Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Стресс представляет собой комплекс адаптационных реакций, направленных на восстановление гомеостаза организма. Однако, достигая определенного уровня, приспособительные реакции могут приобретать повреждающий характер и быть составной частью практически любого патологического процесса [7].  Одним из механизмов его реализации является накопление внутриклеточного кальция, которое не только усиливает сокращение мышечных клеток, митохондриальное энергообразование и синтез белка, но в условиях избытка вызывает кардиотоксический эффект [5], включающий в себя кальциевую триаду (контрактуру миофибрилл, нарушения функции митохондрий, перегруженных кальцием, активацию миофибриллярных протеаз и митохондриальных фосфолипаз). Другим механизмом может быть активация  процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ), липаз и детергентного действия жирных кислот [5].

Указанные биохимические изменения приводят в итоге к нарушению функционального состояния сердца, проявляющегося снижением скорости сокращения и расслабления миокарда, ударного и минутного объемов и уменьшением функциональных резервов [6].

В ранее проведенных исследованиях показано, что циклический аналог ГАМК - РГПУ-207 ((4-фенил-2-пирролидон-1-ил)-уксусной кислоты, рацетам) обладает мембранотропным действием, блокирует кальциевые каналы [2], ограничивает процессы ПОЛ и активирует антиоксидантные ферменты в условиях экспериментальной ишемии миокарда [1]. В этой связи представлялось целесообразным изучение влияния соединения РГПУ-207 на функциональные резервы сердца стрессированных животных.

Материалы и методы

Эксперименты выполнены на белых беспородных крысах-самцах массой 250-300 г. Животные были получены из ФГУП «Питомник лабораторных животных Рапполово» (Ленинградская область) и содержались в условиях вивария ВолгГМУ. Уход за ними осуществлялся согласно рекомендациям национального стандарта Российской Федерации ГОСТ Р-53434-2009 «Принципы надлежащей лабораторной практики», международным рекомендациям «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях» [The European Convention, 1986].

Стресс моделировался подвешиванием крыс за дорсальную шейную кожную складку на 24 часа [3]. В работе использовались функциональные тесты: нагрузка объемом (внутривенное (в/в) болюсное введение 0,9%-ного раствора NaCl, из расчета 0,3 мл на 100 г массы животного), проба на адренореактивность (в/в введение адреналина в разведении 10-7 г/л  0,1 мл/100 г массы животного) и изометрическая нагрузка (окклюзия восходящей части дуги аорты на 30 сек) [9]. Животные были разделены на 8 групп: 1 - группа позитивного контроля (интактные животные) (n=8), которым вводили физиологический раствор в объеме 0,2 мл/100 г массы; 2 - группа негативного контроля (n=8), стрессированные животные, получавшие физ. р-р (0,2 мл/на 100 г массы); 3 - опытная группа (n=8), интактные животные, которым вводили соединение РГПУ-207 (субстанция получена на кафедре органической химии Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена (Санкт-Петербург, Россия)) в дозе 9,4 мг/кг; 4 - опытная группа (n=8), интактные животные, получавшие препарат сравнения фенибут (субстанция получена на кафедре органической химии Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена (Санкт-Петербург, Россия)) в дозе 25 мг/кг; 5 – опытная группа (n=8), интактные животные, которым вводили препарат сравнения пирацетам (ОАО «ДАЛЬХИМФАРМ», Россия) в дозе 400 мг/кг; 6 - опытная группа (n=8), стрессированные животные, получавшие  соединение РГПУ-207 в дозе 9,4 мг/кг; 7 - опытная группа (n=8), стрессированные животные, которым вводили препарат сравнения фенибут в дозе 25 мг/кг; 8 – опытная группа (n=8), стрессированные животные, получавшие препарат сравнения пирацетам в дозе 400 мг/кг. Исследуемое соединение и препараты сравнения вводились внутрибрюшинно за 30 минут до и сразу после стрессирования. В работе использовалась максимально эффективная доза соединения РГПУ-207, оказывающая кардиопротекторное действие в условиях ишемии [1]. Согласно данным литературы, фенибут и пирацетам в названных дозах оказывают наиболее выраженное кардио- и церебропротекторное действие [5; 6; 8].

