Повышение гипоксической тренировкой толерантности к полной глобальной ишемии головного мозга и значение А-рецепторов и гипотермии

О ГАВРИЛИНА Т.В., МИНАКИНА Л.Н., КУЛИНСКИИ В.И. -УДК 616.831-005.4:613.73:616-001.8

ПОВЫШЕНИЕ ГИПОКСИЧЕСКОЙ ТРЕНИРОВКОЙ ТОЛЕРАНТНОСТИ К ПОЛНОЙ ГЛОБАЛЬНОЙ ИШЕМИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА И ЗНАЧЕНИЕ А-РЕЦЕПТОРОВ И ГИПОТЕРМИИ

Т.В. Гаврилина, А.Н. Минакина, В.И. Кулинский.

Резюме. Разработана новая модель гипоксической тренировки, повышающая толерантность к полной глобальной ишемии головного мозга (ПГИГМ). Изучено значение в этом нейропротек-торном эффекте (НПЭ) аденозиновых А-рецепторов и гипотермии.

Поиск новых, эффективных методов профилактики и лечения ишемических повреждений ГОЛОВНОГО мозга был и остается актуальной проблемой современной медицины. В литературе описано ишемическое прекондиционирование, или тренировка, то есть предварительная короткая ишемия, увеличивающая устойчивость к последующей длительной и тяжелой ишемии [1,9,10,12]. Этот метод представляет большой научный интерес, но его невозможно использовать в клинической практике, так как любая ишемия может быть опасна для человека. В настоящее время все шире исследуются возможности гипоксического пре-кондиционирования [1,2,8], но оно не применялось при ишемии головного мозга.

Целью настоящей работы явилось повышение устойчивости к ишемии путем гипоксической тренировки и изучение значения гипотермии и аденозиновых А-рецепторов.

Материалы и методы Работа проведена на 138 мышах обоего пола массой 16-25 г. Использовали линию С57ВЬ и беспородных мышей в возрасте 2,5-4 месяца.

Суть метода заключается в создании временной однократной или повторяющейся гипоксии с использованием индивидуальных герметичных контейнеров объемом 100 мл. Температуру тела измеряли до и после каждой гипоксии с помощью электротермометра ТПЭМ-1 на глубине 3,5 см. Полную глобальную ишемию моделировали декапитацией по методу Лоури с измерением продолжительности гаспинга (агонального дыхания) [6]. За 15 минут до начала гипоксии отдельным группам вводили теофиллин - блокатор аденозиновых А-рецепторов в дозах 200 и 400 мкмоль/кг (40 и 80 мг/кг).

Результаты были обработаны с помощью непараметрических критериев и Манна-Уитни и коэффициента кореляции Спирмена, при этом статистически значимой считали вероятность случайности Р<0,05 [3].

Результаты и обсуждение Первым этапом работы являлась разработка модели. Продолжительность жизни контрольных

мышей в термокамере составляла 19 (10^-36) минут. Были испробованы серии с длительностью гипоксии 5, 10 и 12 мин, числом повторов от 1 до 4, перерывами между воздействиями от 1 мин до 30 и интервалом перед ишемией от 0 до > 3 ч. Результаты представлены на рис.1. Если длительность гаспинга в контроле в среднем равна 17,2 (15-19) с., то после прекондиционирования она закономерно возрастает. Это очевидно не только по средним величинам большинства серий (кроме 5-минутной гипоксии и интервалов между гипоксией и ишемией > 3 ч), но и для большинства животных: у 57 из 66 мышей, или 86% гаспинг превышал верхнюю границу контроля. Результаты, полученные на отдельных режимах, варьировали.

При продолжительности гипоксии 10 и, особенно, 5 мин повышение было небольшим (в среднем на 26%). Наибольший интерес представляет 12-минутная гипоксия. Из 14 таких серий в 13 был получен статистически значимый эффект -в среднем на 62%. При этом при увеличении количества гипоксий от 1 до 4 толерантность возрастает с +26 до +70%.

Важна длительность перерывов между гипоксиями. Несмотря на то, что различия между 5- и 10-минутными перерывами в целом не были статистически значимы, один из режимов с перерывами по 10 минут, оказался успешнее остальных. При 30-минутных перерывах вне зависимости от длительности гипоксии результат лишь немногим превышает контроль.

