Автореферат (Эффекты и механизмы ишемического прекондиционирования и посткондиционирования головного мозга), страница 11

В группе «ИшемияЦ 2б» отмечалось значимое увеличение числанеизмененных нейронов в слое III коры и в полях СА1 и СА3 гиппокампа на 20,4, 80,6(P<0,01) и 18,9% (P<0,05), соответственно, при сравнении с «Ишемия 2б» (P<0,05); в«ИшемияЦ 7б» также отмечалось значимое увеличение числа неизмененных нейронов вслоях II и III коры мозга и в полях СА1 и СА3 при сравнении с «Ишемия 7б» (P<0,05).Совместное применение ИПостК и цитиколина у крыс в группе «ПостКЦ 2б»способствовало значимому увеличению числа неизмененных нейронов в слоях II и III корымозга при сравнении с «Ишемия 2б» (P<0,01); при этом значимых различий этих показателейпри сравнении с «ПостКЦ 2б» и «ПостК 2б» обнаружено не было.

Также в группе «ПостКЦ2б» отмечалось увеличение числа нейронов в полях СА1 и СА3 гиппокампа на 121,5(Р<0,001) и 37,1% (Р<0,01), соответственно, при сравнении с «Ишемия 2б» и на 22,6 и 15,2%,соответственно, при сравнении с «ИшемияЦ 2б» (Р<0,05). Различий в количественеизмененных нейронов полей СА1 и СА3 в группах «ПостКЦ 2б» и «ПостК 2б»39обнаружено не было. В группе «ПостКЦ 7б» наблюдалось значимое увеличение количестванеизмененных нейронов в слоях II, III и V коры при сравнении с «Ишемия 7б» (Р<0,05).Значимых различий в количестве неизмененных нейронов в слоях II, III и V в группах«ИпостКЦ 7б» и «ПостК 7б» обнаружено не было. В группе «ПостКЦ 7б» отмечалосьзначимое увеличение числа неизмененных нейронов в полях СА1, СА3 и СА4 гиппокампа на122,1 (Р<0,001), 57,8 (Р<0,01) и 30,6% (Р<0,05), соответственно, при сравнении с «Ишемия7б» и на 42,5 (Р<0,01), 24,8 (Р<0,05) и 25,5% (Р<0,05), соответственно, при сравнении с«ИшемияЦ 7б».

Сравнение количества неизмененных нейронов в полях СА1, СА3 и СА4 вгруппах «ПостК 7б» и «ПостКЦ 7б» не выявило значимых различий.При введении цитиколина согласно различным вариантам экспериментальныхпротоколов при глобальной ишемии-реперфузии головного мозга у крыс и песчанокотмечалась тенденция к снижению летальности и уменьшению индекса неврологическогодефицита. Однократное введение цитиколина в момент наступления 7-минутной глобальнойишемиипереднегомозгаупесчанок,способствовалосохранениюнеизмененныхпирамидных нейронов в ранний и отдаленный реперфузионный период только в наиболееуязвимом для ишемии поле СА1 гиппокампа.

Систематическое введение цитиколина крысамв момент ишемии и далее каждые 24 часа в период реперфузии способствовало сохранениюморфологически неизмененных нейронов в ранний реперфузионный период в полях СА1 иСА3 гиппокампа, а также в слое III коры мозга; в отдаленный реперфузионный периодзначимое увеличение нейронов отмечалось еще и в слое II коры мозга.

Совместноеприменение ИПостК и цитиколина оказывало значимый нейропротективный эффект, однаковыраженность данного эффекта, оцениваемая по индексу неврологического дефицита,летальности и числу морфологически неизмененных нейронов, не превышала таковую приотдельном применении ИПостК. Это свидетельствует о том, что механизмы адаптации,лежащие в основе феномена ИПостК, и механизмы действия нейропротектора цитиколина неявляются взаимосвязанными или реализуются в различные временные интервалы.Эффекты совместного применения ишемического прекондиционирования и цитиколинана различных экспериментальных моделях ишемии-реперфузии головного мозгаРазработанные протоколы экспериментов представлены в таблице 9. Применениецитиколина за 24 ч до ишемии головного мозга у крыс (группа «ПреКЦ») приводило кзначимому снижению индекса неврологического дефицита при сравнении с таковым вгруппе «Ишемия+» (Р<0,05).

При этом различий в числе морфологически неизмененныхнейронов в полях СА1, СА2. СА3 и СА4, а также в слоях II, III и V коры при сравнении с«Ишемия+» обнаружено не было.Совместное одномоментное применение позднего ИПреК и цитиколина (группа«ПреКЦ») у крыс приводило к значимому снижению индекса неврологического дефицита посравнению с группой «Ишемия+» (Р<0,05), при этом он значимо не отличался от индекса,регистрируемого в группах «ПреК+» и «ИшемияЦ» (Р>0,05).

