Эффективность препарата Mексидол при экспериментальной ишемии головного мозга
СтатьиОпубликовано в журнале:
Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2006, приложение 1
Н.И.Нечипуренко, Л.А.Василевская, Т.В.Грибоедова, Н.Ю.Щербина, Ю.И.Мусиенко
Республиканский научно-практический центр неврологии и нейрохирургии, Минск
Мексидол в раннем постишемическом периоде на модели локальной ишемии мозга у кроликов уменьшал ПОЛ, увеличивал активность антиоксидантных ферментов и усиливал транспорт кислорода к мозговой ткани, мозговую и внутрикожную гемодинамику. Полученные данные подтверждают выраженное нейропротекторное действие мексидола.
Ключевые слова: ишемия головного мозга, церебральная микрогемодинамика, кислотно-основное состояние, перекисное окисление липидов, мексидол
Цереброваскулярные заболевания ишемического генеза имеют тенденцию к росту, омоложению, сопряжены с тяжелым клиническим течением, высокими показателями инвалидности и смертности. Поиск новых подходов к терапии острого ишемического инсульта является одной из актуальных проблем экспериментальной и клинической неврологии.
Развитие ишемии головного мозга - мультифакториальный патофизиологический процесс, включающий снижение энергопродукции с нарушением активного транспорта разных ионов через мембраны, отклонения в функции эксайтотоксических медиаторов возбуждения в структурах мозга, возрастание уровня ионизированного кальция в нейроне. На фоне развивающегося метаболического ацидоза происходят гиперпродукция свободных радикалов и активация реакций оксидантного стресса [4,6,7]. Ацидоз угнетает метаболические процессы и ионный транспорт, способствует развитию клеточного отека, а также оказывает цитотоксическое действие, изменяя физико-химические свойства мембран нейронов и сосудистого эндотелия, усугубляемое активацией реакций свободнорадикального окисления [10,12,14]. Совокупность этих пато-биохимических реакций приводит к развитию инфаркта головного мозга.
Одной из ключевых в жизнеобеспечении организма является система транспорта О2. Изучение сосудистой патологии головного мозга с применением современных методов неинвазивного исследования мозгового метаболизма показало, что в ряде случаев степень утилизации О2 тканью мозга имеет большее значение, чем скорость и величина кровотока [11]. Допуская, что такие составляющие системы транспорта кислорода, как легочный газообмен и система кровообращения, остаются относительно постоянными, можно считать, что обеспечение тканей О2 зависит от кислородтранспортной функции крови (КТФК), в частности, от сродства гемоглобина к О2, которое определяет положение кривой диссоциации оксигемоглобина и уровень Р50 [7].
Фармакологическая коррекция ишемии головного мозга должна включать препараты, воздействующие на ключевые звенья ее патогенеза. Одним из таких средств является мексидол (3-окси-6-метил-2-этилпиридина сукцинат), относящийся к группе синтетических антиоксидантов. Мексидол обладает широким спектром фармакологических эффектов на нейрональном и сосудистом уровнях. Он является ингибитором свободнорадикальных процессов, ПОЛ, активирует СОД, оказывает влияние на физико-химические свойства мембраны, активизирует энергосинтетические функции митохондрий и улучшает энергетический обмен в клетке. Мексидол оказывает церебропротекторное, ноотропное, противогипоксическое, вегетотропное действие, улучшает мозговое кровообращение, ингибирует агрегацию тромбоцитов, снижает уровень общего холестерина, оказывает антиатеросклеротическое действие [2].
Целью настоящего исследования явилось изучение влияния мексидола на показатели церебральной микрогемодинамики (МГД), ПОЛ, кислотно-основного состояния (КОС), КТФК, параметры массопереноса О2 у кроликов после моделирования локальной ишемии головного мозга (ЛИГМ).
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование выполнено на 48 белых кроликах массой 2.8-3.5 кг, содержавшихся в стандартных условиях вивария. ЛИГМ создавали в остром эксперименте путем билатеральной окклюзии обеих сонных артерий продолжительностью 3 ч. Кролики контрольной группы лечения не получали. Мексидол (5% раствор) вводили из расчета 5 мг/кг ежедневно внутримышечно.
