Введение к работе
доктор биологических наук Амосова Е.Н.
Актуальность темы. Одним из значительных достижений последних десятилетий стало открытие биорегуляторных свойств эндогенного оксида азота (NO). Он синтезируется практически во всех тканях организма и обладает широким спектром биологического действия (А.Ф. Ванин, 2001; Х.М. Марков, 2001; И.П. Серая, Я.Р. Нарциссов, 2002; П.П. Голиков, 2004; В.Г. Граник, Н.Б. Григорьев, 2004). В почках NO образуется как в сосудах, так и в нефроцитах (Ю.В. Наточин, 2009; V. Cattel et al., 1993; C.J. Lowenstein et al., 1994). Он участвует в регуляции почечного кровотока, клубочковой фильтрации, модуляции канальцевого транспорта электролитов и воды в нефронах как в норме, так и при почечной патологии (С.И. Рябов, Ю.В. Наточин, 1997; С.С. Паунова с соавт., 2000; И.И. Топчий, 2002). Однако, роль NO в регуляции функции почек окончательно не установлена. Литературные данные в оценке значения оксида азота крайне противоречивы. В ряде экспериментальных и клинических исследований выявлена важная роль NO в регуляции экскреторной функции почек (Е.В. Мелехина с соавт., 2001; Е.Г. Агапов, 2006; M.S. Goligorsky, E. Noiri, 1999). В то же время, генерируемый мезангиальными и канальцевыми эпителиальными клетками NO может усиливать тканевое повреждение (A. Furusu et al., 1998). Эта особенность была выявлена при гломерулонефрите у людей, на моделях клубочкового повреждения у животных и в экспериментах in vivo с использованием воспалительных цитокинов (P.A. Marsden, В.J. Ballermann, 1996; H.M. Abu-Solid, S.I. Hazen, 2000; J.C. Zhang et al., 2001). Ингибитор NO-синтазы предотвращает гипоксическое повреждение проксимальных канальцев (L. Yu, P. Gengaro, 1997). Гиперпродукция NO может способствовать развитию гломерулосклероза (Г.П. Арутюнов, Л.Г. Оганезова, 2009; С.В. Моисеев с соавт., 2009). Вот почему изучение роли NO в регуляции функции почек является актуальной.
С другой стороны, широкому использованию лекарственных средств при патологии почек препятствует недостаточность сведений о механизмах нефропротекторного действия препаратов, в особенности лекарственных средств растительного происхождения. Фитопрепараты, в отличие от химиопрепаратов, обладают широтой и мягкостью терапевтического действия, а также относительной безопасностью при их применении, редкостью побочных эффектов, возможностью назначения при противопоказаниях к синтетическим препаратам (Д.А. Шейман, 2007; В.А. Куркин, 2009). Потребность в фитодиуретиках, которые, как правило, не нарушают электролитный, водный, кислотно-основной баланс, остается значительной.
Перспективными источниками лекарственных препаратов с диуретической активностью являются растения семейства Ивовых, широко представленные в природной среде. В различных частях этих растений содержится большое количество биологически активных соединений (БАС), обладающих разнообразными фармакологическими эффектами (Е.Н. Амосова с соавт., 2000; В.Н. Турецкова с соавт., 2011), в том числе и на мочевыделительную функцию почек (И.А. Губанов с соавт., 1976; С.Я. Соколов с соавт., 1977; А.Г. Гилман, 2006). Однако, в настоящее время имеются лишь единичные публикации по изучению диуретической активности препаратов семейства Ивовых (В.А. Волковой с соавт., 2002; М.Н. Кодакова с соавт., 2009). Весьма актуальным является выделение индивидуальных действующих веществ, обладающих диуретической активностью. Требуют дальнейшего раскрытия механизмы действия фитопрепаратов и их отдельных эффективных компонентов на клубочковый и канальцевый аппарат почек, с определением участия в них нитроксидэргической регуляции. Назрела острая необходимость научного обоснования использования препаратов, в том числе полученных из растений семейства Ивовых, а также выделенных из них БАС, для фармакологической коррекции острой почечной недостаточности (ОПН).