В группе «ПреКЦ» только для40нейронов поля СА1 было установлено значимое увеличение числа неизмененных нейроновпри сравнении с «Ишемия+» (Р<0,05), при этом этот показатель был сопоставим саналогичным показателем в группе «ПреК+».Таблица 9Протоколы экспериментов по изучению эффектов совместного применения ишемическогопрекондиционирования и цитиколинаЭкспериментальнаямодельХроническаяцеребральнаягипоперфузия у крыс(острая фаза)ИПреК моделировалидвустороннейокклюзией/реперфузиейобщих сонных артерийИшемия-реперфузияпереднего мозгау монгольских песчанокИПреК моделировалидвустороннейокклюзией/реперфузиейобщих сонных артерийИПреКокклюзия/реперфузия+ цитиколинИшемия(мин)1) 2) 1 эпизод 5мин/24 часа3) однократно цитиколин4)1 эпизод 5мин/24 часа+ однократно цитиколинпостояннаядвусторонняяокклюзияобщихсонныхартерий1) 2) 1 эпизод 2мин/24часа3) однократно цитиколин4) 1 эпизод 2мин/24 часа+ однократно цитиколинРеперфузия(сут)722Группа(количество животных, n)1) «Ишемия+» (n=20)2) «ПреК+» (n=16)3) «ИшемияЦ» (n=18)4) «ПреКЦ» (n=18)1) «Ишемия а» (n=11)2) «ПреК а» (n=10)3) «ИшемияЦ а» (n=8)4) «ПреКЦ а» (n=8)У песчанок монгольских применение цитиколина в группе «ИшемияЦ а» только вполе СА1 приводило к увеличению числа неизмененных нейронов на 26,1% при сравнении сих количеством в группе «Ишемия а» (Р<0,05).Совместное применение ИПреК и цитиколина в группе «ПреКЦ а» способствовалозначимому увеличению числа морфологически неизмененных нейронов в слое III коры и вполях СА1 и СА3 гиппокампа на 29,3 (Р<0,01), 45,1 (Р<0,01) и 29,4% (Р<0,05),соответственно, при сравнении с «Ишемия а».

При этом значимых различий количестванеизмененных нейронов в слоях II, III и V коры мозга и в полях СА1, СА2, СА3 и СА4 вгруппах «ПреКЦ а» и «ПреК а» обнаружено не было (Р>0,05).Однократное применение цитиколина в дозе 500 мг/кг внутрибрюшинно за 24 часа домоделирования ишемического повреждения головного мозгау крыс ипесчаноксопровождалось нейропротективным эффектом, степень которого варьировала в зависимостиот использованной экспериментальной модели. Обнаруженный нейропротективный эффектобъясняется тем, что цитиколин эффективно проникает через гематоэнцефалический барьер,при этом его концентрация в головном мозге остается высокой в течение 48 часов иэлиминация происходит довольно медленно (Saver J.L., 2008).Совместное применение ИПреК и цитиколина на двух экспериментальных моделяхишемии-реперфузии головного мозга не способствовало усилению или подавлению41нейропротективныхэффектовмембраностабилизирующимиИПреК.свойствами,Цитиколинобладаетнормализуяэнергетикуантиоксидантными,митохондрийивосстанавливая функционирование Na+-K+-АТФазы (Hurtado O.

et al., 2007; Lee H.J. et al.,2009). Теоретически можно было бы ожидать ослабления эффекта ИПреК, однако впроведенном нами исследовании такой закономерности установить не удалось. Вторымфактом,позволяющимпредположитьвлияниецитиколинанареализациюнейропротективного эффекта ИПреК является то, что многие индукторы ишемическойтолерантности головного мозга адаптируют потенциал-зависимые кальциевые каналы ккальциевой перегрузке путем умеренной стимуляции NMDA-рецепторов глутаматом(Shpargel K.B. et al., 2008). Цитиколин блокирует выброс глутамата во время ишемии путемстимуляции обратного захвата и таким образом снижает его синаптическую концентрацию(Cacabelos R.

