Вплив агоністів a2 – адренорецепторів на організм лабораторних мишей за умови тривалого використання

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Полтавський державний аграрний університет

Вплив агоністів a2 - адренорецепторів на організм лабораторних мишей за умови тривалого використання

О.Є. Омельяненко

м. Полтава

Анотація

Практично всі препарати, що використовуються в анестезіологічній практиці як ветеринарної, так і гуманної медицини, тією чи тією мірою мають різноманітні побічні ефекти на функції організму. Саме це спонукає науковців до пошуку та впровадження у практику нових, більш безпечних та ефективних схем комбінованого наркозу. З цією метою нові анестезіологічні препарати проходять велику кількість апробацій та досліджень, і лише після цього випускаються на ринок лікарських засобів. Особливо питання безпечності таких препаратів актуальне у важких випадках, коли тварині необхідне тривале їх введення. Тому метою цього дослідження було встановити вплив Седазину і Дексмедетомідину при їх тривалому застосуванні на загальний клінічний стан та функції внутрішніх органів білих мишей та змін, що вони спричиняють. Роботу виконували на базі Регіональної державної лабораторії Держпродспоживслужби в Полтавській області. Для вивчення впливу препаратів Седазин (Біовет Булави, Польща) та Дексмедетомідин (OrionPharma, Фінляндія) на функції внутрішніх органів та змін, що виникають під цим впливом за умови тривалого застосування сформовано дві групи білих мишей однієї вікової групи. Мишам обох груп п'ять діб поспіль один раз на добу вводили внутрішньом «язово анестезіологічні препарати в дозі 0,1 мл: контрольній групі - Седазин; дослідній - Дексмедетомідин. Упродовж досліду за тваринами обох груп спостерігали, зокрема за координацією рухів мишей; змінами в дихальній функції організму (кількістю дихальних рухів і їх глибиною), метаболічними параметрами (зміни апетиту, проблеми з актом дефекації чи сечовиділенням); часом, який витрачали на пробудження тварини. Моніторинг життєво важливих показників проводили у 3 етапи: 1) перед введенням препарату; 2) через 15 хвилин після введення; 3) після пробудження. Дослідження доводять що тривале застосування препарату Дексмедетомідину сприяє збільшенню у мишей частоти дихальних рухів з кожною наступною добою у середньому на 5%>, а Седазину - на 6,7%>, що може свідчити про негативний вплив цих препаратів при довготривалому застосуванні на функцію дихання. Зафіксовано, що час пробудження з кожним наступним уведенням препаратів подовжується за умови використання Дексмедетомідину - на 8%, а Седазину - на 8,4%. Також у обох групах виявлено проблеми з апетитом (у бік його зменшення) та актом дефекації, що слугує ознакою про погіршення загального стану тварин.

Ключові слова: Дексмедетомідин, Седазин, агоністи а2 - адренорецепторів, лабораторні миші, ветеринарна анестезіологія.

Abstract

седазин дексмедетомідин агоніст миша

The effect of A2-adrenoceptor agonists on the body of laboratory mice with its long-term use

A. Omelyanenko

Poltava State Agrarian University, Poltava

Virtually all drugs used in anesthesia in both veterinary and human medicine, to some extent, have a variety of side effects on body functions. This is what motivates scientists to search for and implement new, safer and more effective schemes of combined anesthesia. To this end, new anesthetics undergo a large number of trials and tests, and only then they are launched on the pharmaceutical market. In particular, the safety of such drugs is relevant in severe cases, when the animal needs long-term administration. Therefore, this study aimed to determine the effect of Sedazine and Dexmedetomidine with their long-term use on the general clinical condition and functions of the internal organs of white mice, and the changes they cause. The work was performed on the basis of the Regional State Laboratory of the State Food and Consumer Service in Poltava region. To study the effects of Sedazin (BiovetBulavi, Poland) and Dexmedetomidine (Orion Pharma, Finland) on the functions of internal organs and changes that occur under their influence with prolonged use, two groups of white mice of the same age group were formed. Mice in both groups were administered intramuscular anesthetics at a dose of 0.1 ml once a day for five consecutive days: Sedazine in the control group; experimental - Dexmedetomidine. During the experiment, animals of both groups were observed, in particular: coordination of mouse movements; changes in the respiratory function of the body (the number of respiratory movements and their depth), metabolic parameters (changes in appetite, problems with the act of defecation or urination); the time spent waking the animal. Monitoring of vital signs was performed in 3 stages: 1) before drug administration; 2) 15 minutes after administration; 3) after waking up. Studies show that long-term use of Dexmedetomidine increases the frequency of respiratory movements in mice by an average of 5% with each passing day, and Sedazin - by 6.7%, which may indicate a negative effect of these drugs with long-term use on respiratory function. It was found that the time of awakening with each subsequent administration of drugs lengthens, with the use of Dexmedetomidine - by 8%, and Sedazine - by 8.4%. Also in both groups there were problems with appetite (towards its reduction) and the act of defecation, which is a sign of deterioration of the general condition of animals.

