Влияние нового производного никотиновой кислоты с антигипоксической активностью на функции центральной нервной системы

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы в медицинскую практику активно внедряются лекарственные препараты с антигипоксическими свойствами [15, 19]. Метаболические корректоры гипоксии применяют при многих заболеваниях, в генезе которых присутствуют состояния гипоксии и ишемии [7, 8, 14]. Поиск эффективных антигипоксантов продолжается среди как природных соединений, так и различных химических производных с учетом возможных мишеней действия потенциальных лекарственных веществ [2, 3, 10]. Одно из перспективных направлений по разработке лекарственных веществ с антигипоксической активностью — их поиск в ряду комплексных соединений биометаллов с природными органическими лигандами или их химическими модификациями [9, 12].

В проведенных нами ранее опытах установлено, что новое цинксодержащее производное никотиновой кислоты под шифром πQ-1043 оказывает выраженное антигипоксическое действие на моделях острой гипоксии [1]. По влиянию на продолжительность жизни экспериментальных животных в условиях острой гипоксии соединение превосходит эффекты известных антигипоксантов (мексидол, этомерзол, гипоксен, натрия оксибутират). Данное соединение представляет интерес для дальнейшего экспериментального исследования в качестве потенциального антигипоксанта, включая изучение возможного механизма антигипоксического действия. Известно, что некоторые антигипоксанты изменяют функциональную активность центральной нервной системы (ЦНС), за счет чего повышают устойчивость к гипоксии. Для выяснения возможного механизма антигипоксического действия нового химического соединения под шифром πQ-1043 нами изучено его влияние на деятельность ЦНС лабораторных животных.

Цель исследования — изучить влияние антигипоксанта под лабораторным шифром πQ-1043 на функциональное состояние ЦНС в тестах «открытое поле», условно-оборонительный рефлекс избегания и коразоловые судороги.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Опыты проведены на 62 белых мышах самцах линии SHR (22–25 г), доставленных из питомника «Андреевка» ФГБУН «НЦБМТ» Федерального медико-биологического агентства России. Эксперименты проводили через 12–15 дней после адаптации животных в виварии. В подопытную и контрольную группы подбирали лабораторных животных одинаковой массы. Все исследования проводили в соответствии с требованиями Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных научных целей (Страсбург, 1996), правилами лабораторной практики (приказ Минсоцразвития РФ от 23.08.2010 № 708н «Об утверждении Правил лабораторной практики»), методическими рекомендациями по проведению доклинических исследований [17].

Исследовано новое цинксодержащее производное никотиновой кислоты под лабораторным шифром πQ-1043 (бисникотинатоцинк(II)), впервые синтезированное доктором химических наук Э.А. Парфеновым в опытно-наработочной лаборатории ФГБУ НМИЦ онкологии имени Н.Н. Блохина Минздрава России. Исследуемое соединение вводили однократно внутрибрюшинно за 1 час до начала регистрации поведения животных в модельных условиях в дозе 25 мг/кг (эффективная доза на моделях острой гипоксии). Животные контрольных групп тем же путем и в те же сроки получали равный объем воды для инъекций.

Индивидуальное поведение мышей по тесту «открытое поле» изучали по методике В.П. Пошивалова [16]. «Открытое поле» представляет собой ящик из фанеры размером 40 × 40 × 40 см, окрашенный в белый цвет. Дно расчерчено на 16 равных квадратов с круглыми отверстиями диаметром 3 см («норками») в центре каждого. Фиксированное освещение в нашем эксперименте не использовалось, что позволило минимизировать внешнее влияние на результаты эксперимента и сохранить естественный ритм активности животных. Поведение животных контрольной и подопытной групп изучали индивидуально. Мышь помещали в левый угол «поля» и в течение 4 мин регистрировали элементы свободного поведения (паттерны).

В индивидуальном поведении животных выделяли ряд визуально идентифицируемых двигательных актов и поз (паттернов).

1. Подвижные паттерны:

Н — «заглядывание в норку» — отверстие в полу камеры;

Днм — «движение на месте», т. е. изменение координат головы и корпуса в пределах условной окружности, центром которой являются задние конечности животного, их координаты существенно не меняются;

О — «обнюхивание», т. е. принюхивание и поворот головы без существенных изменений координат тела в вертикальной и горизонтальной плоскости;

П — «перемещение», т. е. поступательное перемещение тела в горизонтальной плоскости;

Вс — «вертикальная стойка на задних лапах»;

Су — «стойка с упором», т. е. вертикальная стойка на задних лапах с упором передними в стенку вольера;

Г — «груминг», все разновидности данной реакции, заключающиеся главным образом в вылизывании и почесывании.

