Введение к работе
Актуальность проблемы.
Распространенность патологий, включающих гипоксическую компоненту, определяет исключительную важность и социальную значимость проблемы защиты организма от кислородной недостаточности и сопутствующего энергодефицита.
Согласно современным представлениям, энергетический обмен является мишенью для гипоксии и это связано с тем, что при снижении доставки кислорода к клетке и к митохондриям происходит фазное нарушение активности митохондриальных ферментов, начинающееся на субстратном участке дыхательной цепи, и, по мере усиления тяжести или длительности гипоксического воздействия, распространяющееся к терминальному ее участку [Лукьянова Л.Д., 1982-1997]. Принимая во внимание то, что митохондриальная дисфункция сопутствует практически любой патологии, нарушения электронтранспоргной и сопрягающей функции митохондрий в этих условиях, приводящие к снижению внутриклеточного пула макроэргов и, в силу этого, к подавлению широкого спектра энергозависимых функционально-метаболических систем, приобретают особое значение. Все это определяет необходимость изучения механизмов энергетических нарушений при гипоксии и разработки принципов их коррекции. Значение исследований в этой области усиливается тем фактом, что существует тесное взаимодействие между энергетическим обменом и функционально-метаболическим статусом организма.
Одним из эффективных современных способов их предупреждения и лечения является профилактическое и терапевтическое применение сукцинатсодержащих препаратов, которые обладают выраженными энерготропными и антигипоксическими свойствами. Сукцинат является энергетическим субстратом, окисляющимся в дыхательной цепи митохондриальным ферментом сукцинатдегидрогеназой (митохондриальный ферментный комплекс II). Усиление его окисления в условиях высокой восстановленности при гипоксии имеет термодинамические преимущества. Правомочность применения сукцинатотерапии для антигипоксической защиты организма экспериментально доказана [Кондрашова М.Н., 1976-2005, Лукьянова Л.Д., 1982-2007, Маевский Е.И., 2001]. В настоящее время имеется целый ряд лекарственных препаратов, в состав которых входит сукцинат. Все они успешно применяются в практической медицине. Однако поиск более эффективных сукцинатсодержащих лекарственных средств продолжается.
Все вышесказанное определило цель и задачи работы,
Цель диссертационной работы: выявить особенности энергетических нарушений, возникающих при разных формах кислородной недостаточности и проверить возможность их коррекции с помощью сукцинатсодержащего соединения проксипина, а также оценить его способность нормализовать нарушенные гипоксией различные показатели функциональной активности организма.
Задачи диссертационной работы:
1. Исследовать на двух разных моделях гипоксии (хронической глобальной ишемии
мозга и острой гипобарической гипоксии) особенности энергетических нарушений по
показателям аденилатного пула у крыс с высокой и низкой устойчивостью к дефициту
кислорода.
2. Изучить способность оригинального сукцинатсодержащего производного 3-
оксипиридина проксипина предупреждать или ослаблять нарушения энергетического
обмена мозга, возникающие в условиях кислородной недостаточности; исследовать
биоэнергетический механизм его антигипоксического действия.
3. Изучить на разных моделях гипоксии способность проксипина увеличивать неспецифическую резистентность и его влияние на различные параметры функциональной активности организма, а также возможность его применения в качестве энерготропного и антигипоксического средства.
4. Исследовать возможность применения проксипина при гипокситерапии для оптимизации формирования резистентности организма к гипоксии.
Научная новизна диссертационной работы.
Показано, что однократное применение острой гипобарической гипоксии (подъем на критическую высоту), а также хроническая глобальная ишемия мозга уже в первый час после воздействия приводят к резкому нарушению энергетического обмена в коре головного мозга крыс (по параметрам аденилатного пула), различно выраженному у неустойчивых и высокоустойчивых к гипоксии животных. Выявлены особенности динамики этих нарушений впервые 9 дней хронической глобальной ишемии мозга.
Впервые в экспериментах in vivo получены прямые подтверждения способности сукцината, входящего в структуру проксипина, корригировать нарушения энергетического обмена мозга и оказывать нормирующий эффект на показатели аденилатного пула в условиях острой кислородной недостаточности с учетом фенотипических особенностей животных. Установлена высокая эффективность энерготропного действия проксипина в условиях гипоксии, превышающая действие эталонного препарата ГОМК и препаратов сравнения мексидола и эмоксипина.
Доказано, что проксипин является источником сукцината для дыхательной цепи и стимулирует дыхание за счет окисления по сукцинатоксидазному пути.