Keywords: Dexmedetomidine, Sedazine, a2-adrenergic receptor agonists, laboratory mice, veterinary anesthesiology.

Основна частина

В умовах накопиченого за тривалі роки досвіду в теорії і практиці загального знеболення диких і домашніх тварин залишається проблема «ідеальності» щодо безпеки здоров'я анестезіолога і пацієнта. Дослідження усіх ризиків анестезії наразі дуже активно обговорюється у людській медицині [1]. Основною ціллю дослідження анестезії частіше є виявлення рецепторів і ділянок головного мозку, які опосередковують різні поведінкові компоненти стану анестезії, включаючи нерухомість, знеболювання [2, 3].

Анестезіологічні препарати, які використовуються для інгаляційного і неінгаляційного наркозу, мають побічні ефекти на різноманітні функції організму. У такій ситуації продовжують розробляти та освоювати нові схеми комбінованого наркозу для досягнення належного знеболювального результату при виконанні складних і тривалих оперативних втручань. Для більш безпечного використання препарати проходять безліч експериментів, у яких визначається гостра, хронічна токсичність, кумулятивні дії препаратів, алергізуючі властивості, тератогенні ефекти, канцерогенні властивості тощо [4-6]. У диких тварин, взагалі, проведення навіть незначних хірургічних процедур здебільшого потребує застосування загальної анестезії [7].

Основним питанням, що постає перед лікарем ветеринарної медицини, є вибір виду анестезії та премедикації. На сьогодні запропоновано низку препаратів для наркозу у тварин, так, агоністи а2 - адренорецепторів близько 40 років дозволені для ветеринарного користування у країнах ЄС, Канади, США, хоча перші родоначальники цього класу використовували в медицині як препарати для лікування гіпертонії і патологій центральної нервової системи. Для агоністів а2 - адренорецепторів були відкриті такі клінічні ефекти, як аналгезія, анксіолізіс, седація, міорелаксація, які послужили основою їх подальшого широкого застосування у ветеринарії для знерухомлення диких екзотичних тварин, так і в хірургії домашніх тварин. Крім зазначених клінічних ефектів застосування цієї групи препаратів призводить до значного зменшення дози ін'єкційної й інгаляційної анестезії, необхідної для індукції та підтримання анестезії. Агоністи а2 - адренорецепторів також послаблюють реакцію стресу при травмі, знижують рівень катехоламінів і кортизолу у крові після операцій. У літературі досить докладно описані негативні клінічні ефекти для агоністів у різних видів тварин. Через це застосування цих препаратів має обмеження у старих тварин, у яких в анамнезі прослідковуються проблеми з боку серцево-судинної системи [8].

Як і у всіх препаратах у агоністи а2 - адренорецепторів є побічні реакції внаслідок деякого токсичного впливу на організм, зокрема при дослідженнях на людях були виявлені зміни з боку серцево-судинної системи: артеріальна гіпотензія, брадикардія, артеріальна гіпертензія [9].

Дослідження токсичності завжди мають проходити клінічні випробовування на здорових тваринах, для цього використовують лабораторних мишей. Експерименти на тваринах необхідні для кращого розуміння захворювань і розробки нових стратегій використання. Процедури візуалізації тварин все частіше використовується в біомедичних дослідах тому, що вони краще дозволяють проводити моніторинг invivoі легко доступні для малоінвазивних експериментів [10].