1. Неподвижные паттерны:

С — «сидит»;

Ф — «фризинг», или «замирание», неподвижность рассматривали как симптом страха.

В дальнейшем рассчитывали объем паттернов поведения (доля данного паттерна среди других с учетом длительности эксперимента), вероятность перехода одних паттернов поведения в другие. Для наглядности и удобства анализа результаты опытов представляли в виде граф-структур поведения мышей контрольной и подопытных групп [18]. В граф-структурах приняты следующие обозначения степени вероятности:

р < 0,1 — не обозначали;

0,1 < р < 0,3 —

0,3 < р < 0,5 —

0,5 < р —

 

Изменение толщины линии, их появление или исчезновение может быть использовано как дополнительный критерий в оценке индивидуального поведения животных.

Все элементы индивидуального поведения мышей объединили и систематизировали в четыре интегральные характеристики:

1. Эмоциональная реактивность (ЭР), представляющая собой сумму неподвижных паттернов «сидит» и «фризинг» (ЭР = С + Ф).
2. Эмоциональная тревожность (ЭТ), образующаяся из числа подвижных паттернов на месте: «движение на месте», «стойка с упором» и «вертикальная стойка» (ЭТ = Днм + Су + Вс).
3. Ориентировочно-исследовательская активность (ОИА), состоящая из суммы активных паттернов «перемещение», «обнюхивание», «норка» (ОИА = П + О + Н);
4. Коэффициент подвижности (КП) — отношение подвижного паттерна «перемещение» к сумме неподвижных паттернов «сидит» и «фризинг» (КП = П/С + Ф).

Условно-оборонительный рефлекс избегания у мышей изучали в стеклянной камере с электродным полом. Животных помещали на электродный пол камеры и через 1–2 мин одновременно на электродный пол подавали электрический ток (100 В) и включали звонок. Когда мышь прыгала на площадку камеры без тока, ток от электродного пола и звонка отключали. Затем делали перерыв на 3–5 мин. Если мышь в течение 10 с не прыгала на площадку без тока, ток и звонок отключали, и это учитывали как отсутствие условной реакции. С каждой мышью ежедневно в течение 15 дней выполняли по 5 сеансов. В опыт брали мышей, у которых был выработан прочный оборонительный рефлекс и латентное время составляло не более 3 с.

Противосудорожную активность изучали на модели судорог, вызванных подкожным введением коразола в дозе 125 мг/кг через 1 час после внутрибрюшинной инъекции исследуемого соединения. Учитывали время наступление судорог и продолжительность жизни мышей в минутах.

Статистическую обработку цифровых данных опытов проводили с помощью пакета стандартных компьютерных программ Statistica for Windows 6.0. Объем выборки составлял 8–12 животных для каждой группы. Вычисляли среднюю арифметическую величину (М) и ее ошибку (m). Для оценки достоверности различий двух сравниваемых величин применяли t-критерий Стьюдента [4].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Под воздействием πQ-1043 достоверно увеличивалось значение трех паттернов поведения мышей (табл. 1, рис. 1). Более выраженно увеличивался паттерн «груминг» (на 92 %) по сравнению с паттерном «норка» (на 59 %) и паттерном «сидит» (на 53 %).

 

Таблица 1. Влияние πQ-1043 (25 мг/кг) на объем и структуру поведения мышей по тесту «открытое поле» (n = 10)

Паттерн поведения	Контроль	πQ-1043
	абс.	абс.	% к контролю	р
Обнюхивание	131,5 ± 6,3	129,7 ± 5,1	99	0,5
Перемещение	36,6 ± 4,0	42,9 ± 4,3	117	0,5
Норка	32,5 ± 2,6	51,7 ± 3,1	159	0,001
Движение на месте	20,3 ± 2,5	21,0 ± 4,1	103	0,5
Сидит	5,5 ± 1,3	8,4 ± 1,4	153	0,001
Груминг	6,1 ± 1,5	11,7 ± 1,4	192	0,001
Стойка с упором	5,4 ± 1,3	4,4 ± 2,1	81	0,5

 

Рис. 1. Структура индивидуального поведения мышей по тесту «открытое поле»: А — контроль; Б — πQ-1043 (25 мг/кг), Г — «груминг», Днм — «движение на месте», О — «обнюхивание», П — «перемещение», С — «сидит», Су — «стойка с упором»

 

Под влиянием исследованного соединения изменился характер связей между элементами поведения (табл. 2, рис. 1). Исчезла связь между паттернами «обнюхивание» и «движение на месте», уменьшилась связь между паттернами «груминг» и «обнюхивание», упрочилась связь между паттернами «груминг» и «сидит», что может указывать на повышение чувства комфорта у животных.

