Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Повышение индивидуальной устойчивости организма к воздействию факторов внешней среды .
1.1 Адаптация к экстремальным воздействиям 16
1.2. Фармакологические средства, повышающие устойчивость организма к неблагоприятным факторам среды 23
1.2.1. Фармакологические средства, оптимизирующие эмоциональный статус 27
1.2.2. Фармакологические средства, оптимизирующие физическую работоспособность 31
1.2.3. Фармакологические средства, оптимизирующие умственную работоспособность 45
1.2.3. Антигипоксанты и субстраты энергетического обмена 51
1.2.4. Пептидные препараты 64
1.2.5. Этиловый алкоголь (этанол) 75
Глава 2. Материалы и методы исследования 80
2.1. Общие положения 80
2.2. Организация и общий порядок проведения исследования 82
2.3. Методика применения используемых препаратов 83
2.4. Методы исследования 85
2.4.1. Физиологические методики (пробы) 85
2.4.2. Функциональные методики (пробы) 90
2.4.3. Тестовые методики 97
2.4.4. Статистическая обработка результатов 102
Глава 3. Результаты собственных исследований 103
3.1. Изучение метеоадаптогенных свойств пептидных препаратов
с ноотропным типом действия 103
3.1.1. Изучение влияния пептидных препаратов на функциональное состояние организма в условиях воздействия холода 103
3.1.2. Изучение влияния пептидных препаратов на функциональное состояние организма в условиях воздействия жары 111
3.1.3. Изучение влияния пептидных препаратов на функциональное состояние организма в условиях воздействия гипоксии 117
3.2. Изучение метеоадаптогенных свойств пептидных препаратов со смешанным типом действия 123
3.2.1. Изучение влияния пептидных препаратов на функциональное состояние организма в условиях воздействия холода 123
3.2.2. Изучение влияния пептидных препаратов на функциональное состояние организма в условиях воздействия жары 128
3.2.3. Изучение влияния пептидных препаратов на функциональное состояние организма в условиях воздействия гипоксии 134
3.3. Изучение метеоадаптогенных свойств ноотропных препаратов 139
3.3.1. Изучение влияния ноотропных препаратов на функциональное состояние организма в условиях воздействия холода 139
3.3.2. Изучение влияния ноотропных препаратов на функциональное состояние организма в условиях воздействия жары 145
3.3.3. Изучение влияния ноотропных препаратов на функциональное состояние организма в условиях воздействия гипоксии 153
3.4. Изучение метеоадаптогенных свойств у препаратов с антигипоксическим типом действия 158
3.4.1. Изучение влияния антигипоксических препаратов на функциональное состояние организма в условиях воздействия холода 158
3.4.2. Изучение влияния антигипоксических препаратов на функциональное состояние организма в условиях воздействия жары 164
3.4.3. Изучение влияния антигипоксических препаратов на функциональное состояние организма в условиях воздействия гипоксии 170
3.5. Изучение метеоадаптогенных свойств этанола 176
3.5.1. Изучение влияния этанола на функциональное состояние организма в условиях воздействия холода 178
3.5.2. Изучение влияния этанола на функциональное состояние организма в условиях воздействия жары 182
3.5.3. Изучение влияния этанола на функциональное состояние организма в условиях воздействия гипоксии 188
Глава 4. Обсуждение полученных результатов 191
4.1. Оценка метеоадаптогенных свойств препаратов в условиях воздействия холода 193
4.1. Оценка метеоадаптогенных свойств препаратов в условиях воздействия жары 214
4.1. Оценка метеоадаптогенных свойств препаратов в условиях воздействия гипоксии 220
Выводы 227
Научно-практические рекомендации 230
Список литературы 231
- Фармакологические средства, повышающие устойчивость организма к неблагоприятным факторам среды
- Антигипоксанты и субстраты энергетического обмена
- Организация и общий порядок проведения исследования
- Изучение влияния пептидных препаратов на функциональное состояние организма в условиях воздействия холода
Введение к работе
Актуальность проблемы
Практическая медицина постоянно сталкивается с проблемой защиты организма от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды. В своей истории человечество неизбежно сталкивается с глобальными и локальными изменениями климата. Для видового самосохранения эволюционно выработалась способность человека приспосабливаться к различным климатическим факторам. Эта устойчивость является частью общебиологического явления адаптации в системе «организм-среда» (Guyton С.А., Hall J.E., 2000; Hochachka P.W., Somero G.N., 2001; Сапов И.А., 1986; Казначеев В.П., 1989; Шевченко ЮЛ, 2000; Медведев В.И., 2002; Ушаков И.Б. с соавт., 2004; Громова Л.Е., 2007; Шабанов П.Д. с соавт., 2007) и называется метеоадаптация.
В реакции организма на действие экстремального климатического фактора можно выделить срочную, или раннюю стадию и период развития устойчивых форм адаптации, характеризующихся образованием «системного структурного следа». Раннюю реакцию можно рассматривать как начальный, или пусковой этап адаптации, реализующийся посредством срочных и несовершенных механизмов (Агаджанян Н.А., Чижов А.Я., 2003; Манухина Е.Б. с соавт., 2007).
Согласно современным представлениям о физиологической адаптации, ее неспецифические компоненты базируются на механизмах индивидуальной резистентности, которые включают в себя как врожденные, так и приобретенные компоненты. Начальный этап адаптационной реакции непосредственно после начала действия раздражителя может реализоваться лишь на основе готовых, ранее сформировавшихся физиологических механизмов (Новиков B.C. с соавт., 1998, 2002; Лучаков Ю.И., Ноздрачев А.Д., 2007).
