Влияние мексидола на физическую работоспособность и уровень лактата в крови крыс в условиях световых десинхронозов

Профессиональная деятельность современного человека нередко связана с постоянной и быстрой сменой часовых поясов, ночным режимом работы, сменным или вахтовым характером труда. При этом в циркадианной системе человека неизменно развивается десинхронизация суточных биоритмов физиологических функций, или десинхроноз [1—4]. Являясь мощным стрессирующим фактором [5], особенно при частом возникновении, он «расшатывает» циркадианную систему человека и приводит к нарушению сопряженной деятельности физиологических систем [2, 3, 5], что может сопровождаться астеническим синдромом, нарушением сна, повышенной утомляемостью, снижением работоспособности, возникновением патологических процессов [1, 3, 5]. Для нормальной жизнедеятельности в новых условиях необходимо достаточно длительное время (дни, недели) для перестройки пространственно-временных взаимодействий функций организма, поэтому на сегодняшний день актуальна разработка способов и средств, ускоряющих эти процессы [1, 3, 5, 6]. В этом плане перспективным является этилметилгидроксипиридина сукцинат (мексидол) — известное фармакологическое средство с уникальным механизмом действия, обеспечивающим широкий спектр активности и показаний к применению [7]. С одной стороны, препарат ингибирует свободнорадикальные процессы, а с другой — активирует энергосинтетические функции митохондрий и улучшает энергетический обмен в клетке, утилизацию глюкозы и кислорода. Эти функции позволяют использовать препарат как актопротектор в различных видах спортивной деятельности для повышения работоспособности и адаптивных возможностей спортсменов [8], что имеет экспериментальное обоснование [9].

Цель исследования — изучение влияния мексидола на работоспособность крыс в плавательном тесте с нагрузкой до полного утомления после световой или темновой деприваций, а также оценка состояния гликолитических процессов в организме животных в этих условиях.

Экспериментальное исследование было выполнено на 70 половозрелых крысах-самцах линии Wistar массой 220—250 г, содержавшихся в стандартных условиях вивария на обычном рационе со свободным доступом к воде и пище. В более ранних наших работах [10] был выявлен для лабораторных крыс наиболее стрессчувствительный сезон, поэтому исследование проводилось в весеннее время года (март 2017 г.). Все процедуры с животными выполнялись в соответствии с международными правилами и нормами [11, 12].

Животные были разделены на семь групп по 10 особей. Три группы находились в естественных условиях освещения. Одна из них была интактная (группа 0) и не подвергалась никаким воздействиям. Животные 1-й и 2-й групп подвергались физической нагрузке. Кроме того, крысы 1-й группы получали физиологический раствор, животные 2-й группы — мексидол. Крысы 3-й и 4-й групп находились в условиях темновой депривации, крысы 5-й и 6-й групп — световой депривации до предъявления физической нагрузки и получали либо физиологический раствор (3-я и 5-я группы), либо мексидол (4-я и 6-я группы). Для индукции экспериментального десинхроноза животные 3—6-й групп в течение 10 сут круглосуточно находились при искусственном ярком освещении 150 LX либо полном затемнении 2—3 LX [6].

Моделью физической нагрузки выбрана методика принудительного плавания крыс с дополнительным грузом до полного утомления [11, 13] в собственной модификации [14]. О работоспособности судили по продолжительности плавания в секундах (c). Плавательный тест проводился на животных всех групп, кроме интактных, параллельно в одно и то же время суток (с 10:00 до 11:00) в течение 5 сут подряд сразу после помещения животных из депривированных условий освещения в естественные.

Этилметилгидроксипиридина сукцинат (мексидол, «Фармасофт») вводили крысам (2, 4, 6-й групп) внутримышечно в дозе 10 мг/кг в форме 0,5% раствора в объеме 0,5 мл на 100 г массы животного с 1 по 5 сут плавательного теста с нагрузкой за 30 мин до его предъявления. Животным 1, 3, 5-й групп в аналогичных условиях вводили физиологический раствор в соответствующем объеме.

