Влияние аминотиоловых антигипоксантов на межполушарную асимметрию головного мозга

ВЛИЯНИЕ АМИНОТИОЛОВЫХ АНТИГИПОКСАНТОВ НА МЕЖПОЛУШАРНУЮ АСИММЕТРИЮ ГОЛОВНОГО МОЗГА

УДК 615.2+ 612.82

© В. В. Михеев, В. В. Марышева, Б. Н. Богомолов, Л. В. Жукова-Уильямс

Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова, Санкт-Петербург.

Резюме:_

Исследовано влияние амтизола и его аналога ВМ-606 на устойчивость самцов мышей линии SHR к острой гипоксии с гиперкапнией в условиях изолированного функционирования одного из полушарий головного мозга. Антигипоксант амтизол 25 мг/кг увеличивал время жизни интактных животных на 46,2 %. Наложнооперированных особей амтизол оказал меньшее влияние: продолжительность жизни мышей возрастала только на 28,1 % (р<0,01). Введение амтизо-ла в условиях функционирования только правого полушария значительно увеличивало продолжительность жизни опытных животных — на 64,8 %. Применение препарата при активном левом полушарии было неэффективным, поскольку результат совпал с продолжительностью жизни таких же мышей без препарата. Таким образом, антиги-поксическое действие амтизола в значительной степени определяется его влиянием на правое (но не на левое) полушарие головного мозга.

Ключевые слова:_

антигипоксанты; амтизол; ВМ-606; межполушарная асимметрия; гипоксия; гиперкапния.

Библиографическая ссылка:_

Михеев В. В., Марышева В. В., Богомолов Б. Н, Жукова-Уильямс Л. В. Влияние аминотиоловых антигипоксантов на межполушарную асимметрию головного мозга // Обзоры по клин. фармакол. и лек. терапии. — 2012. — Т.10, №1. — С.51—53.

ВВЕДЕНИЕ

Исследование влияния односторонней корковой распространяющейся депрессии на устойчивость самцов мышей линии SHR к острой гипоксии с гиперкапнией [5] показало, что при активном правом полушарии продолжительность жизни животных была достоверно выше по сравнению с интактными, но не ложноопери-рованными особями. При активном левом полушарии были обнаружены достоверные различия по сравнению не только с интактными, но и с ложнооперированными мышами. Было сделано предположение, что правое полушарие поддерживает оптимальный уровень устойчивости к гипоксии с гиперкапнией, тогда как левая ге-мисфера выполняет «антигипоксическую» функцию.

Для поддержания функционирования организма в условиях гипоксии применяются специальные средства — антигипоксанты. Одними из наиболее эффективных средств, защищающих от гипоксических последствий, являются соединения аминотиолового строения — ам-

тизол (3,5-диамино-1,2,4-тиадиазол) и его аналог ВМ-606 [4, 6]. Данные препараты были выбраны для исследования механизмов влияния антигипоксантов на межполушарную асимметрию головного мозга в условиях острой гипоксии с гиперкапнией у мышей.

Итак, цель настоящего исследования состояла в изучении влияния амтизола и препарата ВМ-606 при инактивации коры левого или правого полушария на устойчивость самцов мышей линии SHR к острой гипоксии с гиперкапнией.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперименты выполнены на 266 половозрелых самцах мышей линии SHR массой 24-26 г Гипоксию с гиперкапнией моделировали в стеклянных банках объёмом 200 мл с герметичными крышками [10]. После завинчивания крышки банки переворачивали вверх дном и, чтобы избежать подсоса воздуха, опускали в кювету с водой. Регистрировали продолжительность жизни животных. Эксперименты выполняли сериями по 16-20 животных в один день исследований в период с 13.00 ч до 18.00 ч. В каждой серии опытов присутствовали мыши всех групп в равной степени.

Препараты вводили внутрибрюшинно за 30 мин до гипоксического эпизода: амтизол в дозе 25 мг/ кг, препарат ВМ-606 — в дозе 50 мг/кг (эквимоляр-но амтизолу).

