Блокирование проводимости миелинизированных нервных волокон седалищного нерва лягушки производными имидазо[1,2-]бензимидазола Шуреков Владимир Васильевич

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Обзор литературы 11

1.1 Местные анестетики: их свойства и классификация 11

1.2 Структурная организация натриевых каналов возбудимых мембран 14

1.3 Изменение электрической активности возбудимых мембран под влиянием местных анестетиков 21

ГЛАВА 2. Объект, материалы и методы исследования 53

2.1 Морфология седалищного нерва и миелинизированного нервного волокна 53

2.2 Методика отведения электрической активности от одиночных мие-линизированных нервных волокон, целого и денудированного нерва 55

2.3 Растворы, фармакологические препараты и газовые смеси 59

ГЛАВА 3. Результаты исследований и их обсуждение 63

3.1 Блокирование проводимости одиночных нервных волокон, целого и денудированного седалищного нерва производным имидазо[1,2-а] бензимидазола РУ-353 63

3.1.1 Влияние рН наружного раствора на скорость блокирования проводимости нервных волокон веществом РУ-353 67

3.1.2 Усиление блокирования проводимости нервных волокон веществом РУ-353 при насыщении наружного раствора углекислым газом 77

3.2 Изменение проводимости нервных волокон целого и денудированного нерва под влиянием производного имидазо[1,2-а] бензимидазола РУ-1117 80

3.2.1 Влияние рН наружного раствора на скорость блокирования проводимости нервных волокон веществом РУ-1117 83

3.2.2 Ускорение блокирования проводимости нервных волокон веществом РУ-1117 при насыщении наружного раствора углекислым газом 92

3.3 Блокирование проводимости нервных волокон, целого и денудированного нерва под действием производного имидазо[1,2-а] бензимида-зола РУ-1275 94

3.3.1 Блокирование проводимости нервных волокон денудирован-ного нерва производным имидазобензимидазола РУ-1275 96

3.3.2 Влияние рН наружного раствора на скорость блокирования проводимости нервных волокон веществом РУ-1275 97

3.3.3 Усиление блокирования проводимости нервных волокон производным имидазобензимидазола РУ-1275 при насыщении наружного раствора углекислым газом " 103

3.4 Сравнение скорости блокирования проведения возбуждения нервных волокон новокаином и тримекаином с таковым производными имидазо [ 1,2-а] бензимидазол а 106

Заключение 110

Выводы 115

Литература 117

• Местные анестетики: их свойства и классификация
• Изменение электрической активности возбудимых мембран под влиянием местных анестетиков
• Блокирование проводимости одиночных нервных волокон, целого и денудированного седалищного нерва производным имидазо[1,2-а] бензимидазола РУ-353
• Влияние рН наружного раствора на скорость блокирования проводимости нервных волокон веществом РУ-1117

Введение к работе

Актуальность исследования

Несмотря на широкий выбор имеющихся в настоящее время местноане-стезирующих препаратов (новокаин, тримекаин, лидокаин, дикаин, бупива-каин, ропивакаин и др.), необходимость в поиске и изучении новых веществ и факторов, обладающих местноанестезирующей активностью, остаётся одной из актуальных задач современной физиологии и медицины. Требования, предъявляемые к анестезирующим средствам, не сводятся только к обеспечению необходимой скорости, глубины, длительности и обратимости обезболивания, они также предусматривают минимизацию их побочных эффектов. Сформировалась потребность на более высоком, качественном уровне управлять процессами анестезии: регулировать глубину и скорость наступления, уменьшать и устранять её побочные эффекты. Если при проведении процедур обезболивания в медицинских учреждениях основные требования предъявляются к скорости наступления обезболивания и его обратимости, то при длительной транспортировке пострадавших, часто требуется обеспечение глубокой и продолжительной анестезии, длящейся часами. К сожалению, пока ещё невозможно в полной мере обеспечить эти потребности имеющимися в настоящее время средствами и подходами. Всё это диктует необходимость оптимизации использования традиционных анестетиков и экспериментальные исследования новых местноанестезирующих средств и их комбинаций.

Анестетики относятся к разным классам химических соединений. Многие из них являются третичными аминами, молекулы которых состоят из трёх частей: липофильного ароматического бензольного кольца, гидрофильного третичного амина и соединяющей их цепи. Соединяющая цепь может быть представлена эфиром или амидом, которые во многом определяют их фарма-кодинамическую и фармакокинетическую активность, что позволяет делить местные анестетики на эфирные и амидные (Малрой М., 2005; Катцунг Б.Г.,

2007; Калви Т.Н. Уильяме Н.Е., 2007; Овечкин A.M., 2006; Covino В. G., 1986; Strichartz G.R., 1987).

