Цереброваскулярные эффекты мелатонина и производных адамантана Масленников, Денис Вадимович

Введение к работе

Актуальность темы. Мелатонин – основной гормон эпифиза, который обеспечивает суточные и сезонные биоритмы и обладает способностью оптимизировать функцию разных органов и систем, следовательно, адаптировать организм к агрессивным факторам внутренней и внешней среды [Zawilska J.B. et al., 2009; Арушанян Э.Б., 2010]. Установлено, что мелатонин оказывает положительное влияние при различных сердечно–сосудистых расстройствах и потенцирует активность фармакологических средств [Арушанян Э.Б. и соавт., 2006, 2008]. Полагают, что эффект эпифизарного гормона связан с ресинхронизацией биоритмических процессов и обусловлен его способностью ограничивать оксидативный стресс, включая вызываемый окисью азота (NO), оказывать антиапоптозное действие, проявлять иммуномодулирующие свойства и влиять на энергетический обмен и функцию нейромедиаторов. Литературные данные, посвященные изучению влияния мелатонина на мозговое кровообращение, не отличаются однородностью. Так, мелатонин повышает тонус изолированных сосудов мозга крыс [Geary G.G. et al., 1998] и усиливает вазоконстрикцию, вызванную норадреналином [Zabramski J.M. et al., 1999; Reiter R.J. еt al., 2005]. Вместе с тем, показано, что препарат ослабляет сосудосуживающие реакции базилярной артерии кроликов, вызванные хлоридом калия, норадреналином, серотонином и ангиотензином-1 [Shibata S. еt al., 1989; Torii K. et al, 2004]. В условиях гиперкапнии мелатонин вызывает дозозависимое уменьшение кровотока во фронтальной коре крыс [Regrigny O. et al., 1999], а согласно данным Cook J.S. et al. [2011] не вызывает изменений мозгового кровотока при использовании методики транскраниальной допплерографии у здоровых испытуемых.

Многочисленные данные указывают на то, что мелатонин обладает выраженной нейропротекторной активностью при экспериментальных цереброваскулярных расстройствах [Satake N. et al., 1986; Zawilska J.B. et al., 2009; Nopparat C. et al., 2010]. Препарат уменьшает зону инфаркта и способствует сохранности нейронов и глиальных клеток в области пенумбры после перевязки средней мозговой артерии у крыс [Borlongan C.V. et al., 2000], увеличивает выживаемость и уменьшает гиперактивность, вызванную преходящей окклюзией сонных артерий у монгольских песчанок [Guerrero J.M. et al., 1997]. Мелатонин препятствует развитию некроза, вызванного глутаматом или свободными радикалами, в культурах нейронов мозга крыс [Harms C. et al., 2000]. Нейропротекторные свойства мелатонина объясняют его способностью связывать кальмодулин и ограничивать функцию NMDA–рецепторов, а также снижать уровень NO путем ингибирования NO–синтазы, и тем самым ограничивать масштабы апоптоза, который развивается при ишемии мозга [Lapin I.P. et al., 1998; Shaida A.A. et al., 2004].

Производные адамантана обладают способностью блокировать NMDA-рецепторы и используются при лечении нейродегенеративных расстройств. Так, при лечении болезни Паркинсона применяется препарат амантадин [Kraus M.F. et al.,1997; Kalia L.V. et al, 2008], в ФГБУ «НИИ фармакологии имени В.В.Закусова» РАМН разрабатывается новое противопаркинсоническое средство – гимантан [Вальдман Е. А., 2001]. При цереброваскулярных расстройствах с целью улучшения когнитивных функций назначается мемантин [Heim C. et al.,1995; Parsons C.G. et al, 2007; Kalia L.V. et al, 2008]. Особый интерес среди производных адамантана представляет соединение - 5-гидроксиадамантан-2-он, которое обладает иммуномодулирующим действием и улучшает кровоснабжение нижних конечностей у больных с хроническим окклюзивным (облитерирующим) заболеванием артерий [Арцимович Н.Г. и соавт., 1990; Ковалев И.Е. и соавт., 2004].

Учитывая противоречивые результаты изучения мозгового кровообращения и тонуса сосудов мозга под влиянием мелатонина, а также наличие у гормона нейропротекторной активности, представляло интерес изучить влияние мелатонина на кровоснабжение мозга крыс в условиях экспериментальных ишемических расстройств мозга и сердца. Как известно, производные адамантана так же, как и мелатонин, обладают нейропротекторной активностью и проявляют антагонистические свойства по отношению к NMDA-рецепторам. Однако, цереброваскулярные свойства этих веществ практически не изучены. Поэтому важно было исследовать влияние производных адамантана – мемантина, гимантана и 5-гидроксиадамантан-2-он на мозговое кровообращение крыс в условиях раздельной или сочетанной сосудистой патологии мозга и сердца. Провести сравнительный анализ цереброваскулярного эффекта изученных соединений с последующим исследованием механизма их действия.

Цель исследования

Сравнительное изучение влияния мелатонина и производных адамантана на мозговое кровообращение в условиях раздельной или сочетанной сосудистой патологии мозга и сердца с анализом механизма их цереброваскулярного эффекта.

Задачи исследования

1. Изучить влияние мелатонина на кровоснабжение мозга крыс интактных, после глобальной преходящей ишемии мозга, сочетанной сосудистой патологии мозга и сердца, а также на выживаемость животных при гравитационной ишемии мозга.

2. Исследовать роль ГАМК_А - рецепторов сосудов мозга в реализации цереброваскулярного эффекта мелатонина.

3. Изучить влияние мемантина на кровоснабжение мозга крыс интактных и в условиях ишемического поражения мозга.

