Введение к работе
Актуальность
Одной из ключевых причин развития клинической симптоматики болезни Паркинсона (БП) является гибель дофаминергических (ДА) нейронов в черной субстанции, что сопровождается двигательными нарушениями: тремором, бради (олиго)кинезией, ригидностью, постуральными нарушениями. Известно, что двигательные нарушения при БП развиваются тогда, когда содержание ДА снижено на 60-80%, что отражает примерно такой же процент гибели ДА нейронов (Dauer, Przedborski, 2003).
До настоящего времени наиболее эффективным и широко применяемым средством лечения БП является предшественник дофамина леводопа. Однако при длительном применении эффективность препаратов леводопы снижается, и часто возникают тяжелые осложнения в виде дискинезий. Поэтому в настоящее время признанной стратегией фармакотерапии БП является отсроченное назначение леводопы, особенно пациентам относительно молодого возраста (Иллариошкин, Федорова 2008; Fabbrini et al., 2007). До назначения леводопы применяются агонисты дофаминовых рецепторов, антихолинергические средства, ингибиторы ферментов, участвующих в метаболизме дофамина - МАО-В и катехол-О-аминотрансферазы (КОМТ), амантадин, обладающий непрямым дофаминпозитивным действием и свойствами неконкурентного блокатора глутаматных рецепторов NMDA подтипа (Zubair et al., 2007; Verhagen Metman, 1999; Crosby et al., 2003; Pasi et al., 2001). Эти же препараты используются в комплексной терапии развернутых стадий БП для снижения эффективной дозы леводопы и риска развития осложнений, хотя в ряде случаев комбинация леводопы с агонистами дофамина приводит к возрастанию риска развития дискинезий (Brodsky et al., 2010). Поиск средств, эффективных и безопасных в комплексной терапии с леводопой остается актуальной проблемой (Гусев, Гехт, 2000; Катунина и др. 2006; Кучеряну, 2001).
Фармакотерапия БП является преимущественно симптоматической и направлена на снижение выраженности симптомов заболевания. Создание лекарственных средств, которые могут не только ослаблять проявления БП, но и замедлять ее прогрессирование, а в перспективе могут стать средствами выбора для назначения в самый ранний период развития заболевания до появления основной клинической симптоматики, является крайне важным. Поиск нейропротекторов активно ведется как среди уже известных препаратов, так и среди новых соединений, на основе современных представлений о механизмах гибели нейронов при БП. В качестве потенциальных средств, способных замедлить развитие заболевания, рассматриваются антиоксиданты, противовоспалительные средства, антагонисты глутаматных рецепторов NMDA подтипа, модуляторы нейротрофических факторов (Cosi, 2002; Chen et al., 2005; Teismann et al., 2003; Klegeris and McGeer, 2000).
Параллельно с поиском нейропротекторов активно развиваются фундаментальные исследования по экспериментальному моделированию и поиску клинических маркеров самых ранних ("домоторных", "досимптомных") стадий БП, без характерной триады двигательных нарушений – акинезии, ригидности, тремора (Aubin, 1998; Bezard et al., 2001; Da Cunha et al., 2006; Lima et al., 2007; Reksidler et al., 2009; Tadaiesky et al., 2008; Угрюмов, 2010).
Гимантан – новый оригинальный препарат, созданный в ФГБУ «НИИ фармакологии имени В.В. Закусова» РАМН, обладает выраженной противопаркинсонической активностью, доказанной на экспериментальных моделях (, , , 1999; Вальдман, 2001; Капица и др., 2005; Морозов и соавт., 2000), и подтвержденной в клинике у больных с начальными стадиями болезни Паркинсона (Катунина и др., 2008). Положительные результаты пилотного клинического исследования определили перспективу более широкого применения гимантана при болезни Паркинсона, в том числе в составе комплексной фармакотерапии.