Важнейшая черта начального этапа адаптации состоит в том, что деятельность организма протекает на пределе его физиологических возможностей, при почти полной мобилизации функционального резерва и далеко не в полной ме-
ре обеспечивает необходимый адаптационный эффект (Saltin В., 1985; Но-chachka P.W. et al., 2002; Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г., 1988). Этот процесс сопровождается ухудшением защитных свойств организма, усилением его восприимчивости к инфекционным заболеваниям и обострением имеющихся хронических болезней. В результате адаптации в этот период времени снижается работоспособность и производительность труда (Шабанов П.Д. с соавт., 2007). В то же время процесс адаптации к неблагоприятным метеорологическим факторам развивается крайне медленно, что ограничивает применение методик коррекции функционального состояния организма и восстановления работоспособности в период адаптации к новым условиям среды обитания (психофизиологических, физиолого-гигиенических, электрофизиологических, рефлексотерапевтических и т.д.) (Пономаренко В.А., 1994; Кулиненков О.С., 2004).
Выбор направлений коррекции экстремальных состояний при воздействии выраженных по интенсивности и направленности климатических факторов в каждом конкретном случае определяется в первую очередь возможностью их проведения с учетом резерва времени и наличия необходимых для этого сил и средств. Так, при внезапном воздействии экстремального фактора среды становится невозможным проведение всего комплекса профилактических мероприятий. В частности, для проведения предварительной гипоксической или температурной адаптации необходимо соответствующее оборудование (климатические комплексы, барокамеры, гипоксикаторы) и достаточный резерв времени, как правило, 3-5 дней (Gabryel В. et al., 2002; Шустов Е.Б. с соавт., 1994; Сабаев В.В., Ильина С.Л., 1995; Рябочкина В.М., Назаренко Г.И., 2000; Агаджанян Н.А. с соавт., 2003; Емельянова Т.Г., 2005). В связи с этим большой практический интерес представляют потенциальные возможности ряда фармакологических средств (антигипоксантов, антиоксидантов, актопротекторов, ноотропных препаратов, адаптогенов, пептидных биорегуляторов) оказывать защитное действие даже при однократном приеме (Оковитый, СВ. с соавт., 2005; Островская Р.У. с соавт., 2007).
Концепция адантогенов как средств повышения резистентности к действию многих повреждающих агентов сформулирована Ы.В.Лазаревым в конце 1950-х гг. По мнению ряда исследователей (Perez-Pinzon М.А., 2004; Шабанов П..Д. 2002; Скоромец А.А. 2007), концепция адаптогенов предшествовала появлению современных представлений о ноотропах, психоэнергизаторах и акто-протекторах. Механизм действия разных адаптогенов может быть различным, однако конечным результатом является оптимизация энергетического обмена и синтеза белков, особенно выраженная в клетках защитных систем организма — нервной, эндокринной, иммунной (Deborah R.C., 2001; Bidder Р.Е. 2004; Новиков B.C. с соавт., 2001; Шабанов П.Д. с соавт., 2007).
К настоящему времени арсенал средств, способных ускорять процессы адаптации, стимулировать защитные силы организма, повышать его работоспособность и резистентность в ходе приспособления к неблагоприятным эколого-профессиональным факторам крайне скуден: используются природные адапто-гены (настойки женьшеня, элеутерококка, заманихи, левзей, родиолы розовой, из пантов марала, северного оленя), витамины, отдельные антигипоксанты (гу-тимин, бемитил, олифен, амтизола сукцинат, мексидол), ноотропы и ноотропо-подобные препараты (пирацетам, фенибут, пантогам), биологически активные добавки к пище соответствующей направленности. Систематического изучения всех этих препаратов с точки зрения повышения метеоустойчивости организма к повреждающим факторам внешней среды не проводилось или проводилось ограниченно в основном для спецконтингентов (Новиков B.C. с соавт., 1998; Голубев В.Н. с соавт., 2001; Аведисова А.С. с соавт, 2001).
Таким образом, проблема изыскания новых эффективных лекарственных средств для оптимизации функционального состояния и работоспособности человека в условиях воздействия неблагоприятных факторов внешней среды может быть в значительной мере решена путём моделирования действия экстремальных климатических условий и проведения комплексного психофизиологического исследования, ориентированного на ключевые звенья динамики фор-
мирования компенсаторно-приспособительных процессов и их фармакологической коррекции препаратами неистощающего типа действия с потенциальными метеоадаптогенными свойствами.
Цель исследования: Разработка и изучение новых высокоэффективных средств с потенциальными метоадаптогенными свойствами на основе анализа изменений состояния основных функциональных систем организма (сердечно-сосудистой, дыхательной, нервной) при воздействии различных метеорологических факторов внешней среды.
Задачи исследования:
Изучить динамику изменений кардиореспираторной системы при воздействии гипоксической гипоксии, пониженных и повышенных температур.
Изучить динамику изменений показателей умственной и физической работоспособности, субъективного статуса организма при экстремальных воздействиях среды.
Изучить влияние 13 отечественных препаратов из разных фармакологических групп (пептидные биорегуляторы, ноотропы, антигипоксические средства, этанол) с потенциальными метеоадаптогенными свойствами на функциональное состояние организма добровольцев в условиях изменения метеорологических параметров внешней среды (с использованием климатической камеры «Табай»).
Оценить эффективность интраназального пути введения для препаратов пептидной структуры, некоторых ноотропов и антигипоксантов. По результатам исследования разработать наиболее приемлемые лекарственные формы применения метеоадаптогенов (капли в нос, капсулы) для использования у человека.
Провести сравнительный анализ метеоадаптогенной активности исследованных препаратов с целью выделения наиболее активных веществ в сравнении с эталонными препаратами (антигиноксантами мексидолом и гииоксеном, ноотропом пирацетамом и полипептидным препаратом кортексином).
Подготовить рекомендации для врачей по использованию метеоадапто-генов для специальных целей (военная и экстремальная медицина) и при массовом применении.
