Лекарственный антистресс в эксперименте

Харьков 2016

УДК 615.27:[613.65:616-001-002]-092.9

ББК 52.81

К 43

Рекомендовано ученым советом Харьковского национального медицинского университета (протокол № 12 от 17.12.2015 )

Лекарственный антистресс в эксперименте (иммобилизация, травма, воспаление)

Монография. – Харьков: ИПТ «Контраст», 2015 – ________ с.
В монографии освещены фармакологические, патофизиологические, биохимические и методические аспекты стресса при иммобилизации, травме, воспалении. Показана тесная связь между специфическими (клиническими) признаками и неспецифическими (эмоционально-стрессовыми) нарушениями при моделировании этих состояний в эксперименте, обоснована эффективность включения в комплекс лекарственной помощи антистрессовых препаратов нейрометаболического действия (ноотропов, антиоксидантов, метаболитов).

Издание рассчитано на широкий круг научных сотрудников, врачей, преподавателей и студентов высших учебных заведений медицинского, фармацевтического и биологического профиля.

ISBN © Киричек Л.Т., Перепелица А.В., Кальчук Р.О., 2016


Оглавление

Предисловие …………………………………………………………………………2

Введение ……………………………………………………………………………..4

Глава 1. Иммобилизация, ее стресс-реализующие последствия и средства

лекарственной коррекции …………………………………………………7

Иммобилизация и общий адаптационный синдром …………………….7

Иммобилизация как модель эмоционально-стрессовой

патологии …………………………………………………………………10

Иммобилизационно-стрессовый фон – неспецифический компонент

основных патологических состояний …………………………………...16

Антистрессовое действие лекарственных средств при

иммобилизации. Фармакодинамика ……….............................................17

Токсичность …………………………………………...35

Глава 2. Травма, ее эмоционально-стрессовый характер и средства лекарственной коррекции посттравматических состояний …………...39

Травма – источник стресс-реализующих реакций в организме………..39

Травматический компонент в моделировании эмоционально-стрессовой патологии …………………………………………………….44

Неспецифические (стрессовые) проявления в симптоматологии травматической болезни………………………………………………….47

Оптимизация фармакотерапии при травме и ее последствиях………...49

Глава 3. Воспаление, его связь с эмоционально-стрессовыми нарушениями.

Лекарственные средства их лечения и профилактики………………….53

Воспалительная реакция в отражении эмоционально-стрессового

синдрома…………………………………………………………………...53

Воспаление как экспериментальная модель стресса…………………..55

Воспалительные заболевания как факторы риска стрессового

генеза……………………………………………………………………....60

Стресспротекторы в составе противовоспалительной терапии

и профилактики...........................................................................................63

Заключение …………………………………………………………………………71

Указатель литературы ……………………………………………………………..75

Список использованных сокращений ……………………………………………87

Проблема стресса в последнее десятилетие приобретает все большую актуальность в различных отраслях медицины. Несмотря на многочисленные фундаментальные и прикладные исследования в этой области, вопросы фармакотерапии неблагоприятных последствий стресса остаются наиболее острыми и наименее решенными. Дискуссионной остается необходимость ослаблять проявления стресса, исходя из его сигнального значения. Обнадеживающим результатом выполненных фармакологических исследований все же явился вывод о том, что проблема лекарственной помощи при стрессе правомерна и должна решаться с общебиологических позиций, не ограничиваться симптоматический терапией, а на основе системного подхода и с учетом современных аспектов классический концепции стресса, его разнообразных механизмов не только сигнального, защитного, но и повреждающего влияния, обеспечивать мобилизацию, в первую очередь, естественных физиологических механизмов защиты организма, в том числе и стресс-лимитирующих.

Заслуживает внимания тот факт, что в структуру национального учебника «Фармакология» (2010) впервые включена группа стресспротекторных препаратов, в которой наряду с антистрессовыми лекарственными средствами, объединяющими препараты из разных фармакологических и химических групп, которые предупреждают или ослабляют патогенное влияние стресса на разных стадиях его неблагоприятного течения, подробно описаны мелатонин из нейропептидов, мексидол из антиоксидантов, таурин из нейроаминокислот и выделена группа органопротекторов, объединяющая препараты с патогенетическим влиянием на исполнительные органы.

