Сравнительная церебропротективная активность метформина, госоглиптина, цитиколина и нового агониста GPR119 при экспериментальной ишемии головного мозга на фоне сахарного диабета

Авторы:

Тюренков И.Н.,

Куркин Д.В.,

Бакулин Д.А.,

Волотова Е.В.,

Шафеев М.А.

Журнал: Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. Спецвыпуски. 2017;117(12-2):53-59.

DOI: 10.17116/jnevro201711712253-59

Прочитано: 2098 раз

Скачать PDF

Резюме

Цель исследования. Оценить церебропротективную активность метформина, госоглиптина, цитиколина и агониста GPR119 (соединение ZB-16) на модели фокальной ишемии головного мозга (ГМ), воспроизведенной на животных с 4-недельным стрептозотоцин-никотинамид-индуцированным сахарным диабетом (СД). Материал и методы. Исследование проводили на 73 крысах-самцах. Гипогликемические препараты и соединение ZB-16 вводили с первого дня развития СД, цитиколин — после моделирования ишемии ГМ. Церебропротективное действие оценивали с помощью шкал Garcia, Combs и D’Alecy, тестов «ротарод» и «открытое поле», а также по объему инфаркта и выраженности отека ГМ. Результаты и заключение. Введение метформина при выраженной гипогликемической активности не обеспечило значимый церебропротективный эффект при последующем моделировании ишемии ГМ. Введение средств, влияющих на систему инкретинов (госоглиптин и особенно соединения ZB-16), помимо гипогликемического действия способствовало значимому снижению объема инфаркта, отека ГМ и выраженности психоневрологического дефицита у выживших животных. При этом введение цитиколина без корректной гипогликемической терапии незначительно снизило тяжесть течения ишемии ГМ.

Ключевые слова

инсульт
сахарный диабет
метформин
госоглиптин
GPR119
инкретины
цитиколин

Дата публикации: 01.05.2020

На фоне сахарного диабета (СД) значительно возрастает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. Поэтому при изучении фармакологических свойств гипогликемических средств особую значимость имеет оценка их влияния на риск развития и тяжесть течения сосудистых осложнений СД, в том числе нарушений мозгового кровообращения (НМК) [1].

Нет единого мнения о влиянии метформина на течение ишемического инсульта, в то время как его эндотелиопротективное действие показано во многих работах, и в настоящее время продолжаются исследования влияния метформина на риск, течение НМК и процессы восстановления [2, 3].

В последние годы активно развивается инкретин-опосредованная терапия СД, в том числе и благодаря наличию у инкретиномиметиков — агонистов рецепторов глюкагоноподобного пептида-1 (ГПП-1) и ингибиторов дипептидилпептидазы-4 (ДПП-4) — выраженных эндотелио-, кардио- и нейропротективных эффектов, подробно описанных в ряде обзорных работ [1, 4]. Плейотропные свойства ГПП-1 лишь частично связаны с их гипогликемическим действием, а их основой является широкая распространенность рецепторов ГПП-1 в разных тканях и способность запускать важнейшие внутриклеточные сигнальные каскады, поддерживающие функциональную активность клетки и ингибирующие апоптоз в патологических условиях.

Одним из новых подходов фармакологического влияния на систему инкретинов является создание агонистов к ряду специфических рецепторов на энтероэндокринных L- и K-клетках кишечника (GPR119, GPR43 и др.), активация которых приводит к повышению выработки инкретинов (ГПП-1 и глюкозозависимого инсулинотропного полипептида — ГИП) с последующим развитием гипогликемического и ряда других эффектов. Агонист рецептора GPR119 — соединение ZB-16, по результатам предыдущих исследований, оказывает выраженное гипогликемическое действие у животных с экспериментальным СД [5], а также церебропротективное действие при моделировании ишемии головного мозга (ГМ) на интактных животных [6].

Цель настоящего исследования — оценка влияния лечебно-профилактического введения метформина, госоглиптина и нового агониста рецептора GPR119 (соединения ZB-16), а также цитиколина на течение фокальной ишемии ГМ у животных с экспериментальным СД.

Материал и методы

Исследование проводили на 73 крысах-самцах массой 280—300 г, в возрасте 6—7 мес («Рапполово», Санкт-Петербург), которые содержались в стандартных условиях вивария.

Первым для исследования был выбран метформин (400 мг/кг, per os) — препарат первого выбора для лечения СД 2-го типа с высокой эффективностью [7].

