Введение к работе
Актуальность проблемы
Сердечно-сосудистые заболевания по-прежнему остаются одними из наиболее распространенных и занимают первое место в структуре смертности и инвалидизации населения. За последние два года в нашей стране от болезней системы кровообращения умерло 2,4 млн. человек. Смертность от сосудистых заболеваний стабильно составляет 57%, причем, почти 20% из этого числа умирают в трудоспособном возрасте [Голикова Т. А., 2009]. Следует сказать, что первопричиной многих заболеваний сердца является нарушение метаболических процессов на клеточном и субклеточном уровне. Прежде всего, это касается мембранного перекисного окисления липидов, патологического накопления свободных радикалов, избыточного синтеза активных форм кислорода в миокарде [Абрамченко В. В., 2001; Шанин Ю. Н. и соавт., 2003; Шилов А. М., 2004; Зборовская И. А., 2005; Оковитый С. В., 2005; Басов А. А., 2007; Новиков В. Е. и соавт., 2007; Волчегорский И. А. и соавт., 2008; Коломац Н. М. и соавт., 2009; Гришин Д. В. и соавт., 2010]. Поэтому вещества, препятствующие протеканию этих процессов в миокарде можно считать кардиопротекторами.
Для коррекции таких нарушений используется большое число лекарственных средств [Оковитый С. В., 2001; Новиков В. Е. и соавт., 2006, 2007, 2008; Евсеев А. В. и соавт., 2008; Сейфулла Р. Д. и соавт., 2009; Волчегорский В. А., 2010], которые в определенной степени можно отнести к мембраностабилизирующим средствам, а также уменьшающим накопление свободных радикалов и активных форм кислорода [Котляров А. А. и соавт., 2002; Болотова Н. В. и соавт., 2003; Дугиева М. 3. и соавт., 2004; Султанов Г. А. и соавт., 2004; Строков И. А. и соавт., 2004; Симакова Т. Г. и соавт., 2007; Лебединский Н. М. и соавт., Косинец В. А., 2010].
В то же время известно, что многие вещества из группы флавоноидов проявляют высокую антиоксидантную активность [Разина Т.Г. и соавт., 2000; Балаболкин М.И. и соавт., 2000; Гайворонская В.В. и соавт., 2000; Арыстанова А.Ж. и соавт., 2001; Зенков Н.К., 2003; Голиков А.П., 2003] и по некоторым данным могут подавлять активность или связывать свободные радикалы [Доркина Е.Г., и соавт., 2004; 2007; 2010; Климкина Е.И. и соавт., 2004; Шульпекова Ю.О., 2004; Дадали В.А. и соавт., 2007]. Однако широкого применения в качестве кардиопротекторов флавоноиды не нашли.
Это связано с тем, что до настоящего времени глубокого фармакологического изучения кардиопротективного действия флавоноидов не проводилось. Фармакологическое исследование флавоноидов интересно еще и тем, что по сравнению с синтетическими лекарственными препаратами они обладают низкой токсичностью, отсутствием побочного действия, не вызывают лекарственной зависимости и могут использоваться независимо от возраста и состояния организма [Mansouri A. et al., 2001; Неверов И.В., 2001; Ernst А., 2004; Федин А.И. и соавт., 2004; Черешнев В.А. и соавт., 2004; Rubin R.N. et al., 2004; Ракитский B.H. и соавт., 2005].
Для выявления кардиопротективного действия флавоноидов необходимо, прежде всего, изучение вопросов их влияния на морфофункциональные особенности работы миокарда, свободнорадикальные процессы в миокарде и сыворотке крови животных, стабилизацию мембраны клеток. Это позволит сформулировать характер фармакологического действия флавоноидов как лечебно-профилактических средств или их кардиопротективных свойств в целом.
Поэтому изучение фармакологических свойств индивидуальных флавоноидов и суммарных композиций с целью выявления их кардиопротективного действия является новым направлением и может считаться актуальной проблемой для фармацевтической науки и медицины в целом.
Цель исследования
Фармакологическое исследование индивидуальных соединений и фитоком-плексов полифенольной природы и выявление возможности их использования в качестве кардиопротективных средств.