Новейшие исследования в области фармакологии стресса проводятся среди средств нейрометаболического действия и их комбинаций. Из них широко изучаются пирацетам и другие ноотропные препараты, антиоксидант тиотриазолин и их сочетание – тиоцетам. Модельная патология в этих экспериментах вполне соответствует экстремально-стрессовым ситуациям. Новым методом лечения в стоматологии на основе представления о состоянии местного иммунитета в тканях полости рта является применение антиоксидантов (мексидола, эмоксипина и др.) в виде полосканий, орошений, аппликаций. Экспериментально обоснована возможность использования резорбтивного действия стресспротекторов в составе комплексной терапии для усиления специфического компонента лечебного эффекта при патологии стрессового генеза за счет воздействия на процессы адаптации. Наконец, выявлена четкая зависимость степени антистрессовой активности от характера экстремально действующего фактора, особенно, если химические и физико-химические свойства препарата обеспечивают его взаимодействие с ферментами или с их активными группами, катализирующими восстановление поврежденной функции.

В экспериментальных моделеях стресса используют разнообразные факторы, характер, сила и продолжительность которых зависит от условий опыта. Наиболее часто применяют воздействия, приводящие или опосредованно (иммобилизация), или непосредственно (травма) к гипоксии жизненно важных органов в сочетании с иммунобиологической недостаточностью (воспаление). Выбор других моделей определяется свойствами изучаемых стресспротекторов и их адекватностью клиническим проявлениям повреждения. Учитывая в любом случае возникновение общего адаптационного синдрома, препаратами сравнения служат известные адаптогены (элеутерококк, дибазол и др.), повышающие неспецифическую сопротивляемость организма.

В качестве лабораторных животных используются в основном мыши и крысы, которые в этих условиях зарекомендовали себя достаточно чувствительными к стрессу объектами и, кроме того, по ряду биологических особенностей (короткий жизненный цикл, небольшой вес, участие в массовом опыте) соответствуют требованиям фармакологического эксперимента.

Показатели антистрессового действия изучаемых препаратов в виде типичных нейрогормональных сдвигов со стороны гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (по Г.Селье) в современных работах дополняются физиологическими (клеточный состав крови, аскорбиновая кислота в надпочечниках, кортикостерон крови, 11-ОКС мочи), метаболическими (окислительное равновесие, суммарный метаболит NO, SH-группы, глюкоза крови) и соматическими (показатели функционального состояния ЦНС, сердечно-сосудистой системы, печени, почек) изменениями, отображающими специфические последствия неспецифической реакции организма на стресс. Выраженность фармакологической защиты оценивается сравнительно с контрольной патологией и подтверждается статистически с помощью проверенных аналитических методов (критерий t Стъюдента, поправка Бонферони, система ANOVA).

Исходя из изложенного, на основе фармакологических, патофизиологических, биохимических и методических данных представляет научный интерес обобщение результатов собственных исследований и данных литературы последних лет о лекарственной защите организма в условиях иммобилизации, травмы и воспаления.

Все поведение человека и животных связано с мышечной деятельностью. Потребность в движении у животных является генетически обусловленной и аналогична другим биологическим потребностям организма, а человеку она обеспечивает его формирование в ходе филогенетического развития, а также является одним из важных факторов становления и развития жизненно важных систем в онтогенезе. Уровень двигательной активности человека определяется условиями труда, быта и воспитания, подвержен компенсаторной регуляции и характеризуется относительным постоянством. Двигательная функция в то же время относится к факторам сохранения гомеостаза, мощным рычагом воздействия на вегетативную, эндокринную системы, обмен веществ и обеспечивает тем самым более полную и быструю адаптацию организма к новым неизбежным условиям существования [1].

Первые научные работы по изучению влияния гипокинезии на организм человека выполнены в 20-40 г.г. прошлого столетия в условиях длительного обездвиживания (от 49 до 120 суток) и послужили в дальнейшем основанием для представления о «гипокинезической болезни» в виде полисимптомного клинического комплекса. Патофизиологический анализ этого материала в последующих многочисленных экспериментальных исследованиях помог создать общую схему патогенеза этого синдрома, в котором главным экологическим фактором является длительное уменьшение объема мышечной деятельности [2].

