RESEARCH OF NEW BENZIMIDAZOLE DERIVATIVES IMPACT ON SURVIVAL RATE OF ANIMALS WITH CIRCULATORY HYPOXIA

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.119.5.037

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕКОТОРЫХ НОВЫХ ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗИМИДАЗОЛА НА ВЫЖИВАЕМОСТЬ ЖИВОТНЫХ ПРИ ЦИРКУЛЯТОРНОЙ ГИПОКСИИ

Научная статья

Лысенко Т.А.^*

ORCID: 0000-0002-7909-1106,

Пятигорский медико-фармацевтический институт – филиал Волгоградского государственного медицинского университета, Пятигорск, Россия

* Корреспондирующий автор (prk[at]pmedpharm.ru)

Аннотация

Гипоксия — это состояние, которое возникает из-за недостаточности в тканях организма кислорода. Причины нарушения кислородного голодания могут быть совершенно разные, но в любом случае при дефиците кислорода нарушается синтез аденозинтрифосфата (АТФ), который необходим для нормальной жизнедеятельности всего организма. Самыми чувствительными к дефициту кислорода являются головной, спинной мозг, нервная ткань. Поэтому представляло интерес изучить влияние некоторых новых производных бензимидазола на устойчивость к циркуляторной гипоксии. Экспериментальную работу провели на 160 белых крысах-самцах, массой 230-250 г. Результаты эксперимента свидетельствуют о том, что производное бензимидазола с лабораторным шифром В-10, при однократном и курсовом профилактическом введении достоверно увеличивает выживаемость животных при циркуляторной гипоксии головного мозга. Вещество с лабораторным шифром С-2 обладает антигипоксической активностью при однократном профилактическом и однократном лечебном введении.

Ключевые слова: эксперимент, производные бензимидазола, лабораторные животные, циркуляторная гипоксия.

RESEARCH OF NEW BENZIMIDAZOLE DERIVATIVES IMPACT ON SURVIVAL RATE OF ANIMALS WITH CIRCULATORY HYPOXIA

Research article

Lysenko T.A.^*

ORCID: 0000-0002-7909-1106,

Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute, branch of the Volgograd State Medical University, Pyatigorsk, Russia

^* Corresponding author (prk[at]pmedpharm.ru)

Abstract

Hypoxia is a state caused by oxygen deprivation in body tissue. Causes of it may vary but, in any case, it disrupts adenosine triphosphate synthesis (ATP) needed for normal functioning.  The most hypoxia sensitive organs are brain, spinal cord, nerve tissue. Which is why it was considered relevant to study new benzimidazole derivatives impact on resistance to circulatory hypoxia. The experiment was carried out on 160 white male rats with weight of 230-250 g. The results suggest that benzimidazole derivative with lab code B-10 increases survival rate of animals with circulatory hypoxia over the course of both single and multiple prophylactic injection. Substance with lab code C-2 has antihypoxic effect over the course of single prophylactic and single medical injection.

Keywords: experiment, benzimidazole derivatives, lab animals, circulatory hypoxia.