Установленный комплексный механизм действия гимантана – дофаминергический (Ковалев и др., 2007; Абаимов и др., 2008), блокада ионных каналов глутаматных рецепторов NMDA подтипа (Елшанская и др., 2000), ингибирование МАО-В (Вальдман и др., 2003; 2004), иммунотропная активность (Нежинская и др., 2003) - позволяет предположить наличие у гимантана свойств нейропротектора.
Целью исследования явилась оценка эффектов гимантана в сравнении с амантадином на моделях ранних стадий болезни Паркинсона и леводопа-индуцированных дискинезий и изучение механизмов его нейропротекторной активности.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучить эффекты гимантана в сравнении с амантадином на модели леводопа-индуцированных дискинезий у крыс с паркинсоническим синдромом средней тяжести, вызванным унилатеральным интранигральным введением 6-гидроксидофамина (6-ГОДА).
2. Изучить эффекты гимантана, леводопы и их комбинации на модели каталепсии, вызванной галоперидолом.
3. Изучить эффекты гимантана в сравнении с амантадином на поведение и когнитивные функции крыс на модели ранней («досимптомной», домоторной) стадии паркинсонического синдрома, вызванного билатеральным интранигральным введением нейротоксина МФТП.
4. Изучить эффект гимантана на модели паркинсонического синдрома, вызванного интранигральным введением эндотоксина липополисахарида у крыс.
5. Изучить противовоспалительную активность гимантана на моделях периферического воспаления.
6. Оценить защитный эффект гимантана и амантадина на модели вызванного 6-ГОДА повреждения клеток нейробластомы человека SH-SY5Y.
7. Оценить эффект гимантана на уровень ДНК повреждений и продуктов перекисного окисления липидов в структурах головного мозга мышей С57BL/6 на модели паркинсонического синдрома, вызванного системным введением МФТП.
Научная новизна
Впервые установлено, что новый противопаркинсонический препарат гимантан при совместном хроническом введении с леводопой на модели паркинсонического синдрома (ПС) средней тяжести снижает скорость развития и выраженность индуцированных леводопой дискинезий, а амантадин оказывает противоположный эффект, усиливая эти нарушения. Показано, что при совместном применении гимантана и леводопы наблюдается усиление антикаталептической активности обоих препаратов.
На модели ранней («досимптомной», домоторной) стадии ПС доказана способность гимантана предотвращать развитие нарушений памяти и депрессивного компонента поведения.
На модели ПС, индуцированного интранигральным введением липополисахарида (ЛПС), выявлен корригирующий эффект гимантана в отношении вызываемого ЛПС снижения массы тела, акинезии контралатеральной повреждению передней конечности и изменения поведения животных в ответ на раздражающий запах. На моделях периферического воспаления показана противовоспалительная активность гимантана, сравнимая с действием диклофенака. В условиях модели конканавалин А - индуцированного воспаления у мышей гимантан снижает в плазме уровень провоспалительного цитокина ИЛ-6.
На модели вызванного 6-ГОДА повреждения клеток нейробластомы человека SH-SY5Y установлено, что гимантан в концентрациях 10-7 – 10-8 М оказывает выраженный защитный эффект как при предварительном внесении в среду, так и сразу после нейротоксина, тогда как амантадин эффективен только при применении после 6-ГОДА.
Установлено, что гимантан при предварительном введении препятствует вызываемому МФТП повышению уровня продуктов перекисного окисления липидов (малонового диальдегида и диеновых коньюгатов) в стриатуме и фронтальной коре мышей С57BL/6.
Полученные данные позволяют расширить представления о спектре противопаркинсонической активности гимантана, его нейропротекторных свойствах и механизмах реализации основных эффектов.
Научно-практическая значимость
Полученные результаты свидетельствуют о том, что применение гимантана в сочетании с леводопой приводит к повышению ее эффективности и снижению риска развития дискинезий при ПС средней тяжести, тогда как при совместном применении леводопы с амантадином наблюдается ускорение развития и усиление выраженности дискинезий, что следует учитывать в клинической практике.
