Введение к работе
Актуальность проблеми
В настоящее время проблема нарушений мозгового кровообращения и метаболизма нервной ткани в условиях ишемии является одной из основных проблем экспериментальной и клинической неврологии. Механизмы ишемических поражений мозга широко обсуждаются в современной литературе (Шмидт Е.В., 1975; Pulsinelli W.A., 1985; Welsh F.A., 1985; Ганнушкина И.В., 1989; Н.В.Верещагин с соавт., 1990, 1993; Суслина З.А., 1990; Halliwell В. et al., 1992).
Показано, что при снижении кровотока по магистральным сосудам головы развиваются различные по тяжести повреждения мозга, которые зависят от длительности ишемии и от того, является ли она полной или неполной, а также от возможностей коллатерального кровообращения и индивидуальной чувствительности особей к ишемии (Hossmann К.-А. and Kleihues P., 1973; Ганнушкина И.В. 1968, 1973, 1994; Rehncrona S. et al., 1981).
В патогенезе ишемии мозга важная роль принадлежит нарушениям в дыхательной цепи митохондрий и увеличению продукции супероксид-аниона кислорода (Владимиров Ю.А. с соавт., 1990; Siesjo В.К., 1988; Peruche В. and Krieglstein J., 1993). В ишемизирован-ных тканях мозга развивается выраженный ацидоз (Floyd R.A., 1993; Olanow С.W.,1993); активируются процессы гликозилирования липидов и белков (Bergamini Е., 1992; Smith М.А. et al, 1995). Кроме того, происходят изменения концентрации глутамата, серотонина и ка-техоламинов (Siesjo В.К., 1988; Szatkowski М. and Attwell D., 1994; Болдырев А.А., 1995). Нарушение целостности мембраны при активации перекисных процессов ведет к их повышенному высвобождению, открыванию ионных каналов, связанных с глутаматными рецепторами и как следствие - к быстрому входу ионов Са в клетку (Olanow C.W., 1993; Coyle J.Т. and Puttfarcken P., 1993). В итоге наблюдается активация фосфолипаз, протеиназ, NO-синтазы и кальпаина (Olanow C.W., 1993; Болдырев А.А., 1995), что ведет к избыточной генерации активных форм кислорода в ткани. Совокупность этих процессов в случае отсутствия необходимого контроля со стороны систем антиоксидантной защиты может привести к чрезмерной активации свободнорадикальных реакций и массовому повреждению нейронов ише-мического мозга.
Несмотря на то, что активация свободнорадикального перекис-ного окисления липидов (ПОЛ) являются одним из основных факторов
повреждения нервной ткани в условиях ишемии (Davis R.J., 1987 Сао W. et al. 1988; Smith М.А. et al., 1992; Olanow C.W., 1993) не до конца ясным остается вопрос о взаимосвязи между степені снижения мозгового кровотока при ишемии, уровнем активации ПОЛ содержанием антиоксидантов в тканях мозга, а также о роли ПОЛ механизме формирования неврологической симптоматики. Для решею этих проблем необходим комплексный подход, позволяющий сочетач патофизиологические и биохимические методы исследования.
С Другой стороны, в последнее время в литературе появилис данные о том, что свободные радикалы обладают двойственным зффеї том при ишемии и могут не только участвовать в повреждении мозг* но и способствовать улучшению мозгового кровообращен] ((Darley-Usmar V.et al., 1995; Болдырев A.A., 1995). Оказала также, что терапия с помощью антиоксидантов была не всегда успеї ной (Halliwell В., 1992), а открытие "парадокса витамина Е" да привело к мысли о целесообразности периодов пониженной антиокс: дантной защиты мозга (Packer L. et al., 1992). В связи с этим а туальным стал вопрос о поиске противоишемических препаратов, зі фект которых был бы направлен не на ингибирование, а на модуляц и поддержание на адекватном уровне свободнорадикальных процесс в мозге.
Кроме того, по-прежнему актуальным остается вопрос о прич нах неодинаковой чувствительности особей к ишемии. Работы в эт области немногочисленны: показано, что различная устойчивость ишемическому повреждению зависит от содержания катехоламинов олигопептидов в -крови и ткани мозга (Исмайлова Х.Ю. с соавт 1992), от уровня энергетического метаболизма мозга и величи мозгового кровотока а также определенным образом коррелирует типом поведения животных (Ганнушкина И.В. с соавт., 1989, 1994 Исследования подобного рода представляют интерес как для экспер ментальной, так и для клинической медицины, и предполагают пот предикторов тяжести течения ишемии и, в конечном итоге, - возмс ность прогнозировать характер развития ишемического повреждеї мозга.
Целью настоящего исследования было изучение изменений мозі вого кровотока и процессов перекисного окисления липидов в мог крыс при ишемии, выяснение взаимосвязи этих параметров с тга поведения животных и развитием неврологического дефицита, а таї оценка эффективности профилактического применения гистидинсод* жащего дипептида карнозина при экспериментальной ишемии мозі
- З -Поставленная цель предполагала решение следующих задач:
-
изучение изменений мозгового кровотока и ЭЭГ в динамике в ранние сроки ишемии и через 24 ч поражения мозга у крыс с разным типом поведения;
-
оценка тяжести неврологического дефицита у животных через 24 ч ишемии;
-
изучение процессов перекисного окисления липидов и содержания водорастворимых антиоксидантов в коре мозга в норме и через 24 ч ишемии (in vitro) у крыс с разным типом поведения;
-
изучение эффекта природного гистидинсодержащего дипептида карнозина (при его профилактическом применении) на указанные параметры в норме и при ишемии мозга у крыс с разным типом поведения.