Введение

Гипоксия или кислородное голодание, это состояние организма, которое проявляется при дефиците поступления кислорода или нарушении его доставки к клеткам и тканям в связи с воздействием различных причин. Патогенез гипоксии основан на недостаточном энергетическом обеспечении, которое необходимо для нормального функционирования и выраженности пластических процессов органов и тканей организма. В живом организме энергия образуется из фосфорных соединений, для синтеза которых необходим кислород [1]. При отсутствии патологии, биологического окисления, которое происходит в организме достаточно для нормального функционирования организма, чтобы обеспечивать его нужным количеством энергии. При недостаточном поступлении кислорода нарушается этот баланс, что приводит к энергетическому дефициту. Данное состояние может привести к нарушению функции, а также к гибели ткани. В нормальных условиях биологическое окисление для нужного энергообеспечения процессов жизнедеятельности соответствует функциональной активности. Это происходит благодаря координированной деятельности многочисленных механизмов, обеспечивающих транспорт нужного количества субстратов биологического окисления и кислорода к месту их применения, утилизацию субстратов и удаление двуокиси углерода [1], [2]. Если какие-то причины вызывают нарушение данного соответствия, возникает абсолютная или относительная недостаточность биологического окисления — гипоксия. Гипоксия бывает причиной самых разных структурно-функциональных нарушений [3], [4]. Периодическая недостаточность кислорода - это фактор, к которому у человека выработалась адаптивная реакция. Она способствует повышению мощности транспорта и утилизации кислорода в ответ на умеренную гипоксию. Умеренная гипоксия способствует нормальной физиологической реакции организма. При тяжелой гипоксии наблюдаются тяжелые деструктивные нарушения. Поэтому тяжелая гипоксия имеет большое значение в развитии повреждений практически при всех заболеваниях. Именно гипоксии принадлежит одна из главных ролей в повреждения органов, тканей и клеток при различных заболеваниях. Особо чувствительной к дефициту кислорода является нервная ткань [3], [4]. Даже кратковременное прекращение кровотока в мозге вызывает серьезные нарушения его функциональной активности, и механизмы гомеостаза оказываются несостоятельными без помощи извне. Гипоксия мозга, обычно сопровождающая цереброваскулярные заболевания, может изменить реакцию сосудов мозга на лекарственные вещества. Так как при ишемии мозговой ткани с острыми цереброваскулярными расстройствами образуются гиперемические очаги вследствие периваскулярного ацидоза, обусловленного накоплением лактата, то в этих случаях являются эффективными препараты, обладающие модулирующим влиянием на сосудистую стенку [5], [6]. Поэтому устранению гипоксии, или предотвращению ее проявлений в настоящее время уделяется огромное значение. В связи с чем представляло интерес изучить влияние новых производных бензимидазола на устойчивость животных к циркуляторной ишемии.

Цель исследования: провести сравнительное экспериментальное исследование новых производных бензимидазола с лабораторными шифрами С-2 и В-10, синтезированных на кафедре органической химии ПМФИ, на устойчивость белых крыс к циркуляторной гипоксии головного мозга.

Методы и принципы исследования

Циркуляторную гипоксию воспроизводили на 160 беспородных белых крысах-самцах массой 230 -250 гр. Исследования проводились на животных, которые находились в виварии при стандартных условиях с естественным световым режимом на стандартной диете для лабораторных животных (ГОСТ Р 50258-92). Проведение данной экспериментальной работы соответствовало Международным рекомендациям Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых при экспериментальных исследованиях (1997). Крысы перед проведением эксперимента находились в течение двух недель в изоляции в помещении вивария. Нахождение лабораторных животных в виварии отвечало Европейским требованиям по работе с лабораторными животными [7], [8]. За сутки до экспериментальной работы крысам прекращали подачу пищи. Вода была в свободном доступе. Изучение антигипоксической активности новых производных бензимидазола с лабораторными шифрами С-2 и В-10, проводили при одноразовом и многократном дооперационном введении (первая серия) и однократном и многократном терапевтическом (вторая серия) введении. В каждой серии было по 8 групп животных, по десять крыс в каждой. Антигипоксический эффект исследуемых веществ изучался в дозе 50 мг/кг массы животного, что составляет 1/10 от LD50 (острую токсичность изучали ранее). Изучаемые вещества перед введением растворяли в 0,9%-ном растворе натрия хлорида. Препаратом сравнения являлся официнальный препарат 1%-ный раствор дибазола (2-бензилбензимидазола гидрохлорид). Известно, что дибазол является наиболее изученным представителем бензимидазола. Дибазол обладает миотропным спазмолитическим, сосудорасширяющим эффектом, а также снижает тонус внутри и внечерепных сосудов головы [9]. Изучение циркуляторной ишемии головного мозга воспроизводили путем двусторонней окклюзии общих сонных артерий под нембуталовым наркозом (25-30 мг/кг массы животного). Наркозное средство вводили в брюшную полость. У крыс выстригали шерсть на передней поверхности шеи, затем, сделав разрез, раздвигали мышцы пинцетом и выделяли сонные артерии. Подготовленные сонные артерии перевязывали лигатурами. Разрез зашивали. Операционное поле обрабатывали антисептиком. Прооперированных крыс помещали в клетки по 4 крысы в каждую. При одноразовом профилактическом введении изучаемые вещества вводили крысам внутрибрюшинно за 60 минут до ишемии в дозе 50 мг/кг массы животного в разбавленном виде в объеме один миллилитр. Контрольной группе крыс вводили физиологический раствор в эквивалентном объеме. Препарат сравнения (дибазол) также вводили крысам внутрибрюшинно в дозе 20 мг/кг массы животного (0,1 от LD/50) в объеме 1 миллилитр. Изучая профилактическое курсовое введение производных бензимидазола, животных помещали в виварии, пищу и воду давали постоянно. Изучаемые вещества вводили 2 раза в день в течение семи дней также внутрибрюшинно в тех же дозах и объеме. Последнее введение (седьмой день) изучаемых растворов проводили за 2 часа до перевязки сонных артерий. Через 120 минут крыс вводили в наркоз с помощью нембуталового наркоза (25-30 мг/кг массы животного), затем проводили перевязку обеих сонных артерий. За состоянием крыс наблюдали в течение трех суток после операции. Изучение влияния на время жизни после однократного терапевтического введения (через 60 минут) и многократного терапевтического введения (через 10 минут, 60 минут и 12 часов) новых производных бензимидазола с лабораторными шифрами В-10, С-2 и препарата сравнения после перевязки сонных артерий также проводилось в дозе 1/10 от LD50.