Показатели церебральной МГД: среднюю частоту, мощность спектра флюктуаций интенсивности спекл-поля и коэффициент асимметрии спектра, сформированного лазерным излучением, рассеянным пиальными сосудами мягкой мозговой оболочки, исследовали спекл-оптическим способом после трепанации черепа и удаления твердой мозговой оболочки. Спеклы регистрировали в 3 точках. Запись аналогичных спекл-оптических параметров кожной МГД проводили в 4 зонах после депиляции кожных покровов: в верхней точке уха и у его основания слева и справа. Расчет спектра производили в диапазонах 1-1000 и 50-1000 Гц с реализацией по 4096 точкам.
Показатели КОС и КТФК в венозной крови определяли с помощью газоанализатора "ABL-50" ("Radiometer"). Анализ КОС крови заключался в исследовании актуальной кислотности крови (рН), парциального давления СО2 (РсО2), содержания гидрокарбонатных ионов (НСО3-), актуального дефицита или избытка буферных оснований (ABE), концентрации общей углекислоты (tСО2). Для оценки КТФК исследовали парциальное давление О2 (РО2) и сатурацию гемоглобина SО2). Изучение КТФК включало анализ сродства гемоглобина к О2 и кривой диссоциации оксигемоглобина, которая отражает нелинейную зависимость насыщения гемоглобина О2 от PО2. Критерием оценки кривой диссоциации оксигемоглобина, а следовательно, и сродства гемоглобина к О2 , является показатель р50реал, который находили расчетным методом. Он отражает напряжение О2 в крови, при котором гемоглобин насыщен О2 на 50%. Кривую диссоциации оксигемоглобина строили по уравнению Хилла [9].
Активность процессов ПОЛ измеряли по содержанию ТБК-активных продуктов (ТБК-АП). Активность глутатионпероксидазы (ГП) определяли по уровню восстановленного глутатиона (GSH) [3].
Влияние мексидола на состояние кислородного обмена головного мозга у кроликов изучали на модели ЛИГМ. Внутривенно мексидол вводили животным однократно за 10 мин до создания ишемии. Показатели оксигенации головного мозга измеряли на париетальной коре в исходном состоянии, через 3 ч после создания ишемии и через 2 ч от начала реперфузии.
Дыхательную активность головного мозга и транспорт О2 исследовали по методу [8]. Проводили компьютерную запись кинетических кривых поглощения О2 тканью. Рассчитывали максимальную скорость тканевого дыхания, эффективную константу транспорта О2 в тканях и стационарный уровень PО2.
Данные обработаны методом вариационной статистики с использованием t критерия Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
На 5-е сутки после моделирования ЛИГМ развился смешанный ацидоз с преобладанием метаболического компонента (табл. 1). Отмечены снижение рН и гидрокарбонатного буфера, выраженный дефицит буферных оснований. Уровень Pco2 существенно вырос, что указывает на недостаточность компенсаторных процессов за счет дыхательного звена КОС крови животных.
Курс мексидола незначительно влиял на состояние метаболического ацидоза, развивающегося при экспериментальной церебральной ишемии. Тенденция к снижению дефицита буферных оснований возникала за счет развития компенсаторной респираторной реакции, которая характеризуется снижением Pco2, тогда как метаболический компонент не изменялся по сравнению с контрольной группой (табл. 1).
Таблица 1. Показатели КОС крови у интактных кроликов после моделирования ЛИГМ и курса мексидола (Х±Sх)
| Группа, срок исследования | pH | ABE, ммоль/л | НСО3-, ммоль/л | Pco2, мм рт. ст. | tCO2, ммоль/л |
| Интактные кролики (n=15) | 7.37±0.01 | -1.2±1.3 | 21.0±1.2 | 50.4±1.0 | 22.7±1.2 |
| ЛИГМ без лечения, 5-е сутки (n=8) | 7.28±0.03* | -6.3±1.5* | 15.6±1.2*** | 56.8±1.2* | 17.0±1.4* |
| ЛИГМ+мексидол, 5-е сутки (n=6) | 7.31±0.02* | - 5.2±0.9* | 17.0±0.8* | 48.8±1.8+ | 19.1±1.3 |
Po2 и So2 достоверно не изменялись по сравнению с данными контрольной группы и отличались от показателей у интактных животных (табл. 2). Отмечена тенденция к снижению р50реал по сравнению с данными на 5-е сутки после моделирования ЛИГМ без лечения, что свидетельствует о возрастании сродства гемоглобина к О2 со сдвигом кривой диссоциации оксигемоглобина влево.
