Введение к работе
Актуальность исследования. Актуальность исследования. По статистическим данным, приведенным некоторыми группами исследователей, в Российской Федерации смертность от сердечно-сосудистых заболеваний составляет примерно 58% от общей структуры смертности. Ежегодно от сердечно-сосудистых заболеваний в нашей стране умирает более 1,2 миллиона человек (Шальнова и соавт., 2012). Главенствующая роль в структуре смертности от сердечно-сосудистых заболеваний принадлежит ишемической болезни сердца (ИБС) – 35%. Возможность профилактики и коррекции ишемических и, последующих после восстановления кровотока, реперфузионных повреждений миокарда при ишемической болезни сердца, является актуальной проблемой современной медицины. Отрицательный прогноз саногенеза тесно связан с общностью индуцированной гипоксией проапоптотической активностью в кардиомиоцитах и прямой цитотоксической реперфузионной травмой (Coetzee W.A., 1990; Ambrosio G., 1991; Seal J.B., 2005). В связи с этим возникает интерес к детальному изучению ишемического прекондиционирования и посткондиционирования, суть которых состоит в активации эндогенных цитопротекторных механизмов подпороговыми периодами ишемии, которые способны снижать степень повреждения клеток в результате последующей длительной ишемии и реперфузии (Murry С.Е.,1986; Yellon D.M., 2003; Downey J.M., 2007; Zhao. Z.Q., 2003; Hausenloy D.J., 2007). Ишемическое прекондиционирование не только снижает объем некротической зоны, но и стимулирует процессы восстановления ишемизированных тканей (Бокерия Л.А., 2007; Dirnagl U., Becker K., Meisel A., 2009). Учитывая все обстоятельства, понятия «пре- и посткондиционирование» дало начало интенсивному поиску механизмов реализации защитного действия данных феноменов, ключевая роль которых может быть заключена в активации сигнальных путей (Yellon D.M., 2003; Penna C., 2006; Lim S.Y., 2007).
Дальнейшее изучение эффектов ишемического прекондиционирования и ишемического посткондиционирования подтвердило предположение о том, что точки приложения реализуется не локально, а представляют систему многоуровневого иерархического дублирования, включающую нейрогенный компонент, гуморальный и внутриклеточный (Inserte J., 2009), что привело к необходимости поиска гуморального агента, выделяющегося в ответ на ишемию и реперфузию, способного при экзогенном введении инициировать процесс без ишемии. С клинической точки зрения прекондиционирование и посткондиционирование фармакологическими средствами выглядит более предпочтительно, так как технологически проще и лишено потенциальной опасности ишемических эпизодов для патологически измененных тканей. Еще больший интерес для клинического применения представляет возможность дозировать введение фармакологических средств, что делает управляемым временной интервал периода толерантности к ишемии. Из литературных источников известно, что при хирургическом восстановлении кровотока в ишемизированном миокарде ВОЗ рекомендовано введение циклоспорина как фармакологического агента посткондиционирования (Prevention of Cardiovascular Disease Pocket Guidelines for Assessment and Management of Cardiovascular Risk Geneva, 2007), но в связи с высокой степенью цитотоксичности и осложнениями после его введения (Вознесенская Т.С., 2005; Tedesco D, 2012) наиболее перспективным для изучения, с нашей точки зрения, является эритропоэтин. Это гликопротеиновый гормон, главным фактором, регулирующим его продукцию, является гипоксия. Период полувыведения эритропоэтина значительно выше, чем у других гуморальных агентов прекондиционирования (аденозин, брадикинин, опиоиды), следовательно, временной интервал периода толерантности к ишемии, инициируемый им, должен быть существенно шире. Кроме того, открытие рецепторов эритропоэтина на мезангиальных клетках и в миокарде, фибробластах мышечной ткани и нейронов позволило изучать неэритропоэтические функции гормона (Захаров Ю.М., 2007; Fantacci M., Bianciardi P., Caretti A., 2006;
Brines M.L., Ghezzi P., Keenan S., 2000).
Наиболее изучено влияние прекондиционирования и посткондиционирования на сердце и головной мозг. Однако предполагается изучение механизма реализации феномена прекондиционирования на изолированном органе, что исключает иные воздействия адаптационных механизмов организма, позволяющем непосредственно выявить цитопротекторные свойства изучаемого препарата в минимальных дозах для дальнейшего его универсального использования в хирургическом и терапевтическом лечении и профилактике ишемического и реперфузионного повреждения миокарда.
Цель исследования: повышение эффективности борьбы с ишемическими и реперфузионными повреждениями изолированного сердца крысы путем использования фармакологического пре- и посткондиционирования с помощью рекомбинантного эритропоэтина.
Задачи исследования:
– изучить влияние ишемического прекондиционирования и посткондиционирования на площадь повреждения и функциональное состояние миокарда при тотальном ишемическом и реперфузионном повреждении изолированного по Лангендорф сердца крысы;
– определить влияние фармакологического прекондиционирования и посткондиционирования рекомбинантным эритропоэтином в различных дозах на морфофункциональное состояние изолированного сердца после его ишемического и реперфузионного повреждения;
– оценить влияние циклоспорина как агента фармакологического прекондиционирования и посткондиционирования на площадь повреждения и функциональное состояние сердца крысы;
– провести оценку статистической зависимости между функциональными и морфологическими изменениями в ткани миокарда применительно к данным исследованиям;
– изучить роль АТФ-зависимых калиевых каналов в реализации цитопротекторного эффекта фармакологического прекондиционирования рекомбинантным эритропоэтином.