Научная новизна
На основании фармакологического анализа с использованием 14 фармакологических средств из разных групп (пептиды, ноотропы, антигипоксанты, этанол) выявлены фармакологические средства, обладающие высокими метео-адаптогенными свойствами у человека: при переохлаждении — кортексин, дель-таран, винпотропил, фенотропил, при перегревании - ноопепт, винпотропил, в условиях гипоксии - цитофлавин, мексидол, кортексин, дилепт, фенотропил. Универсальными метеоадаптогенными свойствами обладают кортексин, дель-таран, винпотропил и цитофлавин. В основе метеоадаптогенного действия лежит активация клеточного (тканевого) обмена веществ, оптимизация энергетического обмена и синтеза белков, особенно выраженная в клетках защитных систем организма (нейроэндокринной, иммунной).
Впервые проведён анализ показателей кардиореспираторной системы, параметров умственной и физической работоспособности, субъективного статуса при интраназалыюм пути введения потенциальных метеоадаптогенов в условиях кратковременного изменения параметров внешней среды (холод, жара, условия высокогорья). Доказана высокая эффективность и предпочтительность данного пути введения благодаря тому, что дозы применяемых средств в десятки раз меньше, чем среднетерапевтические при введении внутрь. Простота применения, малые дозы действующих веществ, отсутствие субъективных жалоб, бы-
строта наступления желаемого эффекта, анатомическая близость структур головного мозга и особенность оттока венозной крови из полости носа, что облегчает проникновение веществ через гематоэнцефалический барьер, делают интраназальный путь введения перспективным в практике спецконтингентов и массовом применении.
На основании полученных данных сформулирована оригинальная концепция метеоадаптогенов как средств срочной адаптации к быстро меняющимся метеорологическим условиям внешней среды. Работа относится к исследованиям в области фундаментальной, военной, спортивной и экстремальной медицины. Полученные в ней данные принципиально важны для решения проблемы ускорения адаптации к меняющимся природным факторам окружающей среды.
Исследование одобрено Комитетом по вопросам этики Военно-медицинской академии им. СМ. Кирова.
Научно-практическая значимость Теоретическая значимость исследования связана с разработкой оригинальной концепции метеоадаптогенов как средств срочной адаптации к быстро меняющимся метеорологическим условиям внешней среды и выявлением таких средств из числа нейропетидов, ноотропов и антигипоксантов. Для более быстрого и эффективного достижения метеоадаптогенного действия автором предложено и доказательно обосновано применение интраназалыюго способа введения веществ в значительно меньших дозах, чем их терапевтические дозы. Установлено, что выраженность адаптогенного действия препаратов зависит от условий среды, в которых они применяются. Выделены наиболее активные ме-теоадаптогены, эффективные при переохлаждении (кортексин, дельтаран, вин-потропил, фенотропил), перегревании (ноопепт, винпотропил), гипоксической гипоксии (цитофлавин, мексидол, кортексин, дилепт, фенотропил). Ряд фармакологических веществ обладал универсальными адаптогенными свойствами
(кортексин, дельтаран, винпотропил и цитофлавин). Оригинальность и новизна выполненных психофизиологических исследований, а также сведения, полученные в ходе изучения новых отечественных препаратов, подтверждены решением о выдаче патента РФ на изобретение «Применение ноопепта в качестве средства, повышающего метеоустойчивость» № 20061192276 от 11.02.2006 г. На основании полученных результатов подготовлены рекомендации для врачей по использованию метеоадаптогенов для специальных целей (повышающих физическую и умственную работоспособность в военной, экстремальная и спортивной медицине) и массового применения (туризм, бизнес-поездки и т.д.). Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (грант РФФИ №07-04-00549а) и Российским гуманитарным научным фондом (грант РГНФ №07-06-00346а).
Основные положения, выносимые на защиту:
У здоровых добровольцев в процессе формирования срочной адаптации на основе компенсаторно-приспособительных реакций организма при применении фармакологических средств с потенциальными адаптогенными свойствами в предложенных режимах воздействия климатических факторов динамика показателей сердечно-сосудистой системы, внешнего дыхания демонстрирует неспецифический характер изменений. Эти изменения находятся в физиологическом интервале резервных возможностей кардиореспираторной системы. Достоверные физиологические изменения при воздействии экстремального климатического фактора находятся в обратной зависимости от уровня физической работоспособности.
В условиях кратковременного воздействия низких температур наибольшую адаптогенную активность на показатели физической и умственной работоспособности оказывают пептидные препараты кортексин и дельтаран, ноотропные средства винпотропил, фенотропил и пирацетам, антнгипоксант мексидол и этанол (40 г/чел). По уровню воздействия на субъективный статус
положительное влияние оказывают пептиды ноопепт и дельтаран, ноотроп фе-нотропил, антигипоксанты мексидол, реамберин, цитофлавин и гипоксен, а также этанол (40 г/чел).
При кратковременном воздействии жары только ноопепт, семакс и вин-потропил поддерживают высокие параметры физической и умственной работоспособности на уровне показателей регистрируемых в термокомфортных условиях. На уровень психоэмоционального восприятия наибольшее положительное влияние оказывают ноопепт, дельтаран, все исследованные антигипоксанты, виниотропил, пирацетам и этанол.
Моделирование условий высокогорья позволяет регистрировать высокие параметры физической и умственной работоспособности только после приема пептидных средств ноопепта, дельтарана, кортексина, семакса и дилеп-та (но не церебролизина), ноотропов винпотропила, ноопепта и пирацетама, ан-тигипоксантов мексидола и цитофлавина, а также этанола. Практически все исследуемые средства проявляют положительное влияние на субъективный статус добровольцев.