Большое значение имеет интервал от последнего воздействия гипоксии до ишемии: чем он меньше, тем выше результат. Максимальное повышение устойчивости было получено в сериях без интервала - в среднем на 70%. Режимы с интервалом 15 минут хуже так, как увеличение на 42%. Там же, где данный интервал длится 30-60 мин, результаты лишь незначительно превышают контроль. Следовательно, согласно принятой классификации [12], наша модель обеспечивает раннее (за минуты до ишемии) прекондиционирование.

Гаспинг, %

200

150 ^

]

100 —П

50 -

р<0,01

Контроль 5-10’ 12’

п 11 6 58

Длительность

гипоксий

2 3 4

17 17 18

Количество

12-минутных

гипоксий

5' 10’

24 28

Промежутки между 12-минутными гипоксиями

0’ 15’ >30’

33 25 5

Интервал после последней гипоксии

р<0,01

р<0,05

)(

+26%

Примечание: все серии, кроме >30’ ,р<0,001 (кконтролю).

Рис.1. Увеличение продолжительности гаспинга (по сравнению с контролем).

Самым эффективным режимом является следующий: четырехкратная 12-минутная гипоксия с перерывами по 10 минут и без какого-либо интервала перед полной ишемией. Средняя продолжительность гаспинга по нему составляет 33,4 е., что почти в 2 раза превышает контроль (Р<0,002). У всех 8 мышей этой серии гаспинг превышает верхнюю границу контроля.

Вторым этапом работы было изучение возможных механизмов эффекта. Установлено, что продолжительность гаспинга у 82 исследованных мышей находится в обратной зависимости от температуры тела: г=-0,78 (по всем режимам) (Р« 0,001), то есть чем глубже развивалась гипотермия, тем выше была устойчивость головного мозга к ишемии (рис.2). Это свидетельствует в пользу значения второй защитной стратегии организма -толерантной, важной особенностью которой обычно является гипобиоз [4,5].

На лучшем режиме гипоксической тренировки была исследована роль аденозиновых А-рецепто-ров в повышении устойчивости к ишемии головного мозга (таблица). Б локатор А-рецепторов тео-филлин (различия между дозами 40 и 80 мг/кг не значимы) снижает естественную устойчивость головного мозга к ишемии (в среднем на 34%, Р<0,002). В группах, где мышам препарат вводили перед гипоксией, результаты занимают промежуточное положение и превышают контроль только на 31% (Р<0,01) (рис.З); кроме того, они на 32% ниже, чем в серии с гипоксической тренировкой без теофиллина (Р<0,01). Это свидетельствует о том, что в механизме как естественной, так и увеличенной прекондиционированием устойчивости

головного мозга к ишемии участвуют аденозино-вые рецепторы.

Важное значение в развитии толерантности к ишемии [4,11] и в нейропротекторном эффекте А-агонистов [7] имеет гипотермия. Но в наших опытах теофиллин не влияет на базальную температуру тела (таблица) и не изменяет ее снижение под влиянием гипоксической тренировки (Р>0,2). Следовательно, теофиллин вызывает диссоциа-

Гаспинг, с

Рис.2. Корреляция нейропротекторного и гипотермиче-ского эффектов при гипоксической тренировке (данные для индивидуальных мышей всех серий.

8. Чижов А.Я. // Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция. - Москва: БЭБиМ., 1997. - С. 133-134.

9. Abbracchio М.P., Cattabeni F. Brain adenosine receptors as targets for therapeutic interventions in neu-rodegenerative diseases // Ann. N.Y. Acad. Sci. -1999.- Vol.890.-P.79-92.

10. Moncayo J., de Freitas G.R., Bogousslavsky J. et al. Do transient ischemic attacks have a neuroprotective effect? // Neurology. - 2000. - Vol.54, N.ll. -P.2089-2094.

11. Nishio S., Chen Z.F., Yunoki M. et al. Hypothermia-induced ischemic tolerance // Ann. N.Y. Acad. Sci. -

1999. - Vol.19. -P.26-41.

12. Stagliano N.E., Perez Pinzon M.A., Moskowitz M.A. et al. Focal ischemic preconditioning induces rapid tolerance to middle cerebral artery occlusion in mice // J. Cereb. Blood Flow Metab. - 1999. - Vol. 19, N.7. -P.757-761.