Производные имидазо[1,2-а]бензимидазола с лабораторными шифрами РУ-353, РУ-1117 и РУ-1275 относятся к аминам, которые в растворе существуют в двух формах: нейтральной и заряженной (Галенко-Ярошевский А.П., 2009). Активность анестезирующих веществ может зависеть как от соотношения заряженных и нейтральных молекул в наружном растворе, поскольку последние определяют скорость диффузии их через липидный матрикс клеточной мембраны в аксоплазму, так и от обретения вошедшими в неё молекулами анестезирующих веществ заряда, который обеспечивает вход их во внутреннее устье натриевых каналов, блокируя их ионную проводимость (Беляев В.И., Ходоров Б.И., 1965; Беляев В.И. 1973; Ходоров Б.И., 1990; Пе-ганов Э.М. и др., 1976; Narahashi Т. et al. 1969; Ritchie J.M., Greengard P., 1966; Strichartz G.R., 1987; Butterwort J.F., Strichartz G.R., 1990). Нарушения- -натриевой проводимости производятся и нейтральными молекулами, которые, оставаясь в липидном матриксе мембраны, взаимодействуют;с воротным механизмом натриевых каналов, нарушая его функционирование (Ходоров Б.И. и др, 1979).

К настоящему времени на миелинизированных нервных волокнах показано (Ходоров Б.И. и др, 1965, 1973, 1980; Беляев В.И., 1965; Пеганов Э.М. и др., 1976, 1977; Заборовская Л.Д., 1979; Khodorov В. et al., 1976; Hille В., 1977), что достаточно хорошо изученные амины (такие как новокаин, триме-каин и лидокаин) приводят к понижению максимальной натриевой проницаемости и значительно изменяют процесс натриевой инактивации: доля натриевых каналов, находящихся в состоянии быстрой натриевой инактивации при потенциале покоя, значительно увеличивается, а реактивация каналов (выход из инактивированного состояния) после окончания деполяризации мембраны существенно замедляется.

Сравнительно недавно установлено (Галенко-Ярошевский А.П., и др.,

/

2000 а, б; Анисимова В.А. и др., 2002), что производные имидазо[1,2-а]бензимидазола проявляют выраженную местноанестезирующую (поверхностную и проводниковую) активность, которая превосходит таковую бупи-вакаина (маркаина) и дикаина (тетракаина). В связи с этим проводятся разнонаправленные исследования по изучению влияния нового класса местноане-стезирующих веществ на различные биологические объекты (Галенко-Ярошевский А.П. и др., 2002 а, б, в; 2005 б), в том числе на электрогенез различных возбудимых мембран и синаптических образований (Галенко-Ярошевский А.П. и др., 2002 а, б, в; 2005 б; Галенко-Ярошевский А.П. и др., 2007 б, в, г, д).

Как известно, многие местноанестезирующие вещества способны вызывать как тоническое блокирование проведение возбуждения, проявляющееся в уменьшении амплитуды потенциала действия нервного волокна в ответ на одиночный раздражающий стимул, так и стимул-зависимое (частотно-зависимое) блокирование проведения возбуждения - дополнительное снижение амплитуды потенциалов действия в процессе ритмической стимуляции (Пеганов Э.М. и др., 1976; Ходоров Б.И. 1980; Мангушева Н.А. и др., 1992, 1993; Мангушева Н.А., Каталымов Л.Л., 2007; Ревенко СВ., Гаврилов И.Ю., 2007; Strichartz G.R., 1973; Courtney K.R., 1975; НШе В., 1977; Butterwort J.F., Strichartz G.R., 1990; Stanner C.F. et al., 1984, 1985; Bokesch P.M., et al., 1987; Chemoff D.M., 1990).

Большая часть физиологических исследований по изучению механизмов проводниковой анестезии выполнена на миелинизированных нервных волокнах лягушки (Ходоров Б.И. и др., 1973, 1977, 1979, 1980; Беляев В.И. 1973; Пеганов Э.М., и др., 1973, 1976, 1977; Заборовская Л.Д., 1979; Максимов Г.В. и др., 1989, Мангушева Н.А. и др., 1992, 1993; Мангушева Н.А., Каталымов Л.Л., 1995, 1997, 2000, 2007; НШе В., 1977; Bokesch P.M., et al., 1987; Strobel G.E., Bianchi СР., 1987; Catchlove R.F.H., 1973; Courtney K.R., 1980; Strichartz G.R., 1973, 1987), поэтому для получения сопоставимых результатов мы про-

водили свои исследования на этом же объекте.

Вещества РУ-353 и РУ-1117, с учётом фармакологических свойств и тех-нолого-экономических возможностей синтеза, являются перспективными лекарственными средствами (Галенко-Ярошевский А.П., 2009). РУ-353 проявляет высокую обезболивающую активность при проводниковом методе анестезии (Галенко-Ярошевский А.П. и др., 2005 а), а РУ-1117 — при поверхностном (Галенко-Ярошевский А.П., 2009). РУ-353 и РУ-1117 при подкожном, внутривенном и внутрибрюшинном введении менее токсичны, чем маркаин и дикаин (Галенко-Ярошевский А.П., Варлашкина И.А., 2006; Галенко-Ярошевский А.П., 2009). Это обусловливает необходимость детального изучения влияния данных анестезирующих веществ на различные возбудимые ткани, в том числе — миелинизированные нервные волокна.