Результаты экспериментальной работы представлены в виде абсолютных данных и в процентном отношении к исходным значениям. Критерием эффективности антигипоксического действия новых производных бензимидазола с лабораторными шифрами С-2 и В-10, являлось увеличение продолжительности жизни животных в течение 72 часов после двусторонней окклюзии сонных артерий относительно выживаемости животных контрольной группы.

Результаты исследования и их обсуждение

Для оценки выживаемости животных после однократного профилактического введения производных бензимидазола с лабораторными шифрами В-10 и С-2 за крысами проводили наблюдение в течение трех суток (72 часа). Результаты выживаемости животных представлены в таблице 1

Таблица 1 – Действие изучаемых веществ с лабораторными шифрами С-2 и В-10, на продолжительность жизни животных при циркуляторной гипоксии головного мозга после однократного профилактического введения (за 120 мин до ишемии)

Изучаемые вещества	Выживаемость животных через 24 часа через 48 часов через 72 часа
	Кол-во жив.	%	Кол -во жив.	%	Кол -во жив.	%
Контроль (0.9%-ный р-р натрия хлорида)	3	30	2	20	0	0
Р-р дибазола (20 мг/кг)	7	70	5	50	4	40
В-во В-10 (50 мг/кг)	8	80	8	80	8	80
В-во С-2 (50 мг/кг)	6	60	5	50	4	40

При однократном предварительном введении изучаемых веществ, выявили что, наиболее эффективным оказалось производное бензимидазола с лабораторным шифром В-10. Результаты эксперимента, полученные в результате изучения действия производных бензимидазола при предварительном курсовом введении представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Действие изучаемых веществ с лабораторными шифрами С-2 и В-10, на время жизни животных при циркуляторной гипоксии головного мозга при курсовом профилактическом введении (2 раза в день, в течение 7 дней)

Изучаемые в-ва	Выживаемость животных через 24 часа через 48 часов через 72 часа
	К-во жив	%	К-во жив.	%	К-во жив.	%
Контроль (0,9%-ный р-р натрия хлорида)	2	20	2	20	0	0
Р-р дибазола (20 мг/кг)	6	60	4	40	3	30
В-во С-2 (50 мг/кг)	5	50	3	30	2	20
В-во В-10 (50 мг/кг)	7	70	5	50	5	50

Примечание: n=10

Курсовое профилактическое введение изучаемых веществ также увеличивает продолжительность жизни животных при циркуляторной гипоксии. Наиболее эффективным оказалось производное бензимидазола с лабораторным шифром В-10.