Задачи исследования:
Обосновать выбор растительных объектов для экспериментального изучения кардиопротективных свойств.
Провести определение острой токсичности веществ полифенольной природы из травы вики изменчивой (диосмин и сумма, содержащая арабиноглюкозид - и ксилог-люкозид диосметина, которая условно названа флавицином), из кожуры цитрусовых (гесперидин), из цветков бархатцев распростертых (патулетин и липофильная фракция), из околоплодников и листьев ореха черного и ореха грецкого, из травы череды трехраздельной (фракции - экстрагент 40 и 96% этанол), из соплодий хмеля обыкновенного (липофильная фракция).
Изучить дозозависимое противоаритмическое действие индивидуальных соединений и фитокомплексов полифенольной природы при аритмогенных поражениях (кальция хлорид и строфантин К) на фоне однократного введения доксорубицина.
На моделях гипоксии с гиперкапнией и циркуляторной гипоксии в условиях доксору-бициновой, алкогольной интоксикации и при остром иммобилизационно-болевом стрессе в сравнительном аспекте изучить дозозависимую антигипоксическую активность индивидуальных соединений и фитокомплексов полифенольной природы.
Изучить влияние кардионегативных агентов на функциональные особенности работы миокарда и исследовать влияние индивидуальных соединений полифенольной природы на экспериментальных моделях аритмий сердца в условиях введения доксорубицина, спирта этилового и при остром иммобилизационно-болевом стрессе.
Изучить в сравнительном аспекте влияние наиболее активных кардиопротекторов при их курсовом введении на процесс перекисного окисления липидов в гомогенате миокарда и сыворотке крови крыс, изменение показателей спонтанного гемолиза эритроцитов на фоне введения доксорубицина, спирта этилового, при моделировании острого иммобилизационно-болевого стресса.
Изучить влияние флавоноидов при лечебно-профилактическом введении в условиях доксорубициновой, алкогольной интоксикации и при остром иммобилизационно-болевом стрессе на динамику энергетических процессов путем определения активности ферментов лактатдегидрогеназы, креатинкиназы и содержания ионов кальция в гомогенате миокарда в сравнении с триметилгидразиния пропионатом, цитофлавином и этилметилгидроксипиридина сукцинатом.
Изучить импедансометрическим методом состояние миокарда животных при интоксикации спиртом этиловым и в условиях введения диосмина и гесперидина на фоне этанола в сравнении с препаратами позитивного контроля.
Изучить морфологическую картину миокарда экспериментальных животных, подвергшихся воздействию доксорубицина, спирта этилового и острого иммобилизационно-болевого стресса и коррекции их кардионегативного действия индивидуальными соединениями полифенольной природы в сравнении с триметилгидразиния пропионатом, цитофлавином и этилметилгидроксипиридина сукцинатом.
Научная новизна исследования
Проведено систематическое фармакологическое исследование флавоноидных соединений разных химических групп (производные флавона, флавонона, флавоно-ла) по выявлению их кардиопротективного действия.
Критериями кардиопротективного действия флавоноидов были степень антиаритмического, антигипоксического действия, влияние на степень перекисного окисления липидов, на стабилизацию мембран клеток и гистоморфологическую картину миокарда животных.
В качестве флавоноидов использованы полифенольные соединения из травы вики изменчивой (диосмин и сумма, содержащая арабиноглюкозид - и ксилоглюкозид диосметина, которая условно названа флавицином), из кожуры цитрусовых (геспери-дин), из цветков бархатцев распростертых (патулетин и липофильная фракция), из околоплодников и листьев ореха черного и ореха грецкого, из травы череды трехраз-дельной (фракции - экстрагент 40 и 96% этанол), из соплодий хмеля обыкновенного (липофильная фракция). Нарушение работы миокарда вызывали с помощью кардио-негативных агентов: доксорубицин, этанол и острый иммобилизационно-болевой стресс.
В результате исследований установлено, что наилучший лечебный эффект наблюдается для индивидуальных полифенольных соединений: флавон-7-рутинозид диосметина - диосмин и флаванон-7-рутинозид гесперитина - гесперидин, отличающихся между собой природой агликона.