Изучение связи диуретической, салуретической и нефропротекторной активности препаратов с возможностью их изменять уровень NO в почках, как мощного фактора регуляции микроциркуляторных и метаболических процессов, позволит раскрыть механизм защитного действия и откроет пути поиска препаратов лечебного и профилактического направления. Это подтверждает актуальность данного исследования не только для фармакологии, фармакогнозии, но и клинической нефрологии.
Цель исследования – оценить участие оксида азота в механизмах действия растительных и синтетических препаратов на экскреторную функцию почек при физиологических условиях и при токсической нефропатии.
Задачи исследования:
1. Исследовать почечную экскрецию NO у крыс в физиологических условиях и при моделированной гентамициновой нефропатии.
2. Изучить влияние различных лекарственных средств, полученных из растений семейства Ивовых, а также сбора «Нефрофит–К» и синтетических препаратов (фуросемида, гипотиазида) на экскрецию воды, электролитов, креатинина и NO у крыс в физиологических условиях с проведением корреляционного анализа связей между показателями экскреторной функции и содержанием NO в моче.
3. Изучить действие активатора (предшественника - L-аргинина) и блокатора (ингибитора фермента NO-синтазы - Nw-нитро-L-аргинина) синтеза эндогенного NO на экскрецию воды, электролитов, креатинина и NO у крыс в физиологических условиях в течение 7 дней; провести корреляционный анализ связей между показателями экскреторной функции и содержанием NO в моче при действии активатора и блокатора синтеза NO.
4. Провести анализ нефропротекторной эффективности отдельных растительных средств, полученных из фитосырья семейства Ивовых, при острой токсической нефропатии у крыс по критериям нормализации экскреторной функции почек и с учетом NO-экскреторной активности.
5. В острых опытах исследовать влияние индивидуальных БАС прунина и цинарозида, выделенных из сырья ивы остролистной, а также донатора NO – перлинганита на показатели экскреции воды, натрия, калия, креатинина у крыс.
6. В модельных опытах на отрезках тонкой кишки и изолированных эритроцитах крыс провести анализ влияния БАС прунина и цинарозида, а также активатора (L-аргинина) и блокатора (Nw-нитро-L-аргинина) синтеза NO на проницаемость биологических мембран для натрия и целлюлярный и парацеллюлярный транспорт.
Научная новизна. Впервые в экспериментальных условиях исследовано влияние препаратов растительного и синтетического происхождения на выделение NO с мочой. На основании корреляционного анализа связей показателей экскреторной функции почек с уровнем выведения NO определено участие оксида азота в механизмах действия растительных и синтетических препаратов на экскреторную функцию почек. Впервые в экспериментальных условиях проанализировано влияние активатора (L-аргинина) и блокатора (Nw-нитро-L-аргинина) синтеза оксида азота на экскреторную функцию почек крыс и выявлены корреляционные зависимости показателей экскреторной функции почек с уровнем выведения NO под действием данных препаратов. Впервые в физиологических условиях у крыс определена сопряженность между почечной экскрецией натрия и NO. Установлена однонаправленность гентамициновой полиурии и возрастания выведения с мочой NO. Впервые проанализирована эффективность растительных средств при моделированной острой токсической нефропатии с учетом критерия NO-экскреторной активности и предложена концепция поиска вероятной нефропротекторной активности препаратов по критерию экскреции оксида азота. Впервые в острых опытах изучено влияние индивидуальных БАС прунина и цинарозида, выделенных из лекарственного растительного сырья ивы остролистной, на показатели минутной экскреции воды, натрия, калия, креатинина у крыс. Впервые детально изучен механизм действия донатора NO перлинганита на экскреторную функцию почек на уровне нефрона (на клубочковую фильтрацию и канальцевую реабсорбцию). В модельных опытах на биологических мембранах впервые проведен анализ канальцевого компонента диуретического эффекта БАС прунина и цинарозида. В модельных опытах на биологических мембранах впервые проведен анализ механизма модуляции канальцевого транспорта активатором (L-аргинином) и блокатором (Nw-нитро-L-аргинином) синтеза NO.