et al., 1993; Ye J. et al., 2010). Цитиколин, обладая антиоксидантнымисвойствами и блокируя выброс глутамата, мог бы блокировать эффект тренировки отприменения прекондиционирующего стимула, ослабляя тем самым нейропротективныйэффект ИПреК. С другой стороны, ослабление эксайтотоксичности при ИПреК головногомозга может происходить за счет усиленного высвобождения из нейронов ГАМК,приводящего в итоге к торможению высвобождения глутамата из пресинаптическихтерминалей (Dave K.R. et al., 2005). Полученные результаты свидетельствует о том, чтомеханизмы адаптации, лежащие в основе феномена ИПреК, и механизмы действиянейропротектора цитиколина не являются взаимосвязанными или реализуются в различныевременные интервалы.ЗАКЛЮЧЕНИЕАнализ результатов физиологического исследования позволил определить и исследоватьэффекты и механизмы ишемического пре- и посткондиционирования головного мозга наразличных экспериментальных моделях ишемического и реперфузионного повреждения.Прекондиционирующие или посткондиционирующие ишемические воздействия, могутобладать как нейропротективным, так и повреждающим действием.

Это действиесущественным образом зависит от количества и длительности ишемических стимулов, атакже от продолжительности реперфузионного периода. Для изучения механизмовишемического и реперфузионного повреждения головного мозга и возможностей эндогеннойнейропротекцииприегополнойглобальнойишемии-реперфузииразработанаэкспериментальная модель. Исследование проводили, применяя модели полной глобальнойишемии-реперфузии головного мозга у двух видов животных, принадлежащих к отрядугрызунов, но к разным таксономическим подсемействам семейства мышиные: песчанкамонгольская (вид - Meriones unguiculatus), подсемейства песчанковые и крысы Wistar (вид –Rattus norvegicus) подсемейства мышиные.

Использованный подход позволил выявитьфизиологические закономерности, отмечаемые при реализации эффектов ИПостК и ИПреК,42а также раскрыть особенности, присущие определенному виду животных, со своим типомцеребрального кровообращения. Так, было установлено, что эффекты ИПреК и ИПостК,являются однонаправленными у животных, принадлежащих к разным систематическимгруппам; видовые различия касаются лишь степени выраженности эффектов, но не ихнаправленности. При этом популяции нейронов головного мозга крыс и песчанокмонгольскихдемонстрируютнеодинаковуюстепеньповышенияустойчивостикишемическому и реперфузионному повреждению под влиянием ИПостК, причем в целомнаиболее выраженный цитопротективный эффект ИПостК отмечается для нейронов,обладающих максимальной чувствительностью к ишемии.

Обнаруженные в работеизменения активности ферментов, участвующих в энергетическом обмене клетки - ЛДГ иСДГ, а также уровня экспрессии белка Bcl-2, зависят от локализации нейрона и длительностиреперфузионного периода. Таким образом, у животных с различной организациейцеребрального кровообращения приполнойглобальнойишемииголовного мозгастимуляция компенсаторно-восстановительных процессов при применении ИПостК илиИПреК осуществляется однонаправленно.Наряду с показанной закономерностью того, что в основе цитопротективного эффектаИПостК лежит многократное «переключение» энергетического метаболизма с аэробного наанаэробный путь образования энергии, которое и запускает механизмы повышеннойтолерантности нейронов коры и полей гиппокампа к реперфузионному повреждению,установлено, что для нейронов полей СА1 и СА3 гиппокампа в механизм реализацииИПостК вовлечены АМРА-рецепторы. Полученные результаты демонстрируют не тольконабор физиологических реакций организма, но и раскрывают отдельные механизмыадаптивных реакций и процессов, происходящих в организме, и в дальнейшем могут бытьиспользованы для разработки новых фармакологических препаратов.В проведенном исследовании впервые установлено, что совместное применениеишемического пре- или посткондиционирования с введением цитиколина в дозе 500 мг/кг наразличных моделях ишемии-реперфузии головного мозга не приводит к взаимномупотенцированию или подавлению отмеченных нейропротективных эффектов каждого извоздействий.Обнаружено, что нейропротективный эффект ИПостК при фокальной ишемииголовного мозга реализуется у крыс Wistar только с магистральным типом анатомическоговарианта строения корковой ветви СМА и при этом размер формирующегося инфаркта,моделируемого путем постоянной окклюзии СМА, также зависит от анатомическоговарианта корковой ветви.Таким образом, проведенные нами исследования эффектов прекондиционирования ипосткондиционирования головного мозга при ишемическом и реперфузионном повреждениивносят существенный вклад в современное понимание фундаментальных механизмовадаптивных реакций и приспособительных возможностей организма к неблагоприятным43факторам окружающей среды.

Эффекты этих защитных возможностей организма,заложенных непосредственно в самом организме в процессе эволюции, требуют широкоговнедрения в практику, в частности, в клиническую, спортивную, военную, экстремальную итрансляционную медицину.ВЫВОДЫ1. Разработана и валидирована экспериментальная модель полной глобальной ишемииреперфузии головного мозга у крыс.