Так как изучаемые вещества увеличивают продолжительность жизни лабораторных животных при циркуляторной гипоксии при их профилактическом введении, то представляло интерес изучить влияние этих веществ при терапевтическом однократном и курсовом введении у животных с циркуляторной гипоксией. Результаты лечебного воздействия изучаемых веществ на животных с циркуляторной гипоксией представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Влияние изучаемых веществ с лабораторными шифрами С-2 и В-10, на время жизни крыс при циркуляторной гипоксии головного мозга при однократном терапевтическом введении (через 60 минут после окклюзии сонных артерий)

Изучаемые в-ва	Выживаемость животных Через 24 часа Через 48 часов через 72 часа
	К-во жив	%	К-во жив.	%	К-во жив.	%
Контроль (0.9%-ный р-р натрия хлорида)	3	30	1	10	0	0
Р-р дибазола (20 мг/кг)	4	40	3	30	3	30
В-во С-2 (50 мг/кг)	8	80	7	70	7	70
В-во В-10 (50 мг/кг)	4	40	4	40	2	20

Примечание: n=10

При терапевтическом однократном введении наиболее активным оказалось производное бензимидазола с лабораторным шифром С-2. Производное бензимидазола с лабораторным шифром В-10, также, как и дибазол влияют на выживаемость животных, но уступают влиянию вещества с лабораторным шифром С-2. При одноразовом терапевтическом введении изучаемых веществ выживаемость белых крыс повышается в большей степени, чем при трехкратном лечебном введении (через 10 минут, 60 минут и 12 часов).