Таблица 2. Показатели КТФК у интактных кроликов после моделирования ЛИГМ и курса мексидола
| Группа, срок исследования | Po2, мм рт. ст. | P50реал, мм.рт.ст. | So2, % |
| Интактные кролики (n=15) | 40.6±1.8 | 35.4±1.3 | 65.0±0.5 |
| ЛИГМ без лечения, 5-е сутки (n=6) | 48.1±1.3* | 42.9±1.7* | 73.4±0.5*** |
| ЛИГМ+мексидол, 5-е сутки (n=6) | 45.3±1.4*** | 39.2±1.5 | 70.9±1.9*** |
Трехчасовая ишемия у кроликов вызывала активацию процессов ПОЛ - увеличение уровня ТБК-АП на 35.7% и диеновых конъюгатов на 17.6% по сравнению с исходными данными (табл. 3).
Таблица 3. Показатели ПОЛ и антиоксидантной системы у интактных кроликов после моделирования ЛИГМ и курса мексидола (X±sх)
| Показатель | Интактные кролики (n=12) | ЛИГМ, 3 ч (n=12) | ЛИГМ без лечения, 5-е сутки (n=9) | ЛИГМ+мексидол, 5-е сутки (n=5) |
| ДК, усл. ед/мл | 1.25±0.12 | 1.47±0.17 | 1.32±0.17 | 0.84±0.05*° |
| ТБК-АП, усл. ед/мл | 0.028±0.001 | 0.038±0.003* | 0.025±0.003 | 0.018±0.002*° |
| ГП, ммоль GSH/л-1*мин-1 | 75.5±4.2 | 72.8±4.1 | 82.3±3.1 | 89.5±4.8*° |
| ДК/ГП | 1.86±0.19 | 2.17±0.38 | 1.66±0.24 | 0.94±0.32*° |
Активность ГП изменялась в зависимости от ее первоначального уровня: при низком (менее 70 ммоль GSH/л*мин-1) уровне в ходе ишемии активность ГП возрастала, а при высоком (более 70 ммоль GSH/л*мин-1) - снижалась, однако ее средние значения не отличались от показателей интактных животных. К 5-м суткам в контрольной группе отмечалось снижение уровня ТБК-АП до исходных значений, содержание диеновых конъюгатов было в пределах нормы и наблюдалась тенденция к активации ГП по сравнению с интактными кроликами. После лечения мексидолом содержание диеновых конъюгатов и ТБК-АП существенно уменьшалось, отмечалась значительная реактивация ГП. Вследствие активации антиоксидантного звена и подавления свободнорадикальных процессов прооксидантный индекс после лечения мексидолом снижался на 43% по сравнению с таковым у кроликов контрольной группы (табл. 3).
При изучении церебральной МГД выявлено, что на 5-е сутки после моделирования ЛИГМ значительно снижались амплитудные характеристики спектрограммы (42-39%) в разных диапазонах частот, возрастал коэффициент асимметрии и несколько увеличивалась частота спектра, что связано с ухудшением функционального состояния микрососудов поверхностных структур головного мозга в условиях его гипоксии (табл. 4).