Також у одному експерименті були проведені дослідження нейротоксичного впливу використовуваних нині анестетиків на молодих тварин та встановлено, що у 3 експериментах не було виявлено негативного впливу дексмедетомідину на результат експерименту. При дослідженні гістологічного матеріалу з мишей у 3 випадках з 11 було виявлено активацію каспази - 3 або апоптоз[11].

При дослідженнях у 6-7-и денних мишей, у яких виявляли токсичну індуковану гіпероксію і досліджували нейропротективний ефект дексмедетомідину на головний мозок, було зроблено висновок, що досліджуваний препарат має ефект зменшення нейродегенерації і впливає на рівень параметрів окисного стресу і протизапального цитокіну [12].

При огляді інших статей було виявлено, що а-2агоністи виконують антиоксидантну дію в головному мозку [13, 14].

Тому метою роботи було встановити вплив Седазину і Дексмедетомідину при їх тривалому застосуванні на загальний клінічний стан та функції внутрішніх органів білих мишей та змін, що вони спричиняють.

Матеріали і методи досліджень

Дослідження проводили на базі Регіональної державної лабораторії Держпродспоживслужби в Полтавській області у період з 17.05 по 21.05 2021 року.

Для проведення експерименту було сформовано дві групи білих мишей, вагою 20-25 грам, однієї вікової групи - 40-50 діб, по 5 голів у кожній, на хутрі кожної миші було зроблено помітку різними кольорами (синій, жовтий, червоний, чорний, зелений), для виявлення індивідуальних реакцій і більшої чистоти експерименту, годівлю здійснювали повноцінним комбікормом, воду не обмежували. Першій групі (контрольній) - було введено внутрішньом'язово у ділянку задньої тазової кінцівки препарат Седазин (Біовет Булави, Польща) у дозі 0,01 мл [15] 1 раз на добу протягом 5 діб.

Другій групі (дослідній) вводили Дексмедетомідин (OrionPharma, Фінляндія) внутрішньом'язово у ділянку задньої тазової кінцівки в дозі 0,1 мл [15] 1 раз на добу протягом 5 діб.

Перед експериментом усі тварини були оглянуті на предмет захворювань (слизові оболонки, температура тіла, частота дихальних рухів, апетит), які можуть загрожувати об'єктивності отриманих даних. У перший день мишей розмістили у два загони, в кожному по 5 дослідних мишей.

Під час досліду спостерігали за такими показниками життєдіяльності: координація рухів; зміни роботи в дихальній системі (кількість дихальних рухів за 1 хвилину, глибина дихальних рухів); зміни в метаболічних функціях організму (погіршення апетиту, проблеми з актом дефекації чи сечовиділення); частота дихальних рухів (ЧДР); час, який витрачали на пробудження тварини [16].

Контроль показників проводили у 3 етапи:

1. За 15 хвилин до введення препаратів.

2. Через 15 хвилин після введення препаратів і час до пробудження.

3. Після пробудження.

Отримані дані реєструвалися у бланку реєстрації експерименту. Дослідження проводили відповідно до «Європейської конвенції про захист хребетних тварин, що використовуються в експериментальних та інших наукових цілях» [17].

Результати досліджень та їх обговорення

Результати проведених досліджень свідчать, що в першу добу експерименту (до введення препарату) у дослідній групі мишей загальний стан тварин був задовільний - відмови від корму не спостерігалося, акт дефекації і сечовиділення без патологічних змін, частота дихальних рухів у середньому становила 152 дих. рух./хв. (табл. 1). Через 15 хвилин після введення дослідного препарату у мишей спостерігалося значне зниження рухливості (стан анестезії), ЧДР у середньому складав 135,2 дих. рух./хв. (p<0,05).

Варто відмітити, що пробудження тварин зафіксовано через 14,8 хвилин (табл. 2). Після пробудження у тварин відмічено деяке пригнічення (дизкоординація рухів), проте згодом рухи ставали більш точними і приходили до норми, метаболічні функції не змінювалися.

На другу добу експерименту (до введення препарату) у загальному стані тварин виявляли зміни - у 3-х (синій, чорний, зелений) з 5-ти мишей. Зокрема, виявлено зниження апетиту, але через деякий час апетит поліпшився, частота дихальних рухів у середньому становить 155,4 за 1 хв. Після введення препарату зафіксовано зменшення рухової активності, ЧДР - 137 (p<0,05), пробудження наставало в середньому через 13,7 хв., що на 7,4% менше, аніж у першу добу (14,8 хв.). Після пробудження у тварин спостерігали дискоординацію рухів, яка відбувалася досить швидко і жодним чином не впливала на загальний стан.