Применение пептидного препарата церебролизина не вызывает активирующего или нормализующего влияния на показатели функционального состояния организма при изменении условий внешней среды, поэтому не может быть отнесено к средствам, обладающим метеоадаптогенными свойствами.
Интраназальный путь введения лекарственных средств, обладающих способностыо проникновения через гематоэнцефалический барьер, позволяет снизить дозы действующих веществ в десятки раз. Характер действия препаратов при интраназальном введении по выраженности и времени наступления ожидаемого эффекта в целом соответствует типу действия веществ после системного введения.
Выраженность адаптогенного действия исследованных препаратов не-истощающего типа действия зависит от условий среды, в которых они применяются. Так, выявлены вещества, повышающие физическую и умственную ра-
ботоспособность при воздействии холодового фактора (кортексин, дельтаран, винпотропил, фенотропил), перегревания (ноопепт, винпотропил) и гипоксии (цитофлавин, мексидол, кортексин, дилепт, фенотропил), а также препараты с универсальным типом действия (кортексин, дельтаран, винпотропил и цитофлавин).
Реализация результатов работы
Полученные результаты используются в учебном процессе кафедр фармакологии, нормальной физиологии, психофизиологии, авиационной и космической медицины Санкт-Петербургской Военно-медицинской академии им. СМ. Кирова. Работа выполнена по заказу Главного военно-медицинского управления Минобороны РФ в рамках плановой темы НИР: «Изыскание новых эффективных комбинаций лекарственных средств на основе антигипоксантов и иммуномодуляторов для повышения метеоустойчивости у специальных кон-тингентов военнослужащих Вооруженных Сил Российской Федерации при выполнении боевых задач в различных климатических условиях» № VMA 02.12.01.0709/0214, Шифр «Устойчивость».
Апробация и публикация материалов исследования Результаты и основные положения диссертации доложены и обсуждены на III Съезде фармакологов России «Фармакология - практическому здравоохранению» (Санкт-Петербург, 2007), V Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения В.Н. Черниговского «Механизмы функционирования висцеральных систем» (Санкт-Петербург, 2007), юбилейной научной конференции, посвященной 175-летию СП. Боткина (Санкт-Петербург, 2007), Санкт-Петербургском фармакологическом обществе (2008), Санкт-Петербургском научном обществе физиологов, биохимиков и фармакологов им. И.М. Сеченова (2008); удостоены Золотой медали и Гран-при
как лучшее изобретение на X международном салоне промышленной собственности «Архимед» (Москва, 2007).
Апробация диссертации состоялась 12 февраля 2008 г. на совместном заседании кафедр фармакологии Военно-медицинской академии им. СМ. Кирова, кафедры фармакологии Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. И.П. Павлова и отдела фармакологии им. СВ. Аничкова Института экспериментальной медицины.
По теме диссертации опубликовано 28 печатных работ, из них 15 статей (8 статей в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК).
Структура и объём диссертации
Диссертация состоит из следующих разделов: введение, обзор литературы, описание материалов и методов исследования, глава собственных экспериментальных исследований, обсуждение результатов, выводы, научно-практические рекомендации и список литературы. Работа изложена на 276 страницах машинописного текста, содержит 63 таблицы и 22 рисунка. Библиографический указатель содержит 424 наименования, в том числе 289 отечественных и 135 иностранных.
Фармакологические средства, повышающие устойчивость организма к неблагоприятным факторам среды
В последнее десятилетие большую актуальность приобрели исследования, направленные на изыскание фармакологических средств повышения работоспособности человека в неблагоприятных эколого-профессиональных условиях. Анализ обширной литературы по фармакологической поддержке работоспособности в экстремальных условиях (Виноградов В.М., Бобков Ю.Г. 1986; Смирнов А.В. с соавт., 1993; Шустов Е.Б. с соавт., 1994; Войтенко A.M., 2002; Стратиенко Е.Н. 2003; Шабанов П.Д., 2003; Шанин В.Ю., Шанин Ю.Н., 2003; Зарубина И.В., Шабанов П.Д. 2004; Шастун С.А.,2005; Родичкин П.В., Шабанов П.Д. 2007; и др.) и результаты наших исследований позволяет заключить, что применение фармакологических средств осуществляется по следующим основным направлениям: регулирование психоэмоциональной сферы, защита от психологического стресса, устранение астеноневротической или астеноде-прессивной симптоматики; экстренное повышение физической работоспособности; защита операторской работоспособности, особенно в условиях монотоннії или интенсивных информационно-семантических нагрузок, лишения сна, выраженного нервно-эмоционального напряжения; повышение переносимости неблагоприятных физических, в том числе климато-географических факторов -высоких или низких температур, измененного газового состава вдыхаемого воздуха, шума, вибрации и др.; профилактика симптомов переутомления в процессе длительной и напряженной профессиональной деятельности; ускорение процессов адаптации к новым условиям труда, связанным с возрастанием интенсивности нагрузок; профилактика и коррекция неблагоприятных симптомов, опосредованно затрудняющих профессиональную деятельность; применение специальных фармакологических средств защиты (антидоты, радиопротекторы и др.); ускорение процессов реабилитации после воздействия астенизирующих и экстремальных факторов (Perhonen М. et al., 1995; Ozawa Т, et al., 1998).
Прием фармакологических средств может осуществляться в профилактических целях для повышения функциональных резервов и резистентности организма к действию неблагоприятных факторов, ускорения адаптации к условиям военно-профессиональной деятельности, поддержания оптимального функционального состояния, профилактики развития эколого-профессионалыюго перенапряжения, утомления, стресса, невротических реакций, сохранения высокого уровня военно-профессиональной работоспособности (Денисенко П.П., 1980; Бердышев В.В., 1983; Ушаков И.Б., 2004). Препараты используются также для купирования развившихся в результате действия экстремальных факторов профессиональной деятельности нарушений функционального состояния организма и работоспособности, ускорения процессов их восстановления после истощающих физических и нервно-эмоциональных нагрузок.