Впервые на основании проведенных исследований взаимосвязи структура-действие выявлены вещества-лидеры - диосмин и гесперидин, оказывающие выраженный антиаритмический эффект на моделях хлоридкальциевой и строфантиновой аритмии в условиях алкогольного, доксорубицинового повреждений миокарда и при остром стрессорном воздействии в сравнении с антигипоксантами/антиоксидантами -триметилгидразиния пропионатом, цитофлавином и этилметилгидроксипиридина сукцинатом.
Выявлено, что выраженное антиаритмическое действие гесперидина и диосми-на сочетается с высокой антигипоксантной, антиоксидантной и мембраностабилизи-рующей активностью и подтверждается морфологическими данными, в некоторых случаях превосходя эффекты препаратов сравнения (триметилгидразиния пропионат, цитофлавин и этилметилгидроксипиридина сукцинат).
Практическая значимость работы
Обосновано перспективное направление создания кардиопротекторов для лечения и профилактики кардионегативных эффектов, вызванных доксорубицином, спиртом этиловым и стрессовыми факторами. Полученные данные свидетельствуют о перспективности дальнейшего углубленного изучения диосмина и гесперидина с целью создания традиционных и инновационных лекарственных форм на их основе. Представленные результаты могут послужить основанием для целенаправленного поиска веществ полифенольной структуры с кардиопротекторными свойствами.
Комплексное морфофункциональное исследование кардиопротективных свойств диосмина и гесперидина позволяет рекомендовать диосмин и гесперидин для клинических испытаний в качестве кардиопротекторов, при лечебно-профилактическом применении в условиях терапии антрациклиновым антибиотиком доксорубицином, при алкогольной интоксикации, при профилактическом введении в условиях стрессорного воздействия.
Основные положения, выносимые на защиту:
Поиск кардиопротекторных веществ среди полифенольных соединений растительного происхождения является перспективным направлением в разработке и создании лекарственных препаратов для профилактики и лечения заболеваний, связанных с кардиотоксическим действием доксорубицина, спирта этилового и стресса.
Среди индивидуальных соединений и фитокомплексов полифенольной природы диосмин и гесперидин являются веществами-лидерами и при пероральном введении относятся к практически нетоксичным веществам.
Диосмин и гесперидин при курсовом введении оказывают выраженный антиаритмический эффект в условиях доксорубицинового, алкогольного и острого стрессорного повреждения миокарда экспериментальных животных, превосходящий в некоторых случаях по эффективности широко применяемые в практической медицине триметилгидразиния пропионат, цитофлавин и этилметилгидрок-сипиридина сукцинат.
Кардиопротекторная активность диосмина и гесперидина связана с наличием высокой антигипоксической активности, антиоксидантной и мембраностабилизи-
рующей активности в условиях доксорубицинового, алкогольного и стрессорного повреждения миокарда. 5. Морфологическое изучение миокарда крыс в условиях доксорубициновой, алкогольной интоксикации и острого иммобилизационно-болевого стресса выявляет дисциркуляторные изменения, повреждение кардиомиоцитов с признаками нарушений сократительной способности и фрагментации мышечных волокон, характерных для нарушений ритма. Кардионегативные эффекты доксорубицина, этанола и стресса нивелируются введением диосмина и гесперидина в различных фар-макотерапевтических схемах лечения — уменьшают выраженность морфологических изменений.
Реализация результатов исследования
По результатам работы составлены информационные письма «Экспериментальное обоснование кардиопротективных свойств растительных и синтетических ан-тигипоксантов/антиоксидантов» и «Экспериментальное обоснование применения индивидуальных флавоноидов в качестве кардиопротективных средств», которые направлены в адрес Департаментов по здравоохранению Смоленской, Ярославской и Саратовской областей, результаты работы внедрены в научную работу ЦНИЛ (акт от 04.10.2011 г.) и кафедры госпитальной терапии СГМА (акт от 03.11.2011 г.). Результаты работы используются в ООО «НТФФ «Полисан» для научно-теоретического обоснования и пострегистрационного клинического применения при патологических состояниях, сопровождающихся метаболическими нарушениями со стороны миокарда (препарат цитофлавин, раствор для внутривенного введения), а также при монито-рировании нежелательных реакций (акт от 22.11.2011 г.), ООО «Научно-исследовательский центр биотехнологий» (акт от 01.12.2011 г.)