Цель и задачи исследования _v

Цель исследования - изучить особенности блокирования проведения возбуждения миелинизированных нервных волокон производными имида-Г зо [ 1,2-а] бензимидазола.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать динамику блокирования проводимости нервных волокон производными имидазо[1,2-а]бензимидазола РУ-353, РУ-1117 и РУ-1275 в физиологическом растворе с рН = 7.3.

2. Изучить влияние оболочек нерва на развитие блокирования проводимости нервных волокон под действием РУ-353, РУ-1117 и РУ-1275.

3. Изучить влияние рН наружного раствора и снижения рН аксоплазмы нервных волокон на блокирование проведения возбуждения, вызываемое РУ-353, РУ-1117 и РУ-1275.

4. Определить время, за которое происходит устранение блокирования проводимости нервных волокон при отмывании анестезирующих веществ в физиологическом растворе.

Положения, выносимые на защиту

4. Производные имидазо[1,2-а]бензимидазола с лабораторными шифрами РУ-353, РУ-1117 и РУ-1275 вызывают последовательное уменьшение амплитуды потенциалов действия, возникающих в ответ на одиночное и максимальное раздражение — тоническое блокирование проводимости нервных волокон, а также дополнительное уменьшение их амплитуды в процессе ритмической стимуляции — стимул-зависимое блокирование. Оба вида блокирования проводимости нервных волокон развиваются с одинаковым латентным периодом. Все исследованные производные имида-зо[1,2-а]бензимидазола оказались анестезирующими веществами более быстрого и длительного действия, чем широко применяемые анестетики ^ч новокаин и тримекаин.

5. Скорость наступления и продолжительность блокирования проводимости миелинизированных нервных волокон производными имидазо[1,2-ос]бензимидазола зависят от молекулярной структуры и концентрации анестезирующих веществ, проницаемости эпи- и периневральных оболочек, активной реакции наружного раствора и аксоплазмы нервных волокон. По скорости развития блокирования проводимости нервных волокон производные имидазо[1,2-а]бензимидазола образуют следующий ряд: РУ-353 —» РУ-1117-» РУ-1275.

Научная новизна

Впервые показано, что производные имидазо[1,2-а]бензимидазола РУ-353, РУ-1117 и РУ-1275 вызывают тоническое и стимул-зависимое блокирование проводимости миелинизированных нервных волокон.

Выявлено, что эпи- и периневральные оболочки нерва являются значительным барьером для блокирования проведения возбуждения миелинизиро-ванных нервных волокон производными имидазо[1,2-а]бензимидазола.

Впервые получены экспериментальные данные о влиянии активной реакции наружного раствора и аксоплазмы нервных волокон на скорость блокирования проводимости нервных волокон, вызываемого РУ-353, РУ-1117 и РУ-1275.

Установлено, что снижение рН наружного раствора замедляет развитие блокирования проведения возбуждения в миелинизированных нервных волокнах производными имидазо[1,2-а]бензимидазола, а увеличение рН наружного раствора — ускоряет блокирование. Снижение рН аксоплазмы путём насыщения наружного раствора углекислым газом ускоряет производимое производными имидазо[1,2-а]бензимидазола блокирование проведения возбуждения.

Научно-практическая ценность

Выявленные в работе факторы, влияющие на скорость, продолжительность и обратимость блокирования проводимости нервных волокон, вызываемого производными имидазо[1,2-а]бензимидазола РУ-353, РУ-1117, РУ-1275, могут быть использованы на доклинических и клинических этапах исследования данных анестезирующих веществ.

Полученные результаты исследования включены в учебный курс физиологии человека и животных в Ульяновском государственном педагогическом университете.

Апробация работы

Основные результаты диссертации доложены на I Съезде физиологов СНГ (Сочи, Дагомыс, 19-23 сентября 2005); конференциях Ульяновского государственного педагогического университета им. И.Н. Ульянова (Итоговая научно-методическая конференция, 18 - 25 февраля 2009 года; 4-9 марта 2010 года), Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии (Международная научно-практическая конференция «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения», 26 — 28 мая 2009 года) и Ульяновского государственного университета (II конференция молодых учёных медико-биологической секции Поволжской ассоциации государственных университетов, 22 сентября 2009 года; III Всероссийская конференция с международным участием «Медико-физиологические проблемы экологии человека», 22 - 25 сентября 2009 года). По теме диссертации опубликовано 11 работ, из которых 2 — в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объём диссертации

Диссертационная работа выполнена на 134 страницах машинописного текста, включает 40 рисунков, 7 таблиц. Диссертация включает в себя: «введение», «обзор литературы», «результаты исследования и их обсуждение», «заключение», «выводы» и «список литературы», включающий 143 источника, из которых 77 - иностранных авторов.

Список основных сокращений

мВ - милливольт

мкм - микрометр

мс - миллисекунда

ПД - потенциал действия

СЗБ - стимулзависимое блокирование

ТБ - тоническое блокирование

рН - водородный показаетель

рКа - константа диссоциации

Местные анестетики: их свойства и классификация

Местными анестезирующими веществами называются вещества, вызывающие обратимую потерю чувствительности тканей, блокируя проведение возбуждения нервных волокон.