После завершения плавательного теста проводился тест «открытое поле» [15]. Поведенческую активность животных оценивали количественно за 3 мин наблюдения в условных единицах. Затем все группы животных выводили из эксперимента одномоментным декапитированием под наркозом СО₂ [12].

У декапитированных животных собирали кровь для получения сыворотки с целью определения уровня лактата. Содержание лактата в сыворотке крови крыс (ммоль/л) определяли с использованием колориметрического метода и набора реагентов компании «Ольвекс диагностикум» (Санкт-Петербург). Измеряли оптическую плотность с помощью биохимического анализатора Biochem SA («High technology», США), при длине волны 500 нм [16].

Статистическая обработка полученных результатов проводилась на основе пакета программ Statistica v 8.0 («StatSoft», США). Результаты представлены в виде медианы (Ме) и квартилей [Q_25%; Q_75%]. Проводился анализ множественных сравнений непараметрическими тестами Фридмана и Крускела—Уоллиса. Достоверность различий между группами определяли с помощью непараметрического критерия Манна—Уитни, используемого для двух независимых выборок и критерий Вилкоксона, используемого для проверки различий между зависимыми выборками (p<0,05) [17]. Для оценки характера распределений между группами применяли критерий χ².

Результаты настоящего исследования показали статистически значимые отличия динамики работоспособности крыс 1-й группы от изменения аналогичного показателя у животных остальных групп (р<0,05). Так, у крыс 1-й группы, получавших физиологический раствор, при ежедневной плавательной нагрузке до полного утомления к 5-м суткам эксперимента происходило волнообразное изменение времени активного плавания между 57 и 67 с и нарастание показателя к 4-м и 5-м суткам плавательного теста (см. таблицу).

Темновая депривация сопровождалась постепенным уменьшением времени активного плавания крыс с 72 до 53 с (p_2гр<0,02), и к 4—5-м суткам их работоспособность понижалась на 25—29% в сравнении с аналогичным показателем в 1-е сутки плавательного теста (p<0,02). Мексидол предупреждал понижение физической работоспособности животных, она оставалась более или менее стабильной и относительно высокой на протяжении всего эксперимента, изменяясь в пределах 72—82 с (p_1гр<0,01) (см. таблицу).

Световая депривация вызывала волнообразное изменение работоспособности крыс, как и у животных 1-й группы, но с тенденцией не к повышению, а к понижению к последним суткам тестирования. Время активного плавания изменялось в незначительных пределах (59—70 с), начиная с более высоких значений и к 4-м суткам достигая самых низких значений данного показателя. Мексидол, как и в случае с темновой депривацией, предупреждал понижение работоспособности, особенно на 2-е и 4-е сутки плавательного теста (p_1гр<0,02). Под влиянием препарата время активного плавания изменялось в пределах 83—97 с, т. е. работоспособность крыс на протяжении всего эксперимента оставалась на достаточно высоком уровне.

При проведении теста «открытое поле», который осуществлялся через сутки после завершении плавательного теста, в сравнении с интактными животными, не подвергавшимися никаким воздействиям, изменялись только два показателя — горизонтальный и вертикальный компоненты в 1-й группе животных, не подвергавшихся десинхронозу, а только физической нагрузке и получавших физиологический раствор в виде инъекций. Оба показателя понижались в 2—3 раза (p₀<0,01), что указывает на угнетение активно-поисковой компоненты поведения в этой группе крыс, видимо, вследствие ослабления процессов возбуждения. В этих условиях мексидол восстанавливал уровень активно-поискового поведения до аналогичного показателя интактных животных, воздействуя в основном на вертикальную активность (p_1гр<0,01). В остальных группах крыс показатели теста «открытое поле» не изменялись по отношению как к интактным животным, так и между собой.

