Влияние производных 3-оксипиридина и янтарной кислоты на устойчивость к острой церебральной ишемии в эксперименте

Острые нарушения мозгового кровообращения (ОНМК) занимают одну из лидирующих позиций в современной структуре причин инвалидизации и смертности населения [1]. Это свидетельствует о необходимости совершенствования подходов к профилактике и фармакокоррекции острой церебральной ишемии. Один из таких подходов связан с включением оригинальных отечественных производных 3-оксипиридина (эмоксипин и мексидол) в схемы комплексного лечения ОНМК [2]. Химическая структура этих лекарственных средств характеризуется идентичностью катиона (2-этил-6-метил-3-оксипиридин) и различается по аниону, представленному Cl- (для эмоксипина) и сукцинатом (для мексидола). Наличие аниона янтарной кислоты в структуре мексидола рассматривается как основа его преимуществ над эмоксипином по спектру фармакологических эффектов, их выраженности и показаний для клинического применения [3]. Это позволяет предположить, что препарат меглумина натрия сукцината (реамберин) по содержанию янтарной кислоты существенно превосходящий мексидол, так же как производные 3-оксипиридина, может обладать эффективностью при ОНМК.

Цель настоящей работы - сравнительный анализ влияния эмоксипина, реамберина и мексидола на устойчивость к острой церебральной ишемии в эксперименте на мышах. Эффективность производных 3-оксипиридина и янтарной кислоты была сопоставлена с результатами применения α-липоевой кислоты (α-ЛК), которая ранее использовалась в качестве препарата сравнения при изучении церебропротективного действия эмоксипина, реамберина и мексидола при аллоксановом диабете [4], а также оценке их антигипоксической активности [5].

Исследование было проведено на 260 половозрелых беспородных мышах обоего пола массой 18-25 г. Организация работы соответствовала международным этическим нормам, регламентирующим эксперименты на животных [6]. Изученные лекарственные средства вводили однократно внутрибрюшинно за 30 мин до моделирования острой церебральной ишемии. Каждое лекарственное средство применяли в трех дозах, экстраполированных из разовых дозировок терапевтического диапазона для человека с учетом различий в величинах относительной площади поверхности тела [7]. Минимальной дозой изучаемого диапазона являлась ½ от расчетного эквивалента средней терапевтической дозы (ЭСТД), максимальной - удвоенный ЭСТД. Эмоксипин (2-этил-6-метил-3-оксипиридина гидрохлорид) использовали в дозах 12,5, 25 и 50 мг/кг, 1,5% раствор реамберина (N-(1-дезокси-D-глюцитол-1-ил)-N-метиламмония натрия сукцинат) - 25, 50 и 100 мл/кг, мексидол (2-этил-6-метил-3-оксипиридина сукцинат) - 25, 50 и 100 мг/кг, препарат α-ЛК (берлитион) - 50, 100 и 200 мг/кг (½ ЭСТД, ЭСТД и 2 ЭСТД соответственно). Все дозировки изучаемых лекарственных средств вводили в конечном объеме 100 мл/кг (при необходимости препараты разводили в 0,9% NaCl). Мыши контрольных групп получали изотонический раствор NaCl в том же объеме.

Для моделирования острой ишемии головного мозга на мышах использовали два подхода в отдельных сериях эксперимента. В первой серии изучали влияние исследуемых препаратов на устойчивость ростральных структур головного мозга к субтотальной ишемии, которую воспроизводили с помощью странгуляционной модели [8]. Использованная модель связана с преимущественной ишемизацией больших полушарий, где величина остаточного кровотока составляет менее 2,4% от нормы, при относительно сохранной проходимости дыхательных путей (71% от нормы) [8]. Об антиишемической активности изу­чаемых лекарственных средств судили по латентности гибели мышей в условиях странгуляции. Во второй экспериментальной серии применяли декапитационную модель тотальной ишемии головного мозга с оценкой длительности агонального дыхания (гаспинга), продолжительность которого связана только с функциональным состоянием нейронов дыхательного центра и не зависит от состояния мозгового кровотока [9, 10]. Данный подход был использован для целенаправленной оценки влияния изучаемых лекарственных средств на противоишемическую устойчивость каудальных (бульбарных) структур ствола мозга.

