Введение к работе
Актуальность. В последние годы отмечен рост распространенности сосудистых заболеваний, в том числе, острых нарушений мозгового кровообращения. Инсульт ежегодно в мире переносят около 6 млн. человек. Особенно актуальной эта проблема является в связи с увеличением распространенности инсульта у лиц работоспособного возраста (Яхно, Парфенов, 2000). Данное заболевание является основной причиной инвалидизации населения и только 20% выживших после перенесенного инсульта людей могут вернуться к прежней работе. Окклюзия магистральных сосудов приводит к общесистемным нарушениям метаболизма, приводящим к эндотелиальной дисфункции, изменению гемодинамики, реологических свойств крови, развитию тромбозов (Дамбинова и соавт., 2003).
Физиологической основой развития ишемического и реперфузионного повреждений мозга является нарушение его кровоснабжения (Bari et al., 1998; Thompson, 1976). Ишемия мозга провоцирует энергетическое голодание мозговой ткани, повреждение мембран клеток мозга и нарушения в метаболизме нейромедиаторных аминокислот вследствие высокой реактивности свободных радикалов кислорода (Даудова 2006; Даудова Л. А. Даудова Т.Н., 2006). В результате данных изменений, в нейронах и глиальных клетках головного мозга нарушаются процессы рецепторного связывания (Гусев и соавт., 1999; Гусев, Скворцова, 2001; Bilenko, 2001). Наряду с этим, ишемические и реперфузионные изменения мозга способствуют аккумуляции повреждений в структуре ДНК в результате окислительного стресса, что в дальнейшем приводит к запуску процесса гибели клеток (Luo et al., 2007). Каскад реакций при ишемических/реперфузионных нарушениях мозга сопровождается гипертермией, что усугубляет степень повреждений нейронов мозга (Noor et al., 2005).
В то же время, умеренная гипотермия на фоне или сразу после церебральной ишемии оказывает нейропротективное действие за счет снижения окислительных повреждений метаболизма (Ji et al., 2007), повышения выживаемости нейронов в результате снижения активности проапоптотических и некротических факторов (Van Hemelrijck et al., 2005). Гипотермическое воздействие влияет и на нейромедиаторные системы мозга (Эмирбеков и соавт., 2011).
Таким образом, температура является одним из наиболее значимых факторов, определяющих функциональное состояние мозга. Даже при повышении температуры на 0,5С наблюдается значительное снижение шансов больного на выживание (Киншт и соавт., 2006). Температура тела больного влияет на развитие инсульта и на размер инфарктной зоны мозга. Установлено, что действие высокой температуры во время острой фазы ишемии мозга опосредовано через выброс глутамата и глицина (Chio et al., 2007). При температуре выше 38С при развитии инсульта или ишемии головного мозга резко снижаются шансы больных на выживание (Hsu et al., 2006).
При этом, несмотря на огромное количество работ в области применения гипотермии, механизмы, лежащие в основе ее протекторных свойств при ишемических/гипоксических повреждениях мозга, изучены недостаточно.
В настоящее время изучается вопрос изменения температуры мозга в зависимости от интенсивности мозгового кровообращения (Zhu et al., 2002). Решение данной проблемы может привести к выявлению критерия устойчивости организма к нарушению мозгового кровообращения (НМК).
Каскад метаболических реакций в мозге при нарушении его кровоснабжения прослеживают в различных исследованиях на клеточных культурах и экспериментальных моделях на животных. Так, продемонстрирована эффективность антагонистов глутаматовых рецепторов, кальций-стабилизирующих соединений и антиоксидантов, введение которых приводит к снижению ишемического повреждения нейронов (Хазанов и соавт., 1989; Bilenko, 1999; Шмырев и соавт., 1999; Гусев, Скворцова, 2003; Аврова и соавт., 2003).
В связи с изложенным, в экспериментальных моделях и клинических испытаниях важна разработка комбинированной патофизиологически значимой терапии с количественной оценкой обратимости повреждений мозга при ишемии/гипоксии (Фишер, Шебитз, 2000).
Применение сочетанного действия умеренной гипотермии и препаратов-нейропротекторов на фоне нарушения мозгового кровообращения является актуальным в решении вопроса об эффективности снижения последствий ишемического/реперфузионного повреждения мозга.
