Влияние пространственно-затрудненный фенолов на формирование электрической нестабильности сердца в результате ишемии/реперфузии миокарда

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВЛИЯНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ЗАТРУДНЕННЫЙ ФЕНОЛОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ СЕРДЦА В РЕЗУЛЬТАТЕ ИШЕМИИ/РЕПЕРФУЗИИ МИОКАРДА

Щетинин Петр Павлович,

канд. биол. наук, ст. научн. сотрудник Биологичеcкого института, Томский государственный университет, г. Томск, Российская Федерация

Щетинина Анастасия Павловна,

студент фармацевтического факультета, Сибирский государственный медицинский университет,г. Томск, Российская Федерация

В статье представлены результаты экспериментального исследования по изучению влияния препарата из группы пространственно затрудненных фенолов на формирование электрической гетерогенности при имшемии/реперфузии миокарда.

Ключевые слова: ишемия/реперфузия, электрическая гетерогенность миокарда, пространственно затрудненные фенолы.

имшемия миокард диборнол кардиопротективный

Введение. В России сердечно-сосудистые заболевания занимают лидирующую позицию в качестве причин смертности, составляя более 50 % от всех смертельных исходов и демонстрируя устойчивую тенденцию к росту этого показателя [1].

В связи с этим разработка нового лекарственного средства, обладающего кардиопротективным действием, находится в русле современного направления поиска препаратов для повышения эффективности терапии сердечно-сосудистых заболеваний.

Полного аналога, разрабатываемого на основе 4-метил-2,6-диизоборнилфенола (диборнола) лекарственного средства в России и за рубежом нет. Ближайшим аналогом можно считать триметазидин, обладающий противоишемической и цитопротективной активностью, но в спектре действия этого препарата отсутствуют эндотелийпротективный и гемореологический эффекты, которые могут быть основой для кардиопротективной активности препарата.

Диборнол - соединение, являющееся производным о-изоборнилфенола, синтезированное в ФГБУН Институт химии Коми НЦ УрО РАН. К настоящему времени установлено, что он обладает мощными антиоксидантными свойствами [2, 3].

Наличие у этого соединения антиоксидантной активности, приводящей к снижению накопления продуктов перекисного окиследния липидов (ПОЛ) в тканях головного мозга при модели неполной церебральной ишемии, было показано ранее [3, 4]. В условиях модели неполной ишемии головного мозга, сопровождающейся оксидантным стрессом, курсовое применение препарата статистически достоверно ограничивало накопление первичных и вторичных продуктов ПОЛ - диеновых и триеновых конъюгатов, оснований Шиффа. Это говорит о возможности препарата ограничивать окисление липидов еще на фазе ее инициации.

Известно, что антиоксидантные свойства молекулы диборнола обусловлены наличием в ее структуре гидроксильных групп, которые образуют сопряженную систему со связями ароматического кольца. Смещение неподеленной пары электронов атома кислорода в сторону бензольного кольца приводит к увеличению полярности О-Н-связи, поэтому такие соединения активно вступают в окислительно-восстановительные реакции со свободными радикалами [5, 6].

Использованная нами модель острой ишемии миокарда с реперфузией характеризуется сохранением в сердце во время ишемии редуцированного кровообращения и, следовательно, притока субстратов и кислорода, что способствует активации процессов ПОЛ [7]. С другой стороны, сохранение венозного оттока снижает степень ацидоза и уменьшает аккумуляцию продуктов ПОЛ в органе [8]. Особенностью этой модели является также усиление процессов ПОЛ в миокарде и вследствие выброса катехоламинов в результате реоксигенации сердца после возобновления кровотока [9].

Целью исследования явилось установить влияние препарата -пространственно-затрудненного фенола на формирование электрической нестабильности сердца в результате ишемии/реперфузии миокарда.

Материалы и методы. Модель ишемии/реперфузии миокарда воспроизводили на аутбредных крысах-самцах сток Вистар с массой тела 250-300 г. Для этого крыс наркотизировали тиопенталом натрия (60 мг/кг, внутрибрюшинно), интубировали стальным зондом-воздуховодом и подключали к аппарату искусственной вентиляции легких Rodent Ventilator 7025 (Италия). После торакотомии в 4-м межреберье, проводили перикардотомию и окклюзию левой коронарной артерии на уровне нижнего края auricula sinistra без нарушения топографии сердца в грудной клетке по методу А.Х. Когана [10]. Для верификации окклюзии коронарной артерии проводили мониторирование ЭКГ во II стандартном отведении, используя компьютерный электрокардиограф Поли-Спектр-8/Л. О качестве воспроизведения модели судили по появлению на ЭКГ изменений комплекса QRS: уменьшение амплитуды зубца R, элевация зубца T, а также визуально по побледнению левого желудочка.

Длительность окклюзии левой коронарной артерии составляла 45 мин с последующей рециркуляцией, после чего рана послойно ушивалась и обрабатывалась антисептическим средством. В указанных сериях опытов животные получали диборнол (суспензия в 2 % крахмалойной слизи) в дозе 100 мг/кг в течение 3 дней и за 15 мин до операции и далее в течение 5 дней после нее (лечебно-профилактическая схема введения препарата), после чего осуществлялась оценка показателей ЭКГ.