Существуют две главные мотивации поведения мышей, помещенных в освещенное открытое пространство. Это рефлекс самосохранения, который проявляется эмоциональной реактивностью и обусловлен страхом перед незнакомой обстановкой, а также исследовательская реакция, которая проявляется при отсутствии видимой опасности и стимулирует ориентировочно-исследовательскую активность животных [5].

 

Таблица 2. Влияние πQ-1043 (25 мг/кг) на вероятность переходов одного паттерна поведения в другой по тесту «открытое поле»

Тип перехода	Контроль	πQ-1043
ОП	0,28	0,19
ОН	0,31	0,38
ОС	0,12	0,13
ОДнм	0,16	0,08
ПО	0,97	0,99
НП	0,35	0,31
НО	0,22	0,31
НДнм	0,11	0,05
СО	0,91	1,00
ДнмО	0,94	0,92
ГО	0,23	0,65
ГС	0,16	0,98
СуО	0,23	0,13
СуП	0,15	0
СуДнм	0,03	0
Примечание. Г — «груминг», Днм — «движение на месте», Н — «заглядывание в норку», О — «обнюхивание», П — «перемещение», С — «сидит», Су — «стойка с упором».

 

Через один час после введения πQ-1043 изменялись интегральные показатели индивидуального поведения мышей (табл. 3). У подопытных мышей увеличивалась эмоциональная реактивность (на 53 %) и уменьшался коэффициент подвижности (на 24 %). Эти изменения в поведении животных под влиянием соединения πQ-1043 можно рассматривать как уменьшение чувства тревоги и быструю адаптацию в новой обстановке.

 

Таблица 3. Влияние πQ-1043 (25 мг/кг) на основные показатели поведения мышей в «открытом поле»

Показатель поведения	Контроль	πQ-1043
	абс.	абс.	%	р
Эмоциональная реактивность	5,5 ± 1,3	8,4 ± 1,4	153	0,001
Эмоциональная тревожность	25,7 ± 2,2	25,4 ± 2,8	99	0,5
Ориентировочно-исследовательская активность	200,6 ± 5,8	224,3 ± 6,2	112	0,25
Коэффициент подвижности	6,7 ± 1,1	5,1 ± 1,0	76	0,001

 

Результаты проведенных опытов свидетельствуют о том, что соединение под шифром πQ-1043 оказывает определенное влияние на функцию ЦНС и изменяет индивидуальное поведение мышей в тесте «открытое поле». Характер этих изменений позволяет предполагать о способности исследованного вещества уменьшать чувство тревоги и улучшать адаптацию животных к незнакомой обстановке.

Влияние πQ-1043 на условно-оборонительный рефлекс избегания у мышей оценивали после предварительной выработки стойкого оборонительного рефлекса у животных на условный раздражитель. За 1 час до помещения в камеру (модельные условия) подопытным мышам вводили исследуемое соединение, а контрольным — растворитель. Учитывали положительную реакцию и латентное время рефлекса на условный раздражитель.

У животных контрольной группы положительная реакция на условный раздражитель (звонок) отмечалась в 100 % случаев, а латентное время условнооборонительного рефлекса равнялось 1,40 ± 0,21 с (табл. 4).

 

Таблица 4. Влияние πQ-1043 (25 мг/кг) на условно-оборонительный рефлекс избегания у мышей

Группы животных	Доза, мг/кг	Число мышей	Положительная реакция			Латентное время рефлекса
			абс.	%	р	с	%	р
Контроль	–	10	10	100	–	1,40 ± 0,21	100	–
πQ-1043	25	10	10	100	0,5	1,71 ± 0,11	122	0,001

 

Под влиянием πQ-1043 условно-оборонительный рефлекс проявлялся у всех опытных животных, т. е. соединение не влияло на положительную реакцию мышей на условный раздражитель, но увеличивало латентное время развития рефлекса. Так, латентное время рефлекса у подопытных мышей, которым вводили πQ-1043, увеличивалось на 22 %.