Целью данного исследования явилось изучение влияния умеренной гипотермии и введения церебрамина на содержание показателей свободнорадикального окисления и уровень медиаторов в мозге и крови крыс, подвергнутых двусторонней окклюзии сонных артерий разной продолжительности.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
-
Выявить эффекты гипотермии и окклюзии сонных артерий на показатели свободнорадикального окисления в структурах мозга крыс.
-
Изучить влияние окклюзии сонных артерий и гипотермии на содержание аминокислотных и моноаминергических медиаторов в структурах мозга и крови крыс.
-
Установить влияние церебрамина на показатели свободнорадикального окисления и содержание аминокислотных и моноаминергических медиаторов в структурах мозга и крови крыс, подвергнутых окклюзии сонных артерий и гипотермии.
-
Исследовать влияние церебрамина на ректальную температуру и температуру мозга, а также изучить динамику самосогревания крыс, подвергнутых предварительному пероральному введению церебрамина перед гипотермией и окклюзией сонных артерий.
Положения, выносимые на защиту
При окклюзии сонных артерий и последующем моделировании умеренной гипотермии происходит незначительное снижение температуры мозга, накопление продуктов свободнорадикального окисления, повышение активности ряда антиоксидантных ферментов, по сравнению с аналогичными показателями у крыс, подвергнутых только окклюзии сонных артерий.
Введение церебрамина или гипотермия в отдельности влияют на нейромедиаторный баланс и состояние про- и антиоксидантных систем мозга: в обоих случаях происходит повышение содержания норадреналина и снижение уровня серотонина, накопление продуктов свободнорадикального окисления и активация отдельных звеньев глутатионовой системы в мозге животных.
Сочетанное влияние церебрамина и гипотермии при окклюзии сонных артерий способствует повышению температуры мозга животных, изменению содержания глицина, норадреналина и дофамина в коре больших полушарий.
Научная новизна результатов исследования
Впервые было показано, что в условиях перорального введения церебрамина повышается ректальная температуры и температура мозга; в мозге происходит повышение интенсивности процессов свободнорадикального окисления, накопление содержания норадреналина, дофамина, аспартата и ГАМК и снижается уровень серотонина. В стволовых структурах мозга накапливается глицин.
Впервые показано, что в условиях введения церебрамина перед окклюзией сонных артерий ректальная температура и температура мозга не изменяются относительно контроля. На этом фоне в мозге происходит накопление норадреналина; в коре больших полушарий возрастает содержание серототнина, аспаратата и ГАМК, тогда как в стволовых структурах – снижаются уровни дофамина и серотонина. Уровень свободнорадикальных процессов в мозге снижается относительно крыс, которым моделируют окклюзию сонных артерий.
Впервые показано, что сочетанное воздействие церебрамина и умеренной гипотермии в условиях окклюзии сонных артерий сопровождается повышением температуры мозга крыс, при этом наиболее значительные изменения медиаторного баланса происходят в коре больших полушарий.
Теоретическая и практическая значимость работы
Результаты исследования расширяют теоретические представления об эффектах ноотропных препаратов и гипотермии на состояние свободнорадикальных процессов и медиаторный баланс в мозге животных при окклюзии сонных артерий.
Результаты диссертационной работы представляют практический интерес в экспериментальной биологии и медицине.
Выявленный эффект церебрамина на температуру мозга животных в моделях окклюзии сонных артерий и/или гипотермии дает основание рекомендовать его сочетанное применение с гипотермией при ишемии/гипоксии мозга.
Установленные эффекты церебрамина и гипотермии при окклюзии сонных артерий вносят вклад в развитие представлений о биохимических механизмах регуляции метаболического ответа на ишемическое повреждение мозга.
Внедрение результатов исследований в практику
Основные результаты работы внедрены в учебный процесс, используются при чтении курсов биохимии, нейрохимии и биофизики, а также НИР Дагестанского государственного университета и Южного федерального университета.
Апробация работы.
Материалы диссертации были представлены на всероссийской научной конференции «Модернизация науки и образования» (Ростов-на-Дону – Махачкала, 2011 г); научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Дагестанского государственного университета (Махачкала, 2012 г); на заседании кафедры биохимии и микробиологии Южного федерального университета.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК. Общий объем публикаций 1,33 п.л., личный вклад - 87%.
Структура работы. Диссертация изложена на 126 страницах, состоит из введения, обзора литературы, описание методов исследования, результатов исследования, обсуждения результатов, выводов, списка цитируемой литературы, включающего 242 источника, из них 137 на иностранном языке. Диссертация иллюстрирована 9 рисунками, 25 таблицами.