Животные контрольной группы получали эквиобъемное количество 2 % крахмальной слизи по аналогичной схеме.

Результаты и их обсуждение. На первом этапе эксперимента исследовалась выживаемость животных в течение первых 24 часов после моделирования ишемии/реперфузии миокарда.

В результате острой коронарной недостаточности в контрольной группе в течение первых 3-х часов после реперфузии миокарда погибло 16 животных из 33, что составило 48 % (Таблица 1).

Таблица 1

Влияние диборнола (100 мг/кг внутрижелудочно) при лечебно-профилактическом введении на выживаемость животных в течение первых суток после ишемии/реперфузии миокарда

Примечание: ⁺ - р<0,05 по сравнению со значениями у крыс контрольной группы.

В опытной группе в период реперфузии из 16 животных погибло 3, таким образом, смертность составила 19 %, что достоверно отличалось от показателя в контрольной группе - 52 % погибших животных (Таблица 1).

На втором этапе проводили регулярное мониторирование показателей ЭКГ во II стандартном отведении у животных контрольной и опытной групп на 1-е, 3-е, и 5-е сутки. В исследовании оценивали влияние лечебно-профилактического введения диборнола на динамику электрофизиологических показателей миокарда, развивающихся при ишемии/реперфузии сердечной мышцы.

Анализ полученных ЭКГ показал, что в контрольной группе у крыс к 1-м суткам и в течение последующих 5 суток после возобновления перфузии миокарда левого желудочка наблюдалось появление патологического зубца Q, свидетельствующего о наличии некротических изменений в миокарде [11] и снижение амплитуды зубца T относительно исходных значений.

В течение 1-5 суток после восстановления кровоснабжения миокарда в контрольной группе сохранялось существенное снижение амплитуды зубца R относительно исходных значений, характеризующее нарушение процесса деполяризации желудочков вследствие выключения части миокарда из процессов возбуждения (Таблица 2) [11].

Таблица 2

Влияние диборнола (100 мг/кг внутрижелудочно) при лечебно-профилактическом введении на параметры ЭКГ крыс на 1-е, 3-и и 5-е сутки после ишемии/реперфузии миокарда у крыс

Примечание: ^* - р<0,05 по сравнению с исходными значениями; ⁺ - р<0,05 по сравнению со значениями у крыс контрольной группы.

В группе животных с введением диборнола частота встречаемости зубца Q на ЭКГ через сутки после эпизода ишемии/реперфузии в опытной группе была аналогична контрольным показателям. К 3-м суткам наблюдения отмечена отчетливая тенденция к снижению амплитуды зубца Q, а к 5-м суткам данный показатель достоверно отличался от контроля. Снижение амплитуды зубца T было менее выраженным, но достоверно отличалось от контроля на всем протяжении периода наблюдения. В опытной группе крыс к 3-м суткам выявлялось отчетливое повышение амплитуды зубца R относительно величины в контрольной группе, снижение этого показателя относительно исходных значений сохранялось в течение первых трех суток (Таблица 2).

Следовательно, изменения ЭКГ-показателей в контрольной и опытной группах в периоды ишемии и реперфузии миокарда носили сходный характер, однако в группе с введением диборнола отмечалась тенденция к нормализации этих показателей к 3-5-м суткам эксперимента.

Кроме того, лечебно-профилактическое введение диборнола при воспроизведении модели ишемии миокарда с последующей реперфузией значительно снижало смертность животных в постреперфузионный период.

Заключение. Формирование электрической гетерогенности мокарда при ишемии/реперфузии способно привести к наиболее тяжелым осложнениям коронарного реперфузионного синдрома. При этом, развивающиеся в связи с сопутствующей тяжелой аритмией гемодинамические расстройства, нередко приводят к внезапной смерти пациентов в ранний период после реперфузии [12].

В механизме диборнола, по-видимому, особую роль играют также антиоксидантные эффекты препарата и способность подавлять ПОЛ. Благоприятный эффект препарата также, очевидно, может усиливаться наличием у него антигипоксической активности, проявленной ранее на модели острой гипобарической гипоксии. Также благоприятные гемореологические эффекты диборнола, доказанные в условиях ишемии/реперфузии миокарда, способны нивелировать проявления реологической окклюзии, сопровождающей ишемическое и реперфузионное повреждения миокарда и, как следствие, ослаблять гипоксию миокарда и уменьшать эффекты электрической нестабильности мышцы сердца.

Одним из основных механизмов реперфузионного повреждения миокарда является воспаление. Поэтому очевидно, что противовоспалительная терапия способствует уменьшению области пораженного миокарда в экспериментальной модели ишемии/реперфузии. Такой эффект может формироваться косвенно за счет показанного в эксперименте синергизма диборнола с высокоактивным природным антиоксидантом - б-токоферолом, обладающим противовоспалительной активностью, вследствие снижения активности фосфолипазы А₂. Это потенцирует снижение содержания провоспалительных простагландинов, и, как следствие, приводит к смягчению ишемических процессов в миокарде. Кроме того, диборнол также способствует подавлению липидной пероксидации - еще одного наиважнейшего механизма повреждения тканей сердца при ишемии/реперфузии.