Уровень лактата достоверно изменялся только у животных 5-й группы (крысы, подвергавшиеся световой депривации и получавшие физиологический раствор). Уровень лактата в сыворотке крови этой группы крыс увеличился в 1,2—1,5 раза как по отношению к интактным (p₀<0,05), так и животным 1-й группы (p_1гр<0,05).

Таким образом, мексидол оказывал стресспротективное и актопротективное действие в эксперименте на крысах при содержании животных как в условиях естественного освещения, так и подвергшихся десинхронозу световой или темновой депривацией.

Результаты ранее проведенных исследований [18] показали, что в весенний сезон в условиях естественного освещения у крыс при ежедневной плавательной нагрузке в течение 5 последовательных суток уже к 3-м суткам формировалось состояние тренированности и резистентности к нагрузке [19], о чем свидетельствовало и повышение уровня лактата к концу тестирования [8, 20].

Известно, что световая или темновая депривация на протяжении 10 сут и более [4, 6] сопровождается мощным внутренним десинхронозом многих физиологических функций. Как и следовало ожидать, в настоящем эксперименте световой десинхроноз в сочетании с инъекцией физиологического раствора нарушал динамику физической работоспособности. Если в первые 3 сут теста наблюдалось увеличение работоспособности на 25—29% по сравнению с аналогичным показателем в этот срок в 1-й группе, то на 4—5-е сутки отмечалось значимое уменьшение времени активного плавания. Напротив, в группе животных, содержавшихся на круглосуточном затемнении, работоспособность колебалась на протяжении 5 сут в незначительных пределах, понижаясь к 4-м суткам тестирования и восстанавливаясь до средних значений к 5-м суткам. При проведении теста «открытое поле» ни в одной группе с десинхронозом и инъекцией физиологического раствора поведение крыс не менялось после 5-суточной физической нагрузки до полного утомления.

Любопытно сравнить результаты настоящего эксперимента с данными [18], полученными нами ранее в экспериментах на крысах, содержавшихся при аналогичных световых режимах, но не получавших инъекций физиологического раствора перед плавательным тестом. В ранних исследованиях было показано, что оба световых десинхроноза адаптировали крыс к последующему стрессу в виде плавательного теста, но только при первых его предъявлениях [19]. Последующие физические нагрузки сопровождались срывом адаптации к ней, выражающемся в прогрессирующем уменьшении времени плавания крыс. Об этом срыве свидетельствовали и результаты анализа гликолитических процессов в организме крыс после цикла плавательных нагрузок в течение 5 сут [18].

В настоящем исследовании, применяя инъекции физиологического раствора, анализировали сочетанное последовательное воздействие трех стрессорных нагрузок на крыс. В случае темновой депривации получили сравнимые результаты как в отношении динамики изменения работоспособности, так и уровня лактата в сыворотке крови. Несколько неожиданными были показатели, полученные при световой депривации. При сочетании десинхроноза и инъекции работоспособность крыс в плавательном тесте изменялась в пределах, достигнутых в 1-й группе к 4—5 предъявлению плавательного теста, и только на 4-е сутки тестирования наблюдали падение работоспособности. Однако уже на 5-е сутки происходило возвращение показателя к исходным величинам. При этом уровень лактата достоверно повышался, что, с учетом функциональной значимости этого показателя, можно рассматривать как результат состоявшейся тренировки и резистентности к физической нагрузке. Следовательно, световая депривация в сочетании с инъекционным болевым стрессом вызывает у крыс более длительное состояние перекрестной адаптации к физической нагрузке, чем темновая депривация в аналогичном сочетании. Следует подчеркнуть, что в обоих случаях психофизиологическое состояние животных не отличалось от аналогичного показателя интактных крыс, т. е. ЦНС не страдала в данных ситуациях.

Таким образом, мексидол повышал работоспособность крыс в плавательном тесте как в естественных условиях освещения, так и при световых десинхронозах, способствуя формированию перекрестной адаптации к физической нагрузке в естественных условиях освещения и пролонгируя это состояние в условиях десинхронозов.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

*e-mail: exper@med.tomsk.ru