Таблица 4. Церебральная МГД у интактных кроликов после моделирования ЛИГМ и курса мексидола (X±sх)
| Группа, срок исследования | Спекл-оптические показатели | ||
| средняя частота спектра | мощность спектра | коэффициент асимметрии спектра | |
| Частотный диапазон 1-1000 Гц | |||
| интактные кролики (n=15) | 292±11 | 6934±849 | 0.28±0.02 |
| ЛИГМ без лечения, 5-е сутки (n=15) | 335±9* | 4025±443* | 0.37±0.03** |
| ЛИГМ+мексидол, 5-е сутки (n=9) | 252±8*+++ | 4909±796** | 0.21±0.01*+++ |
| Частотный диапазон 50-1000 Гц | |||
| интактные кролики (n=15) | 351±10 | 5615±652 | 0.40±0.03 |
| ЛИГМ без лечения, 5-е сутки (n=15) | 389±8* | 3419±272* | 0.52±0.03 |
| ЛИГМ+мексидол, 5-е сутки (n=9) | 325±5**+++ | 3609±523** | 0.34±0.01***+++ |
Применение антиоксидантного препарата "Мексидол" у кроликов с ЛИГМ вызывало тенденцию к умеренному увеличению мощности спектра до 22% (диапазон частот 1-1000 Гц) по сравнению с контрольной группой. Средняя частота спектра нормализовалась, что выражалось в снижении этого показателя на 25-16% соответственно полосам пропускания 1-1000 и 50-1000 Гц в сравнении с таковым у кроликов, не получавших лечение. В соответствии с изменениями параметров средней частоты коэффициент асимметрии спектра за счет вклада низкочастотных колебаний снижался на 43-35% в разных диапазонах частот.
Изучена динамика функционального состояния кожной микрогемоциркуляции в разные сроки после моделирования ЛИГМ. Через 7-10 мин после снятия зажимов с сонных артерий отмечалась тенденция к возрастанию амплитудных характеристик спектра на 45-71% на верхушке уха и на 20-38% в области его основания в разных частотных диапазонах (табл. 5). На 2-е сутки после моделирования ЛИГМ средняя частота спектров, регистрируемых в большинстве исследуемых точек, продолжала увеличиваться (до 19% у основания уха, диапазон 1-1000 Гц), однако мощность спектра значительно уменьшалась (табл. 4).
Таблица 5. Характеристика кожного кровотока в области верхушки (числитель) и оснований (знаменатель) уха у интактных кроликов после моделирования ЛИГМ и курса мексидола (X±sх)
| Группа, срок исследования | Частотный диапазон 1-1000 Гц | Частотный диапазон 50-1000 Гц | ||||
| средняя частота спектра | мощность спектра | коэффициент асимметрии спектра | средняя частота спектра | мощность спектра | коэффициент асимметрии спектра | |
| Интактные кролики (n=14) | 255.0±10.6 | 2525±309 | 0.250±0.016 | 352.0±7.9 | 1775±124 | 0.420±0.021 |
| 281±8 | 3172±246 | 0.280±0.015 | 360±3 | 2426±116 | 0.430±0.021 | |
| ЛИГМ, 3 ч (n=14) | 256.0±19.6 | 3668±1065 | 0.210±0.029 | 325±14 | 3041±762 | 0.330±0.036** |
| 307±17 | 3829±1056 | 0.310±0.035 | 361±9 | 3350±853 | 0.430±0.026 | |
| ЛИГМ, 2-е сутки (n=14) | 309.0±22.8** | 1607±285** | 0.250±0.047 | 351±14 | 1301±192** | 0.400±0.062 |
| 335±11*** | 1592±206*** | 0.29±0.04 | 375±10 | 1361±180*** | 0.410±0.034 | |
| ЛИГМ, 5-е сутки (n=14) | 271.0±16.9 | 1888±585 | 0.240±0.035 | 358±14 | 1315±398 | 0.440±0.045 |
| 293±22 | 1893±412** | 0.300±0.046 | 350±16 | 1538±361** | 0.410±0.044 | |
| ЛИГМ+мексидол, 5-е сутки (n=36) | 237.0±8.6 | 6244±340***+++ | 0.220±0.013 | 345.0±6.6 | 4092±256***+++ | 0.400±0.017 |
| 232±4***+++ | 14571±564***+++ | 0.20±0.06 | 341±4*** | 9732±352***+++ | 0.380±0.009** | |
В диапазоне частот 1-1000 Гц мощность спектра снизилась на 33-50%, а в полосе пропускания 50-1000 Гц - на 27-44% соответственно точкам регистрации на верхушке и у основания уха по сравнению с показателями интактных кроликов. На 5-е сутки постишемического периода ЛИГМ отмечалась тенденция к восстановлению кожного кровотока, что сопровождалось некоторым увеличением мощности спектра до 19% и постепенным снижением средней частоты спектра по сравнению с данными, выявленными на 2-е сутки после восстановления кровотока. Однако в эти сроки наблюдения показатели кожной МГД существенно отличались от таковых у интактных животных.
