Введение к работе
Актуальность исследования. Остеопороз – мультифакториальное системное заболевание, характеризующееся прогрессирующим снижением костной массы и нарушением структуры костной ткани, приводящими к увеличению риска переломов костей скелета. Чрезвычайная распространенность остеопоротических переломов ставит остеопороз в число приоритетных проблем современной медицины. Согласно данным ВОЗ, проблема остеопороза как причина инвалидности и смертности больных от переломов костей занимает четвертое место в мире среди неинфекционных заболеваний, уступая болезням сердечно-сосудистой системы, онкопатологии и сахарному диабету. Остеопороз выявлен у 75 миллионов человек в США, странах Европы и Японии вместе взятых (Дедов И.И., 2010; Беневоленская Л.И., 2009).
В связи с увеличением продолжительности жизни населения планеты ожидается значительный рост частоты остеопоротических переломов. Вместе с тем, применение современных методов диагностики и рано начатые профилактика и лечение остеопороза позволяют снизить риск, а в ряде случаев и предотвратить возникновение переломов (доклад Европейского общества по остеопорозу (EFFO) в Совете Европы, 1998).
В настоящее время патогенетическая терапия данного заболевания традиционно включает препараты, замедляющие костную резорбцию (эстрогены, кальцитонин), стимулирующие костеобразование (фториды, анаболические стероиды) и препараты многопланового действия (витамин D) (Рожинская Л.Я., 2010). Это разграничение в известной мере условно, поскольку все они действуют в той или иной степени на оба процесса ремоделирования.
Однако увеличение частоты остеопороза и его осложнений показывает, что в настоящее время нет надежных методов медикаментозного лечения и профилактики этого заболевания. Все это указывает на актуальность поиска новых подходов к фармакологическим методам воздействия при нарушениях процессов костного ремоделирования, а также обосновывает избранное нами направление исследования.
Положение о значительном вкладе микроциркуляции в процессы ремоделирования костной ткани является общепризнанным (Дедов И.И., 2010). Как известно, строение микроциркуляторного русла костной ткани существенно отличается от морфологии сосудистого русла остальных тканей организма. Костные микрососуды не имеют мышечного и соединительнотканого слоев, а имеют только эндотелий. Таким образом, именно эндотелиоциты опосредуют гуморальную регуляцию обмена между остеобластами, остеокластами и кровью (Брошусь В.В., 2003; Napoli C., 2010).
Эндотелиальная дисфункция может быть причиной нарушения кровоснабжения костной ткани (Мартынов А.И., 2005; Небиеридзе Д.В., 2005; Шестакова М.В., 2008), которая посредством ухудшения микроциркуляции может приводить к нарушению остеогенеза и остеорепарации, вызывая тем самым ряд остеологических заболеваний, в том числе и остеопороз.
Ранее проведенные экспериментальные исследования показали положительное остеопротективное действие препаратов, корригирующих дисфункцию эндотелия, таких как ингибитор ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) эналаприл и блокатор ангиотензиновых рецепторов (АТ) лозартан (Гудырев О.С., 2008; Файтельсон А.В., 2010).
Наряду с эналаприлом и лозартаном мощным эндотелиотропным действием обладает резвератрол (тригидрокситрансстильбен – природное вещество растительного происхождения), содержащийся в большом количестве в красных виноградных винах (Кочкаров В.И., 2009).
Экспериментальные исследования выявили, что, помимо эндотелиотропных свойств, резвератрол обладает так же антиоксидантной, эстрогенной и антиагрегационной активностью (Кочкаров В.И., 2009). Данные свойства могут также благоприятно отразиться на костном ремоделировании и репаративной регенерации при остеопорозе.
В то же время в доступной литературе не имеется сведений о том, чтобы кто-либо использовал резвератрол в комбинациях с другими лекарственными средствами в лечении остеопоротических нарушений.
Таким образом, все изложенное свидетельствует об актуальности выбранной темы исследования.
Номер государственной регистрации темы – 01201279985.