Результаты работы включены в лекционный материал для студентов лечебного, педиатрического, стоматологического, фармацевтического факультетов Смоленской, Ярославской государственной медицинской академии, Северо-Осетинского государственного университета им. К.Л. Хетагурова, Воронежского государственного университета, Владивостокского, Саратовского государственного медицинского университета им. В.И. Разумовского (акты от 03.02.2010 г., 29.01.2009 г., 26.04.2010 г., 13.01.2010 г., 21.12.2009 г., 13.01.2010 г.). По материалам настоящей работы получено 4 патента на изобретения и 1 рационализаторское предложение.
Апробация работы
Результаты и основные положения диссертации доложены и обсуждены на заседании кафедры фармакологии с курсом фармации ФПК и ППС (2006, 2010), заседаниях проблемной комиссии по терапии СГМА (2006-2010). Материалы диссертационной работы доложены на 57-й, 61-й, 63-й региональной конференции по фармации, фармакологии и подготовке кадров (Пятигорск 2002, 2006, 2008), на Втором съезде кардиологов Южного федерального округа «Современные проблемы сердечнососудистой патологии» (Ростов-на-Дону 2002), на 2-ом Съезде Российского научного общества фармакологов «Фундаментальные проблемы фармакологии» (Москва 2003), на II региональной научно - практической конференции молодых ученых и студентов Краснодарского края «Медицинская наука и здравоохранение» (Анапа 2004), на XII, XIII, XV, XVII, XVIII Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва 2005-2011), на III Съезде фармакологов России - «Фармакология - практическому здравоохранению» (Санкт-Петербург 2007), на V Российской научно-практической конференции посвященной 15-летию Смоленского гуманитарного университета и 85-летию Санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации - «Здоровье и здоровый образ жизни: состояние и перспективы» (Смоленск 2007), юбилейной научно-практической конференции «Актуальные проблемы современной медицины» (Смоленск 2007), аптечном форуме «От производителя до аптеки и потребителя» (Москва 2007), конкурсе молодых ученых при администрации Смоленской области (Смоленск 2007), конференции «Медицинская наука, молодежь и современность» (Смоленск 2007), на очно-заочной конференции «Взаимодействие науки и практики» (Новополопк-Смоленск-Белгород 2007), на пятой и шестой национальной научно-практической конференции с международным участием «Активные формы кислорода, оксид азота, антиоксидант и здоровье человека» (Смоленск 2007, 2009), на научно-практическом симпозиуме с международным участием «Свободно-радикальная медицина и антиоксидантная терапия» (Волгоград 2008), Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы здоровья и методы его сохранения» (Смоленск 2010).
Личный вклад автора
Автору принадлежит ведущая роль в выборе направления исследования, анализе и обобщении полученных результатов. Автором лично проведены фармакологиче-
ские эксперименты. В выполненной работе автором непосредственно осуществлена статистическая обработка полученных результатов, представлено научное обоснование с выводами и практическая реализация. Полученный результат изложен в научных публикациях и докладах, лично предложен автором для внедрения в практику.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности
Научные положения диссертации соответствуют формуле специальности 14.03.06 - фармакология, клиническая фармакология. Результаты проведенного исследования соответствуют области исследования специальности, конкретно пунктам 1, 2 и 3 паспорта специальности по фармакологии, клинической фармакологии.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 58 работ, из них в журналах, рекомендованных ВАК - 13. Внедрено одно рационализаторское предложение; получено 4 патента на изобретения.
Структура и объем диссертации
Материал диссертации изложен на 363 страницах машинописного текста, иллюстрирован 51 таблицей и 101 рисунком. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследований, собственных результатов исследований, обсуждения и заключения, выводов и указателя литературы и приложения. Указатель литературы содержит 441 источник.