На третю добу (до введення препарату) у 4-х з 5-ти мишей було виявлено зменшення рухливості, виявлено зниження апетиту порівняно з другою добою досліду, також виявлено погіршення акту дефекації, підвищення ЧДР до 172,4 на 1 хв., що на 9,8% більше, ніж на другу добу (155,4). Після введення препарату ЧДР знижувалося до 135,8 (p<0,05) дихальних рухів за 1 хв., пробудження наставало через 15 хвилин, що на 8,6% більше, ніж на другу добу (13,7 хв.). Окрім того, після пробудження апетит у тварин не покращився, метаболічні процеси також були порушені (зменшилась кількість акта дефекації і сечовиділення).

На четверту добу досліду (до введення препарату) у всіх мишей (окрім червоної) зафіксовано відмову від корму, досить виражену апатію, частота дихальних рухів у середньому становила - 182,8 за 1 хв., що було більше, ніж на третю добу на 5,6%. Також у мишей з чорною та зеленою фарбою відмічено прояви ознак задишки (більш глибокі дихальні рухи грудною клітиною). Після введення препарату як і перед цим рухова активність відсутня, ЧДР - 133,6 (p<0,05) за 1 хв., час пробудження становив - 17,1 хв., що на 12,2% більше, аніж на третю добу досліду (15 хв.). Після пробудження апатія у тварин збереглася.

На п'яту добу (до введення препарату) рухова активність мишей (окрім червоної), досить слабка - майже не пересуваються, апетит відсутній, дихання глибоке і часте, частота дихальних рухів - 188 за 1 хв.

Показники життєдіяльності в контрольній групі до введення Дексмедетомідину

Примітки: ЧДР - частота дихальних рухів

На 2-й стадії - змін з боку рухової активності у тварин не виявлено, ЧДР становила - 127,4 (p<0,05) за 1 хвилину, час пробудження - 17,8 хв. Після пробудження загальний стан не змінився.

Якщо звернути увагу на різницю між першою і останньою добою у дослідній групі, то різниця між ЧДР у I період становила вже 19,1%, у II - 5,7%, час пробудження збільшився на 16,8%, при цьому загальний стан тварин погіршувався з кожним днем.

Показники життєдіяльності мишей за 15 хв. після введення Дексмедетомідину

Примітки: * - p<0,05* - відносно I етапу дослідної групи.

У контрольній групі тварин яким застосовували препарат Седазин, на першу добу досліду миші почували себе задовільно (I етап) - ЧДР у середньому становило 149,2 за 1 хв., координація без патологій, метаболічних порушень не виявили (табл. 3).

Після введення препарату (2 етап) - ЧДР становив уже 123 за 1 хв. (p<0,05), час пробудження - 12 хв. (табл. 4). Після пробудження (3 етап) миші почували себе добре, були активними.

На другу добу ЧДР - 161,8, що на 7,7% більше, аніж у першу добу, при цьому у синьої і чорної мишей з'явилися проблеми з апетитом. У другому етапі - ЧДР - 124,8 (p<0,05), рухова активність відсутня, очна щілина була розширена, - що свідчило про хороший анестезіологічний ефект, час пробудження вже становив - 13,6 хвилин, що на 11,7% більше, ніж у першу добу. Під час 3-го етапу змін у координації не виявляли, у синьої і чорної мишей апетит став трохи краще, але не відновився до норми.

На третю добу у всіх мишей, окрім червоної, спостерігається зменшення рухливості, погіршення апетиту, ЧДР - 167,6 за 1 хв. При введенні препарату - ЧДР - 122,4 (p<0,05), рухова активність відсутня, час для пробудження становив у середньому - 14,8 хв., що на 8,1% більше, ніж на другу добу досліду. Під час 3-го етапу загальний стан тварин не покращився (апетит зменшений або відсутній, активність зменшена).