Цель исследования. Провести оценку фармакологической активности эналаприла, лозартана, резвератрола и их комбинаций в сравнении с препаратом кальций-Д3 Никомед в коррекции экспериментального остеопороза, вызванного билатеральной овариэктомией.
Задачи исследования:
1. Исследовать эффективность традиционного метода лечения экспериментального остеопороза препаратом кальций-Д3 Никомед с использованием результатов измерения микроциркуляции в костной ткани, функциональных сосудистых проб и гистоморфометрического исследования.
2. Оценить остеопротективное действие эналаприла на модели экспериментального остеопороза с использованием результатов измерения микроциркуляции в костной ткани, функциональных сосудистых проб и гистоморфометрического исследования.
3. Оценить остеопротективное действие лозартана на модели экспериментального остеопороза с использованием результатов измерения микроциркуляции в костной ткани, функциональных сосудистых проб и гистоморфометрического исследования.
4. Оценить остеопротективное действие резвератрола на модели экспериментального остеопороза с использованием результатов измерения микроциркуляции в костной ткани, функциональных сосудистых проб и гистоморфометрического исследования.
5. Изучить остеопротективное действие комбинации резвератрола и эналаприла при экспериментальном остеопорозе с использованием результатов измерения микроциркуляции в костной ткани, функциональных сосудистых проб и гистоморфометрического исследования.
6. Изучить остеопротективное действие комбинации резвератрола и лозартана при экспериментальном остеопорозе с использованием результатов измерения микроциркуляции в костной ткани, функциональных сосудистых проб и гистоморфометрического исследования.
Научная новизна исследования. Впервые показано, что ежедневное внутрижелудочное введение крысам препарата кальций-Д3 Никомед в дозе
85,7 мг/кг/сут. в течение восьми недель после билатеральной овариэктомии не приводит к статистически значимому изменению величины коэффициента эндотелиальной дисфункции, рассчитанного на основании результатов проведения лазерной допплеровской флоуметрии в костной ткани. Введение препарата по указанной схеме не оказывало влияния на состояние регионарной микроциркуляции в костной ткани проксимального метафиза бедренной кости экспериментальных животных. Тем не менее, препарат частично предотвращал развитие генерализованного экспериментального остеопороза, что выражалось в слабом замедлении истончения костных трабекул в проксимальных метафизах бедренной и плечевой костей, а также телах поясничных позвонков подопытных животных.
В работе впервые продемонстрировано, что резвератрол, вводимый в дозе 2 мг/кг крысам ежедневно однократно в сутки внутрибрюшинно в течение восьми недель после билатеральной овариэктомии, обладая эндотелиопротективным действием, что выражалось в снижении коэффициента эндотелиальной дисфункции, эффективно предотвращал снижение уровня регионарной микроциркуляции в костной ткани. Тем самым резвератрол способствовал замедлению системного истончения костных трабекул в губчатой костной ткани и предотвращению возникновения в них микропереломов, то есть обладал остеопротективной активностью.
Впервые продемонстрировано, что при комбинированном применении резвератрола с эналаприлом и лозартаном, также обладающими доказанной эндотелио- и остеопротективной активностью, наблюдается положительное фармакодинамическое взаимодействие, заключающееся в более выраженном положительном влиянии указанных комбинаций препаратов на изучаемые параметры по сравнению с монотерапией резвератролом, эналаприлом или лозартаном.
Научная новизна подтверждается получением четырех патентов РФ на изобретения.
Практическая значимость. В работе обоснована эффективность применения ингибитора АПФ эналаприла, блокатора АТ1-рецепторов лозартана, фитоалексина резвератрола, а также их комбинаций для коррекции остеопоротических изменений костей скелета. В эксперименте доказано, что использование исследуемых препаратов и их комбинаций позволяет нормализовать изменения соотношений сосудистых реакций в ответ на введение ацетилхолина (эндотелийзависимая вазодилатация) и нитропруссида натрия (эндотелийнезависимая вазодилатация), предотвратить уменьшение кровоснабжения костной ткани при развивающемся остеопорозе, а также добиться замедления отрицательной динамики гистоморфометрических показателей кости.