Установлена прямая положительная корреляция между энерготропным эффектом проксипина при его профилактическом и терапевтическом применении и его аптигипоксическим, защитным действием на различные показатели жизнедеятельности организма, включая летальность, влияние на стресс-компетентные органы, неспецифическую резистетность организма, неврологический статус, двигательно-исследовательсквю активность и когнитивные функции. Антипшоксичеекое защитное действие проксипина превосходило действие эталонного препарата ГОМК и препаратов сравнения мексидола и эмоксипина.
Впервые показано, что сукцинатсодержащий препарат проксипин обладает адаптогенным действием и участвует в формировании ранних механизмов адаптации, потенцируя эффект прекондициониования при разных режимах гипокситерапии.
Теоретическая и практическая значимость диссертационной работы.
Полученные данные расширяют представление об особенностях энергетического обмена при кислородной недостаточности и формирования резистентности к гипоксии у животных с разным фенотипом.
На основании полученных в диссертационной работе данных об энерготропных и антипшоксических свойствах проксипина, существенно более выраженных, чем у эталонного препарата ГОМК и препаратов сравнения мексидола и эмоксипина, обоснована целесообразность профилактического и терапевтического его применения в условиях нарушения энергетического обмена при гипоксии.
Выполненные исследования легли в основу рекомендаций по дозировкам лекарственной формы проксипина для человека.
Показана целесообразность и перспективность применения проксипина в качестве средства, усиливающего эффекты однократных тренировок в разных гипоксических режимах.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Острое гипоксическое воздействие вызывает быстрое и резкое нарушение
энергетического обмена в коре головного мозга крыс, динамика которого различна у
низкоустойчивых и высокоустойчивых к гипоксии животных.
-
Профилактическое и терапевтическое применение оригинального сукцинат-содержащего производного 3-оксипиридина соединения проксипина оказывает энерготропное действие, так как способно ограничить или предотвратить острые нарушения энергетического обмена, возникающие в мозгу крыс в результате пребывания на критической высоте в условиях барокамеры или при хронической глобальной ишемии.
-
Стимулирующее действие проксипина на тканевое дыхание связано с активацией сукцинатоксидазного окисления.
-
Корригирующее действие проксипина на аэробный энергетический обмен предупреждает нарушения и способствует восстановлению ведущих функционально-метаболических параметров, определяющих жизнедеятельность организма.
-
Проксипин обладает антипшоксической активностью как в области критических, так и субкритических концетраций кислорода и увеличивает при этом резистентность организма в большей степени, чем другие сукцинатсодержащие препараты и препараты сравнения.
-
Проксипин обладает адаптогенным действием и активирует формирование срочных механизмов адаптации в условиях гипокситерапии.
Внедрение результатов в практику.
Полученные в диссертационной работе данные вошли в качестве самостоятельного раздела в Материалы доклинического изучения фармакологических свойств проксипина, составленного для Фармкомитета МЗСО РФ, в котором он представлен как оригинальный препарат - корректор энергетического обмена, обладающий антипшоксическими свойствами. На основании этих материалов в настоящее время успешно заканчиваются клинические испытания проксипина.
Апробация работы.
Основные результаты работы были представлены на II Всесоюзной конференции «Фармакологическая коррекция пшоксических состояний» (Гродно, 1991), на Российской научной конференции «Создание лекарственных средств» (Москва, 1992), на II Международной конференции «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам» (Москва, 1993), на конференции молодых ученых России, посвященной 50-летию Академии медицинских наук (Москва, 1994), на Российской научной конференции «Антигипоксанты и актопротекторы: итоги и перспективы» (Санкт-Петербург, 1994), на I Российском съезде научного общества фармакологов (Волгоград, 1995), на Всероссийской конференции «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической фармакологии» (Санкт-Петербург, 1999), на IV и V Всероссийской конференции «Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция» (Москва, 2005,2008), на VIII Международном конгрессе по адаптационной медицине (Москва, 2006), на XII международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2007) и на XX Съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Москва, 2007), на XV Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2008), а также апробированы на межлабораторном семинаре отдела биоэнергетики НИИОПП РАМН (Москва, 2007).
Объем и структура диссертация.
Диссертация изложена на 171 страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, четырех глав собственных исследований, заключения и выводов. Работа иллюстрирована 33 рисунками и 29 таблицами. Список литературы содержит 165 источников.