Следовательно, изменения спекл-оптических показателей кожного кровотока через 7-10 мин после 3-часовой ЛИГМ свидетельствуют о связанной с реперфузией активацией микрогемоциркуляции в этот период. Динамика последующих изменений отражает ухудшение кожной МГД, причем наиболее лабильным параметром является мощность спектра, ее сдвиги более выражены. Отмечаемое к 5-м суткам постепенное восстановление кожного кровотока, обусловленное, вероятно, развитием компенсаторных механизмов вазомоторной регуляции, не приводит к его полной нормализации.
Сравнительный анализ состояния кожной МГД у оперированных животных контрольной группы и кроликов с ЛИГМ после курсового применения в качестве антиоксиданта мексидола показал, что средняя частота и коэффициент асимметрии спектра у животных опытной группы на фоне терапии снижались и существенно не отличались от таковых у интактных кроликов (табл. 5). Мощность спектра у животных с ЛИГМ значительно возрастала и к окончанию курса лечения была в 3-7 раз выше, чем в контрольной группе.
Таким образом, изменения спекл-оптических показателей МГД у кроликов с ЛИГМ после лечения мексидолом отражали активацию процессов микрогемоциркуляции в сосудах головного мозга и кожных покровах, что, очевидно, связано с выраженным вазодилатационным эффектом препарата.
Через 3 ч после создания ЛИГМ максимальная скорость дыхания тканей головного мозга и коэффициент массопереноса O2 снижались, дальнейшее уменьшение этих показателей наблюдали в реперфузионном периоде. Стационарный уровень Po2 на париетальной коре головного мозга в период реперфузии достоверно возрастал (табл. 6).
Таблица 6. Дыхательная активность тканей головного мозга кроликов и степень его оксигенации после моделирования ЛИГМ (X±sх)
| Показатель | Исходные значения | ЛИГМ, 3 ч | Реперфузия, 15 мин | Реперфузия, 2 ч |
| Максимальная скорость тканевого дыхания, мм рт. ст/мин | 306±16 (n=29) | 283±16 (n=32) | 286±11 (n=25) | 264±11* (n=28) |
| Константа транспорта O2 в тканях, мин-1 | 2.04±0.11 (n=29) | 1.87±0.11 (n=33) | 1.90±0.08 (n=29) | 1.76±0.10* (n=28) |
| Стационарный уровень Po2, мм рт. ст. | 38.1±3.5 (n=30) | 34.6±3.3 (n=29) | 36.9±3.1 (n=25) | 50.6±3.1* (n=29) |
Измерение показателей массопереноса O2 после введения мексидола на модели ЛИГМ показало, что через 3 ч после моделирования дыхательная активность тканей головного мозга снизилась. Через 2 ч от начала реперфузии параметры тканевого дыхания оставались на уровне ЛИГМ (табл. 7). Стационарный уровень Po2 к окончанию ЛИГМ был повышен на 20% по сравнению с исходным, а в реперфузионный период нормализовался.
Таблица 7. Дыхательная активность тканей головного мозга кроликов и степень его оксигенации после моделирования ЛИГМ и курса мексидола (X±sх)
| Показатель | Исходные данные | ЛИГМ, 3 ч | Реперфузия, 2 ч |
| Максимальная скорость тканевого дыхания, мм рт. ст/мин | 281±9 (n=33) | 245±10* (n=43) | 245±14* (n=38) |
| Стационарный уровень Po2, мм рт. ст. | 45.8±4.4 (n=31) | 56.46±2.80* (n=43) | 45.9±4.1 (n=40) |
Стационарный уровень Po2 является результатом сложения потребления О2 и его поступления вследствие работы микроаквациркуляторного механизма. Его снижение свидетельствует об ухудшении снабжения тканей головного мозга O2 [4]. После применения мексидола на модели ЛИГМ утилизация О2 уменьшалась. В реперфузионном периоде нормализации тканевого дыхания не выявлено, но установленный нами антиоксидантный эффект проявился, в частности, снижением стационарного уровня Po2 до контрольных значений с улучшением утилизации O2 структурами головного мозга.