Результаты исследования позволяют рекомендовать проведение целенаправленных клинических испытаний эналаприла, лозартана, резвератрола и их комбинаций при системном остеопорозе, а также остеопоротических переломах костей скелета.
Внедрение результатов исследования. Результаты диссертационного исследования используются в лекционных курсах кафедр фармакологии и травматологии, ортопедии и военно-полевой хирургии ГБОУ ВПО КГМУ, кафедры фармакологии и фармацевтических дисциплин ИПМО ФГАОУ ВПО НИУ БелГУ и кафедры фармакологии, клинической фармакологии и фармации ФГБОУ ВПО ОГУ.
Личный вклад автора. Автором проанализированы отечественные и зарубежные источники литературы по теме диссертационного исследования, проведены серии экспериментов, получены и обобщены результаты исследования, проведена статистическая обработка и анализ полученных данных.
В публикациях, выполненных в соавторстве, доля участия диссертанта составила 85%.
Апробация работы. Материалы работы были представлены на ХV и XVII Российских национальных конгрессах «Человек и лекарство» (Москва, 2008, 2010); II и IV международных научных конференциях молодых ученых-медиков (Курск, 2008, 2010); IV конференции с международным участием «Проблема остеопороза в травматологии и ортопедии» (Москва, 2009);
74-й научной конференции КГМУ, сессии Центрально-Черноземного научного центра РАМН и отдела РАЕН «Университетская наука: теория, практика, инновации» (Курск, 2009); межвузовской научной конференции «Актуальные вопросы фармакологии и фармации» (Курск, 2009); 75-й Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых с международным участием «Молодежная наука и современность» (Курск, 2010);
III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Биотехнология и биомедицинская инженерия» (Курск, 2010); Третьей международной дистанционной научной конференции «Инновации в медицине» (Курск, 2010); заседании Курского регионального отделения ассоциации травматологов-ортопедов России (Курск, 2011).
Апробация диссертации проведена на научно-практической конференции кафедр фармакологии; клинической фармакологии; травматологии, ортопедии и военно-полевой хирургии; оториноларингологии; акушерства и гинекологии ФПО; хирургии ФПО; биологической химии; анатомии человека; гистологии ГБОУ ВПО КГМУ Министерства здравоохранения РФ.
По материалам диссертации опубликовано 21 печатная работа, в том числе четыре из них – в журналах, рекомендуемых ВАК для публикации основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. Получено 4 патента РФ на изобретения.
Положения, выносимые на защиту:
1. Препарат кальций-Д3 Никомед в суточной дозе 85,7 мг/кг на модели генерализованного остеопороза, вызванного билатеральной овариэктомией, не обладает эндотелиопротективным действием и не влияет на показатели микроциркуляции в костной ткани бедра. Препарат обладает слабым остеопротективным действием, заключающимся в замедлении истончения костных трабекул губчатой костной ткани.
2. Резвератрол в дозе 2 мг/кг на модели генерализованного остеопороза, вызванного билатеральной овариэктомией, обладает выраженным эндотелиопротективным действием, значительно снижая коэффициент эндотелиальной дисфункции; предотвращает снижение уровня регионарной микроциркуляции в костной ткани бедра, а также обладает статистически значимым остеопротективным действием, заключающимся в замедлении системного истончения костных трабекул губчатой костной ткани и предотвращении возникновения в них микропереломов.
3. Комбинированное применение резвератрола с эналаприлом и лозартаном выявляет положительное фармакодинамическое взаимодействие препаратов. Эндотелио- и остеопротективное действие указанных комбинаций заключается в их выраженном положительном влиянии на показатели регионарной микроциркуляции в костной ткани проксимального метафиза бедра у крыс, значение коэффициента эндотелиальной дисфункции, рассчитанного на основании результатов проведения лазерной допплеровской флоуметрии в костной ткани, а также гистоморфометрические показатели, характеризующие среднюю ширину трабекул губчатой костной ткани в различных локализациях скелета экспериментальных животных.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из списка сокращений, введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов и списка литературы, включающего 164 источника, из которых 67 отечественных и 97 зарубежных авторов. Диссертация изложена на 126 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц и 46 рисунков.