Временное выключение коры одного из полушарий достигали путём эпидуральной аппликации фильтровальной бумажки, смоченной 25 %-м раствором хлорида калия [1]. Для этого, за двое суток до эксперимента у животных под эфирным наркозом над одной из гемисфер в кости черепа высверливали по отверстию диаметром около 1 мм. Аппликацию производили за 15 мин до тестирования. У ложнооперированных мышей, которые служили контролем, проделывали все те же подготовительные операции, но без трепанации черепа и аппликации (трепанацию не производили из-за высокой вероятности повреждения подлежащей коры мозга).

Полученные данные обрабатывали статистически с использованием непараметрического критерия Вилкоксона-Манна-Уитни. Минимальный уровень значимости принимался р < 0,01.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основные результаты проведённых опытов представлены в таблицах 1 и 2. В целом, полученные ре-

зультаты совпали с описанными нами ранее данными по влиянию односторонней корковой распространяющейся депрессии на устойчивость мышей к острой гипоксии с гиперкапнией [5]. Суть их в следующем. Для всей выборки животных правое полушарие поддерживает оптимальный уровень устойчивости к гипоксии с гиперкапнией, то есть является доминирующим. Левая гемисфера повышает устойчивость мышей к гипоксии. У низкоустойчивых к гипоксии с гиперкапнией мышей межполушарные различия отсутствуют; у высокоустойчивых к гипоксии с гиперкапнией особей наблюдается ярко выраженная межполушарная асимметрия.

Амтизол увеличивает продолжительность жизни интактных мышей почти в 1,5 раза. На фоне действия амтизола выключение левого полушария (активно правое) происходит достоверное увеличение продолжительности жизни животных по сравнению с контрольными, но не интактными особями. Выключение правой гемисферы (активна левая) не выявило достоверных отличий по сравнению со всеми остальными группами (табл. 1). Если рассматривать действие препарата в условиях выключения одного из полушарий, видно, что амтизол оказывает своё влияние исключительно на правую гемисферу (табл. 2). Из-за такого «одностороннего» влияния амтизола доминирующей, на наш взгляд, становится левая гемисфера, а правая начинает обеспечивать повышение устойчивости к гипоксии. То есть введение препарата приводит к инверсии однополушарного доминирования.

Для соединения ВМ-606 наши опыты подтвердили его более высокую антигипоксическую активность, чем у амтизола [4]. На фоне действия препарата выключение, как левого, так и правого полушария не приводило к значимым изменениям в продолжительности жизни животных (табл. 1). Сравнение влияния препарата на фоне унилатеральной корковой инактивации показало, что ВМ-606 достоверно увеличивает продолжи-

Таблица 1. Влияние односторонней корковой распространяющейся депрессии на продолжительность жизни мышей в условиях гипоксии с гиперкапнией до и после применения антигипоксантов

тельность жизни мышей в обоих случаях, но несколько больше — при активной правой гемисфере (табл. 2). В результате такого влияния препарата, межполушарные различия в устойчивости к острой гипоксии с гиперкапнией исчезают.

Сравнение влияния исследованных препаратов показало, что достоверные различия между ними выявляются в группах ложнооперированных животных и у особей с активным левым полушарием (табл. 2).

Таким образом, исследованные препараты оказывают выраженное антигипоксическое действие в модели острой гипоксии с гиперкапнией, при этом амти-зол инвертирует исходные межполушарные различия, а препарат ВМ-606 их нивелирует.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ранее было показано, что амтизол и препарат ВМ-606, как гетероциклы, легко проникают через гематоэн-цефалический барьер и оказывают значимое влияние на работу головного мозга, в частности повышают его устойчивость к гипоксии [2]. Наши опыты с односторонней корковой распространяющейся депрессией показали, что повышение устойчивости мышей к острой гипоксии с гиперкапнией происходит с участием коры головного мозга. В работах В. П. Леутина с соавторами [3], проведённых на человеке, было доказано, что по мере проведения сеансов прерывистой нормобариче-ской гипоксии в процессы регуляции газообмена всё больше вовлекаются структуры переднего мозга, то есть корковые образования. При исследовании влияния амтизола на ультраструктуру коры головного мозга и биохимические показатели левого и правого полушарий при нормобарической гипоксии у крыс было показано, что правое полушарие более уязвимо для гипоксии [7, 8]. Амтизол активировал компенсаторно-приспособительные механизмы мозга посредством

