УДК 616.831/.832-001

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЛИЯНИЯ НОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ АНТИГИПОКСАНТОВ НА ПРОЦЕССЫ ГИДРАТАЦИИ

ТКАНИ ГОЛОВНОГО МОЗГА

В ДИНАМИКЕ ЧЕРЕПНО-МОЗГОВОЙ ТРАВМЫ

(kulagin.doc)

Ó 2006 г. Кулагин К. Н., Новиков В. Е., Пономарева Н. С., Смирнов Л. Д.*

Черепно-мозговая травма (ЧМН) продолжает оставаться одной из важнейших проблем медицины во всем мире. Несмотря на внедрение новых способов лечения ранних и отдаленных последствий ЧМТ, все же, до настоящего времени, остаются недостаточно изученными некоторые аспекты фармакотерапии, в частности, применение антигипоксантов и антиоксидантов, как корректоров возникающих изменений. Проведенное сравнительное исследование влияния некоторых новых соединений из группы производных 3-оксипиридина (ИБХФ-1, ИБХФ-2 и ИБХФ-3), использованных в дозе 10 мг/кг, показало их способность корригировать нарушения фракционного состава воды в ткани головного мозга в динамике ЧМТ. Исследованные соединения в указанной дозе с различной степенью выраженности снижали содержание общей воды в ткани мозга, а также способствовали восстановлению баланса между связанной и свободной фракциями воды.

Ключевые слова: антигипоксанты, гидратация, головной мозг, гомеостаз, общая вода, производные 3-оксипиридина, свободная вода, связанная вода, термогравиметрический метод, черепно-мозговая травма.

Черепно-мозговая травма (ЧМТ) остается одной из важнейших проблем здравоохранения. Высокая частота встречаемости, высокий уровень смертности и инвалидности, особенно среди лиц молодого, наиболее трудоспособного возраста (до 50 лет) придают этой мультидисциплинарной проблеме огромное социальное значение не только в нашей стране, но и во многих западных странах [3, 8]. Однако, несмотря на активно проводимые меры по изысканию новых способов и методов профилактики патологических сдвигов, вызванных ЧМТ, внедрение новых способов лечения ранних и отдаленных последствий, все же, до настоящего времени, остаются недостаточно изученными некоторые аспекты фармакотерапии, в частности, применение антигипоксантов и антиоксидантов, как корректоров возникающих изменений.

Являясь неотъемлемой частью любого живого организма, вода играет одну из ключевых ролей в обеспечении гомеостаза на любом из его уровней (молекулярном, внутриклеточном, клеточном и т.д.), в первую очередь за счет её взаимодействия с молекулами биополимеров и является показателем суммарных изменений гомеостаза при воздействии различных неблагоприятных факторов, в том числе и ЧМТ [1, 7]. Как известно, приспособление организма к внешним неблагоприятным воздействиям сопровождается развитием феномена «адаптационной стабилизации», в основе которого лежит способность клеток синтезировать стресс-белки. Их адаптационная роль сводится к стимуляции синтеза структурных, регуляторных белков и нуклеиновых кислот. Дезадаптация организма, в свою очередь, сопровождается снижением синтеза стресс-белков и, как результат, снижением синтеза биомакромолекул и их способности связывать воду [4, 6]. Таким образом, адаптация и дезадаптация сопровождаются изменениями в системе белок-вода, что может служить одним из показателей тяжести повреждения и состояния саногенетических процессов, активированных фармакологическим воздействием.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ: Эксперименты проведены на белых лабораторных крысах обоего пола массой 150-220г. Изучено состояние процессов гидратации в гомогенате ткани головного мозга в динамике ЧМТ и на фоне её фармакологической коррекции новыми соединениями антигипоксантов - производными 3-оксипиридина под лабораторными шифрами ИБХФ-1, ИБХФ-2 и ИБХФ-3. Для оценки процессов гидратации использовали термогравиметрический метод. В качестве показателей гидратации регистрировали содержание общей воды, содержание связанной и свободной фракций (как критерии адаптационных возможностей поврежденных тканей поддерживать целостность биомакромолекул) [7]. ЧМТ моделировали путем нанесения 20 уколов градуированной инъекционной иглой через трепанационное отверстие в черепе над проекцией левой теменной доли [5]. Оценка показателей гидратации проводилась через 1 и 4 суток после нанесения травмы. Исследуемые соединения в дозе 10 мг/кг вводили опытным животным внутрибрюшинно за 30 минут до нанесения травмы и в последующие дни ежедневно однократно вплоть до забоя. Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием пакета STATISTICA 6.0.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ: Содержание общей воды в гомогенате мозговой ткани контрольной группы животных составляло 76,42%, соотношение свободной и связанной фракций составляло 59,97% и 16,92% соответственно. Через 1 сутки после ЧМТ в мозге отмечалось достоверное увеличение содержания общей воды на 1,02% (p<0,05) и свободной фракции на 2,53% (p<0,05). Содержание связанной воды достоверно снижалось на 1,98% (p<0,05). Спустя 4 суток после ЧМТ содержание общей воды в гомогенате мозга составляло 78,3%, что на 0,86% превышало её содержание через 1 сутки после ЧМТ (p<0,05). Сходные изменения отмечались и в динамике остальных показателей гидратации мозга. Так, содержание свободной воды по сравнению с 1-ми сутками возрастало до 64,78% (p<0,05), содержание связанной воды снижалось до 13,52% (p<0,05).