Все местные анестетики имеют сходное химическое строение. Они состоят из трёх частей: липофильного ароматического бензольного кольца, гидрофильного третичного амина и соединяющей их цепочки. Соединяющая промежуточная цепь может быть представлена эфиром (-СОО-) или амидом (-NHCO-), которые во многом определяют их фармакодинамическую и фар-макокинетическую активность, что позволяет делить местные анестетики на эфирные и амидные (рис. 1). К анестетикам группы эфиров относят: новокаин, бензокаин, дикаин, а к амидным анесетикам - лидокаин, тримекаин, бу-пивакин, тримекаин. Между этими двумя группами местных анестетиков существуют важные различия. Эфиры относительно нестабильны в растворах и в организме быстро гидролизируются холинэстеразой цитоплазмы. Одним из продуктов гидролиза является парааминобензойная кислота, которая часто вызывает аллергиеческие реакции. Напротив, амиды относительно стабильны в растворе и медленно расщепляются амидазами печени, в связи с этим амиды дольше сохраняются на месте введения, оказывая более глубокую и продолжительную анестезию (Малрой М., 2005; Катцунг Б.Г., 2007; Калви Т.Н. Уильяме НЕ., 2007; Овечкин A.M., 2006; Covino В. G., 1986; Strichartz G.R., 1987).

Химическое строение местных анестетиков определяет их физико-химические характеристики и клинические свойства. Основные различия местных анестетиков заключаются в растворимости в липидах, связывании с белками тканей и константе диссоциации (рКа).

Существует тесная корреляция между растворимостью анестетика в липидах и его мощностью. Она отражает способность проникать через оболочки нерва и клеточные мембраны нейронов в цитоплазму нервной клетки. Например, бупивакаин приблизительно в четыре раза мощнее лидокаина вследствие их разной растворимости в липидах.

Связывание с белками тканей влияет на продолжительность действия анестетиков. Например, действие новокаина, слабо связывающегося с белками тканей, в большинстве случаев непродолжительно; напротив, бупивакаин и ропивакин, сильно связывающихся с белками и обладают большей про- должительностыо действия. Лидокаин умеренно связывается с белком и имеет среднюю продолжительность. рКа местных анестетиков является наиболее важным фактором, влияющим на скорость наступления блокирования проводимости нервных волокон. рКа соответствует рН раствора, при котором 50 % молекул анестетика находится в ионизированной (заряженной) форме, а другие 50 % - в неионизиро-ванной (нейтральной) форме. У анестетиков с низким рКа блокирование развивается быстрее, поскольку при рН = 7.4 большая часть анестетика находится в нейтральной форме, благодаря чему анестетики могут проникать через липидный слой клеточной мембраны в цитоплазму. Напротив, при высоких значениях рКа блокирование развивается медленнее, так как при рН = 7.4 меньшая доля анестетика находится в нейтральной форме. Например, у лидокаина рКа составляет 7.9: это означает, что 33 % местного анестетика при рН = 7.4 находится в растворе в нейтральной форме. Бупивакаин имеет рКа =8.1: при рН = 7.4; только 17 % этого препарата находится в растворе в нейтральной форме, которая способна к диффузии. Именно этим объясняется более быстрое действие лидокаина по сравнению бупивакаином. Тем не менее, на скорость развития блокирования проведения нервных импульсов могут влиять и другие факторы, например, концентрация анестетика (Катцунг Б.Г., 2007; Калви Т.Н. Уильяме Н.Е., 2007).

Основной мишенью анестезирующих веществ являются натриевые каналы. Представление о структурной организации натриевых каналов со временем изменялось. В структуре натриевого канала первоначально выделяли наружное и внутреннее устье и селективный фильтр. Наружное и внутреннее устья способны принимать ионы с их гидратными оболочками, а селективный фильтр — ионы без гидратных оболочек. Считается (НШе В., 1975 а), что положительно заряженная гуанидиновая группировка атомов, входящая в состав блокаторов натриевых каналов тетродотоксина и сакситоксина, заходит внутрь канала вплоть до селективного фильтра, а оставшаяся часть молекулы блокатора застревает в наружном устье канала (рис. 2). Блокаторы натриевых каналов тетродотоксин и сакситоксин блокируют натриевые каналы снаружи мембраны, а четвертичные производные местных анестетиков, находящиеся в перманентно заряженной катионной форме, блокируют натриевые каналы со стороны внутреннего устья.

Изменение электрической активности возбудимых мембран под влиянием местных анестетиков

Снижение рН от 7.3 до 6.0 практически не влияло на натриевую проницаемость как при действии новокаина, так и тримекаина. Происходил лишь характерный для уменьшения рН сдвиг кривой PNa в сторону положительных значений Е. В том же направлении смещались вдоль оси напряжения кривые hoo и Soo. В этом отношении эффект снижения рН сходен с эффектом увеличения наружной концентрации кальция и, вероятно, определяется той же причиной — связыванием (или экранированием) ионами БҐ фиксированных отрицательных зарядов на поверхности мембраны.