Статистический анализ выполнен с использованием пакета прикладных компьютерных программ SPSS-17.0. Данные обработаны методами дескриптивной статистики и представлены в виде медианы (Me) и диапазона между нижним (LQ, 25-й процентиль) и верхним (UQ, 75-й процентиль) квартилями. О достоверности межгрупповых различий судили по U-критерию Манна-Уитни. Изучение взаимосвязей проводили путем расчета коэффициентов корреляции по Спирмену (rs). Проверку статистических гипотез выполняли при критическом уровне значимости p=0,05.

Разовое введение всех изученных препаратов существенно увеличивало продолжительность жизни мышей, подвергнутых странгуляционной ишемии головного мозга (см. таблицу).

Антиишемическое действие производного янтарной кислоты (реамберин) в отличие от эмоксипина нарастало по мере увеличения дозы и достигало статистической значимости при использовании относительно высоких доз (ЭСТД и 2 ЭСТД). Важно подчеркнуть, что реамберин увеличивал длительность жизни животных только на 7,9-11,2%, т.е. значительно уступал эмоксипину по выраженности протективного действия при странгуляционной ишемии головного мозга. В ранее выполненном исследовании было продемонстрировано, что в условиях острой гипоксической гипоксии реамберин не оказывает протективного действия [5]. Это свидетельствует о том, что антиишемическая активность реамберина связана с иными механизмами. К их числу можно предположительно отнести исходную (преишемическую) интенсификацию артериального кровотока головного мозга мышей. Подобное действие было продемонстрировано ранее на уровне центральной артерии сетчатки у больных с первичной открытоугольной глаукомой, получавших курсовое лечение реамберином [13]. Не исключено, что сукцинатиндуцированная артериальная гиперемия ростральных отделов головного мозга способствует оптимизации остаточного кровотока в больших полушариях, кровоснабжение которых при странгуляционном моделировании ишемии головного мозга снижается более чем на 97,6% [8]. Нельзя исключить также, что увеличение продолжительности жизни мышей при странгуляционной ишемии головного мозга под действием реамберина связано с реализацией НАД-независимой субстратной функции янтарной кислоты. О справедливости этого предположения свидетельствует центральная роль сукцинатдегидрогеназы в аэробном энергетическом обмене при ишемии [14].

Мексидол, одновременно являющийся производным 3-оксипиридина и янтарной кислоты, существенно уступал эмоксипину по выраженности антиишемического действия, пролонгируя жизнь мышей до уровня, сопоставимого с действием реамберина (на 14,6%) при использовании единственной (2 ЭСТД) дозировки (см. таблицу). По-видимому, наличие сукцинатного аниона в структуре мексидола препятствует реализации антиишемической активности его 2-этил-6-метил-3-оксипиридинового катиона. Это приводит к полной утрате протективного действия 3-оксипиридинового компонента мексидола в диапазоне относительно низких доз (½ ЭСТД и ЭСТД), в котором изолированное производное 3-оксипиридина (эмоксипин) проявляло самую выраженную антиишемическую активность. Важно, что антиишемическое действие мексидола наблюдалось только в максимальной дозе, при достижении которой эмоксипин утрачивал свое протекторное действие. Обоснование правомерности сопоставления дозовых зависимостей антиишемической активности производных 3-оксипиридина требует прицельного сопоставления молярных дозировок этих лекарственных средств. Изученный дозовый диапазон для эмоксипина колеблется от 72,25 до 289,02 мкМоль/кг, а для мексидола - от 98,04 до 392,16 мкМоль/кг. Как видно, границы дозовых диапазонов мексидола на 35,7% превышают соответствующие показатели для эмоксипина. Это означает, что в молярном выражении минимальная доза мексидола вполне укладывается в диапазон от ½ ЭСТД до ЭСТД эмоксипина, где данное изолированное производное 3-оксипиридина проявляет антиишемическую активность (см. таблицу). Данный факт соответствует положению о блокирующем влиянии сукцинатной части мексидола на реализацию протекторного действия его 3-оксипиридинового компонента при странгуляционной ишемии головного мозга мышей. Не исключено, что обсуждаемое положение в определенной степени может быть связано с антагонистическим влиянием сукцината в отношении антиоксидантной активности 3-оксипиридинового компонента мексидола [11]. Следует отметить также явное сходство мексидола с реамберином по характеру дозовой зависимости антиишемического действия (см. таблицу). Данное сходство позволяет считать, что анти­ишемическое действие мексидола в дозе 2 ЭСТД обусловлено наличием сукцинатного, а не 3-оксипиридинового компонента. Сопоставление полученных данных с результатами ранее проведенного исследования [5] не позволяет считать, что антигипоксическая активность мексидола играет решающую роль в реализации его антиишемического действия. Это иллюстрируется явным преобладанием мексидола над реамберином по антигипоксической активности [5] при сходной выраженности антиишемического действия в максимальной дозировке (см. таблицу).