Фармакологическая коррекция проводится в индивидуальном или массовом порядке с учетом характера профессиональной деятельности ее условий, степени напряженности, возможности полноценного отдыха, индивидуальных особенностей функционального состояния и психологических качеств человека, эффективности других проводимых мероприятий.
Поиск фармакологических средств коррекции экстремальных состояний принципиально может идти по следующим направлениям (Фисенко В.П., 2000): разработка фармакологических средств защиты от действия конкретного экстремального фактора (антиоксиданты, антигипоксанты, термо- и фригопротекторы и др.); поиск фармакологических средств неспецифического повышения резистентности (витамины, стероидные и нестероидные анаболики, глюкокор-тикоиды, стресспротекторы и т. д.); изыскание препаратов, обеспечивающих экстренное формирование завершенной, долговременной адаптации (адаптоге-ны, нейропептиды).
В то же время необходимо учитывать специфические требования к лекарственным препаратам, используемым для коррекции экстремальных состояний и профессиональной работоспособности (Шабанов П.Д., 2003). Они должны: оказывать достоверное положительное влияние на работоспособность; не ухудшать переносимость типовых стрессоров профессиональной деятельности; не нарушать течения периода восстановления после выполнения задач профессиональной деятельности, особенно при её сменных режимах; обладать приемлемыми лекарственными формами и легко вводиться в организм; иметь малую токсичность и большую терапевтическую широту; обеспечивать быстрое наступление и достаточную продолжительность эффекта; не иметь отрицательных эффектов последействия; не давать парадоксальных реакций на прием вследствие извращения реактивности; быть совместимыми с другими применяемыми методами повышения работоспособности или поддержания жизнедеятельности организма.
К фармакологическим средствам, предназначенным для экстренного кратковременного повышения умственной (операторской) и физической работоспособности (типа сиднокарба), предъявляются следующие требования: в условиях предельных нагрузок, вынужденной бессонницы они должны активизировать профессиональную деятельность, увеличивать силовые и скоростные качества, объем работы, повышать психический тонус, мотивацию, настроение, уверенность в себе, снимать чувство усталости. При этом допустимы усиление эмоционального возбуждения, снижение потребности во сне, затруднение засыпания, легкое эйфоризирующее действие.
Медико-технические требования к средствам устойчивого повышения и восстановления физической и умственной (операторской) работоспособности (типа пирацетама и бемитила) включают необходимость длительно (в течение недель) при курсовом назначении обеспечивать эффективную работу, заметно снижая явления утомления и сонливости в условиях монотонной работы. При этом должны отсутствовать побочные симптомы нарушений функций печени, почек, сердца и сосудов. Напротив, должна наблюдаться экономизация и оптимизация ведущих функций организма (дыхания, гемодинамики, обмена веществ) (Fukuda Н. Et al., 1989; Yamaguchi К., Suzuki К., 1998; Воронин В.М., 1981; Власова И.Т., Агаджанян Н.А., 1994).
К собственно адаптогенным средствам (женьшень, элеутерококк), которые, как правило, назначаются в течение многих дней и месяцев, предъявляются следующие требования: они не должны быть токсичными и вызывать даже в минимальной степени какие-либо негативные отклонения в нормальном функционировании организма. В неблагоприятных условиях деятельности они должны повышать неспецифическую сопротивляемость организма к неблагоприятному влиянию факторов среды биологической, физической и химической природы. Нормализующее действие адаптогенов должно осуществляться вне зависимости от характера сдвигов в организме.
Перечисленные требования накладывают существенные ограничения на возможность применения в целях коррекции работоспособности в экстремаль ных ситуациях большой группы препаратов, с успехом применяемой в экспе риментальной фармакологии и клинической практике. Необходимо тщательное исследование каждого перспективного препарата с точки зрения его влияния на работоспособность и переносимость экстремальных эколого профессиональных условий деятельности (Галаева И.П., 2004).
Антигипоксанты и субстраты энергетического обмена
Разработка антипшоксантов была впервые начата в Военно-медицинской академии. Первая концепция данного класса препаратов была выдвинута В.М.Виноградовым. По его определению, к антигипоксантам относятся лекарственные вещества, которые способны уменьшать или ликвидировать последствия кислородного голодания (Parfenov Е.А., Zaikov G.E., 2000; Винофадов В.М., Урюпов О.Ю., 1985; Воронина Т.А., 2001; Зарубина И.В., Шабанов П.Д., 2004). С биохимической точки зрения гипоксия - это нарушение окисления субстратов в тканях организма вследствие затруднения или блока транспорта электронов в дыхательной цени (Газенко О.Г., 1987). Поэтому действие анти-гипоксантов должно реализовываться на клеточном уровне и быть направлено на дыхательную цепь. Теоретические подходы к разработке антипшоксантов как энергодающих соединений и искусственных переносчиков электронов были сформулированы в 60-х годах. Первый подход оказался недостижимым по техническим причинам, второй - из-за высокой отставленной токсичности веществ. Открытие фуппы антигипоксантов с иным и еще не выясненным до конца механизмом действия (типа гутимина и амтизола) носило случайный характер, но именно это направление дало практические результаты (Smirnov A.V. et al., 1998; Винофадов В.М., Смирнов А.В., 1994; Крапивин СВ. с соавт., 2002).
