A COMPARATIVE EFFECT OF F-RECEPTOR BLOCKERS AND ACTIVATORS OF ATF-DEPENDENT POTASSIUM CHANNELS ON HYPOXIA TOLERANCE IN LABORATORY ANIMALS
A COMPARATIVE EFFECT OF F-RECEPTOR BLOCKERS AND ACTIVATORS OF ATF-DEPENDENT POTASSIUM CHANNELS ON HYPOXIA TOLERANCE IN LABORATORY ANIMALS
Abstract
The statistics of recent years shows a steady and not decreasing level of sudden death associated with cardiovascular pathology, annually taking tens and hundreds of thousands of human lives in the largest countries of the world. The present experimental study is dedicated to the study of drugs – ivabradine (Coraxan) – an antiarrhythmic drug, blocker of f-receptors and nicorandil (Cordinic) – also an antiarrhythmic drug, activator of ATP-dependent potassium channels in refraction to the study of the effect on the resistance of laboratory animals (mice and rats) and adaptation to hypoxia conditions. It is known that in the modern world the relevance of hypoxic conditions is closely connected with a wide layer of cardiovascular pathology, in particular such facets of it as angina pectoris, ischaemia, cardiomyopathies. Of interest was an additional study of the above-mentioned known drugs used in the field of cardiovascular pathology as antiarrhythmic agents used in arrhythmias on the survival of animals under conditions of modelling some types of hypoxia. It is known that arrhythmic conditions are rather difficult to manage and therapy, and together with hypoxic manifestations represent a threat to human life activity.
1. Введение
Учитывая широкое распространение патологии сердечно-сосудистой системы. Является актуальной задачей поиск и разработка лекарственных средств, оказывающих влияние на сердечно-сосудистую систему с целью профилактики и купирования сердечно-сосудистых катастроф. На протяжении многих десятков лет человек пытается изучить проблему возникновения, протекания и лечения патологических состояний, связанных с гипоксией. Практически первооткрывателем изучения данного направления можно считать П. Берта, который в 1878 году доказал причину возникновения горной болезни , . Именно с этого времени началось глубокое и всестороннее изучение гипоксии как физиологического фактора, влияющего на органы и системы организма в целом. В настоящее время продолжается борьба с гипоксическими состояниями различного генеза и до сих пор остается актуальной и злободневной темой для изучения. Исследуемые препараты – никорандил – обладает уникальным механизмом действия. Влияет на частоту сердечных сокращений за счет блокирования f-рецепторов, локализованных преимущественно в пейсмекерных клетках синусного узла. Известно, что f-каналы смешанного типа, обеспечивают вход тока ионов натрия, и в меньшей степени выход тока ионов калия. Блокирование f-рецепторов под влиянием ивабрадина приводит к замедлению развития фазы медленной диастолической деполяризации потенциала действия, что увеличивает время до появления нового потенциала действия, а в итоге снижает частоту сокращений сердца. В целом у препарата обнаружены антиангинальный и антиишемический эффекты, что при применении препарата улучшает качество и прогноз больных со стенокардией. Никорандил – в химическом отношении содержит фрагмент формулы никотиновой кислоты (витамина РР), и следовательно, оказывает комбинированное действие. Препарат является донатором оксида азота. Активируя гуанилатциклазу, повышая концентрацию цГМФ, и таким образом снижает концентрацию ионов кальция в гладкомышечных клетках сосудов. Одновременно с этим, никорандил способен открывать АТФ-зависимые калиевые каналы и тем самым увеличивает выход калия из клетки, в результате чего возникает гиперполяризация гладкомышечных клеток в артериях и нарушается вход в клетку ионов кальция. Совокупность этих процессов приводит к снижению тонуса сосудистой стенки и угнетается активность протеаз, что выражается в кардиопротекции по типу ишемического адаптирования миокарда с повышением устойчивости сердца к более тяжелым приступам , .
Триметазидин (препарат сравнения) – препарат цитопротекторного действия, способствующий восстановлению сократимости миокарда за счёт оптимизации использования кислорода, снижения интенсивности перекисного окисления липидов и апоптоза , , повышения антиоксидантной защиты, а также нормализации тока кальция и устранения внутриклеточного ацидоза.
2. Методы и принципы исследования
Целью данного исследования является выявление и изучение действия антиаритмических препаратов ивабрадина и никорандила в сравнении с препаратами антигипоксантами (триметазидин и мексикор) в условиях модели острой экзогенной гипоксии различного биологического происхождения.
Материалы и методы. В экспериментах по виду моделирования видов гипоксии использовали крыс линии Wistar, самцов массой 200-220 г и мышей 20-25 г обоего пола. Животные выращены в стандартных условиях вивария Пятигорского медико-фармацевтического института. Пищу и воду животные получали ad libitum. Перед введением из исследуемых веществ готовились истинные растворы, где в качестве растворителя использовалась вода очищенная.
Препараты вводились 30-45 минут до создания модели гипоксических состояний. В качестве препаратов сравнения использовали антигипоксанты-антиоксиданты триметазидин (10 мг/кг) и мексикор (50 мг/кг).