Препарат сравнения (α-ЛК) оказывал антиишемическое действие, выраженность которого увеличивалась по мере нарастания доз и достигала статистической значимости в максимальной дозе, которая пролонгировала время гибели животных до уровня, сопоставимого с эффектом эмоксипина (на 29,2%). Важно, что характер дозовой зависимости протективного действия α-ЛК при странгуляционной ишемии головного мозга вполне соответствовал аналогичной зависимости для антигипоксического действия данного препарата [5]. Это свидетельствует о существенном вкладе антигипоксической активности α-ЛК в реализацию ее антиишемического действия. По-видимому, антигипоксический потенциал α-ЛК является более значимым фактором ее протективного эффекта при странгуляционной ишемии головного мозга, чем у производных 3-оксипиридина и янтарной кислоты.

Результаты второй серии эксперимента, качественно отличающиеся от первой, свидетельствовали о проишемическом влиянии изученных лекарственных средств в отношении бульбарных нейронов дыхательного центра (см. таблицу). При декапитационном моделировании тотальной ишемии головного мозга мышей было установлено, что однократное введение производных 3-оксипиридина и янтарной кислоты значимо сокращало длительность гаспинга на 8,6-17,1%. Эмоксипин и реамберин уменьшали продолжительность агонального дыхания в относительно низких дозах (½ ЭСТД и ЭСТД), а мексидол вызывал данный эффект во всем диапазоне изученных доз. Применение α-ЛК не оказало никакого влияния на продолжительность гаспинга.

Полученные данные свидетельствуют о том, что производные 3-оксипиридина и янтарной кислоты в отличие от α-ЛК оказывают отчетливое проишемическое действие в отношении нейронов дыхательного центра продолговатого мозга. Возможно, что установленный факт связан с потенцированием церебральной дофаминергической нейромедиации, которая, в частности, оказывает стимулирующее влияние на медуллярные инспираторные нейроны [15] с сопутствующим нарастанием потребности этих клеток в кислороде и снижением их устойчивости к ишемии. Справедливость этого предположения иллюстрируется данными о способности мексидола потенцировать действие антипаркинсонических средств в эксперименте и клинике [16, 17]. Поскольку мексидол одновременно является производным 3-оксипиридина и янтарной кислоты, нельзя исключить, что каждый из этих компонентов может усиливать дофаминергические влияния на инспираторные нейроны и за счет этого уменьшать их устойчивость к ишемии.

Стандартизация полученных данных по медианам соответствующих контролей и последующий корреляционный анализ продемонстрировали отсутствие какой-либо связи между влиянием изученных лекарственных средств на устойчивость к острой церебральной ишемии в двух сериях эксперимента (rs= –0,11; p=0,73). Это подтверждает положение об отсутствии универсального механизма влияния изученных препаратов на устойчивость к ишемии головного мозга. По-видимому, характер ОНМК-модули­рующего действия производных 3-оксипиридина и янтарной кислоты зависит главным образом от локализации очага ишемии, при расположении которого в структурах больших полушарий головного мозга изученные препараты проявляли выраженное антиишемическое действие (см. таблицу). Это свидетельствует о целесообразности применения производных 3-оксипиридина и янтарной кислоты у больных с риском окклюзии в бассейне сонной и средней мозговой артерий. В данной ситуации предпочтительным лекарственным средством является эмоксипин, значительно превосходящий реамберин и мексидол по выраженности антиишемического эффекта. У больных с риском сосудистой катастрофы в вертебрально-базилярной системе, наоборот, целесообразно воздержаться от назначения производных 3-оксипиридина и янтарной кислоты в связи с риском их проишемического влияния на бульбарные структуры головного мозга.