К настоящему времени созданы десятки специфических антигипоксантов, различающихся механизмами действия. Наиболее изученными среди них оказались вещества, способные участвовать в электронном обмене между отдельными комплексами дыхательной цепи митохондрий (Jezek P., Hlavata L., 2005; Боголепов Н.Н., 1997; Мурзахметова М.К. с соавт., 2004; Левченкова О.С., 2006). Известными представителями этой группы средств являются олифен (гипоксен) и родственные ему вещества, а также растительные полифенольные соединения. Механизм действия другой группы антигипоксантов - аминотио-лов (гутимин, амтизол и др.) связывают с метаболическими перестройками, направленными на сохранение структуры и функций клеток при недостатке кислорода. При этом особая роль отводится повышению интенсивности гликолиза с сопутствующим усилением утилизации лактата в глюконеогенных реакциях, а также ингибированием липолиза, конкурирующим с гликолизом — более выгодным для энергосинтезирующих процессов при дефиците кислорода (Рауеп J.F. et al., 1996; Викторов И.В., 1996; Болдырев Л.А., 2001). Антигипоксическое действие различных сукцинатсодержащих соединений (мексидол и др.) объясняют усилением сукцинатоксидазного окисления при инактивации НАД-зависнмого пути и нарушении энергосинтезирующей функции дыхательной цепи. Определенный вклад в проявление антигипоксической активности веществ и состояние энергозависимых процессов при этом вносит их влияние на сво-боднорадикальное окисление и эндогенную антиоксидантную систему (Witting L.A., 1980; Bellomo G., Yager J.Y. et al., 1991; Строев C.A., Самойлов M.O., 2006). Косвенное антиоксидантное действие присуще всем антигипоксантам и вытекает из основного - поддержания энергетического потенциала при дефиците 02. Прямой антиоксидантный эффект обусловлен структурными особенностями соединений, обеспечивающими непосредственное их взаимодействие с кислородными радикалами (Berntman L., 1978; Дюмаев К.М. с соавт., 1995; Владимиров Ю.А., 1998; Жарких А.А. с соавт., 2004). При всем многообразии регистрируемых изменений биохимических показателей, в значительной степени совпадающих для представителей разных групп антигипоксантов, неясным остается вопрос о первичных точках их приложения. Определенно о первичном механизме действия можно говорить лишь об антигипоксантах, обладающих сильными донорно-акцепторными свойствами, способными восстанавливать поток электронов в дыхательной цепи митохондрий. В последнее время боль шое внимание уделяют регуляторным белкам, в частности, белкам теплового шока и фактору, индуцируемому гипоксией (HIF-lcx) (Сапожников A.M., 2003; Лебедев А.А. с соавт., 2007). В условиях нормоксии HIF-la гидролизуется с участием трех гидролаз PHDi, PHD2 PHD3. При снижении р02 в результате угнетения гидролаз происходит накопление в ядре клеток HIF-la, который активирует транскрипцию генов, кодирующих синтез гликолитических ферментов, эритропоэтина, эндотелиального сосудистого фактора роста и других генов, связанных с образованием белков, увеличивающих транспорт и усвоение глюкозы и 02. Следовательно, при выявлении первичного звена в антигипоксиче-ском действии веществ, кроме традиционно изучаемых показателей, следует оценивать и HIF-la, в частности, способность антигипоксантов снижать активность соответствующих гидролаз (Sen S.K., 1998; Александрова А.Е., 2007).
До настоящего времени не существует единой классификации антигипоксантов. Это связано с тем, что препараты представлены соединениями из различных химических классов и механизм их действия не всегда изучен. В.М.Виноградов и О.Ю. Урюпов (1985) выделили две основные группы антигипоксантов: улучшающих транспортную функцию крови и сохраняющих энергетический статус клетки при гипоксии. В работе Л.Д. Лукьяновой (1997) выделяются антигипоксанты прямого энергизирующего действия, направленного на коррекцию функции дыхательной цепи в условиях гипоксии; специфические антигипоксанты, улучшающие доставку кислорода к тканям; антигипоксанты неспецифического действия (направлены на коррекцию вторичных энергетических нарушений) - мембраноактивные вещества, антиоксиданты, корректоры рецепторных функций, внутриклеточного обмена, вазоактивные соединения эндогенного происхождения.
В последние годы установлено наличие противогипоксической активности у очень многих лекарств с иным основным фармакологическим действием. В экспериментальных исследованиях цинксодержащих антиоксидантов (Clark J., 1980; Spiro T.G., 1983; Свиридонова СВ., 2005; Евсеев А.В. с соавт., 2007) было доказано, что вещества на основе аминотиолов являются перспективным классом химических соединений для дальнейшего поиска эффективных анти-гипоксантов. Механизм действия этих вещества реализуется через снижение интенсивности энергосинтетических процессов в митохондриальном компар-тменте клеток головного мозга. В частности, вещество nQ1104 уменьшает скорость протекания окислительных реакций в дыхательной цепи митохондрий, находящихся в разных метаболических состояниях, что лимитирует продукцию АТФ и предупреждает быстрый расход кислорода и субстратов биологического окисления в головном мозге при гипоксии (Suhn S. et al., 1977; Mela L., 1979; Hackett P.H., 1980; Meehan R.T., Zavala D.C., 1982; Conev A., Minura Y., Furuya K., 1995; Евсеев A.B. с соавт., 2004).
Организация и общий порядок проведения исследования
Исследования с использованием термобарокамеры проводили для каждого этапа в течение 1 дня (4-5 ч) с группой добровольцев (10-12 человек) под контролем 2 врачей-специалистов (врачей, имеющих допуск к работе на климатической камере). По требованиям безопасности проведения исследований, с учетом технических возможностей термобарокомплекса в камере может находиться не более 8 человек (включая исследователей) (Щербачев И.П., 1964).
В начале исследования врач-специалист подчеркивал значимость измененных условий газовой среды в профессиональной деятельности человека и объяснял физиологические механизмы воздействия на организм человека факторов внешней среды, соответствующих этапу исследования (гипоксическая гипоксия, повышенная и пониженная температура). Знакомил испытуемых с порядком проведения исследования (5-10 мин).
