Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,570

ВЛИЯНИЕ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОГО И ГИПОКСИЧЕСКОГО ПРЕКОНДИЦИОНИРОВАНИЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ОРГАНИЗМА К ОСТРОЙ ГИПОКСИИ

Левченкова О.С. 1 Новиков В.Е. 1 Ботулева Н.Н. 1
1 ГБОУ ВПО «Смоленская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения РФ
На моделях острой гипоксии с гиперкапнией и острой гипобарической гипоксии изучено влияние фармакологического (амтизол 25 мг/кг) и гипоксического (умеренная гипобарическая гипоксия) прекондиционирования на продолжительность жизни мышей в разные периоды адаптации к гипоксии. Установлено, что комбинированное прекондиционирование (амтизол + умеренная гипоксия) увеличивает устойчивость организма животных к острой гипоксии в ранний (через 1 час) и поздний (через 48 час) периоды прекондиционирования более эффективно, чем раздельное прекондиционирование умеренной гипоксией или амтизолом.
амтизол
прекондиционирование
острая гипоксия с гиперкапнией
острой гипобарическая гипоксия
1. Гипоксическое прекондиционирование, как новый подход к профилактике ишемических и реперфузионных повреждений головного мозга и сердца / Л.Н. Маслов, Ю.Б. Лишманов, Т.В. Емельянова и др. // Ангиология и сосудистая хирургия. – 2011. – Т. 17, № 3. – С. 27–36.
2. Левченкова О.С., Новиков В.Е., Пожилова Е.В. Фармакодинамика и клиническое применение антигипоксантов // Обзоры по клинич. фармакологии и лек. терапии. – 2012. – Т. 10, № 3. – С. 3–12.
3. Левченкова О.С., Новиков В.Е. Индукторы регуляторного фактора адаптации к гипоксии // Росс. медико-биологический вестник им. акад. И.П. Павлова. – 2014. – № 2. – С. 134–144.
4. Новиков В.Е., Левченкова О.С. Влияние амтизола на резистентность организма к острой гипоксии в поздний период прекондиционирования // Научные ведомости БелГУ. – 2012. – Вып. 20. – № 22 (141).– С. 130–134.
5. Новиков В.Е., Левченкова О.С. Новые направления поиска лекарственных средств с антигипоксической активностью и мишени для их действия // Эксперим. и клинич. фармакология. – 2013. – Т. 76, № 5. – С. 37–47.
6. Новиков В.Е., Лосенкова С.О. Фармакология производных 3-оксипиридина // Обзоры по клинич. фармакологии и лек. терапии. – 2004. – Т. 3, № 1. – С. 2–14.
7. Новиков В.Е., Понамарева Н.С., Шабанов П.Д. Аминотиоловые антигипоксанты при травматическом отеке мозга. – Смоленск-СПб: Элби-СПб, 2008. – 176 с.
8. Ураков А.Л. Рецепт на температуру. – Ижевск: Удмуртия, 1988. – 80 с.
9. Pharmacological preconditioning with erythropoietin attenuates the organ injury and dysfunction induced in a rat model of hemorrhagic shock / K. Nandra, M. Collino, M. Rogazzo et al. // Dis. Model. Mech. – 2013. – Vol. 6, № 3. – P. 701–709.
10. Wen J.Y., Chen Z.W. Protective effect of pharmacological preconditioning of total flavones of abelmoschl manihot on cerebral ischemic reperfusion injury in rats // The American Journal of Chinese Medicine. – 2007. – Vol. 35, № 4. – P. 653–661.

Повышение толерантности организма к воздействию гипоксии возможно путем использования феномена прекондиционирования. Под ним понимают метаболическую адаптацию организма или отдельных его органов к гипоксии и/или ишемии, которая развивается после повторяющихся кратковременных сублетальных по интенсивности эпизодов снижения доставки кислорода к тканям. В настоящее время показана эффективность гипоксического прекондиционирования. Прекондиционирование имеет два периода: ранний (классический) и поздний. Ранний период защищает организм от повреждения в интервале от нескольких минут до 2 ч. Поздний период развивается приблизительно через 24 ч после начала действия причинного фактора и длится около 48-72 часов [1].

Поиск оптимального способа прекондиционирования постоянно продолжается. Большое внимание уделяется фармакологическому прекондиционированию, для развития которого могут быть использованы соединения из разных фармакологических групп [9, 10]. Среди прочих рассматривают способность веществ с антигипоксическим действием запускать развитие прекондиционирования [5, 6]. Для фармакологического прекондиционирования интересен отсроченный (поздний) период, при котором повышение резистентности органов и тканей к гипоксии отмечается через 24–48 часов после введения лекарственного вещества [4].