13. Von Arnim C.A., Timmler M., Ludolph A.C., Rie-pe M.W. Adenosine receptor up-regulation: initiated upon preconditioning but not upheld // Neuroreport. -

2000. - Vol.l 1, N.6. - P.1223-1226.

© ПРОКОПЬЕВА Е.В., ПИВОВАРОВ Ю.И. -УДК 616.127-005.4

РОЛЬ ЦЕНТРАЛЬНЫХ ОПИАТНЫХ СТРУКТУР В ГЕНЕЗЕ АРИТМИЙ СЕРДЦА ПРИ ОСТРОЙ ИШЕМИИ МИОКАРДА

Е.В. Прокопьева, Ю.И. Пивоваров.

(Иркутский государственный медицинский университет, ректор - акад. МТА и АН ВШ А.А. Майбо-рода, кафедра патофизиологии, зав. - проф. Ю.И. Пивоваров).

Резюме. В статье обосновывается роль центрального серого вещества (ЦСВ) среднего мозга и опиатных рецепторов (ОР) центрального ядра миндалины (ЦЯМ) и латеральной гипоталами-ческой области (ЛГО) в генезе аритмий сердца при острой ишемии миокарда.

Многочисленные данные о влиянии стимуляции и блокады опиатных рецепторов на течение аритмий сердца при разных способах их моделирования имеют противоречивый характер. С одной стороны, был выявлен защитный противо-аритмический эффект лигандов опиатных рецепторов [5,6], с другой, их введение оказывало противоположное действие [4,5,10]. Поскольку в указанных работах производилось системное введение лигандов ОР, то в этой ситуации блокировались либо стимулировались опиатные рецепторы не только сердца и мозга, но и других органов. В связи с этим, возникла необходимость выявить значение активации или блокады данных рецепторов, в частности, в миндалине и в ЛГО, имеющих непосредственное отношение к регуляции ритма сердца в норме и патологии [1,3,8].

Материалы и методы

Эксперименты выполнены на 70 белых беспородных крысах-самцах массой 160-200 г, наркотизированных нембуталом (50 мг/кг внутрибрю-шинно) под управляемым дыханием (дитилин 0,2 мг/кг). Острую ишемию миокарда моделировали посредством высокой перевязки нисходящей ветви левой коронарной артерии. ЭКГ регистрировали в стандартных отведениях. При ее анализе учитывали количество животных, у которых возникали множественные желудочковые экстрасистолы, приступы пароксизмальной желудочковой тахикардии и фибрилляции желудочков, а также латентный период возникновения у них аритмий.

Все животные были разделены на 6 групп. Первая контрольная группа (И жив.) подвергалась высокой перевязке левой коронарной арте-

рии. Второй контрольной группе была произведена перевязка левой коронарной артерии с микроинъекцией физ.раствора в количестве 0,2 мкл в центральное ядро миндалины (ЦЯМ, 5 жив.) (АР=+1; Ь=3,5; Н=8) и в латеральную гипотала-мическую область (ЛГО, 6 жив) (АР=+0,5; Ь=1,5; Н=8) в соответствии с координатами стереотакси-ческого атласа Фифковой и Маршала [11].

Опытным животным перед перевязкой левой коронарной артерии производили: 1-й группе

(8 жив.) - 10-минутную стимуляцию центрального серого вещества (ЦСВ) (АР=+6; Ь=0; Н=6) прямоугольными импульсами (2 В, 100 Гц, 0,1 мс) с помощью универсального электростимулятора ЭСУ-2; 2-й группе (9 жив.) - коагуляцию ЦСВ постоянным катодным током 5 мкА в течение 10 с. Для электростимуляции и коагуляции использовали нихромовые, изолированные эмалью электроды диаметром 100 мкм. 3-й группе (13 жив.) - микроинъекцию налоксона в ЦЯМ (0,2 мкл - 80 нг); 4-й группе (18 жив.) - микроинъекцию налоксона в ЛГО (0,2 мкл - 80 нг). Микроинъекцию производили стеклянными микропипетками (диаметр кончика 70 мкм) с помощью микроинъектора с разрешающей способностью 0,1 мкл. Гистологический контроль локализации электродов и микроинъекций осуществляли на замораживающем микротоме по общепринятой методике.

Статистическую обработку результатов проводили с использованием ^критерия Стьюдента и непараметрического метода углового преобразования Фишера. Результат считался достоверным при р<0,05.