Научная новизна исследования. Впервые проведено углубленное изучение дозозависимых эффектов фармакологического пре- и посткондиционирования с использованием рекомбинантного эритропоэтина на изолированном сердце крысы. Впервые установлено и подтверждено макроскопически и на основании функциональных показателей деятельности сердца, что влияние рекомбинантного эритропоэтина, как эффектора прекондиционирования, на площадь повреждения сердечной мышцы аналогично влиянию ишемического прекондиционирования и ишемического посткондиционирования и превосходит по эффективности фармакологическое посткондиционирование эритропоэтином и посткондиционирование циклоспорином. Показано, что АТФ-зависимые калиевые каналы являются необходимым звеном в реализации цитопротекторного эффекта ишемического прекондиционирования, ишемического посткондиционирования и прекондиционирования рекомбинантным эритропоэтином.
Практическая значимость. В работе экспериментально обоснована эффективность применения ишемического прекондиционирования и ишемического посткондиционирования для профилактики и коррекции ишемических и реперфузионных повреждений ткани миокарда, развивающихся при различных нарушениях коронарного кровотока и последующего спонтанного, терапевтического или хирургического его восстановления. Показана возможность инициации процесса прекондиционирования рекомбинантным эритропоэтином, а также обоснована предпочтительность применения рекомбинантного эритропоэтина в сравнении с рекомендуемым ВОЗ циклоспорином.
Полученные данные позволяют рекомендовать целенаправленные клинические испытания рекомбинантным эритропоэтином в субэритростимулирующей дозе как агента фармакологического прекондиционирования для профилактики и коррекции ишемических и реперфузионных повреждений миокарда.
Внедрение результатов научных исследований. Материалы диссертации вошли в учебный процесс и научно-исследовательскую работу кафедры фармакологии, кафедры патологической анатомии Курского государственного медицинского университета; кафедры фармакологии и фармацевтических дисциплин факультета последипломного медицинского образования Белгородского государственного национального исследовательского университета.
Положения, выносимые на защиту:
1. Ишемическое прекондиционирование, ишемическое посткон-диционирование, фармакологическое прекондиционирование рекомбинантным эритропоэтином и фармакологическое посткондиционирование циклоспорином снижают площадь ишемического и реперфузионного повреждения миокарда на модели изолированного по Лангендорф сердца крысы.
2. Ишемическое прекондиционирование, ишемическое посткон-диционирование, фармакологическое прекондиционирование рекомбинантным эритропоэтином и фармакологическое посткондиционирование циклоспорином улучшают функциональное состояние миокарда после перенесенного тотального ишемического и реперфузионного повреждения.
3. Блокада АТФ-зависимых калиевых каналов глибенкламидом полностью нивелирует цитопротекторный эффект ишемического прекондиционирования, ишемического посткондиционирования фармакологического прекондиционирования рекомбинантным эритропоэтином на модели тотального ишемического и репефузионного повреждения изолированного по Лангендорф сердца крысы.
Степень достоверности. Научные положения и выводы диссертации основаны на анализе достаточного объема экспериментального материала, адекватном подборе экспериментальных групп животных и применении современных методов исследования морфофункционального состояния миокарда. В работе использовались сертифицированные лекарственные препараты, позволившие получить достоверные данные об их фармакологической активности в сердце. Для статистической оценки результатов использовались современные методики сбора и обработки исходных количественных данных.
Апробация работы. Материалы работы были представлены на 77-й Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых с международным участием «Молодежная наука и современность» (Курск, 2012), Х итоговой научно-практической конференции клинических ординаторов, интернов, молодых ученых «Актуальные вопросы современной клинической и экспериментальной медицины» (Белгород, 2012), Всероссийской научной сессии сотрудников Курского государственного медицинского университета и Центрально-Черноземного научного Центра РАМН и отделения РАЕН, посвященной 78-летию Курского государственного медицинского университета (Курск, 2013), 78-й Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых с международным участием «Молодежная наука и современность» (Курск, 2013).
Публикация материалов исследования. По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 3 из них – в журналах, рекомендуемых ВАК для публикации основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. Зарегистрировано ноу-хау – свидетельство № 123 от 23 мая 2013 г. «Метод компьютерной пиксельной морфометрии».
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Научные положения диссертации соответствуют формуле специальности 14.03.06 – фармакология, клиническая фармакология. Результаты проведённого исследования соответствуют пункту 3 «Исследование механизмов действия фармакологических веществ в экспериментах на животных, на изолированных органах и тканях, а также на культурах клеток», пункту 4 «Исследование взаимодействий между организмом и лекарственными средствами, изучение их фармакодинамики, фармакокинетики и метаболизма. Установление связей между дозами, концентрациями и эффективностью лекарственных средств. Экстраполяция фармакологических параметров с биологических моделей на человека».
Личный вклад автора. Автору принадлежит ведущая роль в выборе направления исследования, анализе, научному обосновании и обобщении полученных результатов. Автором лично проведен набор экспериментального материала и его обработка. Вклад автора является определяющим и заключается в непосредственном участии на всех этапах исследования: от постановки задач, их экспериментально-теоретической реализации до обсуждения результатов в научных публикациях, докладах и внедрения в практику.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы, включающего 193 источника, из которых 26 отечественных и 167 зарубежных авторов. Диссертация изложена на 111 страницах машинописного текста, содержит 11 таблиц и 24 рисунка.