Высокую эффективность при различных формах острой гипоксии проявляет амтизол, который является эталонным антигипоксантом и используется в качестве препарата сравнения при изучении новых веществ с антигипоксической активностью [2]. Эффективность амтизола в острый период гипоксии хорошо известна, в частности, на моделях острой гипобарической гипоксии (ОГБГ) и острой гипоксии с гиперкапнией (ОГсГк).

Цель данного исследования – изучение влияния амтизола и умеренной гипобарической гипоксии при раздельном и комбинированном применении на устойчивость организма животных к острой гипоксии в ранний и поздний периоды прекондиционирования.

Материалы и методы исследования

Опыты проведены на 126 лабораторных мышах-самцах массой 20–26 г, содержащихся в обычных условиях вивария. Экспериментальные животные были равномерно разделены на 4 группы: одна контрольная (интактные животные) и три опытных. Опытные группы мышей подвергались одному из вариантов прекондиционирования: фармакологическому, гипоксическому либо комбинированному (фармакологическое + гипоксическое). Фармакологическое прекондиционирование включало введение раствора амтизола в дозе 25 мг/кг внутрибрюшинно трехкратно (1 раз в день с интервалом в 1 день). Гипоксическое прекондиционирование моделировали у животных, подвергая их трижды (1 раз в день с интервалом в 1 день) умеренной гипобарической гипоксии путем разрежения воздуха до давления, соответствующего высоте 5000 метров, время экспозиции – 60 минут. При комбинированном прекондиционировании в первый день эксперимента лабораторным животным вводили раствор амтизола в дозе 25 мг/кг, на следующий день моделировали у этих же животных умеренную гипобарическую гипоксию, разрежая воздух до давления, соответствующего высоте 5000 метров, время экспозиции – 60 минут. В последующие дни повторяли введение амтизола и моделирование гипоксии, таким образом, чередуя фармакологическое (1-ый, 3-ий и 5-ый дни) и гипоксическое (2-ой, 4-ый и 6-ой дни) прекондиционирование.

Через 1 час (ранний период прекондиционирования) и 48 часов (поздний период прекондиционирования) после последнего предъявления прекондиционирующего фактора опытных животных подвергали острой гипобарической гипоксии (ОГБГ) либо острой гипоксии с гиперкапнией (ОГсГк). ОГсГк моделировали путем помещения животных в стеклянные штанглазы с притертой крышкой объемом 250 мл. Скорость потребления кислорода мышами во вдыхаемом воздухе в замкнутом пространстве регистрировали по изменению его процентной концентрации с помощью кислородного датчика ДК-16 фирмы «ИНСОВТ» (Россия), вмонтированного в крышку штанглаза [7]. Тяжелую ОГБГ вызывали путем “поднятия” животных на «высоту» 11 000 м со скоростью 50 м/сек и экспозицией на «высоте» до полного прекращения дыхания у животных (по последнему агональному вдоху). Оценивали продолжительность жизни животных в условиях гипоксии в минутах.

Полученные данные обрабатывали статистически с помощью непараметрического критерия Вилкоксона-Манна-Уитни для независимых выборок. Данные считались достоверными при p < 0.05.

Результаты исследования и их обсуждение

Продолжительность жизни мышей контрольной группы в условиях тяжелой ОГБГ (11000 м) составляла 5,41–5,71 минуты. После гипоксического прекондиционирования продолжительность жизни животных несколько увеличивалась как в ранний период адаптации (через 1 час после моделирования ОГБГ – на 34 %), так и в поздний период адаптации (через 48 часов – на 25 %). Примерно такие же результаты были получены у животных, которых подвергали прекондиционированию амтизолом (увеличение продолжительности жизни в ранний и поздний период прекондиционирования на 46 % и 24 % соответственно). Однако в обоих случаях раздельного прекондиционирования изменения продолжительности жизни мышей не были достоверными.

В опытной группе животных, которой применяли комбинированное прекондиционирование (введение амтизола чередовали с умеренной гипоксией), были выявлены значимые изменения в сравнении с контрольной группой. Так, животные, которые подвергались тяжелой ОГБГ через 1 час после прекращения комбинированного прекондиционирования, жили 9,03 минуты, что на 67 % дольше по сравнению с контрольной группой. Средняя продолжительность жизни мышей при отсроченной (через 48 часов) тяжелой ОГБГ составила 9,9 минуты и была на 73 % достоверно выше относительно контроля и на 39 % выше в сравнении с группами животных, которых подвергали раздельному прекондиционированию умеренной гипоксией либо амтизолом (таблица).