Константа диссоциации рКа соответствует рН раствора, при котором 50 % молекул анестетика находится в ионизированном состоянии четвертичного соединения, а другие 50 % - в неионизированной третичной форме (Малрой М., 2005). Для проникновения анестетика внутрь клетки необходима жирорастворимая неионизированная форма. Так как многие местные анестетики являются слабыми основаниями, они находятся в растворе в равновесном состоянии между двумя (жирорастворимой неионизированной и водорастворимой катионной) формами (рис. 8). Стремление к существованию в основной или ионизированной форме зависит от концентрации ионов водорода и описывается, как раз, через константу диссоциации рКа. Доля молекул местного анестетика, которая находится в неионизированной (основной) форме зависит от константы диссоциации анестетика и рН раствора. Анестетик с рКа = 8.4 диссоциирует на такое число положительно заряженных час-тиц, которое является в 10 большим по сравнению с 50 % равновесной точкой при рН = 5.4, что приводит к соответствующему соотношению (рис. 8). При инъекции в ткани тела рН увеличивается и это соотношение стремится к равновесию, но по количеству положительно заряженных частиц всё же ещё отличается от него в 10 раз. В растворах с более высокой рКа это соотношение смещено от равновесной точки ещё больше. Из-за того, что только неионизированные формы могут проникать через липидные слои мембраны, растворы с более высокой рКа обычно действуют медленнее вследствие меньшей эффективности препарата в месте действия.

В противоположность новокаину и тримекаину, анестезин, не имеющий азота в алкильной цепи, практически не диссоциирует в солевом растворе. Согласно данным В. НШе (1968), анестезин в концентрации 0.3-10"3 моль полностью угнетает ПД перехвата Ранвье. Эксперименты Э.М. Пеганова и др. (1976) показали, что данный эффект связан исключительно со снижением максимальной натриевой проницаемости. Медленная натриевая инактивация при действии анестезина не развивается, поэтому предположили, что с каждым рецептором мембраны взаимодействует лишь одна молекула анестезина. Константа диссоциации К данной реакции оказалась равной 0.4-10"4 моль, совпадая тем самым с величиной К для тримекаина.

Четвертичное производное тримекаина QX оказалось абсолютно неэффективным при наружном применении к нодальной мембране. При концен-трации 0.5-10" моль QX не повлиял ни на кривую «ток - напряжение», ни на медленную натриевую инактивацию. Пеганов Э.М. и др. (1976) предположили, что неэффективность QX, вероятно, определяется его неспособностью проникать в липидные слои мембраны. В пользу такой интерпретации говорит то, что четвертичный амин QX-572, имеющий в своей структуре два ароматических кольца и в связи с этим обнаруживающий способность растворяться в липидах, снижает INa не только при внутриаксональном, но и при наружном приложении (Strichartz G.R., 1973; Courtney K.R., 1974).

В экспериментах Э.М. Пеганова и др. (1976) QX-572 в концентрации 0.136-10" моль приводил к значительному уменьшению натриевых токов. Авторам удалось обнаружить ряд особенностей данного действия QX-572. Уменьшение пиков натриевых токов под влиянием новокаина, тримекаина и анестезина развивается очень быстро - при любой концентрации эффект достигает устойчивого уровня за 200 - 300 мс. При использовании QX-572 уменьшение пиков натриевых токов происходит медленно и достигает устойчивого уровня лишь через 2-5 мин. Медленная натриевая инактивация под влиянием QX-572 не возникает, а наблюдается только стимул-вызванная блокада.

Отдельно авторами (Пеганов Э.М. и др., 1976) изучены закономерности блокирования натриевых каналов в условиях стимуляции. В работе G.R. Stri-chartz (1973) показано, что при внутриаксональном применении четвертичных производных лидокаина QX-314 и QX-222 на фоне стойкого «тонического» снижения максимальной натриевой проницаемости на протяжении эксперимента можно наблюдать обратимое «фазическое» снижение натриевого тока. Вызванное стимуляцией блокирование постоянно нарастает в серии импульсов - даже если импульсы следовали с интервалом 1 с. На основании полученных данных G.R. Strichartz (1973) сделал предположение о присутствии в натриевом канале двух рецепторов, с которыми связываются четвертичные производные анестетиков. Первый рецептор, ответственный за стойкое блокирование, расположен вблизи внутреннего устья канала и непосредственно доступен для анестетика. Второй рецептор находится в глубине внутреннего устья канала и становится доступным для анестетика в случае, если канал открыт (анестетик достигает рецептора через внутреннее устье).

Блокирование проводимости одиночных нервных волокон, целого и денудированного седалищного нерва производным имидазо[1,2-а] бензимидазола РУ-353

Раздражение одиночного нервного волокна деполяризирующим стимулом приводит к возникновению ПД амплитудой 61 ± 8 мВ и длительностью 1.8 ± 0.35 мс (рис. 3.1.1, А, а). Во время ритмической стимуляции частотой 10, 50, 100 и 300 имп/с амплитуда ПД не изменяется (рис. 3.1.1, А, в). Добавление 1 ммоль/л РУ-353 к раствору Рингера приводило к возникновению ТБ проводимости одиночного нервного волокна. Снижение амплитуды ПД до 50 % исходной величины в растворе с исследуемым веществом зарегистрировано через 0.33 ± 0.06 мин (рис. 3.1.1, Б, а). Во время ритмической стимуляции длительностью 1 с амплитуда ПД при частоте 100 имп/с снижалась на 11 ± 3 %, частоте 300 имп/с — на 23 ± 5 % (рис. 3.1.1, Б, в). Слабое СЗБ проводимости одиночного нервного волокна по сравнению с целым нервом связано с тем, что на целом нерве в генерации ПД участвует совокупность нервных волокон.