Формировали 2 экспериментальные подгруппы, примерно равные по числу входящих в их состав добровольцев. Проводили инструктаж по технике безопасности (5 мин). Испытуемые проходили медицинский осмотр, результаты которого заносили в специальный журнал, после чего выносилось окончательное заключение о допуске к участию в эксперименте в качестве испытуемого. За 15-20 мин до входа испытуемых в термобарокамеру у них определяли параметры функционального состояния организма, а также показатели физической и умственной работоспособности (смотри ниже), которые заносили в протокол исследования.
Испытуемые в обычной форме одежды (кроссовки, хлопчатобумажные рубашки, майки и брюки) входили в термокамеру подгруппами по очереди согласно графику и пребывали там в течение 40 мин. В конце пребывания в термобарокамере у испытуемых врач-специалист определял аналогичные показатели, которые заносил в протокол исследования. Во время исследования за находящимися в термобарокамере лицами велось постоянное визуальное наблюдение и поддерживалась громкоговорящая связь.
За время проведения исследований экстренных ситуаций, связанных с ухудшением состояния испытуемых, не было. В случае их возникновения мероприятия по оказанию медицинской помощи проводились бы согласно утвержденной заместителем начальника Академии «Инструкции по обеспечению безопасности».
Все используемые для исследования препараты имели свидетельство о государственной регистрации и санитарно-эпидемиологическое заключение, зарегистрированное в «Федеральной службе по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека» и применялись в дозах, не превышающих среднетерапевтические дозы.
Участие в исследованиях являлось добровольным и испытуемый мог в любое время отказаться от участия. Предсказуемые побочные эффекты и неудобства, которые могут ожидать испытуемых в процессе исследования, перечислялись врачами-специалистами перед проведением исследования в полном объеме на каждом этапе и для всех групп исследуемых. Информация для испытуемых и форма информированного согласия излагались языком, доступным для понимания широкого круга лиц, не содержали специальных терминов и утверждений, которые могли быть неверно поняты или двояко истолкованы испытуемым. Ожидаемые эффекты и риск для испытуемого излагались четко и понятно для исследуемого. После этого добровольцы давали письменное информированное согласие на исследование с использованием препаратов в 2 экземплярах (1 оставался у добровольцев).
На каждом этапе исследований добровольцы получали одно фармакологическое средство. В зависимости от пути введения используемые препараты можно разделить на 2 группы. Первая группа - фармакологические средства, применяемые интраназально: цитофлавин (раствор, содержащий 10% янтарной кислоты, 2% инозина, 1% никотинамида, 0,2% рибофлавина мононуклеотида), реамберин 3 мг, дельтаран 20 мг, мексидол 10 мг, церебролизин 43 мг, нираце-там (луцетам) 40 мг, кортексин 0,5 мг, семакс 0,2 мг, ноопепт 0,1 мг и дилепт 0,1 мг (все перечисленные препараты по 0,2 мл в виде капель в нос). Вторая группа - препараты, применяемые внутрь: фенотропил 0,1 г, гипоксен 0,25 г и винпотропил (включающий пирацетам 0,4 г + винпоцетин 0,005 г). Также в качестве фармакологического средства использовали этанол (4 г и 40 г в пересчете на чистый алкоголь), принимаемый внутрь в виде 2% и 20%-ного раствора в сравнении с действием плацебо (минеральная вода «Аква минерале»). В каждую группу входило 16-18 добровольцев. Группа, в которой оценивался плацебо-эффект (принимали капсулы, содержащие крахмал, по внешнему виду соответствовавшие капсулам гипоксена или винпотропила, или получали интраназально капли 0,9%-ного раствора хлорида натрия (физиологического раствора), составила 8-9 человек на каждом этапе. За контроль взяты показатели, полученные в этой группе испытуемых при ранее проводимых испытаниях при таких же условиях (высокая и низкая температура, высотная гипоксия), но без приема каких-либо препаратов.
С учетом фармакокинетики используемых препаратов фармакологические средства или плацебо испытуемые получали за 30 минут при интраназаль-ном введении и за 45 минут при приеме внутрь (капсулы) до начала каждого этапа исследования (то есть трижды за 3 дня исследований). Исследование одобрено Комитетом по вопросам этики Военно-медицинской академии им. СМ. Кирова (протокол № 58 от 10.10.2006 г.).
Учитывая технические возможности термобарокомплекса (объем рабочей камеры) и продолжительность экспозиции предъявляемых испытуемым климатических факторов, а также задачи, стоящие перед выполнением стендового диссертационного исследования, подбор методов исследования строился на требованиях максимальной информативности показателей проб при моделировании влияния факторов внешней среды. Функциональное состояние человека при этом должно приближаться к реальному рабочему. Влияние факторов выполнения деятельности изучали при нескольких фиксированных значениях, практически наиболее значимых. Конечный перечень методик, включенных в исследование, представляет собой широко известные, зарекомендовавшие себя с точки зрения надежности, простоты выполнения и обработки полученных данных пробы. Они в полной мере отражают наиболее значимые параметры физиологических функций организма, профессионально значимых качеств и работоспособности (физической и умственной) (Копанев В.И. с соавт., 1987; Загрядский В.П., Сулимо-Самуйлло З.К., 1991).