Данные ЭКГ, полученные нами в эксперименте, подтверждают наличие очагов ишемии и некроза в миокарде у крыс с ишемией/реперфузией. К первым суткам наблюдения отмечено возрастание амплитуды зубца Q, свидетельствующее о наличии некротических изменений в миокарде, которое сохранялись в течение 5 суток. Амплитуды зубцов T и R оставались сниженными на протяжении всего периода наблюдения. Полученные данные согласуются с результатами, полученными в условиях модели инфаркта миокарда у мышей.

В группе животных с введением диборнола отмечалась тенденция к нормализации ЭКГ-показателей к 3-5-м суткам эксперимента. Так, амплитуда зубца Т на протяжение 1-5 суток достоверно превышала показатель контрольной группы, характеризуя тенденцию к нормализации процессов деполяризации желудочков под действием препарата.

Снижение амплитуды патологического зубца Q к 5-м суткам достигало статистической значимости по сравнению с контролем. Возрастание амплитуды зубца R к 3-м суткам было достоверно выше от контрольной, а к 5-м суткам достигало значений, близких к исходным.

Следовательно, изменения структуры ЭКГ-показателей в контрольной и опытной группах в периоды ишемии и реперфузии миокарда носили сходный характер, однако в группе с введением диборнола отмечалась тенденция к нормализации этих показателей к 3-5-м суткам эксперимента. Таким образом, проведенная серия экспериментов продемонстрировала тенденцию к восстановлению электрического потенциала миокарда после полученной им ишемической нагрузки, вызвавшей выключение части сердечной мышцы из процесса сердечной деятельности.

Кроме того, лечебно-профилактическое введение диборнола при воспроизведенной модели 45-минутной ишемии/реперфузии миокарда значительно снижало смертность животных в реперфузионный период.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. World Health Statistics 2011. Switzerland: World Health Organization Press, 2011. - 170 p.

2. Жданкина А.А. Эффективность применения антиоксидантов группы пространственно затрудненных фенолов при фотодегенерации сетчатки / А.А. Жданкина, М.Б. Плотников, Г.А. Кон [и др.] // Бюллетень сибирской медицины. - 2010. - Т. 9, № 5. - С. 32-38.

3. Плотников М.Б. Антиоксидантная активность производного о-изоборнилфенола при ишемии головного мозга крыс / М.Б. Плотников, И.С. Иванов, В.И. Смольякова [и др.] // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. - 2010. - № 5. - С. 23-25.

4. Иванов И.С. Влияние производного п- изоборнилфенола на показатели перекисного окисления липидов в тканях головного мозга при ишемии у крыс / И.С. Иванов, В.И. Смольякова // Науки о человеке: материалы IX конгресса молодых ученых и специалистов. - Томск, 2008. - С. 111-112.

5. Буравлев Е.В. Синтез и исследование производных изоборнилфенола / Е.В. Буравлев, И.Ю. Чукичева, А.В. Кучин // Химия и технология растительных веществ: Тезисы докладов V Всероссийской научной конференции. - Уфа, 2008. - С. 27.

6. Перевозкина М.Г. Взаимосвязь химической структуры и ингибирующего действия стерически затрудненных фенолов группы ИХФАНОВ / М.Г. Перевозкина, Н.М. Сторожок, Г.А. Никифоров // Биомедицинская химия. - 2005. - Т. 51, № 4. - С. 413-423.

7. Turer A.T. Pathogenesis of myocardial ischemia-reperfusion injury and rationale for therapy / A.T. Turer, J.A. Hill // The American journal of cardiology. - 2010. - Vol. 106, N 3. - P. 360-368.

8. Шляхто Е.В. Молекулярные механизмы формирования ишемической толерантности головного мозга. Часть 1 / Е.В. Шляхто, Е.Р. Баранцевич, Н.С. Щербак [и др.] // Вестник РАМН. - 2012. - №. 6. - С. 42-50.

9. Martindale J.J. Uncoupling of increased cellular oxidative stress and myocardial ischemia reperfusion injury by directed sarcolemma stabilization / J.J. Martindale, J.M. Metzger //Journal of molecular and cellular cardiology. - 2014. - Vol. 67. - P. 26-37.

10. Коган А.Х. Хирургический метод моделирования коронароокклюзионного инфаркта и аневризмы сердца у крыс / А.Х. Коган // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 1979. - № 3. - С. 79-81.

11. Мурашко В.В. Электрокардиография / В.В. Мурашко, В.В. Струтынский. - М. : МЕДпресс-информ, 2011. - 320 с.

12. Неймарк М.И. Предикторы реперфузионного синдрома на фоне острого инфарктом миокарда с подъемом сегмента ST / М.И. Неймарк, С.В. Заяшников, О.А. Калугина [и др.] //Казанский медицинский журнал. - 2011. - Т. 3., №. 3. - С. 357-359.

Размещено на Allbest.ru