На одиночных нервных волокнах практически невозможно изучить скорость отмывания анестезирующих веществ, поскольку отмывание анестезирующих веществ происходит очень медленно и одиночное нервное волокно во время отмывания утрачивает свои физиологические свойства.

Раздражение седалищного нерва, выдержанного в течение одного часа в физиологическом растворе Рингера, одиночным максимальным стимулом вызывает возникновение ПД амплитудой 18 ± 3 мВ (рис. 3.1.2, А, а). В процессе 1-секундной ритмической стимуляции нерва частотой 10, 50, 100

Введение в омывающий нерв физиологический раствор Рингера 1 ммоль/л РУ-353 приводило к снижению амплитуды одиночного ПД нерва -тоническому блокированию проводимости нервных волокон седалищного нерва. Снижение амплитуды одиночного ПД до 75 % исходной величины в физиологическом растворе с веществом РУ-353 произошло через 2 ± 0.7 мин, а до 50 % исходной величины ( блока проводимости) - через 4.8 ± 2.3 мин (рис. 3.1.2. Б, а). На фоне развившегося ТБ проводимости под влиянием РУ-353 ритмическая стимуляция длительностью 1 с дополнительно снижала амплитуду ПД, означая появление стимул-зависимого блокирования проводимости нервных волокон. Амплитуда ПД нерва во время 1-секундной ритмической стимуляции частотой 10 имп/с снижалась на 17 ± 1.9 %, 50 имп/с — на 29 ± 3.2 %, 100 имп/с - на 68.5 ± 18 %, 300 имп/с - на 82.4 ± 10.6 % (рис. 3.1.2. Б, б - д). После наступления Уг блока проводимости под влиянием РУ-353 его переносили в физиологический раствор для определения времени устранения блокирования проводимости нервных волокон седалищного нерва.

Восстановление амплитуды ПД до 75% исходной величины после отмывания седалищного нерва от РУ-353 происходило через 2.1 ± 0.8 ч, полное восстановление амплитуды ПД произошло через 5.8 ± 3.1 ч. В первые часы отмывания (1-4 ч) РУ-353 в физиологическом растворе зарегистрировано наибольшее СЗБ проводимости. Раздражение нерва ритмическими стимулами частотой 10 имп/с приводило к уменьшению амплитуды ПД на 31 ± 3 % (рис. 3.1.2. В, б). При более высоких частотах стимуляции нерва СЗБ развивалось еще быстрее, указывая, что анестезирующее вещество продолжает проникать из межволоконной жидкости в нервные волокна и блокировать их проводимость. При частоте 50 имп/с амплитуда ПД нерва в ритмическом ряду снизилась до нуля за 670 ±153 мс, при 100 имп/с за 350 ± 109 мс, при 300 имп/с — за 165 ± 34 мс (рис. 3.1.2. В, в - г). После 9 часов отмывания исследуемого вещества в физиологическом растворе СЗБ проводимости начало ослабевать (рис. 3.1.2. Г, б — г). В связи с тем, что функциональное состояние седалищного нерва может сохраняться при выдерживании в физиологическом растворе Рингера около трёх суток, отмывание анестезирующего вещества производили в течение именно этого времени. На 65 часу отмывания РУ-353 в физиологическом растворе СЗБ проводимости нервных волокон практически устранилось (рис. 2. Д, а - г).

В физиологическом растворе с рН = 7.3 скорость развития блокирования проводимости нервных волокон седалищного нерва под действием РУ-353 зависела от концентрации данного анестезирующего вещества. ТБ и СЗБ проводимости нервных волокон под влиянием 0.25 ммоль РУ-353 наступал через 17.2 ± 0.2 мин, под влиянием 1 ммоль - 4.8 ± 2.3 мин, а под влиянием 3 ммоль/л - 1.13 ± 0.25 мин.

При воздействии РУ-353 на денудированный нерв в физиологическом растворе Рингера блокирование проведения возбуждения наступало значительно быстрее, чем в аналогичных условиях, но с сохранённой оболочкой. Тоническое блокирование проведения (уменьшение амплитуды ПД до 50 %) под влиянием РУ-353 наступало за 0.4 ±0.1 мин.

Во время развития ТБ также возникает СЗБ, которое проявляется в уменьшении амплитуды ПД при ритмической стимуляции: при частоте 10 имп/с амплитуда ПД уменьшилась на 10.5 ±3 %, при 50 имп/с - на 31.5 ± 5 %, при 100 имп/с - на 47.5 ± 7 %, а при 300 имп/с - на 89 ± 10 %. Устранение ТБ и СЗБ проведения (после воздействия РУ-353 на денудированный нерв) при отмывании анестезирующего вещества в исходном растворе Рингера не происходило. ТБ остаётся на уровне Vi блокирования проведения, а СЗБ проведения наиболее выражено в первые часы отмывания (1-5 ч). После воздействия на денудированный нерв РУ-353 устранения ТБ и СЗБ при отмывании анестетика от нерва в растворе Рингера не происходит.