Влияние фармакологического и гипоксического прекондиционирования на продолжительность жизни мышей в условиях острой гипоксии

Группы

животных

(n = 8)

Острая гипобарическая

гипоксия

Острая гипоксия

с гиперкапнией

через 1 час

через 48 часов

через 1 час

через 48 часов

Время жизни в минутах (М + m)

Интактная (контроль)

5,41 + 1,04

5,71 + 1,34

26,75 + 3,12

31,50 + 6,18

Умеренная гипоксия

7,27 + 1,44

7,13 + 3,32

33,12 + 2,80*

30,12 + 3,35

Амтизол 25 мг/кг

7,93 + 2,70

7,10 + 1,50

43,45 + 2,85*#

33,25 + 3,76

Амтизол 25 мг/кг + Умеренная гипоксия

9,03 + 1,13*

9,90 + 1,45*

52,37 + 5,37*#+

59,12 + 7,34*#

Примечание: Достоверность различий (Р < 0,05): * – с контролем, # – с группой «умеренная гипоксия», + – с «группой амтизол».

На модели ОГсГк в гермообъёме продолжительность жизни интактных мышей составила 26,75–31,5 минуты. В условиях раздельного прекондиционирования умеренной гипоксией или амтизолом продолжительность жизни животных на этой модели гипоксии достоверно увеличивалась только в ранний период адаптации (через 1 час) соответственно на 24 % и 62 %. Обращает на себя внимание, что прекондиционирование амтизолом более эффективно повышает резистентность мышей к ОГсГк, чем гипоксическое прекондиционирование. Продолжительность жизни мышей, получавших амтизол, была на 31 % достоверно выше, чем в группе с гипоксическим прекондиционированием. Такой эффект амтизола в ранний период адаптации к гипоксии может быть обусловлен разными причинами, в том числе, влиянием на основной обмен животных, биоэнергетические процессы и регуляторные факторы в клетках [3, 7, 8].

При комбинированном прекондиционировании продолжительность жизни мышей в условиях ОГсГк существенно увеличивалась как по отношению к контролю, так и в сравнении с группами с раздельным прекондиционированием. Так, в ранний период комбинированного прекондиционирования (через 1 час) продолжительность жизни равнялась 52,37 минутам, что на 96 % дольше, чем в контроле. В поздний период прекондиционирования (через 48 часов) продолжительность жизни мышей составила в среднем 59,12 минут, что было на 88 % выше в сравнении с соответствующей контрольной группой.

На модели ОГсГк в динамике анализировали скорость потребления кислорода мышами в контрольной группе и опытной группе через 48 час после комбинированного прекондиционирования. Было установлено, что гибель животных опытной группы наблюдалась при достоверно более низкой концентрации кислорода в сравнении с контролем. При этом снижение процентного содержания кислорода в обеих группах происходило приблизительно одинаково через равные промежутки времени. Так, в первые 30 минут нахождения животных контрольной группы в гермообъеме концентрация кислорода снижалась с 21 % до 6,4 %. Гибель животных этой группы наступала через 31,5 ± 6,18 минут при содержании кислорода 6,2 %. В опытной группе в первые 30 минут нахождения животных в гермообъеме концентрация кислорода снижалась с 21 % до 6,6 %. Однако гибель животных этой группы наступала через 59,12 ± 7,34 минут при концентрации кислорода 3,4 %.

Выводы

1. Сочетанное чередующееся применение амтизола в дозе 25 мг/кг и умеренной гипоксии в течение 6 дней повышает устойчивость экспериментальных животных к острой гипобарической гипоксии и острой гипоксии с гиперкапнией как в ранний (через 1 час), так и в поздний (через 48 час) периоды адаптации к гипоксии.

2. Использование амтизола и умеренной гипобарической гипоксии в режиме комбинорованного прекондиционирования увеличивает продолжительность жизни животных в условиях острой гипоксии более эффективно по сравнению с раздельным прекондиционированием умеренной гипоксией или амтизолом.


Библиографическая ссылка

Левченкова О.С., Новиков В.Е., Ботулева Н.Н. ВЛИЯНИЕ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОГО И ГИПОКСИЧЕСКОГО ПРЕКОНДИЦИОНИРОВАНИЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ОРГАНИЗМА К ОСТРОЙ ГИПОКСИИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 11-3. – С. 452-454;
URL: http://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=6155 (дата обращения: 14.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074