Выявленные защитные эффекты гимантана на моделях паркинсонического синдрома, его противовоспалительные и антиоксидантные свойства позволяют обосновать возможность продолжительного клинического применения препарата на ранних стадиях БП в качестве средства монотерапии, а также включение гимантана в перечень потенциальных средств превентивной фармакотерапии людей с высоким риском развития болезни Паркинсона.
Результаты исследования противоспалительной активности гимантана вошли в состав заявки на изобретение «Средство для терапии боли и воспаления при нейродегенеративных заболеваниях» (рег. № 2012139274 от 14.09.12).
Положения, выносимые на защиту
1. Гимантан при совместном хроническом введении с леводопой у крыс с ПС средней тяжести, вызванным односторонним введением 6-ГОДА в черную субстанцию, обладает способностью снижать скорость развития и выраженность дискинезий - побочного эффекта леводопы. Амантадин повышает скорость развития и выраженность дискинезий на этой модели.
2. Гимантан усиливает антикаталептический эффект леводопы на модели каталепсии, вызванной галоперидолом.
3. На модели ранней («домоторной», досимптомной) стадии болезни Паркинсона, вызванной билатеральным интранигральным введением нейротоксина МФТП крысам, гимантан подобно амантадину, препятствует развитию когнитивных нарушений и депрессивно-подобного поведения у крыс; антидепрессивный эффект гимантана превышает эффект амантадина.
4. На модели ПС, вызванного односторонним интранигральным введением липополисахарида (ЛПС) гимантан ослабляет вызванные ЛПС нарушения, что свидетельствует о его антипаркинсоническом эффекте и способности замедлять нейровоспаление.
5. На моделях периферического воспаления гимантан проявляет выраженный дозозависимый противовоспалительный эффект, сравнимый с эффектом диклофенака натрия. В условиях модели конканавалин А - индуцированного воспаления у мышей гимантан снижает в плазме уровень провоспалительного цитокина ИЛ-6.
6. На модели 6-ГОДА повреждений клеток нейробластомы человека SH SY5Y гимантан оказывает достоверный защитный эффект при воздействии как до нейротоксина, так и сразу после повреждения. Эффект амантадина проявляется только при его введении сразу после повреждения нейротоксином 6-ГОДА.
7. На модели ПС, вызванного системным введением МФТП у мышей линии C57BL/6, гимантан препятствует повышению уровня конечных продуктов перекисного окисления липидов (малонового диальдегида и диеновых конъюгатов) в структурах головного мозга.
Апробация
Результаты работы представлены на Региональной конференции Европейской коллегии по нейропсихофармакологии (ECNP) (Санкт-Петербург, апрель 2011), Всемирном конгрессе по болезни Паркинсона и болезням движений (Шанхай, декабрь 2011), Конгрессе Международной коллегии по нейропсихофармакологии (CINP, Стокгольм июнь 2012), Конгрессе Европейского международного общества фармакологов (Гранада, июль 2012), 4-м съезде фармакологов России (Казань, сентябрь 2012).
Публикации
Результаты работы опубликованы в 3 статьях в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, и в 7 тезисах в материалах российских и международных конференций и конгрессов. По материалам работы подана одна заявка на изобретение.
Личный вклад
Автор принимал непосредственное участие в моделировании паркинсонического синдрома, самостоятельно выполнял поведенческие эксперименты, проводил оценку ДНК-повреждений на использованных моделях, обработку и анализ полученных результатов. При активном участии автора подготовлены основные публикации по материалам диссертации, сформулированы положения и выводы работы.
Структура работы
Диссертация изложена на 127 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, 4 глав собственных исследований, заключения и выводов. Содержит 12 таблиц и 11 рисунков. Список литературы включает 230 источников, из них 56 отечественных.