Влияние рН наружного раствора на скорость блокирования проводимости нервных волокон веществом РУ-1117

Добавление РУ-1117 в раствор Рингера с рН = 7.3 приводило к ТБ проведения возбуждения в нервных волокнах. Снижение амплитуды одиночного ПД до 75 % исходной величины в растворе с анестетиком произошло за 6.25 ± 0.7 мин, а до 50 % исходной величины амплитуда ПД снижалась в течение 13 ± 5 мин (рис. 3.2.1, Б, а). После наступления ТБ проведения под действием РУ-1117 наступило СЗБ. Амплитуда ПД нерва в процессе 1-секундной ритмической стимуляции частотой 10 имп/с снизилась на 30.2 ± 7.5 %, при частоте 50 имп/с - на 44.6 ± 6.5 %, при частоте 100 имп/с - на 59.6 ± 9 %, при частоте 300 имп/с - на 76.4 ± 10 % (рис. 3.2.1, Б, б - д) (Галенко-Ярошевский А.П., Мангушева Н.А., Каталымов Л.Л., Шуреков В.В., 2007). После достижения половинного блока производили отмывание исследуемого вещества от нерва в растворе Рингера. Восстановление амплитуды одиночного ПД до исходной величины в процессе отмывания седалищного нерва от РУ-1117 не происходило. Амплитуда ПД восстанавливалась только до 75 % исходной величины - за 16.4 ± 5.3 ч.

Во время отмывания РУ-1117 падение амплитуды ПД при 1-секундной ритмической стимуляции усиливалось, и наибольшее СЗБ зарегистрировано с 1 по 31 ч отмывания. По истечении 31 ч от начала отмывания РУ-1117 в растворе Рингера амплитуда ПД в процессе 1-секундной ритмической стимуляции частотой 10 имп/с снизилась на 37.8 ± 3.5 %, а при 50 имп/с амплитуда ПД нерва снизилась до нуля за 286 ± 90 мс, при 100 имп/с - за 160 ± 50 мс, при 300 имп/с - за 65 ± 35 мс (рис. 3.2.1, Г, б — д). СЗБ сохранилось даже после 60 — 70 ч отмывания РУ-1117 от нерва, амплитуда ПД в процессе ритмической стимуляции частотой 10 имп/с снизилась на 6.2 ± 6 %, 50 имп/с — на 50.5 ± 17 %, а при 100 имп/с амплитуда ПД нерва снизилась до нуля за 837 ± 207 мс и при 3 00 имп/с - за 290 ± 123 мс (рис. 3.2.1, Д, б - д).

В физиологическом растворе с рН = 7.3 скорость развития блокирования проводимости нервных волокон седалищного нерва под действием РУ-1117 зависела от концентрации анестезирующего вещества. Блокирование проводимости нервных волокон под влиянием 0.25 ммоль/л РУ-1117 наступало через 36.3 ± 7 мин, под влиянием 1 ммоль/л - через 13 ± 5 мин, под влиянием 3 ммоль/л - через 5 ± ІМИН.

При воздействии РУ-1117 на денудированный нерв в нормальном растворе Рингера блокирование проведения возбуждения наступает значительно быстрее, чем в аналогичных условиях, но с сохранённой оболочкой. ТБ проведения возбуждения под влиянием РУ-1117 наступает за 1.44 ± 0.3 мин.

Во время Vi ТБ наступало СЗБ, выражающееся в уменьшении амплитуды ПД при ритмической стимуляции частотой 10 имп/с на 65 ± 5 мВ. При более высоких частотах стимуляции амплитуда ПД падает до нуля: при 50 имп/с -за 835 ± 223 мс, при 100 имп/с - за 335 ± 105 мс, при 300 имп/с - за 145 ± 50 мс.

Устранения ТБ и СЗБ после воздействия РУ-1117 на денудированный нерв и при последующем отмывании анестетика в исходном растворе Рингера не происходит. ТБ остаётся на уровне Vi блокирования проведения, а СЗБ проведения остаётся выраженным на протяжении всего времени отмывания анестетика. После 25 ч отмывания РУ-1117 от нерва в исходном растворе Рингера амплитуда ПД нерва в процессе ритмической стимуляции частотой 10 имп/с снижалась на 40 ± 10 %, а при более высоких частотах стимуляции амплитуда ПД снижалась до нуля: при 50 имп/с — за 735 ± 254 мс, при 100 имп/с - за 180 ± 35 мс, при 300 имп/с -за 110 ± 21 мс. Таким образом, развитие ТБ и СЗБ при воздействии РУ-1117 на денудированный нерв происходит в 9 раз быстрее, чем при воздействии данного препарата на нерв с сохранённой оболочкой (различия статистически достоверны, Р 0.01).