Следовательно, производное никотиновой кислоты πQ-1043 оказывает угнетающее влияние на скорость развития условного оборонительного рефлекса избегания. На наш взгляд, это может быть следствием усиления процессов торможения в высших структурах ЦНС. Но вышеперечисленные эффекты носили временный и обратимый характер. Спустя 24 ч после введения исследуемого соединения наблюдалось восстановление всех показателей условно-рефлекторной активности животных до уровня контроля.

Соединение πQ-1043 влияло на скорость развития судорог и продолжительность жизни мышей после введения коразола. У мышей контрольной группы коразоловые судороги развивались через 2,4 ± 0,2 мин, что согласуется с данными литературы. Соединение πQ-1043 увеличивало промежуток времени до появления судорог на 33 % и увеличивало продолжительность жизни мышей на 59 % (табл. 5).

 

Таблица 5. Влияние πQ-1043 (25 мг/кг) на время развития коразоловых судорог и продолжительность жизни мышей (n = 10)

Группы животных	Время наступления судорог			Продолжительность жизни мышей
	мин	%	р	мин	%	р
Контроль	2,4 ± 0,2	100	–	18,5 ± 1,1	100	–
πQ-1043	3,2 ± 0,3	133	0,05	29,4 ± 0,2	159	0,001

 

Приведенные результаты свидетельствуют, что введение соединения πQ-1043 достоверно увеличивает латентный период судорог и продолжительность жизни опытных мышей по сравнению с контрольной группой после введения коразола. Коразол, как известно, оказывает стимулирующее действие на двигательные центры головного и спинного мозга, повышает потребность мозга в кислороде. Возможно, противосудорожное действие изученного соединения связано со снижением потребления кислорода нервными клетками. Противосудорожной активностью обладают некоторые антигипоксанты, например натрия оксибутират и мексидол.

Таким образом, анализ результатов проведенных опытов свидетельствует о том, что комплексное цинксодержащее производное никотиновой кислоты под шифром πQ-1043 в дозе 25 мг/кг оказывает влияние на функцию ЦНС, что проявлялось изменением интегральных показателей индивидуального поведения мышей в тесте «открытое поле», угнетением скорости развития условно-оборонительного рефлекса избегания, торможением развития коразоловых судорог у мышей. Эти изменения свидетельствуют об угнетающем действии соединения на функцию ЦНС, что при острой гипоксии может являться одной из возможных составляющих многокомпонентного механизма антигипоксического действия [6]. Другой возможной компонентой антигипоксического действия может быть регулирующее влияние на процессы свободнорадикального окисления, что особенно актуально при ишемических состояниях [11, 13]. Результаты проведенной работы расширят имеющиеся сведения о фармакологических свойствах соединения πQ-1043.

ВЫВОДЫ

1. Комплексное цинксодержащее производное никотиновой кислоты под шифром πQ-1043 с антигипоксической активностью в дозе 25 мг/кг изменяет интегральные показатели индивидуального поведения мышей в тесте «открытое поле» (увеличивает эмоциональную реактивность на 53 % и уменьшает коэффициент подвижности на 24 %).
2. Соединение πQ-1043 увеличивает на 22 % латентное время условно-оборонительного рефлекса избегания у мышей, на 33 % латентный период судорог и на 59 % продолжительность жизни мышей после введения коразола.

Об авторах

Игорь Михайлович Гнеушев

ФГБОУ ВО «Смоленский государственный медицинский университет» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: gneushev68@mail.ru

соискатель кафедры фармакологии

Россия, Смоленск

Наталия Павловна Катунина

ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского» Минобрнауки России

Email: npkatunina@mail.ru

д-р биол. наук, профессор кафедры физического воспитания и основ медицинских знаний

Россия, Брянск

Василий Егорович Новиков

ФГБОУ ВО «Смоленский государственный медицинский университет» Минздрава России

Email: nau@sgma.info

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой фармакологии

Россия, Смоленск

Елена Васильевна Пожилова

ФГБОУ ВО «Смоленский государственный медицинский университет» Минздрава России

Email: nau@sgma.info

ассистент кафедры ортопедической стоматологии с курсом ортодонтии

Россия, Смоленск

Список литературы