Влияние нитрата магния на исход острого экспериментального ишемического инсульта

Инсульт - вторая ведущая причина смертности и инвалидизации в мире; каждый шестой человек перенес инсульт [1-3]. Поскольку ишемическая патология мозга имеет широкую распространенность и тяжелые последствия для здоровья человека, ведутся интенсивные исследования по поиску эффективных, недорогих и доступных лекарственных препаратов для ее лечения, в том числе ишемического инсульта (ИИ). В качестве таких препаратов рассматриваются неорганические формы магния (сульфат и хлорид магния) [4-6] и нитраты, применение которых в экспериментальных исследованиях показало их протективное влияние [7-9].

Магний - четвертый катион по распространенности в теле человека, он является кофактором более 500 белков, участвующих в различных биохимических реакциях и сигнальных каскадах [10-12]. Магний осуществляет свое нейропротективное действие через неконкурентный антагонизм рецепторов NMDA, ингибирование нейротоксического высвобождения глутамата, раннее восстановление клеточных запасов АТФ, антагонизм всех подтипов кальциевых каналов, ингибирование генерации кислородных радикалов и чрезмерного образования оксидов азота, ингибирование активации провоспалительных цитокинов и др. [13-15]. В одних экспериментальных и клинических исследованиях применение неорганических препаратов магния уменьшало негативное действие ишемического каскада [16-18], в других работах такого эффекта не наблюдали [19-21]. Поэтому полемика по поводу применения неорганических форм магния для лечения инсульта продолжается до сих пор.

Другими препаратами, которые исследуются на предмет лечения инфаркта мозга, являются нитраты и нитриты [22-24]. Несмотря на то что нитраты применяются в медицине несколько тысячелетий, в середине XX столетия сложилось негативное мнение об этих веществах - «нитратофобия». Нитраты стали подозревать в метгемоглобинемии (особенно у детей) и канцерогенных свойствах. Большинство этих подозрений не подтвердилось, но негативное мнение осталось [25-27].

За последнее десятилетие появилось большое число работ, в которых указывается не только на безвредность нитратов и нитритов, но и на их терапевтические свойства, особенно при сосудистых заболеваниях головного мозга [28-30]. В настоящее время считается, что нитраты и нитриты осуществляют свое положительное влияние на сосудистую систему ишемического мозга через образование оксида азота (NO) [31, 32]. В условиях гипоксии-ишемии нитрат/нитрит-редуктазы осуществляют последовательную цепь трансформации NO3^–⇒NO2^–⇒NO [33]. Более того, в условиях дефицита кислорода, когда NO-синтаза (NOS) не может синтезировать NO, многие ферменты изменяют направленность своего действия. Например, в этих условиях дезоксигемоглобин и дезоксимиоглобин, а также NOS выступают в роли нитритредуктаз [34-36]. Таким образом, когда в условиях кислородного дефицита NOS не способна синтезировать NO, активизируются альтернативные источники его образования. Возможно, это представляет собой древний механизм защиты организма от ишемии/гипоксии, который впоследствии утратил свою ведущую роль, или NOS ошибочно считают ведущим ферментом, синтезирующим NO. Также имеются данные о том, что нитраты и нитриты могут оказывать свои протективные свойства через NO-независимый механизм вследствие их прямого действия на ключевые белки и липиды [37, 38].

Цель настоящей работы - изучение влияния неорганических форм магния: нитрита магния, Mg(NO3)2, сульфата магния, MgSO4, и хлорида магния, MgCl2, введенных в дозе 50 мг/кг внутрибрюшинно за 1 ч до ишемии мозга и через 1-2 с после окклюзии общих сонных артерий, на течение экспериментального ИИ.

В опытах использовали самцов крыс линии Вистар массой 120-150 г. Для создания модели глобальной ишемии мозга применяли одномоментную двустороннюю перевязку общих сонных артерий [39]. Крысам под эфирным наркозом выделяли и перевязывали общие сонные артерии. Длительность операции составляла не более 10 мин. После эфирного наркоза у крыс быстро восстанавливалось сознание. Животных помещали в отдельные клетки и полуколичественно оценивали динамику неврологического дефицита [40]. Оценивали ограничение подвижности животного, птоз, гиперактивное поведение, насильственные движения (вращения, прыжки, судорожные и вращательные припадки), парезы конечностей, кому и смерть. В соответствии с использованной методикой оценки неврологической симптоматики, за 0-3 балла принимали состояние, близкое к нормальному; за 3-6 баллов - среднюю степень; за 7-24 балла - тяжелую степень ИИ; за 25 баллов - смерть животного. Неврологический дефицит оценивали через каждые 30 мин в течение 8 ч. Суммарный балл по каждому промежутку времени усредняли для всех животных в группе. На основе полученных данных строили графики динамики неврологических нарушений, отложив по оси ординат баллы, по оси абсцисс - время.

Было проведено 2 серии опытов, в которых было использовано 224 крысы по 112 крыс в каждой серии. У всех крыс была произведена окклюзия обеих сонных артерий. В 1-й серии опытов препараты вводились за 1 ч до ишемии мозга, во 2-й серии - через 1-2 с после окклюзии общих сонных артерий.