Установленное после моделирования ЛИГМ без лечения достоверное снижение параметров дыхания и массопереноса O2 (табл. 6), очевидно, связано с нарушением утилизации О2 корковыми структурами в раннем постишемическом периоде. Применение мексидола на модели ЛИГМ не предотвращало снижения дыхательной активности тканей головного мозга после снятия зажимов с сонных артерий, но препятствовало дальнейшему уменьшению параметров дыхания и массопереноса O2 в реперфузионном периоде. При этом стационарный уровень Po2 нормализовался.
Таким образом, на модели ЛИГМ проведена экспериментальная оценка нейропротективной эффективности мексидола с изучением состояния церебральной и кожной МГД, показателей ПОЛ, кислородтранспортной функции и КОС крови, параметров массопереноса O2 в тканях головного мозга. Применение мексидола в раннем постишемическом периоде у кроликов с ЛИГМ вызывало снижение первичных и вторичных продуктов ПОЛ с увеличением активности ферментативного звена антиоксидантной системы, улучшение снабжения тканей головного мозга O2, а также позитивные сдвиги КТФК и МГД-процессов в тканях, что проявлялось нормализацией спекл-оптических показателей кожной МГД и позитивными изменениями церебральной МГД (восстановление средней частоты спектра при тенденции к умеренному увеличению мощности спектра).
Установленная однонаправленность сдвигов спекл-оптических параметров МГД в кожных и церебральных микрососудах при ишемии головного мозга и однотипность эффектов после использования мексидола позволяет использовать их в качестве диагностических критериев нарушений микрогемоциркуляторных процессов в головном мозге. С учетом ограничения возможности применения инвазивных методов исследования спекл-оптические показатели кожной
МГД, являясь достаточно информативными, могут быть использованы для оценки функционального состояния церебральной МГД при ишемических нарушениях в системе общих сонных артерий.
Применение мексидола ведет к нормализации или улучшению ряда гомеостатических констант организма, изменения которых играют важную роль в структуре патогенеза ишемии головного мозга, что служит патогенетическим обоснованием его использования в комплексной нейропротективной фармакотерапии больных с цереброваскулярной патологией ишемического генеза.
ЛИТЕРАТУРА
1. Виленский Б.С. Инсульт: профилактика, диагностика и лечение. СПб., 1999.
2. Воронина Т.А. Отечественный препарат нового поколения мексидол. М., 2005.
3. Гаврилова А.Р.,Хмара Н.Ф.// Лаб. дело. 1986. № 12. С. 721-724.
4. Гусев Е.И., Скворцова В.И. Ишемия головного мозга. М., 2001.
5. Крыжановский Г.Н. Общая патофизиология нервной системы. Руководство. М., 1997.
6. Лукьянова Л.Д. // Вестн. РАМН. 2000. № 9. С. 3-12.
7. Рябов ГА. Гипоксия критических состояний. М., 1988.
8. Титовец Э.П., Пархач Л.П. Способ исследования массопереноса кислорода в биологических тканях. Патент № 2813 РБ.
9. Функциональная система транспорта кислорода: фундаментальные и клинические аспекты / Под ред. В.В. Зинчука. Гродно, 2003.
10. Behmanesh S., Kempski O. // Am. J. Physiol. 2000. Vol.279. P. 1512-1517.
11. McDowell F.H., Millikan C.H., Goldstein M. // Stroke. 1980. Vol. 11, N 1. P. 1-3.
12. Siesjo B.K. // Crit. Care Med. 1998. Vol. 16, N 10. P. 954-963.
13. Siesjo B.K., Katsura K., Kristian T. // Adv. Neurol. 1996. Vol. 71. P. 209-233.
14. Staub F., Mackert B., Kempski O. et al. // J. Neurol. Sci. 1993. Vol. 119. P. 79-84.