Таким образом, в гомогенате мозга, взятом на исследование через 1 и 4 суток после ЧМТ, отмечаются выраженные изменения в содержании общей воды и соотношении её структурных фракций, что позволяет с должной уверенностью говорить о нарастающем дисбалансе между компенсаторно-адаптационными возможностями организма и прогрессирующими патологическими изменениями с преобладанием последних. Полученные результаты логично согласуются с данными экспериментальных работ и клинических наблюдений, свидетельствующих о нарастании травматического отека-набухания головного мозга к 4-м суткам от момента воздействия травмирующего фактора [2, 3, 5].

На фоне фармакологической коррекции ЧМТ производными 3-оксипиридина через 1 сутки в гомогенате мозга были установлены следующие показатели гидратации (таблица 1). Из таблицы следует, что соединение ИБХФ-1 не изменяло содержания общей воды в гомогенате мозговой ткани, но оказывало значимое воздействие на состояние фракционного состава воды. Под влиянием ИБХФ-1 содержание свободной и связанной воды приближалось к уровню контрольной группы. Остальные соединения (ИБХФ-2 и ИБХФ-3) не изменяли показателей гидратации мозга через 1 сутки после ЧМТ (p>0,05).

Таблица 1. Содержание воды в гомогенате ткани мозга через 1 сутки после ЧМТ на фоне её фармакологической коррекции (M+m)

Показатель	Контрольная группа (n=15)	ЧМТ 1 сут. (n=10)	ИБХФ–1 (n=10)	ИБХФ–2 (n=10)
Общая вода (%)	76,42±0,08	77,44±0,05*	77,41±0,10*	77,31±0,10*
Свободная вода (%)	59,97±0,54	62,5±0,42*	60,73±0,70**	61,94±0,60*
Связанная вода (%)	16,92±0,40	14,94±0,42*	16,67±0,66**	15,37±0,54*

Примечание: * - достоверность различий по отношению к показателям контрольной группы животных (p<0,05); ** - достоверность различий по отношению к группе животных с ЧМТ 1 сутки (p<0,05).

Результаты влияния исследуемых производных 3-оксипиридина на состояние процессов гидратации в гомогенате ткани мозга через 4 суток после ЧМТ представлены в таблице 2. Так, соединение ИБХФ-1 вызывало достоверное снижение содержания общей и свободной воды на 0,33% и 1,76% соответственно (p<0,05), увеличение содержания связанной воды на 1,43% (p<0,05), при этом ни один из показателей не восстанавливался до уровня контрольной группы. Соединения ИБХФ-2 и ИБХФ-3 показали более выраженную (в сравнении с ИБХФ-1) и примерно одинаковую активность в отношении нормализации показателей гидратации мозга через 4 суток после ЧМТ. Оба соединения восстанавливали содержание связанной воды до уровня контрольной группы (p>0,05), достоверно снижали содержание общей и свободной воды в сравнении с опытной группой животных без лечения (p<0,05). Введение ИБХФ-3 вызывало более выраженное снижение содержания общей воды, чем ИБХФ-2 (0,83% против 0,59%).