Перерасчет доз с человека (средний вес 70 кг) на животных – белых крыс – использовали коэффициент 6,9 в сторону увеличения . Экспериментальные исследования проведены на наркотизированных белых крысах. Животные содержались на стандартном режиме вивария: температура окружающего воздуха 22,2°С, 12-часовой синхронизированный световой режим. В каждой серии и виде моделирования гипоксического состояния все животные были разделены на три группы:
1. Контрольная группа №1: физиологический раствор (0,9%-ный раствор натрия хлорида), в эквивалентном объеме, n=10;
2. Контрольная группа №2: триметазидин (10 мг/кг), мексикор (50 мг/кг); n=10;
3. Опытная группа: ивабрадин (30 мг/кг) и никорандил (50 мг/кг), n=10;
Циркуляторная гипоксия – наиболее распространённая модель ишемии головного мозга у лабораторных животных. Для проведения эксперимента использовали белых крыс. Циркуляторную гипоксию воспроизводили путём окклюзии двух передних общих сонных артерий , . Операции проводились в асептических условиях, с использованием наркоза (эфир для наркоза). За оперированными животными наблюдали в течение 3 суток (72 часа), с регистрацией числа выживших животных в опытной и контрольной серии. Модель гипобарической гипоксии создавали в приточно-вытяжной барокамере, с поглотителем воздуха из нее. Создавали экспериментальную модель с «подъёмом на высоту» 11 км (200 мм.рт.ст.) со скоростью 40-50 м/сек . При модели гипобарической гипоксии проводили регистрацию продолжительности жизни подопытных животных в процентах к контрольным группам. Моделирование гемической гипоксии осуществляли путем однократного подкожного введения метгемоглобинобразователя – нитрита натрия в дозе 200 мг/кг . Раствор нитрита натрия готовился на воде очищенной. В ходе эксперимента регистрировали длительность жизни животных с момента введения раствора нитрита натрия. Для определения статистической значимости различий в группах применялся непараметрический U-критерий Манна-Уитни, где р – уровень статистической значимости различий сравниваемых показателей.
3. Основные результаты
Результаты, полученные при профилактическом введении исследуемых препаратов (ивабрадин и никорандил), свидетельствовали о незначительных изменениях в выживаемости крыс с моделью циркуляторной гипоксии (p>0,05). Данные эксперимента по сравнительному изучению профилактического введения растворов триметазидина, мексикора, ивабрадина и никорандила при циркуляторной гипоксии представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Влияние препаратов триметазидин, мексикор, ивабрадин и никорандил на выживаемость крыс при циркуляторной гипоксии мозга (однократное профилактическое введение)
Исследуемые вещества | Дозы | Кол-во животных | Кол-во выживших животных | |||||
Через 24 часа | Через 48 часов | Через 72 часа | ||||||
Абс. | % | Абс | % | Абс. | % | |||
0,9% раствор натрия хлорида | 10 | 4 |
| 3 | - | 1 | - | |
Триметазидин | 10 мг/кг | 10 | 8 | 50 | 8 | 80* | 7 | 70* |
Ивабрадин | 30 мг/кг | 10 | 8 | 50 | 7 | 60 | 6 | 60* |
Никорандил | 50 мг/кг | 10 | 6 | 34 | 5 | 50 | 5 | 50 |
Мексикор | 50 мг/кг | 10 | 8 | 80 | 7 | 80* | 8 | 80* |
Примечание: * – р<0,05 статистически значимое различие относительно значений группы контроля.
Введение изучаемых препаратов (таблица 1) показало статистически значимые отличия выживаемости животных относительно данных контрольной группы. Введение ивабрадина в дозе 30 мг/кг показало достоверную выживаемость животных (60%), относительно исходных в эксперименте. Никорандил (50 мг/кг) вызвал выживаемость у 50% животных в серии. Препараты сравнения триметазидин и мексикор вызывали более значимые достоверные показатели выживаемости у крыс – 70 и 80% соответственно.
Таблица 2 - Результаты сравнительного влияния препаратов триметазидин, мексикор, ивабрадин и никорандил на продолжительность жизни мышей после гипоксической гипоксии мозга (однократное профилактическое введение)
Группы животных | Продолжительность жизни, мин. (М±m) | Изменения, % |
0,9% раствор натрия хлорида | 19,5±1,5 | - |
Триметазидин (10мг/кг) | 29,9±2,1* | 54,3* |
Ивабрадин (30 мг/кг) | 22,6±1,8 | 37,1* |
Никорандил (50 мг/кг) | 24,3±1,5 | 27,2 |
Мексикор (50 мг/кг) | 27,9±1,4 | 48,4* |
Примечание: * – р<0,05 статистически значимое различие относительно значений группы контроля.
Таблица 3 - Результаты сравнительного влияния препаратов триметазидин, мексикор, ивабрадин и никорандил на продолжительность жизни мышей после моделирования острой гипобарической гипоксии мозга (однократное профилактическое введение)
Группы животных | Продолжительность жизни, мин. (М±m) | Изменения, % |
0,9% раствор натрия хлорида | 4,5±1,5 | - |
Триметазидин (10мг/кг) | 6,7±2,8* | +48,8* |
Ивабрадин (30 мг/кг) | 5,6±1,9 | +24,4 |
Никорандил (50 мг/кг) | 4,9±1,2 | +8,8 |
Мексикор (50 мг/кг) | 7,3±1,6 | +62,2* |
Примечание: * – р<0,05 статистически значимое изменение относительно значений группы контроля.
Из таблицы 3 видно, что в контрольной группе животных выживаемость составила в среднем 4,5 мин. Влияние ивабрадина и никорандила не оказало достоверного изменения увеличения продолжительности жизни при модели острой гипобарической гипоксии. Достоверные данные по увеличению продолжительности животных оказали триметазидин (+48,8%) и мексикор (+62,2) соответственно.
4. Заключение
Проведенные исследования показали неоднозначные данные полученные при различных видах моделирования гипоксических состояний. При циркуляторной и гипоксической гипоксии исследуемые препараты ивабрадин и никорандил в исследуемых дозах, вызывали увеличение продолжительности жизни в сравнении с контрольной серией, однако полученные данные достоверны при введении ивабрадина (30 мг/кг). При модели острой гипобарической гипоксии препараты-лидеры триметазидин и мексикор.