует эффект прекондиции, активация правого полушария увеличивает продолжительность жизни мышей на 19,2 % в большей степени за счет ВУ-особей, активация левого полушария увеличивает продолжительность жизни мышей на 14,8 % в примерно равной степени для НУ- и ВУ-особей.

Для группы фабомотизола наблюдаем эффект прекондиции 3,2 % за счет ВУ-особей, активация правого полушария увеличивает продолжительность жизни мышей на 36,1 % в большей степени за счет НУ-особей, активация левого полушария увеличивает продолжительность жизни мышей на 36,7 % в большей степени за счет ВУ-особей.

ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

Этилтиобензимидазол и фабомотизол — родственные аналоги, производные бензимидазольной структуры (см. рисунок). Замещение водорода в 5-м положении у этилтиобензимидазола этоксигруппой приводит к усилению биологической активности, в частности антигипоксической и актопротекторной. Замещение этильного радикала у серы на морфолиноэтильный приводит к значительному усилению у него анксиолитических свойств. За последние годы у фабомотизола выявили кардиопротективный эффект [5] и вылечивание последствий острого инфаркта миокарда [6], нейропротективный при ишемическом инсульте [2], на ранних стадиях паркинсонизма [4], антидиабетическую активность выше Метформина при сахарном диабете 2-го типа [14]. Это неудивительно, поскольку фабомотизол является активным антигипоксантом, а это обычно соответствует поливалентной лекарственной активности.

По данным табл. 4, этилтиобензимидазол при отключении полушарий чуть лучше (на 4,4 %) работает при активном правом полушарии, ВУ-особи лучше реагируют на препарат. Фабомотизол практически одинаково повышает продолжительность жизни животных при отключении любого полушария. Однако при активном правом полушарии лучше воздействует на НУ-особей, а при активном левом полушарии на ВУ-особей.

ВЫВОДЫ

Выполненное исследование позволяет рекомендовать оба препарата для лечения гипоксических поражений мозга, ишемических инсультов как право-, так и левосторонних.

Рекомендуем расширить клиническое применение этилтиобензимидазола и фабомотизола при ишемических инсультах.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).

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

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Этический комитет. Протокол исследования был одобрен локальным этическим комитетом Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова МО РФ (протокол № 76 от 24.11.2014).

About the authors

Vera V. Marysheva

S.M. Kirov Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: vvmarysheva@yandex.ru

Dr. Sci. (Pharmacology), Lecturer

Russian Federation, Saint Petersburg

Vladimir V. Mikheev

S.M. Kirov Military Medical Academy

Email: vvmiheev@mail.ru

Dr. Sci. (Pharmacology), Lecturer

Russian Federation, Saint Petersburg

Petr D. Shabanov

S.M. Kirov Military Medical Academy

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

Dr. Med. Sci. (Pharmacology), Professor and Head of the Department

Russian Federation, Saint Petersburg

References