Введение к работе
Актуальность исследования
Сердечно-сосудистые заболевания занимают ведущее место в структуре общей заболеваемости и смертности в России и во всем мире (Levi et al, 2002). При этом цереброваскулярная патология является ведущей причиной инвалидизации населения (Гусев Е.И., 2003). В 2005 г. в мире инсульт был причиной 5,7 млн смертельных исходов, прогнозируется рост смертности от инсульта до 6,7 млн в 2015 г, если не будут предприняты активные глобальные меры по борьбе с этой «эпидемией» (Culebras F., 2007). Главным средством борьбы с развивающимся поражением головного мозга при ишемическом инсульте служит реперфузия – восстановление кровотока в ишемизированном участке. Однако, повреждение ткани головного мозга не ограничивается временем ишемии. Ишемия мозга запускает целый каскад реакций, связанных с активацией глутаматной и аспартатной эксайтотоксичности, свободнорадикальным повреждением и другими механизмами (Choi D.W., Rothan S.M., 1990; Won S.J. et al., 2002; . et al., 2010). Показано, что при окклюзии средней мозговой артерии у крыс уже через 15 минут в области гипоталамуса и гиппокампа резко повышается уровень глутамата, достигая пика через 1 час после начала ишемии (. et al., 2003). Поэтому поиск механизмов защиты головного мозга от ишемического и реперфузионного повреждения является важнейшей задачей. Существует ряд методик, позволяющих снизить ишемическое-реперфузионное повреждение. Одной из наиболее эффективных является ишемическое прекондиционирование головного мозга (Kitagawa K. et al., 1990), которое существенно снижает размер повреждения и выраженность функциональных нарушений. Важным стимулом, имеющим сходные с ишемией механизмы повреждения клеток, является гипоксия, в связи с чем, кратковременные гипоксические воздействия на ткани, в том числе и на головной мозг могут быть отдельным направлением прекондиционирования (Семенов Д. Г. и соавт., 2004; Sharp F. et al., 2004).
Еще одним способом защиты мозга от ишемического и реперфузионного повреждения является применение субстанций, в том числе фармакологических веществ. Перспективным в этой области нейропротектором может быть L-теанин – аминокислота, содержащаяся в зеленом чае (Ekborg-Ott K.H. et al., 1997). L-теанин по структуре похож на возбуждающий нейротрансмиттер - глутаминовую кислоту, и может выступать антагонистом глутаматных рецепторов, что по мнению ряда авторов и связано с его нейропротективным дейстивием (Maruyama M. Takeda K. , 1994; Kakuda T., 2002). Однако работ, посвященных исследованию действия L-теанина при ишемии головного мозга крайне мало, кроме того, механизмы его действия не до конца изучены, в частности, взаимодействие теанина с разными подтипами глутаматных рецепторов. Кроме того, неизученным вопросом является эффективность сочетанного воздействия L-теанина и гипоксического прекондиционирования, с учетом их различных механизмов действия.
Таким образом, исследование нейропротективного действия гипоксии и введения L-теанина является весьма актуальным, и может быть основанием для дальнейшей разработки способов защиты головного мозга от ишемического и реперфузионного повреждения.
Цель исследования
Изучить механизмы защиты головного мозга от ишемического-реперфузионного повреждения с помощью применения L-теанина и гипоксической гипоксии как самостоятельных факторов и при их сочетании.
Задачи исследования
-
Усовершенствовать методику воспроизведения ишемии головного мозга крысы и отработать оптимальные критерии оценки повреждения с помощью морфологических и функциональных методов на разных сроках после восстановления кровотока.
-
Определить влияние гипоксической гипоксии на степень защиты головного мозга крысы при экспериментальной ишемии головного мозга.
-
Изучить зависимость эффективности L-теанина от дозы и времени введения.
-
Исследовать механизмы нейропротективного действия L-теанина при ишемическом и реперфузионном повреждении головного мозга крысы.
-
Оценить возможность взаимного потенцирования гипоксического и фармакологического (L-теанин) прекондиционирования головного мозга крысы.