Научно-практическая значимость. Получены новые данные о диуретической и NO-экскреторной активности ряда растительных средств и индивидуальных БАС, выделенных из растений семейства Ивовых. Выявленная в эксперименте диуретическая активность фитосубстанций семейства Ивовых может быть перспективной для использования в клинической практике. Нефропротекторное действие изученных растительных средств при моделированной ОПН может представлять интерес для клинических испытаний. Активаторы и блокаторы синтеза оксида азота могут рассматриваться в качестве факторов управления экскреторной функцией почек, что делает возможным их использование в медицинской практике в схемах коррекции заболеваний почек. Перспективным представляется дальнейший поиск средств с диуретическими и нефропротективными свойствами среди лекарственных форм и индивидуальных БАС, выделенных из растений семейства Ивовых, а также среди синтетических лекарственных средств с учетом критерия NO-экскреторной активности. Результаты исследования создают научную основу для поиска и расширения ассортимента лекарственных средств, в том числе растительного происхождения.
Внедрение. Полученные в ходе исследования данные используются в научных исследованиях и включены в материалы лекций, практических занятий кафедр фармакологии, фармакогнозии с ботаникой и основами фитотерапии, профессиональных болезней и клинической фармакологии ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России.
Положения, выносимые на защиту:
1. Экскреция NO c мочой в физиологических условиях сопряжена с выделением натрия; при гентамициновой нефропатии содержание NO в моче значительно возрастает.
2. Большинство растительных средств, полученных из фитосырья семейства Ивовых, обладает диуретической активностью, коррелирующей с уровнем экскреции NO. Диуретический эффект фуросемида также коррелирует с уровнем выделения NO, а эффекты гипотиазида на экскреторную функцию почек не сопровождаются усилением экскреции NO.
3. Активатор синтеза оксида азота (L-аргинин) обладает выраженным стимулирующим эффектом на экскрецию воды, натрия, калия, креатинина с одновременным усилением выведения NO с мочой. При действии блокатора синтеза NO (Nw-нитро-L-аргинина) проявляется антидиуретическое действие, сопровождающееся снижением почечной экскреции NO.
4. Анализ эффективности растительных средств, полученных из растений семейства Ивовых, при токсической гентамициновой нефропатии целесообразно проводить с учетом критерия NO-экскреторной активности.
5. Выделенные в чистом виде из сырья ивы остролистной БАС – прунин и цинарозид, а также донатор NO - перлинганит обладают стимулирующими эффектами на экскреторную функцию почек. В основе диуретического и салуретического эффектов этих БАС лежат механизмы сочетанного влияния на клубочковую фильтрацию и канальцевый транспорт.
6. В модельных опытах на биомембранах прунин, а также активатор синтеза NO L-аргинин оказывают стабилизирующее действие на клеточные мембраны, снижая их проницаемость для натрия; блокатор синтеза NO оказывает противоположное действие; БАС цинарозид действует неоднозначно. Указанные вещества практически не влияют на проницаемость межклеточных соединений.
Апробация и публикация результатов работы. Апробация диссертации проведена на заседании межкафедрального коллоквиума фармацевтического факультета ГБОУ ВПО СамГМУ Минздравсоцразвития России 27.06.2011 г.
Материалы диссертационного исследования доложены и обсуждены на X и XVI Всероссийских конгрессах «Экология и здоровье человека» (Самара, 2008, 2011); на 64-й Региональной конференции по фармации и фармакологии «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции» (Пятигорск, 2009); на Конференции с международным участием «Фармация и общественное здоровье» (Екатеринбург, 2009); на V Международной конференции «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам» (Москва, 2010); на XV Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2008); на Российском симпозиуме с международным участием «Патофизиология и клиника экстремальных и терминальных состояний» с изданием статьи в журнале «Медицинский вестник Башкортостана» (Уфа, 2009); на VIII и IX Международных конференциях «Медико-социальная экология личности: состояние и перспективы» (Минск, 2010, 2011); на региональной конференции «Молодые ученые - медицине» (Самара, 2009); на научно-практической конференции, посвященной 25-летию кафедры восстановительной медицины, курортологии и физиотерапии института последипломного образования Самарского государственного медицинского университета «Актуальные вопросы медицинской реабилитации, восстановительной медицины, курортологии и физиотерапии» (Самара, 2010).
По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 5 - в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 198 страницах машинописного текста, иллюстрирована 13 рисунками и 23 таблицами. Рукопись состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов исследования, обсуждения полученных результатов, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 334 источника, из которых 97 на иностранных языках.