На четверту добу - ЧДР становило 181, на 7,4% більше, ніж на третю добу, у синьої, зеленої і жовтої миші спостерігали проблеми з апетитом, актом дефекації і сечовиділення, чорна - майже не рухалася, відмовилася від їжі, тоді як червона почувала себе добре - метаболічних проблем не спостерігали. Під час 2-го етапу ЧДР становило 124,6 (p<0.05), пробудження відбувалося через 15,1 хв.

Показники життєдіяльності до введення Седазину

Після пробудження - стан тварин не змінився.

На останню добу досліду - одна миша (чорна) померла, в усіх інших ЧДР становило - 197,5, виявилося, що на 8,3% показники більше, ніж на 4-ту добу, зменшилася активність, апетит. Після введення препарату було визначено ще більше зменшення ЧДР - 118,5 (p<0,05) і збільшення часу пробудження - до 17,2 хв., що на 12,2% більше, аніж на 4-ту добу.

Різниця між показниками 1 і 5 дня у контрольній групі становила: ЧДР у I період - 24,4%, у II період різниця між ЧДР у першу і останню добу була майже непомітною, але час пробудження вже становив більше на 30,2%.

У доступних літературних джерелах серед науковців однозначної думки про токсичність препаратів групи агоністи а2 - адренорецепторів немає [18-20]. При проведенні дослідів було виявлено, що у дослідній групі, у якій використовували Дексмедетомідин, у I етап частота дихальних рухів у середньому збільшилася на 19,1%, у II етап зміни у частоті дихальних рухів змінилися не так видимо - на 5,7% порівняно з першою добою, також час пробудження після аналгезії порівняно з першою добою зріс на 16,8%. У контрольній групі, у якій дослідним препаратом був Седазин, зміни також були помітні: у I етап - частота дихальних рухів зросла на 24,4%, у II етап - частота була майже однаковою, але час пробудження був на 30,2% більше, аніж у першу добу. Загальний стан тварин у обох групах з кожним днем погіршувався - тварини були менш рухливі і відмовлялися від їжі.

Показники життєдіяльності мишей за 15 хв після введення Седазину

Примітки: * - p<0.05* - відносно I етапу дослідної групи.

Встановлено, що тривале застосування препарату Дексмедетомідину сприяє збільшенню у мишей частоти дихальних рухів з кожною наступною добою у середньому на 5%, а Седазину - на 6,7% що може свідчити, про негативний вплив цих препаратів при довготривалому застосуванні на функцію дихання. Зафіксовано, що час пробудження з кожним наступним введенням препаратів подовжується за умови використання Дексмедетомідину - на 8%, а Седазину - на 8,4%.

Перспективи подальших досліджень полягають у більш детальному дослідженні токсичного впливу, виявленні впливу кумулятивної дії і проведенні патологоанатомічного дослідження з гістологічним забором матеріалу.

Література

1. Char, D., Ramamoorthy, C., & Wise-Faberowski, L. (2016). Cognitive dysfunction in children with heart disease: the role of anesthesia and sedation. Congenital Heart Disease, 11 (3), 221-229. doi: 10.1111/chd.12352

2. Cheng, V.Y. (2006). 5GABAA Receptors mediate the amnestic but not sedative-hypnotic effects of the general anesthetic etomidate. Journal of Neuroscience, 26 (14), 3713-3720. doi: 10.1523/jneurosci.5024 - 05.2006

3. Ward, C.G., &Loepke, A.W. (2012). Anesthetics and sedatives: toxic or protective for the developing brain?.Pharmacological Research, 65 (3), 271-274.doi: 10.1016/j.phrs.2011.10.001

4. Levine, M., Hoffman, R.S., Lavergne, V., Stork, C.M., Graudins, A., Chuang, R., Stellpflug, S.J., Morris, M., Miller-Nesbitt, A., Gosselin S., &for the Lipid Emulsion Workgroup*. (2016). Systematic review of the effect of intravenous lipid emulsion therapy for non-local anesthetics toxicity. Clinical Toxicology, 54 (3), 194-221. doi: 10.3109/15563650.2015.1126286

5. Lonnqvist, P.-A. (2011). Toxicity of local anesthetic drugs: a pediatric perspective. Pediatric Anesthesia, 22 (1), 39-43. doi: 10.1111/j. 1460-9592.2011.03631.x