Для исследования изменений кардиодинамики всем группам животных проводилась следующая оперативная подготовка: после перевода на искусственную вентиляцию легких осуществлялась торакотомия, затем перикардотомия. Через верхушку сердца в левый желудочек вводился катетер, соединенный с датчиком давления (Biopac systems, США). С помощью интерфейсного универсального модуля UIM100C полиграфа MP150 (Biopac systems, США) на базе программы AcqKnowledge 4 регистрировались скорость сокращения (+dР/dt) (мм рт. ст./сек), скорость расслабления (-dР/dt) (мм рт.ст./сек) миокарда, левожелудочковое давление (ЛЖД) (мм рт. ст.) и частота сердечных сокращений (ЧСС) (уд/мин). Максимальная интенсивность функционирования структур (МИФС) определялась расчетным способом ((ЛЖД ср х ЧССср)/(масса левого желудочка+1/3 межжелудочковой перегородки)) (мм рт. ст./мг*мин).

Статистическую обработку результатов проводили в пакете программ Statistica 6.0 с предварительной проверкой выборок на нормальность распределения по критерию Шапиро-Уилка.  Достоверность различий оценивали по t-критерию Стьюдента, критерию Ньюмена-Кейлса. Статистически достоверными различия считали при значимости  р<0,05.

Результаты

У интактных самцов, получавших соединение РГПУ-207, в условиях нагрузки объемом прирост показателей был в среднем в 1,8 раза (р<0,05) выше по сравнению с таковыми животных группы позитивного контроля. При введении пирацетама и фенибута наблюдалось менее выраженное увеличение исследуемых параметров (табл. 1).

У животных, подвергшихся стрессорному воздействию, прирост сократимости миокарда (+dР/dt, -dР/dt), ЛЖД и ЧСС на 10-й секунде при проведении нагрузки объемом был в среднем в 2,3 раза (р<0,05) ниже показателей крыс интактной группы. У стрессированных самцов, получавших соединение РГПУ-207 и препарат сравнения фенибут, прирост скоростей сокращения и расслабления миокарда, ЛЖД и ЧСС в 3,5 (р<0,05) и 2,5 раза (р<0,05) соответственно превышал таковые животных группы негативного контроля. Пирацетам способствовал увеличению прироста +dР/dt и -dР/dt в 2,5 раза (р<0,05) по сравнению с показателями животных контрольной группой, изменения ЧСС и ЛЖД были статистически недостоверны (табл. 1).

Введение интактным животным соединения РГПУ-207, фенибута и пирацетама не влияло на прирост +dP/dt, -dPр/dt, ЛЖД и ЧСС при стимуляции адренорецепторов сердца (табл. 2). В группе стрессированных крыс прирост исследуемых показателей был более чем в два раза ниже по сравнению с таковым интактных животных контрольной группы. У животных, подвергшихся стрессорному воздействию и получавших соединение РГПУ-207, фенибут и пирацетам, при адреностимуляции прирост +dP/dt, -dPр/dt, ЛЖД и ЧСС был в среднем в 2,3; 2,2 и 1,6 раза (р<0,05) выше относительно показателей стрессированных крыс контрольной группы  (табл. 2).