Производное имидазо[1,2-а]бензимидазола РУ-1117 в водных растворах способно протонироваться и имеет две константы ионизации рКа. Первая константа ионизации (рКаї) равна 4.96, а вторая (рКа2) - 8.71. При рН = 3.5 в состоянии H2R2+ и HR+ находится 97 % и 3 % соответственно, а при рН = 6.0

в состоянии H2R и HR находится 8.3 % и 91.7 % вещества. В нейтральной форме вещество при рН = 3.5 и рН = 6.0 не существует. При нормальном значении рН омывающего нервные волокна раствора (рН = 7.3) в нейтральной форме находится всего лишь 3.9 % вещества, в протонированном же состоянии - 96.1 % (из них 92.3 % в форме HR+ и 3.8 % в форме H2R2+) (Галенко-Ярошевский А.П., 2009).

Понижение рН омывающего раствора до 6.0 удлиняло время наступления ТБ. Снижение амплитуды одиночного ПД до 75 % от исходной величины под влиянием РУ-1117 в растворе Рингера с рН = 6.0 происходило за 28.7 ± 4.5 мин, а до 50 % исходной величины амплитуда ПД снижалась в течение 50 ± 10 мин (рис. 3.2.2, Б, а). На фоне ТБ наступало СЗБ; оно проявлялось в снижении амплитуды ПД нерва в процессе 1-секундной ритмической стимуляции. При частоте 10 имп/с амплитуда ПД снижалась на 36.2 ±12 %, при 50 имп/с - на 56.2 ± 16 %, при 100 имп/с - на 71.5 ± 14 %, при 300 имп/с - на 84.7 ± 9 (рис. 3.2.2, Б, б — д) (Галенко-Ярошевский А.П., Каталымов Л.Л., Шуреков В.В., Киселев А.В., 2009).

Устранения ТБ и СЗБ проведения не наблюдалось в процессе отмывания РУ-1117 в растворе Рингера после его воздействия в растворе с рН = 6.0. Амплитуда одиночного ПД в первые часы отмывания нерва продолжала снижаться, и её восстановление произошло только до 75 % от исходной величины после 22 ± 6.1 ч отмывания исследуемого вещества (рис. 3.2.2, Г, а). СЗБ в процессе отмывания РУ-1117 в растворе Рингера усиливалось. Наибольшая зависимость блокирования проведения от частоты стимуляции наблюдалась в интервале от 2 до 22 ч отмывания препарата, о чём свидетельствуют осциллограммы, представленные на рисунке 4.2 (В) и 3.3.2, (Г). После 22 ч отмывания РУ-1117 в растворе Рингера уменьшение амплитуды ПД нерва в процессе ритмической стимуляции частотой 10 имп/с происходило на 37.2 ± 6 % (рис. 3.2.2, Г, б), а при более высоких частотах стимуляции нерва амплитуда ПД снижалась до нуля: при 50 имп/с - за 307 ± 58 мс, при 100 имп/с - за 152 ± 46 мс, при 300 имп/с - за 65 ± 20 мс (рис. 3.2.2, В, б, г, д). В интервале от 60 до 70 ч отмывания тестируемого вещества в растворе Рингера амплитуда ПД в ритмическом ряду при частоте 100 имп/с падала до нуля за 750 мс, а при частоте 300 имп/с - за 600 мс (рис. 3.2.2, Д, г, д).

Похожие диссертации на Блокирование проводимости миелинизированных нервных волокон седалищного нерва лягушки производными имидазо[1,2-]бензимидазола

Влияние гиперкортицизма матери в период беременности на морфофункциональное состояние репродуктивной системы 1 и 2 поколения ее потомства Тембай Татьяна Владимировна

Роль 5-НТ_1А серотониновых, Д_1 и Д_2 дофаминовых рецепторов в нейроиммуномодуляции у мышей с оппозитными формами поведения Жукова Елена Николаевна

Хлорпирокатехин 1,2-диоксигеназы Rhodococcus opacus 1CP: кинетические и структурные свойстваКоломыцева Марина Павловна

Роль Н#2+#1АТФ-азы и Na#2+#1/H#2+#1-антипортера плазматической мембраны клеток корня в водном обмене галофита Suaeda altissimaЛуньков Роман Валентинович

Некоторые биохимические механизмы токсического действия 1,2,3,4,5-тетраметалбензолаСамсонов Вячеслав Михайлович

Влияние глицерина (пропантриола) и 1,2-пропандиола на структурно-функциональные характеристики криоконсервированных эритроцитов Лоевский Марк Михайлович

Идентификация генетических маркеров, ассоциированных с предрасположенностью к сахарному диабету тиа 1, на хромосомах 1,2,5 и 16Чернышева Ана

Морфофункциональные изменения тимуса при экспериментальном канцерогенезе, вызванном введением 1,2-диметилгидразина в различной дозировкеКострова, Ольга Юрьевна

Обмен адениловых нуклеотидов при ингаляционном воздействии 1,2,4-триметилбензолаКамилов Руслан Феликсович

Моделирование цитопротекторного действия 1-(2`-гидроксиэтил)-2-метил-5-нитроимидазола и его влияние на связанную воду мембран и белковПопыхова Эра Борисовна