6. Olson, H., Betton, G., Robinson, D., Thomas, K., Monro, A., Kolaja, G., Lilly P., Sanders J., Sipes G., Bracken W., Dorato M., Van Deun K., Smith P., Berger B., & Heller, A. (2000). Concordance of the toxicity of pharmaceuticals in humans and in animals. Regulatory Toxicology and Pharmacology, 32 (1), 56-67. doi: 10.1006/rtph.2000.1399

7. Marunchin, A.A., Stecyura, L.G., Izdepskij, V.J., Seyedyadollah, A.S., &Shulga, A.V. (2012). Suchasnijpidhid do kombinovanogoneingalyacijnogonarkozutvarin. VeterinarnaMedicinaUkrayini, 25. [In Ukrainian].

8. Omelyanenko, O.E., &Kulynych, S.M. (2020). Substantiation of administering dexmedetomidine to cats during ovary hysterectomy. Bulletin of Poltava State Agrarian Academy, 4, 244-250. doi: 10.31210/visnyk2020.04.31

9. Priskoka, A.O. (2014). Doslidzhennyagostroyitoksichnostinanochastinoksriblazavnutrishnoocherevinnogovvedennya. Farmakologiya ta likarskatoksikologiya, 1, 85-90. [In Ukrainian].

10. Van Hoorn, C.E., Hoeks, S.E., Essink, H., Tibboel, D., & de Graaff, J.C. (2019). A systematic review and narrative synthesis on the histological and neurobehavioral long-term effects of dexmedetomidine. Pediatric Anesthesia, 29 (2), 125-136. doi: 10.1111/pan.13553

11. Sifringer, M., von Haefen, C., Krain, M., Paeschke, N., Bendix, I., Buhrer, C., Spies, C.D., &Endesfelder, S. (2015). Neuroprotective Effect of Dexmedetomidine on Hyperoxia-Induced Toxicity in the Neonatal Rat Brain. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2015, 1-10. doi: 10.1155/2015/530371

12. Eser, O., Fidan, H., Sahin, O., Cosar, M., Yaman, M., Mollaoglu, H., Songur A. &Buyukbas, S. (2008). The influence of dexmedetomidine on ischemic rat hippocampus. Brain Research, 1218, 250-256. doi: 10.1016/j.brainres.2008.04.045

13. Gargiulo, S., Greco, A., Gramanzini, M., Esposito, S., Affuso, A., Brunetti, A., &Vesce, G. (2012). Mice anesthesia, analgesia, and care, Part I: anesthetic considerations in preclinical research. ILAR Journal, 53 (1), E55-E69. doi: 10.1093/ilar.53.1.55

14. Tse, I., Zhao, H.L., & Ma, D.Q. (2014). Organoprotective effects of Dexmedetomidine: from bench to bedside. Journal of Perioperative Science, 1 (3), 1.

15. Pacharinsak, C., & Smith, C.J. (2017). Handbook of Laboratory Animal Anesthesia and Pain Management: Rodents. California, USA: Taylor & Francis Group.

16. Bazaka, H.Y., Dukhnytskyi, V.B., &Ishchenko, V.D. (2017). Porivnianniakhronichnoitoksychnostimospdanu ta aktarydliabdykhmyshei. UkrainskyiChasopysVeterynarnykhNauk, 265, 8-17. [In Ukrainian].

17. Ryeznikov, O.G. (2003). Zagalnietichniprincipieksperimentivnatvarinah. Endokrynolohiia, 8 (1), 142-145. [In Ukrainian].

18. Deksdor (Deksmedetomidin). Monografiyapopreparatu. (2015). Moskva: Orion Farma. Retrieved from: https://docplayer.ru/85491367Deksmedetomidinmonografiyapopreparatu [In Russian].

19. Nath, S.S., Singh, S., &Pawar, S.T. (2013). Dexmedetomidineoverdosage: an unusual presentation. Indian Journal of Anaesthesia, 57 (3), 289. doi: 10.4103/0019-5049.115617

20. Akpinar, O., Naziroglu, M., &Akpinar, H. (2017). Different doses of dexmedetomidine reduce plasma cytokine production, brain oxidative injury, PARP and caspase expression levels but increase liver oxidative toxicity in cerebral ischemia-induced rats. Brain Research Bulletin, 130, 1-9.

Размещено на Allbest.ru