Научная новизна
Впервые показано, что L-теанин и гипоксическая гипоксия проявляют нейропротективные эффекты, которые не суммируются при их сочетанном действии, что предполагает лимит эффективности защитного действия нейропротекции. Впервые получены данные об эффективности применения L-теанина на разных сроках после транзиторной окклюзии средней мозговой артерии (СМА) и показано, что L-теанин оказывает нейропротективное действие при введении препарата до 12 часов после восстановления мозгового кровотока, однако снижает эффективность при введении через 24 часа после окклюзии средней мозговой артерии. Это подтверждает механизм действия L-теанина, направленный против ишемической эксайтотоксичности.
Впервые получены данные, что L-теанин снижает NMDA- и каинат-зависимое повреждение головного мозга при ишемии/реперфузии, что дополнительно раскрывает механизмы его нейропротективного действия. Впервые проведено сравнение различных методов оценки неврологического состояния крыс после ишемического/реперфузионного повреждения, показано, что различные тесты для оценки неврологического дефицита обладают разной чувствительностью, и в зависимости от задач исследования могут применяться на разных сроках после ишемического повреждения. Впервые сопоставлены неврологические тесты и поведенческий тест «открытое поле» на сроках до 4-х недель после воспроизведения ишемии головного мозга. Получены данные, что на фоне постепенной нормализации неврологического состояния крыс, у них происходит изменение поведенческих реакций. Отмечено, что однократное введение L-теанина достоверно уменьшает неврологический дефицит и изменения поведенческих реакций на всех исследуемых сроках (до 4 недель) после ишемического повреждения.
Теоретическая и практическая значимость
Данные, полученные в исследовании, расширяют современные представления о механизмах повреждения головного мозга при ишемии и служат теоретической основой для применения методов, активирующих механизмы нейропротекции. Полученные данные о механизмах действия L-теанина создают предпосылки для дальнейших углубленных исследований его потенциального использования как нейропротектора и для создания фармакологических препаратов, имеющих сходные механизмы действия. Результаты работы о значимости различных тестов (поведенческих и неврологических) на разных сроках после ишемии могут быть полезными в методическом плане для исследований ишемического повреждения головного мозга в эксперименте.
Личный вклад автора
Личное участие автора в проведенном исследовании заключается в самостоятельной разработке программы исследования, личном участии в ее осуществлении, получении, обработке и анализе экспериментальных данных
Положения, выносимые на защиту
-
Режим дозированной гипоксии и введение L-теанина являются прекондиционирующими воздействиями, защищающими головной мозг от повреждения при ишемии/реперфузии, однако при сочетании этих воздействий их прекондиционирующий эффект не суммируется.
-
Введение L-теанина вызывает уменьшение ишемического/реперфузионного повреждения головного мозга крысы при введении до начала ишемии головного мозга, а также через 3 и 12 часов после восстановления кровотока; основным механизмом нейропротективного эффекта L-теанина является снижение эксайтотоксичности.
-
Нейропротекция, вызванная введением L-теанина уменьшает неврологические и поведенческие расстройства, вызванные ишемией головного мозга, как на ранних, так и на поздних (до 4-х недель) сроках наблюдения.
Публикации
По теме диссертации опубликованы 8 печатных работ, из них 3 – в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК РФ.
Внедрение результатов работы
Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре патофизиологии Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. акад. И.П. Павлова.
Апробация работы
Материалы диссертации докладывались на ряде Российских и международных конференций и симпозиумов:
-
Апрель 2009, 2010, 2011 гг – Ежегодная конференция «Актуальные проблемы патофизиологии». Санкт-Петербург.
-
Май 2010 г – конференция с международным участием, посвященная 50-летию кафедры патологической физиологии г. Гродно, Беларусь.
-
Октябрь 2010 – 58-ая ежегодная научно-практическая конференция Таджикского государственного медицинского университета им. Абуали ибн-Сино. Душанбе, 2010.
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 122 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов и списка литературы, включающего 50 отечественных и 156 иностранных источников. Работа иллюстрирована 14 таблицами и 27 рисунками.