4. Исследовать цереброваскулярный эффект гимантана и провести анализ механизма его действия_.

5. Изучить влияние 5-гидроксиадамантан-2-она на локальный мозговой кровоток у крыс интактных, после глобальной преходящей ишемии мозга, экспериментального инфаркта миокарда, сочетанной сосудистой патологии мозга и сердца, а также на выживаемость при гравитационной ишемии мозга.

6. Провести анализ цереброваскулярного эффекта 5-гидроксиадамантан-2-она.

Научная новизна работы

Впервые показано, что мелатонин увеличивает локальный мозговой кровоток у животных в условиях глобальной преходящей ишемии головного мозга и не влияет на кровоснабжение мозга интактных крыс. Цереброваскулярный эффект препарата не проявляется на фоне блокады ГАМК_А- рецепторов бикукуллином, что свидетельствует о ГАМК-ергическом механизме его действия. Увеличение мозгового кровотока под влиянием мелатонина более выражено у крыс, перенесших глобальную преходящую ишемию мозга на фоне экспериментального инфаркта миокарда. Мелатонин существенно повышает выживаемость крыс в условиях гравитационной глобальной ишемии мозга.

Выявлено, что антагонист NMDA-рецепторов мемантин не оказывает влияние на кровоснабжение мозга как интактных животных, так и крыс после глобальной преходящей ишемии. Обнаружено, что препарат гимантан на протяжении всего опыта увеличивает кровоток в коре мозга крыс, подвергнутых ишемическому воздействию, и этот эффект частично устраняется антагонистом ГАМК_А - рецепторов бикукуллином.

Впервые выявлена способность производного адамантана - 5-гидроксиадамантан-2-она значительно расширять сосуды мозга, подвергнутого ишемическому воздействию. Этот эффект не проявляется на фоне действия бикукуллина, что свидетельствует о ГАМК-ергическом механизме его цереброваскулярного действия. 5-гидроксиадамантан-2-он существенно повышает выживаемость крыс в условиях глобальной ишемии мозга, вызванной гравитационными перегрузками. При экспериментальном инфаркте миокарда и при сочетанной сосудистой патологии мозга и сердца 5-гидроксиадамантан-2-он не проявляет сосудорасширяющего действия.

Научно-практическое значение работы

Полученные в работе данные о способности мелатонина увеличивать мозговое кровообращение в условиях ишемии мозга и при сочетанной сосудистой патологии мозга и сердца необходимо иметь в виду при назначении и применении препарата в медицинской практике.

При проведении клинических исследований противопаркинсонического препарата гимантан следует учитывать его цереброваскулярную активность. Материалы включены в заявку на патент № 2012155756 от 21.12.2012 /Крайнева В.А., Вальдман Е.А., Котельникова С.О., Масленников Д.В. и др./.

Данные, указывающие на способность производного адамантана - 5-гидроксиадамантан-2-она значительно расширять сосуды ишемизированного мозга, создают основу для дальнейшего углубленного доклинического его изучения в качестве потенциального средства для лечения больных с цереброваскулярными расстройствами. Материалы включены в заявку на патент № 2012135596 от 20.08.2012 / Середенин С.Б., Пятин Б.М., Авдюнина Н.И., Масленников Д.В. и др./.

Положения, выносимые на защиту:

1. Мелатонин усиливает кровоснабжение мозга крыс в условиях глобальной преходящей ишемии и при сочетанной сосудистой патологии мозга и сердца и повышает выживаемость животных при ишемии мозга, вызванной гравитационными перегрузками.

2. Мемантин – антагонист NMDA-рецепторов не улучшает кровоснабжение мозга крыс интактных и в условиях глобальной преходящей ишемии.

3. Противопаркинсонический препарат - гимантан усиливает мозговое кровообращение крыс, подвергнутых ишемическому воздействию, этот эффект менее выражен на фоне действия антагониста ГАМК_А - рецепторов бикукуллина.

4. Производное адамантана - 5-гидроксиадамантан-2-она значительно усиливает кровообращение ишемизированного мозга крыс, не оказывая подобного эффекта у животных интактных, с экспериментальным инфарктом миокарда и при сочетанной сосудистой патологии мозга и сердца. Сосудорасширяющий эффект 5-гидроксиадамантан-2-она не проявляется на фоне действия бикукуллина. Соединение существенно повышает выживаемость крыс в условиях глобальной ишемии мозга, вызванной гравитационными перегрузками.

Апробация работы

Материалы диссертации доложены на: 5-ой Международной конференции «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам», 1-4 июня 2010г. Москва; на 11-ой Международной конференции ENCP Regional Meeting, 14-16 April 2011г., St.Peterburg, Russia; на 3-ем Всероссийском научно-практическом семинаре для молодых ученых «Методологические аспекты экспериментальной и клинической фармакологии», 19-22 сентября 2011г., Волгоград; на 4-ом съезде фармакологов России «Инновации в современной фармакологии», 18-21 сентября 2012г., Казань; на межлабораторной конференции ФГБУ "НИИ фармакологии имени В.В.Закусова" РАМН, 12 февраля 2013г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, из них: 3 статьи, в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 5 тезисов, опубликованных в материалах российских и международных конференций.

Личный вклад автора.

Автором самостоятельно выполнены все эксперименты, проведен анализ литературы по теме исследования, проанализированы результаты и проведена статистическая обработка и описание полученных данных, сформулированы выводы. При активном участии автора подготовлены публикации по результатам работы.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 140 страницах компьютерного текста и содержит следующие разделы: введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, 3 главы результатов собственных исследований и их обсуждения, заключение, выводы, список литературы, включающий 42 отечественных и 242 зарубежных авторов. Работа иллюстрирована 27 таблицами и 19 рисунками.