Заключение

Таким образом, полученные результаты экспериментальной работы свидетельствуют о том, что новые производные бензимидазола с лабораторным шифром С-2 и В-10, а также дибазол обладают антигипоксической активностью – увеличивают процент выживаемости белых крыс при циркуляторной ишемии головного мозга. Вещество с лабораторным шифром В-10, оказалось наиболее эффективным при профилактическом введении в дозе 1/10 от LD50 (однократном и курсовом). Поэтому есть основание предполагать, что данное вещество оказывает влияние на метаболические реакции в организме. Вещество с лабораторным шифром С-2 оказалось эффективным при разовом лечебном введении (через 60 минут после ишемии) белым крысам с циркуляторной гипоксией. Можно предположить, что терапевтический эффект связан с улучшением кровенаполнения мозга и снижением тонуса внутри и внечерепных сосудов головы.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Зарубина, И.В. Современные представления о патогенезе гипоксии и ее фармакологической коррекции / И.В. Зарубина, // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. -2011. -Т.9. №3-С.31-48.
2. Лысенко, Т.А. Сравнительное изучение влияния экстрактов растительного происхождения на выживаемость лабораторных животных при различных видах гипоксии мозга в эксперименте / Т.А. Лысенко, // Современные проблемы науки и образования. - 2021. -№ 5. - С. 75.
3. Пизова, Н.В. Острые нарушения мозгового кровообращения и коронавирусная болезнь / Н.В. Пизова, Н.А. Пизов, О.А. Скачкова и др.// Медицинский совет. -2020. №8. С. 18-25.
4. Остроумова, Т.М. Когнитивные нарушения у пациентов, перенесших COVID-19 / Т.М. Остроумова, П.А. Черноусов, И.В. Кузнецов // Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. -2021. -Том 13. - №1.- С. 126-130.
5. Спасов, А.А. Противогипоксические свойства кондесированных производных бензимидазола с антиоксидантной активностью / А.А.Спасов, А.В.Косолапов, В.А.Анисимова и др. // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2019. - Т.17.-№1.-С.31-36. https//doi.org/10.7816/RCF 17131-36.
6. Лысенко, Т.А. Влияние некоторых производных бензимидазола на показатели системной гемодинамики и сократимость миокарда у бодрствующих крыс в условиях экспериментального ишемического инсульта / Т.А. Лысенко, А.В. Арльт, Е.Е. Зацепина // Международный научно-исследовательский журнал. -2021. -№ 7-1 (109). - С. 176-179
7. Незнанов, Н.Г. Дидактические и этические аспекты проведения исследований на биомоделях и на лабораторных животных / Н.Г. Незнанов, Р.В. Бабаханян // Качественная клиническая практика. - 2002. -Т. 1. - № 4.- С. 27-31.
8. Миронов, А.Н. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств / А.Н. Миронов // М.- Гриф и К.- 2012. -Часть первая. 944.-с.
9. Машковский, М.Д. Лекарственные средства / М.Д.Машковский. - М.,-изд-во Новая волна. изд. -16-е., -2021.-1216 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Zarubina, I.V. Sovremennye predstavlenija o patogeneze gipoksii i ee farmakologicheskoj korrekcii [Modern ideas about the pathogenesis of hypoxia and its pharmacological correction] / I.V. Zarubina // Obzory po klinicheskoj farmakologii i lekarstvennoj terapii [Reviews on clinical pharmacology and drug therapy]. -2011. -Vol.9. No.3-pp.31-48. [in Russian]
2. Lysenko, T.A. Sravnitel'noe izuchenie vlijanija jekstraktov rastitel'nogo proishozhdenija na vyzhivaemost' laboratornyh zhivotnyh pri razlichnyh vidah gipoksii mozga v jeksperimente [Comparative study of the effect of plant extracts on the survival of laboratory animals with various types of brain hypoxia in an experiment] / T.A. Lysenko // Sovremennye problemy nauki i obrazovanija [Modern problems of science and education]. - 2021. -No. 5. - p. 75. [in Russian]
3. Pisova, N.V. Ostrye narushenija mozgovogo krovoobrashhenija i koronavirusnaja bolezn' [Acute disorders of cerebral circulation and coronavirus disease] / N.V. Pisova, N.A. Pisov, O.A. Skachkova et al. // Medicinskij sovet [Medical Council]. -2020. No.8. pp. 18-25. [in Russian]
4. Ostroumova, T.M. Kognitivnye narushenija u pacientov, perenesshih COVID-19 [Cognitive impairment in patients who have undergone COVID-19] / T.M. Ostroumova, P.A. Chernousov, I.V. Kuznetsov // Nevrologija, nejropsihiatrija, psihosomatika [Neurology, neuropsychiatry, psychosomatics]. -2021. -Volume 13. - No. 1. - pp. 126-130. [in Russian]
5. Spasov, A.A. Protivogipoksicheskie svojstva kondesirovannyh proizvodnyh benzimidazola s antioksidantnoj aktivnost'ju [Antihypoxic properties of condensed benzimidazole derivatives with antioxidant activity] / A.A.Spasov, A.V.Kosolapov, V.A.Anisimova et al. // Obzory po klinicheskoj farmakologii i lekarstvennoj terapii [Reviews on clinical pharmacology and drug therapy]. - 2019. - Vol.17.-No.1.-pp.31-36. https//doi.org/10.7816/RCF 17131-36. [in Russian]
6. Lysenko, T.A. Vlijanie nekotoryh proizvodnyh benzimidazola na pokazateli sistemnoj gemodinamiki i sokratimost' miokarda u bodrstvujushhih krys v uslovijah jeksperimental'nogo ishemicheskogo insul'ta [The effect of some benzimidazole derivatives on systemic hemodynamics and myocardial contractility in awake rats under conditions of experimental ischemic stroke] / T.A. Lysenko, A.V. Arlt, E.E. Zatsepina // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal [International Research Journal]. -2021. -№ 7-1 (109). - Pp. 176-179 [in Russian]
7. Neznanov, N.G. Didakticheskie i jeticheskie aspekty provedenija issledovanij na biomodeljah i na laboratornyh zhivotnyh [Didactic and ethical aspects of conducting research on biomodels and on laboratory animals] / N.G. Neznanov, R.V. Babakhanyan // Kachestvennaja klinicheskaja praktika [Qualitative clinical practice]. - 2002. -Vol. 1. - No. 4.- pp. 27-31. [in Russian]
8. Mironov, A.N. Rukovodstvo po provedeniju doklinicheskih issledovanij lekarstvennyh sredstv [Guidelines for conducting preclinical studies of medicines] / A.N. Mironov. M.- Grif and K.- 2012. -Part one. 944.-P. [in Russian]
9. Mashkovsky, M.D. Lekarstvennye sredstva [Medicines] / M.D.Mashkovsky. - M.,-New Wave publishing house. ed. -16th, -2021.-1216 p. [in Russian]