Форма опыта Интактные животные Ложнооперированные животные Активно правое полушарие Активно левое полушарие

Без препарата 18,6 ± 4,1 100 % 19,6 ± 3,8 105,4 %% 23,0 ± 4,9Л 123,7 % 28,2 ± 11,4ИКП 151,6 %

Амтизол, 25 мг/кг 27,2 ± 5,6 100 %% 25,2 ± 7,8 92,5 % 37,9 ± 18,8К 139,3 % 28,3 ± 7,5 104,1 %

ВМ-606, 50 мг/кг 31,7 ± 10,6 100 %% 32,3 ± 8,9 101,9 % 32,1 ± 7,7 101,3 % 36,1 ± 8,7 113,9 %

Буквами указаны достоверные различия с р < 0,01 по сравнению: И — с интактными, К — контрольными мышами; П — с животными с активным правым и Л — активным левым полушарием.

Таблица 2. Влияние антигипоксантов на продолжительность жизни мышей (в %) в различных экспериментальных группах животных

Форма опыта Интактные животные Ложноопе-рированные животные Активно правое полушарие Активно левое полушарие

Без препарата 100,0 100,0 100,0 100,0

Амтизол 146,2* 128,1* 164,8* 100,3

ВМ-606 170,4* 164,8*# 139,7* 128,0*#

Примечание. * — различия по сравнению с группами мышей без препарата достоверны с р < 0,01; # — различия между действием препаратов достоверны с р < 0,01.

оптимизации работы энергетического аппарата, повышая тем самым резистентность организма крыс к гипоксии [9]. При этом амтизол по-разному менял активность ферментов энергетического обмена, выступая в роли модулятора энергетических процессов в левом и правом полушариях головного мозга. Данных о механизме действия соединения ВМ-606 на межпо-лушарную асимметрию нет. Следовательно, разница в действии исследуемых соединений заключается в следующем: амтизол инвертирует межполушарные различия при гипоксии, а соединение ВМ-606 их нивелирует.

ЛИТЕРАТУРА

1. Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Д. П. Методики и эксперименты по изучению мозга и поведения. — М.: Высшая школа, 1991. — 400 с.

2. Зарубина И. В., Шабанов П. Д. Молекулярная фармакология антигипоксантов. — СПб.: Издательство Н-Л, 2004. — 368 с.

3. Леутин В. П., Платонов Я. Г., Диверт Г. М., Криво-щеков С. Г. Прерывистая нормобарическая гипоксия как экспериментальная модель незавершенной адаптации // Физиол. человека. — 2004. — Т. 30, № 5. — С. 85-91.

4. Марышева В. В. Антигипоксанты аминотиолового ряда // Обзоры по клин. фармакол. и лек. терапии. 2007. — Т. 5, № 1. — С. 17-26.

5. Марышева В. В., Михеев В. В., Шабанов П. Д. Влияние унилатеральной инактивации больших полушарий головного мозга на устойчивость к гипоксии у мышей // Бюл. эксперим. биол. и мед. — 2011. — Т. 151, № 3. — С. 269-272.

6. Марышева В. В., Шабанов П. Д. Антигипоксическая активность в гомологическом ряду 2-аминотиазола // Эксп. и клин. фарм. — 2005. — Т. 68, № 1. — С. 67-70.

7. Наливаева Н. Н., Плеснева С. А., Чекулаева У. Б., Конописцева Л. А., Ходов Д. А., Клементьев Б. И. Влияние амтизола на биохимические показатели правого и левого полушарий мозга эмбрионов крыс, перенесших гипоксию // Антигипоксанты и актопротекторы. Мат. научн. конф. — СПб.: ВМедА, 1994. — Вып. 1. — С. 70.

8. Наливаева Н. Н., Плеснева С. А., Чекулаева У. Б., Ходов Д. А., Клементьев Б. И. Влияние амтизола на биохимические характеристики синаптических окончаний коры больших полушарий мозга крыс в условиях гипоксии // Антигипоксанты и актопро-текторы. Мат. научн. конф. — СПб.: ВМедА, 1994. — Вып. 1. — С. 71.