В каждой серии эксперимента в зависимости от применяемых препаратов животные были разбиты на 4 группы: 3 опытные и 1 контрольную (рис. 1 и 2).

Достоверность различий средних параметров в разных экспериментальных группах животных оценивали с помощью критерия Манна-Уитни (U-test) в программе Statistica 6. Для оценки летальности и неврологических нарушений применяли критерий Фишера.

Введение Mg(NO3)2 в дозе 50 мг/кг за 1 ч до окклюзии сонных артерий оказывало достоверный (p<0,01) протективный эффект, что проявилось в меньшей выраженности тяжелой неврологической симптоматики и смертности в этой группе (4-я группа) по сравнению с контрольной группой животных. Интенсивность нарастания неврологического дефицита у животных, которым вводился Mg(NO3)2, на протяжении 210-480-й минуты опыта также оказалась достоверно (p<0,01) ниже, чем в контроле (см. рис. 1). Смертность в этой опытной группе крыс была также достоверно (p<0,05) ниже и составила 0%, а в контрольной группе - 35,7%. По сравнению с животными, которые получали MgSO4 (2-я группа) и MgCl2 (3-я группа), у крыс, которым вводили нитрат магния, неврологическая симптоматика была достоверно (p<0,05) менее выражена (см. рис. 1). Смертность в 4-й группе также оказалась достоверно (p<0,05) ниже, чем во 2-й и 3-й группах - 27,1 и 29,1% соответственно. Достоверных различий между 1-й и 2-й группами, а также между 1-й и 3-й группами не наблюдалось, хотя интенсивность нарастания неврологического дефицита во 2-й и 3-й группах животных была менее интенсивной, чем в контрольной группе крыс (см. рис. 1).

У животных, которым вводили Mg(NO3)2 в дозе 50 мг/кг через 1-2 с после окклюзии обеих сонных артерий, неврологический дефицит был достоверно (p<0,01) менее выражен, чем у контрольной группы крыс (см. рис. 2). У крыс, которым вводили MgSO4 и MgCl2, интенсивность нарастания неврологических нарушений была достоверно (p<0,05) выше, чем у крыс, которым вводили Mg(NO3)2(см. рис. 2). Смертность в 4-й группе была достоверно (p<0,05) ниже, чем во 2-й и 3-й группах - 28,4 и 29,5% соответственно. Достоверных различий между 1-й и 2-й группами и между 1-й и 3-й группами не наблюдалось.

В ряде экспериментальных и клинических исследований установлено, что применение препаратов магния и нитратов при ишемии головного мозга оказывает протективный эффект [4, 22, 29, 41]. Поскольку Mg(NO3)2 содержит как катион Mg²⁺, так и анион NO3^–, он должен обладать протективными свойствами как неорганических препаратов магния, так и нитратов.

Действительно, применение Mg(NO3)2 в дозе 50 мг/кг сопровождалось достоверным (p<0,01) защитным эффектом, что может быть связано с трансформацией нитратов в NO. Будучи сильным вазодилататором, NO способен увеличивать кровоток в мозге и ингибировать агрегацию тромбоцитов [23-25]. Защитный эффект проявляется уменьшением выраженности неврологического дефицита и снижением летальности. Умеренное увеличение концентрации NO приводит к переходу белков из растворимого в мембранно-связанное состояние [33], что способно повысить стабильность белков и мембран. Протективный эффект Мg(NO3)2 в дозе 50 мг/кг на ишемию мозга связан не только с образованием NO, но и с действием катионов Mg²⁺. Известно, что ионы Mg²⁺ приводят к увеличению производства простагландина I2, который в свою очередь уменьшает агрегацию тромбоцитов. Катионы Mg²⁺ блокируют кальциевые каналы, снижают чрезмерный вход ионов Ca²⁺ в клетки, ингибируют NMDA-рецепторы, тем самым уменьшая эксайтотоксичность, способствуя раннему восстановлению клеточных запасов АТФ, и ингибируют активацию провоспалительных цитокинов, что может уменьшить повреждающее действие ишемии и гипоксии мозга [6, 12, 13, 42, 43].

Как видно из рис. 1 и 2, введение Mg(NO3)2 в дозе 50 мг/кг как за 60 мин до окклюзии сонных артерий, так и через 1-2 с после развития ишемии, оказывало достоверный протективный эффект по сравнению как с контролем, так и с группами крыс, которым вводили или MgSO4, или MgCl2 в дозе 50 мг/кг. Таким образом, протективный эффект Mg(NO3)2 не зависел от срока введения.

Результаты проведенного эксперимента дают основания предположить, что значительный протективный эффект Mg(NO3)2 в дозе 50 мг/кг на неполную ишемию мозга связан с сочетанным влиянием катионов магния и анионов нитрата. По всей видимости, неудачи, связанные с применением MgSO4 и MgCl2 в медицине и, в частности, для лечения инсульта, связаны с противоионом магния, а именно с анионами SO4^2- и Cl^-. Есть основания считать, что продолжающиеся экспериментальные и медицинские исследования по поводу использования неорганических препаратов магния будут связаны с применением нитрата магния Mg(NO3)2, который отвечает многим требованиям, предъявляемым к идеальным фармакологическим препаратам: недорогой, доступный, легко вводится и, вероятно, не оказывающий серьезных неблагоприятных эффектов.