Изучение влияния пептидных препаратов на функциональное состояние организма в условиях воздействия холода
Регистрация вегетативных показателей в условиях воздействия холодного климата выявила следующие закономерности (табл. 1). Кортексин достоверно (р 0,05) снижал (-11%) значения частоты сердечных сокращений в покое (ЧССп) в сравнении с показателями, полученными в контрольной группе. При этом он повышал на 10% значения систолического артериального давления (АДСр) и на 10,5% показатели частоты сердечных сокращений (ЧССр, р 0,05) при выполнении физической нагрузки. Действие ноопеита выявило снижение на 12% показателей ЧССп и увеличение на 11,4% показателей АДСр в сравнении с данными, полученными в контрольной группе (р 0,05). Наиболее выраженные изменения показателей сердечной деятельности вызвало применение церебролизина. Так, в состоянии покоя показатели систолического артериаль ного давления (АДСп) снижались на 9,2% по отношению к группе контроля и плацебо и на 12% ЧССп в сравнении с контролем (р 0,05).
При предъявлении физической нагрузки достоверно (р 0,05) по отношению к обеим группам сравнения (контрольной и плацебо) на 11 % повышалось АДСр и на 14% снижалось диастолическое артериальное давление (АДДр). Данные физиологических параметров всех исследуемых препаратов до входа в климатическую камеру заметно не отличалось от показателей внутри камеры. Отличия были выявлены у всех пептидных средств по показателю МОД, который повышался в среднем на 30% (р 0,05) в условиях холодового воздействия. Также при данном режиме ноопепт повышал на 16% ЧССп (р 0,05).
Воздействие холода изменяет деятельность кардиореспираторной системы (табл. 2). Полученные интегральные показатели соотношения изменений СД и ЧСС соответствуют таким же данным, регистрируемым в термокомфортных условиях. Кортексин в условиях холодного климата достоверно по отношению к обеим группам сравнения (р 0,05) повышал на 30% пульсовое давление в состоянии покоя (ПДп). Действие церебролизина вызвало более существенные изменения: на 30% по отношению к группам контроля и плацебо повышалось пульсовое давление при физической нагрузке (ПДр) и снижалось на 4% среднединамическое давление в покое (СДДп, р 0,05). При сравнении данных, полученных при введении препаратов до входа в камеру и аналогичных показателей при воздействии холода, только у церебролизина СДДр на 7% оказалось выше. Тенденция к увеличению роли симпатической регуляции при приемке фармакологических средств до входа в камеру сохраняются и при воздействии пониженных температур. Это свидетельствует о стабилизирующем действии препаратов на вегетативные функции организма при воздействии холода. Применение кортексина повышает физическую (показатели пробы PWCno увеличились на 27%) и умственную (показатели методики «арифметический счет» - в 4 раза) работоспособность (р 0,05). Ноопепт в большей степени влиял на физическую работоспособность (повышение показателей пробы PWCno на 15% (р 0,05). Церебролизин оказывал существенное влияние на величину тремора (статическая треморометрия), понижая на 35 % данный показатель (р 0,05). Изменения физической работоспособности у испытуемых в условиях холодного климата наиболее ярко выражены при сравнении показателей пробы PWCno ДО и после воздействия экстремального климатического фактора (рис. 2). Действие кортексина характеризуется значительным (на 31%) по отношению к контролю и (на 27%) по отношению к показателям, регистрируемым до входа в камеру, увеличением данных. Достоверными только по отношению к группе контроля оказались значения для ноопепта (увеличение показателей на 15%о). Это указывает на стабилизирующее по отношению к физической работоспособности действие данного препарата. А для церебролизина воздействие низкой температуры снижало показатели до уровня контрольной группы. В соответствии с показателями пробы PWCno изменялись данные МГЖ (из формулы вычисления видно, что величина МІЖ пропорциональна пробе PWCno). Влияния на ММУ исследуемые препараты не оказывали.
Выполнение тестовых методик испытуемыми выявило, что на субъективный статус оказывал выраженное положительное влияние лишь ноопепт (табл. 4). Он достоверно улучшал показатели самооценки испытуемых, повышая на 18% активность (тест САН), что указывает на преимущественное влияние препарата на субъективную составляющую состояния организма. Кроме того, ноопепт снижал ситуативную тревогу и личностную тревожности испытуемых (Р 0,05).
Таким образом, в условиях холодного климата наиболее выраженное положительное действие на физиологический компонент функционального состояния оказывал кортексин, а на субъективный статус - ноопепт. Церебролизин, значительно снижая величину тремора, в условиях воздействия низких температур на организм можно рекомендовать специалистам, чей труд связан с тонкими координированными движениями (водители транспорта, штурманы, стрелки, спортсмены). В условиях жаркого климата (табл. 5) все исследуемые препараты достоверно (р 0,05) снижали АДСп и АДДр: кортексин на 11 и 17%, церебролизин на 11% и 18%, ноопепт на 9,4% и 12% соответственно. Также при физической нагрузке кортексин снижал на 9% АДСр и увеличивал на 8% ЧССр. Повышение ЧССр было выявлено и для церебролизина, этот показатель повысился на 14% (р 0,05). Вегетативные показатели дыхательной системы достоверно изменялись лишь при применении ноопепта, на 45% (р 0,05) снижался МОД.
Воздействие повышенных температур вызывает значительные изменения в деятельности сердечно-сосудистой системы, что ярко проявилось в динамике интегральных показателей (табл. 6). Кортексин и церебролизин оказывают практически сходное выраженное действие, что проявилось более чем в 2 раза увеличением интегрального показателя СД при неизменном уровне ЧСС для кортексина и 40% приростом данного показателя для церебролизина (р 0,05). Параллельно снижалось ПДп на 21% и 30%, соответственно. Также для этих препаратов характерно снижение СДДр для кортексина на 9% и для церебролизина на 14% (р 0,05). Значительно увеличился ВИ как в состоянии покоя, так и при выполнении физической нагрузки, что соответствует выраженному преобладанию симпатической регуляции. Действие ноопепта проявилось лишь в достоверном (р 0,05) изменении ВИ в депрессорную сторону.