Затем исследовали госоглиптин («Сатерекс», Россия) — отечественный ингибитор ДПП-4 (включен в реестр лекарственных средств 13.05.2016). По активности (in vitro) госоглиптин (IC₅₀=11,3 нМ) превышает большинство применяемых ингибиторов ДПП-4: ситаглиптин (IC₅₀=19 нМ), вилдаглиптин (IC₅₀=62 нМ), саксаглиптин (IC₅₀=50 нМ) и алоглиптин (IC₅₀=24 нМ) [8]. По результатам ряда клинических исследований, препарат обладает высокой селективностью к ДПП-4 типа и хорошими фармакокинетическими параметрами: Tmax от 0,5 до 1,5 ч, T½ от 15 до 27 ч, вызывает ингибирование ДПП-4 на 80% в течение 24 ч после введения, сопровождавшееся двукратным подъемом уровня ГПП-1. По результатам сравнительного исследования [9], госоглиптин не уступает вилдаглиптину по способности снижать уровень HbA_1c. Госоглиптин в настоящем исследовании [10] применяли в дозе 5 мг/кг per os.

Соединение ZВ-16 (дипиарон) (ЗАО ИИХР, Россия) представляет собой высокоселективный агонист рецептора GPR119 (EC₅₀ M — 7,25E^–09) (рис. 1).

Рис. 1. Химическая структура агониста рецептора GPR119 — соединения ZВ-16.

По данным предыдущих исследований [5], соединение ZВ-16 оказывает сопоставимое с ингибитором ДПП-4 (ситаглиптин) выраженное гипогликемическое действие в дозе 1 мг/кг, которое не увеличивается при повышении дозы ZВ-16 до 10 мг/кг (неопубликованные данные). Однако при исследовании церебропротективной активности ZВ-16 на интактных животных при перевязке общих сонных артерий было показано, что соединение (церебропротективное действие исследовали в дозах 1, 10 и 25 мг/кг) проявляет максимально выраженное действие в дозе 10 мг/кг [6]. Было предположено, что гипогликемическое действие соединения ZB-16 ограничено инсулин-секретирующими свойствами поджелудочной железы, поскольку оно является инкретин-опосредованным и, следовательно, инсулинозависимым, однако это может не распространяться на его плейотропные эффекты. Исходя из этого, соединение ZB-16 вводили в дозе 1 мг/кг (1 раз в сутки) в течение 4 нед терапии экспериментального СД, а после моделирования ишемии ГМ в — дозе 10 мг/кг в сутки.

Оценку церебропротективной активности гипогликемических препаратов проводили в сравнении с референтным препаратом цитиколин, который широко используется во всем мире при НМК различного генеза. Цитиколин («Ferrer Internacional», Испания) вводили животным с экспериментальным СД (500 мг/кг, per os) [11] только после моделирования окклюзии средней мозговой артерии (ОСМА), до этого момента они получали физиологический раствор.

Исследование было выполнено на животных с 4-недельным стрептозотоцин-никотинамид-индуцированным (СТЗ-НА) СД, который моделировали путем внутрибрюшинной инъекции стрептозотоцина (65 мг/кг) на фоне предварительного (за 15 мин) введения никотинамида (230 мг/кг) [12]. Для исследования отбирались животные с уровнем гликемии в диапазоне 8—16 ммоль/л (после 6 ч голодания), из которых были сформированы 6 экспериментальных групп (см. таблицу).

Группы животных с СТЗ-НА СД и средний уровень гликемии до моделирования ОСМА Примечание. ЛО+физраствор — группа ложнооперированных животных с СТЗ-НА С.Д. Данные представлены в виде среднего значения и ошибки среднего.

Фокальную ишемию ГМ моделировали посредством обратимой внутрисосудистой ОСМА продолжительностью 30 мин по методу J. Koizumi. В качестве наркоза использовали хлоралгидрат (400 мг/кг, внутрибрюшинно).

Уровень неврологического дефицита (по шкалам Garcia и Combs и D’Alecy) и нарушение координации движений (в тесте «ротарод») оценивали через 24 и 48 ч, а двигательную, ориентировочно-исследовательскую активность и пройденное расстояние оценивали в тесте «открытое поле» через 48 ч после моделирования ОСМА [13].

По окончании указанных тестов осуществляли забор ГМ и проводили анализ фотографий его срезов, окрашенных 2,3,5-трифенилтетразолия хлоридом и расположенных в одной плоскости с миллиметровой линейкой (толщина срезов 2 мм, расстояние до объектива 30 см). Рассчитывали относительный объем некроза и увеличение объема пораженной гемисферы.

Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием пакетов программ Microsoft Office Excel 2013 («Microsoft», США) и Prism 5 («GraphPad Software», США) по критериям Краскела—Уолиса и Дана. Статистически значимыми считались различия при p<0,05.

Оценка неврологического дефицита по шкалам Garcia и Combs и D’Alecy

У животных контрольной группы (ОСМА+физраствор) на фоне ишемии ГМ развивались выраженные неврологические нарушения, регистрируемые по шкалам Garcia (снижение спонтанной двигательной активности, асимметрия движений конечностей и др.) и Combs и D’Alecy (слабость конечностей, неспособность сохранять равновесие на неподвижном стержне и др.).

В группах, получавших в течение 4 нед до и в течение 2 сут после ОСМА гипогликемические препараты (метформин и госоглиптин), суммарный балл неврологического дефицита по шкале Garcia был значимо ниже, чем в контрольной группе, только спустя 48 ч после операции, в то время как у животных, получавших соединение ZB-16, этот показатель снижался через 24 ч после моделирования ОСМА (рис. 2, а).

Рис. 2. Уровень неврологического дефицита животных по шкалам Garcia (а) и Combs и D’Alecy (б) (баллы). Здесь и на других рисунках: ^# — различия достоверны относительно группы ЛО+физраствор на уровне p<0,05; * — различия достоверны относительно группы ОСМА+физраствор на уровне p<0,05.

При оценке неврологического дефицита по шкалам Combs и D’Alecy суммарный балл был ниже, чем в контрольной группе, только в группах ОСМА+госоглиптин и ОСМА+ZB-16 через 48 ч после ОСМА (см. рис. 2, б).

Применение цитиколина животным со СТЗ-НА СД, не получавшим гипогликемические препараты до ОСМА, практически не уменьшало выраженность неврологического дефицита по шкалам Garcia и Combs и D’Alecy (см. рис. 2).

Оценка нарушений координации движений в тесте «ротарод»

В тесте «ротарод» у животных, не получавших гипогликемическую терапию (группы ОСМА+физраствор и ОСМА+цитиколин), наблюдались выраженные нарушения силы и координации движений. Значимое повышение времени первого падения с 1-х суток наблюдалось в группах ОСМА+госоглиптин и ОСМА+ZB-16 (рис. 3, а).

Рис. 3. Время латентного периода первого падения (а) и удержания за 3 попытки (б) на вращающемся стержне в тесте «ротарод».

У животных группы, получавшей метформин, наблюдалась динамика в увеличении времени первого падения и суммарного времени удержания на вращающемся стержне (за 3 попытки) через 48 ч после ОСМА (см. рис. 3, б).

Оценка двигательной и ориентировочно-исследовательской активности в тесте «открытое поле»

В тесте «открытое поле» двигательная и ориентировочно-исследовательская активность животных группы ОСМА+физраствор была ниже, чем у ложнооперированных крыс, так животные контрольной группы преимущественно двигались на небольшом участке поля, совершая редкие заглядывания в норки и стойки (рис. 4).

Рис. 4. Характерная траектория движения в тесте «открытое поле». Группы животных: а — ЛО+физраствор; б — ОСМА+физраствор, в — ОСМА+метформин, г — ОСМА+госоглиптин, д — ОСМА+ZB-16, е — ОСМА+цитиколин.

В группе животных ОСМА+ZB-16 по сравнению с контрольной группой наблюдались значимо большие показатели двигательной активности (на 103%) и ориентировочно-исследовательского поведения (на 218%) (рис. 5, а).

Рис. 5. Показатели двигательной активности и ориентировочно-исследовательского поведения.

Крысы этой группы более полно обследовали пространство открытого поля, чаще выполняли стойки и заглядывали в норки (рис. 4, д). У животных, получавших до и после ОСМА метформин и госоглиптин, спонтанная двигательная активность, исследовательское поведение, суммарное пройденное расстояние были значимо больше, чем у животных контрольной группы с ОСМА, но меньше, чем у животных, получавших ZB-16 (см. рис. 4, 5). У крыс группы ОСМА+цитиколин все регистрируемые показатели были незначительно выше, чем в контрольной группе.

Оценка объема инфаркта и степени отека ГМ

Через 48 ч после 30-минутной ОСМА в группе ОСМА+физраствор объем некроза составлял 33,2±3,6% от пораженной гемисферы, которая вследствие отека была увеличена на 15% относительно интактной (рис. 6).