Научная новизна.
В настоящей работе на модели двусторонней окклюзии общих сонных артерий у крыс показано, что величина межполушарной разницы мозгового кровотока и уровень индуцибельности процесса перекисного окисления липидов (ПОЛ) в ткани мозга могут быть прогностическими критериями тяжести течения ишемии мозга наравне с такими параметрами, как величина мозгового кровотока (Ганнушкина И.В. с соавт., 1994) и соотношение концентраций макроэргов (АТФ, креа-тинфосфат) и акцепторов водорода (НАД, НАДН) (Ганнушкина И.В. с соавт., 1989).
В работе показано, что более легкое течение ишемии коррелирует с высокой индуцибельностью процессов ПОЛ в коре мозга через 24 ч ишемии. При этом индуцибельность перекисных реакций не зависит от типа-поведения животных и содержания водорастворимых антиоксидантов, таких как глутатион, таурин и гомокарнозин. Эти данные еще раз поднимают ставший в настоящее время актуальным вопрос о том, всегда ли антиоксиданты оказывают благоприятный эффект при ишемии и необходимы для коррекции ишемических поражений мозга.
Принципиально новыми являются полученные в настоящей работе данные о действии природного;гистидинсодержащего дипептида карнозина в норме и при ишемии. Показано, что в норме применение карнозина у крыс ведет к стабилизации мозгового кровотока и электрической активности коры головного мозга. При ишемии карнози:-: способствует менее выраженному снижению мозгового кровотока в ранние сроки и более полному его восстановлению через 24 часа.
В работе впервые показано, что улучшение неврологической симптоматики у крыс на фоне введения карнозина коррелирует с по-
- 4 -вышением индуцибельности перекисных процессов in vitro. Это пог воляет предполагать, что при ишемии мозга эффект карнозина связг не с его прямыми антиоксидантными свойствами, а со способності поддерживать гомеостаз клеток мозга.
В работе впервые показано, что эффект карнозина на изучаемь параметры в норме и при ишемии по-разному проявляется у крыс разными поведенческими характеристиками, на основе чего вьісказаі предположение, о наличие у крыс избирательной чувствительности карнозину.
Теоретическое значение работы. ,
Результаты проведенного исследования показали, что при или мии мозга, вызванной двусторонней окклюзией общих сонных артері у крыс, снижение мозгового кровотока не сопровождается выражен» активацией свободнорадикальных реакций.
Изучение эффекта природного нейропептида карнозина позволи заключить, что при ишемии мозга у крыс этот дипептид способству улучшению неврологической симптоматики, менее выраженному сниж нию мозгового кровотока, а также - защите мембранных липидов перекисного окисления и поддержанию нормальной концентрации ант оксидантов в мозге. Эффект карнозина проявляется как сразу пос введения, так и в более поздние сроки; при этом его влияние изучаемые параметры мозга неодинаково выражено в группах крыс разными поведенческими характеристиками. Практическое значение работа.
Полученные в настоящей работе данные о наличии прогностиче ких критериев тяжести течения ишемии в эксперименте позволя предполагать, что и у больных с нарушениями мозгового кровооб щения возможно прогнозировать характер развития ишемического і ражения. .Это свидетельствует о необходимости поиска предиктої тяжести ишемического процесса в клинике.
Результаты проведенной работы поднимают вопрос о целесос разности антиоксидантной терапии при ишемических поражениях мо: и позволяют заключить, что чрезмерное подавление перекисных щ цессов в мозге так же плохо, как и их чрезмерная активация, а <. рапевтические мероприятия при ишемии должны быть, вероятно, н; равлены не на ингибирование, а на модуляцию свободнорадикаль: реакций.
Результаты проведенного исследования свидетельствуют о ті что природный дипептид карнозин при его профилактическом приме: нии способен улучшать течение ишемического процесса в мозге.
этом, эффект карнозина по-разному проявляется у животных с разными поведенческими характеристиками. Полученные данные позволяют рекомендовать карнозин для дальнейших испытаний с целью выявления наиболее эффективных доз, способов и сроков введения при учете избирательной чувствительности особей к этому препарату. В конечном итоге предполагается возможность использования карнозина в качестве противоишемического и противогипоксического средства.' Основные положения диссертации, выносимые на защипу.
-
значения исходного мозгового кровотока и межполушарной разницы кровотока, а также величина индуцибельности перекисного окисления липидов в мозге могут быть прогностическими критериями тяжести течения ишемии мозга;
-
при ишемии мозга, вызванной двусторонней окклюзией общих сонных артерий у крыс, снижение мозгового кровотока не сопровождается выраженной активацией свободнорадикальных реакций;
-
природный гистидинсодержащий дипептид карнозин при его профилактическом применении облегчает течение ишемии мозга у крыс, улучшает мозговой кровоток и стабилизирует амплитуду те-та-ритма ЭЭГ; эффект карнозина неодинаково проявляется у крыс с разным типом поведения;
-
карнозин при его внутрибрюшинном введении животным способствует увеличению индуцибельности перекисных реакций через 24 ч ишемии и поддержанию концентрации водорастворимых антиоксидан-тов на уровне контроля.
Апробация работ*. Материалы диссертации были доложены на Международном симпозиуме " Natural antioxidants: molecular mechanisms and health effects" (Китай, 1995), на 7 Международном симпозиуме по нейронаукам (Япония, 1995). Апробация работы состоялась на межлабораторной конференции в НИИ неврологии РАМН 29 сентября 1995 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, заключения и выводов. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста. Материал иллюстрирован 28 таблицами и 21 рисунком. Список цитированной литературы включает 196 источников, из них 131 иностранный.