♦ Информация об авторах

9. Новожилова А. П., Криворучко Б. И., Брагина Т. А., Иванова С. М. Ультраструктура коры головного мозга крыс при ишемии с гипоксией на фоне действия амтизола // Антигипоксанты и актопротекторы. Мат. научн. конф. — СПб.: ВМедА, 1994. — Вып. 1. — С. 74.

10. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. — М., 2000. — С.153-158.

EFFECT OF AMINOTHIOL ANTIHYPOXANTS ON INTERHEMISPHERIC ASYMMETRY OF THE BRAIN

Mikheev V. V., Marysheva V. V., Bogomolov B. N., Zhukova-Williams L. V.

♦ Summary: The effect of aminothiol antihipoxants amthizol and its analogue VM-606 on the resistance of the SHR mice males to an acute hypoxia with hypercapnia under conditions of isolated functioning of one of the hemispheres of the brain was studied. Antihypoxic agent amthizol 25 mg/kg increases life time of nave mice by 46.2 %. The drug acted on the sham-operated mice more slightly, increasing of their life only on 28.1 % (p < 0.01). Administration of amthizol under conditions of functioning of the right hemisphere significantly enhanced (+64.8 %) the life time of mice. No antihypoxic effect was registered after administration of amthizol to mice with active left hemisphere: the result was the same as in mice without amthizol. Therefore, antihypoxic effect of amthizol was due to its action on the right (but not the left) hemisphere of the brain. VM-606 possessed more antihypoxic activity in comparison with amthizol. After unilateral cortical inactivation, VM-606 increased life time of mice both in active right and active left hemispheres, but in more degree in active right hemisphere. Thus, interhemispheric differences in resistance of mice to hypoxia with hypercapnia were diminished. Therefore, the differences between amthizol and VM-606 are the followings: amthizol inverts interhemispheric relations in hypoxia whereas VM-606 diminishes them.

♦ Key words: antihypoxic drugs; aminothiols; amthizol; VM-606; interhemispheric asymmetry; hypoxia; hypercapnia.

Михеев Владимир Владимирович — д. б. н., преподаватель Mihkeev Vladimir Vladimirovich — Doctor of Biol. Sci. (Pharmacol-

кафедры фармакологии Военно-медицинской академии ogy), Assistant Professor, Dept. of Pharmacology, Military Medical

им. С. М. Кирова, 194044, Санкт-Петербург, ул. Акад. Лебе- Academy, 6, Acad. Lebedev street, St.Petersburg 194044, Russia.

дева, д. 6. Phone: +7(812)542-43-97.

Марышева Вера Васильевна — д. б. н., заведующая учебной лабораторией кафедры фармакологии Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова, 194044, Санкт-Петербург, ул. Акад. Лебедева, д. 6.

Богомолов Борис Николаевич — д. м. н., профессор, профессор кафедры анестезиологии и реаниматологии Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова, 194044, Санкт-Петербург, ул. Акад. Лебедева, д. 6.

Marysheva Vera Vasilievna — Doctor of Biol. Sci. (Pharmacology), Assistant Professor, Dept. of Pharmacology, Military Medical Academy, 6, Acad. Lebedev street, St.Petersburg 194044, Russia.

Bogomolov Boris Nikolaevich — Doctor of Med. Sci. (Anaesthe-siology and Reanimatology), Professor, Professor of the Dept. of Anaesthesiology and Reanimatology, Military Medical Academy, 6, Acad. Lebedev street, St.Petersburg 194044, Russia.

Жукова-УильямсЛюбовь Владиславовна — к. м. н., соискатель Zhukova-Williams Lubov Vladislavovna — PhD (Pharmacology), кафедры фармакологии Военно-медицинской академии им. С. Postdoc Fellow, Dept. of Pharmacology, Military Medical Academy, М. Кирова, 194044, Санкт-Петербург, ул. Акад. Лебедева, д. 6. 6, Acad. Lebedev street, St.Petersburg 194044, Russia.