Рис. 6. Объем некроза в группах, получавших госоглиптин, ZB-16 и метформин, по сравнению с контрольной группой. а — увеличение объема пораженной гемисферы; б — срезы ГМ, толщина 2 мм, окраска 1% 2,3,5-трифенилтетразолия хлоридом.

В группах, получавших госоглиптин и ZB-16, объем некроза, рассчитанный относительно пораженной гемисферы, был соответственно на 37 и 43% меньше (p<0,05), чем в контрольной группе без лечения (см. рис. 6). При этом относительное увеличение объема пораженной гемисферы, которое характеризует степень отека, в группах, получавших госоглиптин и ZB-16, было на 42 и 46% ниже (p<0,05), чем в контрольной группе. В группе ОСМА+метформин наблюдалась тенденция к снижению размера инфаркта и выраженности отека, не достигающая статистической значимости.

Обсуждение

Нарушения вазодилатирующей, антитромботической, противовоспалительной функций эндотелия при СД способствуют нарушению микроциркуляции, трофики, а также устойчивости ткани ГМ к ишемии [1]. Очевидно, не все церебропротекторы способны оказывать выраженный эффект при НМК в условиях СД. В настоящем исследовании цитиколин не оказал выраженного церебропротективного действия у животных с СД без предшествующей гипогликемической терапии, тогда как, по данным литературы [6, 11], у животных с ишемией ГМ без СД он таковым обладал.

Метформин, по результатам многолетних наблюдений, проявляет не только выраженную гипогликемическую активность, но и снижает риск развития сосудистых осложнений СД 2-го типа, что реализуется благодаря снижению периферической инсулинорезистентности, улучшению утилизации глюкозы, липидного профиля и эндотелиопротективному действию. Однако в литературе [2, 3] нет однозначных данных о его непосредственном влиянии на течение НМК. В проведенном исследовании в группе, получавшей метформин, наблюдалась видимая динамика к снижению размера инфаркта и выраженности неврологического дефицита, что может быть следствием не только эффективного контроля гликемии на всем протяжении эксперимента, но и его эндотелиопротективных свойств.

Лечебно-профилактическое введение госоглиптина в меньшей мере, чем соединения ZB-16, способствовало снижению тяжести течения ишемии ГМ на фоне С.Д. Это может быть связано со сниженной продукцией инкретинов у животных в условиях диабета, что согласуется с данными литературы [1]. Таким образом, несмотря на высокую активность и селективность госоглиптина, ввиду недостаточной секреции ГПП-1 при СД активность ингибиторов ДПП-4 в отношении церебральной патологии может уступать синтетическим аналогам ГПП-1 или соединениям, увеличивающим выработку инкретинов.

Соединение ZB-16 является агонистом рецептора GPR119, при введении его у животных с экспериментальным СД отмечалось выраженное снижение уровня гликемии и нормализация параметров коагуляционного гемостаза [5, 14], что можно связать с повышением продукции инкретинов при активации этого рецептора на энтероэндокринных клетках. Учитывая нейро- и эндотелиопротективные свойства средств с инкретиновой активностью [1, 4], было выдвинуто предположение, что изучаемый агонист рецептора GPR119 может снижать тяжесть течения ишемии ГМ как у интактных крыс, так и у животных с СД.

В проведенном исследовании лечебно-профилактическое введение соединения ZB-16 оказывало более выраженное церебропротективное действие при ишемии ГМ на фоне СД по сравнению с метформином и госоглиптином, несмотря на то что гипогликемическое действие ZB-16 уступало таковому у метформина и было сопоставимо с госоглиптином. Учитывая, что ZB-16 увеличивает базальную и стимулированную секрецию ГПП-1 (неопубликованные данные), можно предположить, что церебропротективные свойства агониста рецептора GPR119 объясняются эффектами ГПП-1.

Таким образом, выбор препарата для гипогликемической терапии может значительно повлиять на течение и исход НМК. Лечебно-профилактическое введение метформина вызывает значительное снижение уровня гликемии при экспериментальном СД, но не обеспечивает выраженного церебропротективного эффекта при последующем моделировании НМК. Применение средств, влияющих на систему инкретинов (госоглиптин и особенно соединения ZB-16), помимо гипогликемического действия приводит к достоверно меньшему объема инфаркта, отека ГМ и выраженности психоневрологического дефицита у животных с ишемией ГМ на фоне С.Д. При этом введение цитиколина без корректной гипогликемической терапии не приводит к выраженному церебропротективному эффекту.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

*e-mail: strannik986@mail.ru