Таким образом, анализ полученных экспериментальных результатов свидетельствует о возможности коррекции производными 3-оксипиридина процессов гидратации в головном мозге в динамике ЧМТ. Выявленное свойство производных 3-оксипиридина усиливать связывание воды макромолекулами биополимеров (главным образом белков) делает их перспективной группой соединений в плане профилактики прогрессирования изменений на молекулярно-клеточном уровне и усиления компенсаторно-адаптационных возможностей организма в условиях экстремальных воздействий.

Таблица 2. Содержание воды в гомогенате ткани мозга через 4 суток после ЧМТ на фоне её фармакологической коррекции (M+m)

Показатель	Контрольная группа (n=15)	ЧМТ 4 сут. (n=10)	ИБХФ–1 (n=10)	ИБХФ–2 (n=10)	ИБХФ–3 (n=11)
Общая вода (%)	76,42±0,08	78,3±0,06*	77,97±0,09**	77,71±0,14**	77,47±0,08**
Свободная вода (%)	59,97±0,54	64,78±0,41*	63,02±0,46**	61,67±0,52**	60,87±0,6**
Связанная вода (%)	16,92±0,40	13,52±0,4*	14,95±0,44**	16,05±0,46**	16,6±0,62**

Примечание: * - достоверность различий по отношению к показателям контрольной группы (p<0,05); ** - достоверность различий по отношению к группе животных с ЧМТ 4 суток (p<0,05).

Литература

1. Аксенов С.И. Вода и ее роль в регуляции биологических процессов. – М.: Наука, 1990. – 115.

2. Ковалева Л.А. Влияние веществ с ноотропной активностью на метаболические процессы в мозговой ткани в динамике черепно-мозговой травмы: Дис. … канд. мед. наук. - Смоленск, 1997. – 157 с.

3. Лихтерман Л.Б., Корниенко В.Н., Кузьменко В.А. и др. Черепно-мозговая травма: прогноз течения и исходов. – М.: Книга ЛТД, 1993. - 299 с.

4. Меерсон Ф.З., Малышев И.Б., Замотришный А.В. Генерализованное накопление стресс-белков при адаптации организма к стрессорным воздействиям // Бюлл. эксперим. биологи и медицины. – 1993. - №3, - С. 231-233.

5. Новиков В.Е. Фармакология ГАМК и опиоидергической систем при травматическом отеке набухании головного мозга: Дис. … д-ра мед. наук. - Смоленск, 1993. – 292 с.

6. Пшенникова М.Г. Феномен стресса. Эмоциональный стресс и его роль в патологии // Патол. физиол. и эксперим. терапия. – 2001. - №1. – С. 26-31.

7. Фаращук Н.Ф. Состояние процессов гидратации в жидких средах при воздействии внешних факторов и некоторых заболеваний: Дисс. … д-ра мед. наук. – Смоленск, 1994. – 222с.

8. Guerrero J.L., Thurman D.J., Sniezek J.E. Emergency department visits associated with traumatic brain injury: United States, 1995-1996 // Brain Injury. – 2000. – Vol. 14, № 2. – P. 181-186.

COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF INFLUENCE OF NEW ANTIHYPOXANTS ON PROCESSES OF HYDRATION IN THE BRAIN AFTER TRAUMATIC BRAIN INJURY

Kulagin K. N., Novikov V. E., Ponamareva N. S., Smirnov. L. D.*

Smolensk State Medical Academy

* Scientific-research institute of biochemical physics of Russian academy of sciences

Traumatic brain injury (TBI) remains one of the most important problems in the world. In spite of the fact that modern methods of treatment of early and long-term consequences of TBI have been introduced, some features of its pharmacotherapy such as the use of antihypoxants and antioxidants haven’t been enough studied. Performed research (by using the experimental model of TBI on rates) has shown that some new derivatives of 3-hydroxypyridine (IBChP-1, IBChP-2 and IBChP-3), used at the dose 10 mg/kg, are capable to correct disorders of fractional composition of water in the brain after TBI. Investigated chemicals with different intensity of their action decreased content of total water in the brain as well as contributed to normalization of the balance between bound and free water.

Key words: antihypoxants, brain, bound water, derivatives of 3-hydroxypyridine, free water, hydration, homeostasis, thermogravimetric analysis, traumatic brain injury, total water

Кафедра фармакологии

Смоленская государственная медицинская академия

*НИИ биохимической физики РАН, г. Москва

Поступила в редакцию 14.11.2006.