Соединение РГПУ-207 и препараты сравнения фенибут и пирацетам не оказывали существенного влияния на прирост исследуемых показателей на 5-й и 30-й секунде окклюзии восходящей части дуги аорты (табл. 3, 4). В группе стрессированных животных в условиях изометрической нагрузки прирост +dP/dt, -dPр/dt, ЛЖД ,ЧСС и МИФС снизился в два раза (р<0,05) по сравнению с таковым  интактных животных контрольной группы. У стрессированных самцов, получавших соединение РГПУ-207, фенибут и пирацетам, на 5-й секунде изометрической нагрузки прирост исследуемых показателей был в два раза больше (р<0,05) такового животных группы негативного контроля (табл. 3, 4). У стрессированных животных контрольной группы прирост +dP/dt, -dPр/dt, ЛЖД ,ЧСС и МИФС  на 30-й секунде был в среднем в 5,5 раза (р<0,05) ниже, чем у самцов группы позитивного контроля. На фоне введения соединения РГПУ-207, фенибута и пирацетама в условиях острого стрессорного воздействия прирост исследуемых показателей был в 6; 8 и 6,5 раза (р<0,05) соответственно больше, чем у стрессированных животных контрольной группы (табл. 3, 4).

Таблица 1

Влияние аналогов ГАМК на показатели кардиодинамики в условиях нагрузки объемом (M ± m)

Примечание: в скобках % прироста по отношению к исходным данным.

Изменения достоверны:

* - относительно интактных животных контрольной группы по t-критерию Стьюдента;

 ^ -  по критерию Ньюмена-Кейлса; р<0,05;

# - относительно стрессированных животных контрольной группы по критерию Ньюмена-Кейлса; р<0,05.

Таблица 2

Влияние аналогов ГАМК на показатели кардиодинамики в условиях стимуляции адренорецепторов сердца (M ± m)

Примечание: в скобках % прироста по отношению к исходным данным.

Изменения достоверны:

* - относительно интактных животных контрольной группы по t-критерию Стьюдента;

# - относительно стрессированных животных контрольной группы по критерию Ньюмена-Кейлса; р<0,05.

Таблица 3

Влияние аналогов ГАМК на показатели кардиодинамики в условиях изометрической нагрузки (M ± m)

Примечание: в скобках  % прироста по отношению к исходным данным.

Изменения достоверны:

* - относительно интактных животных контрольной группы по t-критерию Стьюдента;

^ -  по критерию Ньюмена-Кейлса; р<0,05;

# - относительно стрессированных животных контрольной группы по критерию Ньюмена-Кейлса; р<0,05.

Таблица 4

Влияние аналогов ГАМК на показатели кардиодинамики в условиях изометрической нагрузки (M ±m)

Примечание: в скобках  %  прироста по отношению к исходным данным.

Изменения достоверны:

* - относительно интактных животных контрольной группы по t-критерию Стьюдента;

# - относительно стрессированных животных контрольной группы по критерию Ньюмена-Кейлса; р<0,05.

Обсуждение результатов

При 24-часовом стрессорном воздействии происходит истощение функциональных резервов сердца, на что указывает снижение в два раза прироста показателей +dР/dt, -dР/dt, ЧСС, ЛЖД и МИФС при проведении нагрузочных проб у группы негативного контроля по сравнению с интактной группой животных. Циклическое производное ГАМК - соединение РГПУ-207, и препараты сравнения фенибут и пирацетам увеличивают прирост исследуемых показателей при проведении нагрузки объемом, стимуляции адренорецепторов сердца и максимальной изометрической нагрузки. Возможно, это связано с ограничением процессов ПОЛ [1], предотвращением их повреждающего действия на мембранные структуры и сохранением функции кардиомиоцитов. Показано, что пирацетам ограничивает окислительный стресс, снижает митохондриальную дисфункцию, восстанавливает мембранный потенциал и синтез АТФ в клетках [10], обладает мембрано- и цитопротекторным действием в условиях эмоционального стресса у животных, что подтверждается отсутствием изменений морфологии субклеточных структур кардиомиоцитов и очагов деструкции и фиброза миокарда [4]. Кроме того, пирацетам и фенибут способствуют сохранению энергетического резерва в кардиомиоцитах стрессированных крыс [6], что обеспечивает поддержание инотропной функции сердца.

Вывод

Таким образом, новое производное ГАМК – соединение РГПУ-207 – обладает выраженным кардиопротекторным действием в условиях острого иммобилизационно-болевого стрессорного воздействия. По названной активности исследуемое соединение сопоставимо с препаратами сравнения фенибутом и пирацетамом.