Обращалось внимание и на первый, начальный этап длительной гипокинезии (до 15дней), который характеризовался, как стрессовая ситуация, нарушающая обычные условия жизни и вызывающая отрицательно-эмоциональную реакцию [3]. Аналогичные данные получены и в эксперименте. Отмеченные при этом изменения в поведении иммобилизированных животных сочетались с фазовым характером нарушения силовых отношений между основными нервными процессами в ЦНС, с волнообразно меняющейся активностью гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, симпато-адреналового тонуса и катехоламинового баланса [4]. Экспериментальные данные свидетельствуют также о нарушении равновесия в системе кровообращения в виде изменений на ЭКГ и о регионарном перераспределении кровенаполнения сосудов с тенденцией к снижению АД [5]. Этих экстраренальных влияний оказалось достаточно для нарушения водно-солевого равновесия с потерей жидкости и снижением веса [6]. Уменьшение массы тела связывают и с изменением уровня основного, энергетического и других видов обмена веществ, возникающих у человека и у животных с момента ограничения их двигательной активности [7]. В общей картине нарушения метаболизма при иммобилизационном стрессе важную роль играет и нутриитивный компонент, представленный колебаниями секреторной и моторной функций ЖКТ, многосторонней деятельности гепато-билиарной системы и их физиологическими связями с кортикостероидогенезом [8]. Сдвиг прокоагулянтной функции печени нарушает плазменно-коагуляционный гомеостаз, который при иммобилизации тоже может быть проявлением адаптивной реакции организма [9]. Высокой чувствительностью к действию иммобилизации, как к экстремальному фактору, обладают и органы кроветворения [10], что отмечено со стороны клеточного состава костного мозга, селезенки и периферической крови.

Иммобилизация с первых дней сопровождается сложным комплексом нарушений реактивности скелетных мышц, теплорегуляции, иммуно-биологической защиты и реакции организма на действие других неблагоприятных факторов. К многообразным функционально-компенсаторным реакциям в этих условиях присоединяются и морфологические изменения со стороны нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой, мышечной систем и тканевых структур паренхиматозных органов, которые, по данным экспериментальных исследований, возникают уже на 1-3 день иммобилизации, достигают максимума на 5-15 сутки и во всех органах, кроме скелетной мускулатуры, носят неспецифический характер. Это сосудистые, трофические, метаболические, регуляторные реакции, отражающие состояние первичной активации большинства систем и органов, и особенно коры надпочечников. Общими для всех органов являются сосудистые изменения, которые свидетельствуют о признаках тканевой гипоксии, но одновременно отражают и сохранение адаптационной возможности регуляции внутриорганного кровотока [11]. Они, как и функциональные изменения, отражают готовность организма к переходу на качественно новый уровень жизнедеятельности.

Как видно, в ответ на иммобилизацию организм реагирует комплексом специфических (мышечных) и неспецифических (висцеральных) отклонений от нормы, которые отражают развитие общего адаптационного синдрома (ОАС) в динамике от эустресса (компенсация) до дистресса (поломка) [12], крайним проявлением которого является «гипокинезическая болезнь», не исключающая и гибели организма.

ОАС или стресс по Г.Селье [13], – компенсаторное проявление реактивности организма для сохранения гомеостаза во всех случаях его нарушения. Известно, что в своем развитии стресс-реакция проходит три стадии, на протяжении которых происходит перестройка и мобилизация функциональных резервов организма (стадия тревоги), кратковременное повышение устойчивости его к стресс-воздействию (стадия резистентности) за счет собственных стресс-лимитирующих возможностей, которые при длительной инициации стресса и отсутствии помощи извне безвозмездно расходуются (стадия истощения). Сигналом к возникновению стресс-реакции является нарушение внутриклеточного окислительного равновесия за счет увеличения активных форм кислорода и первичного накопления продуктов ПОЛ, которое характеризуется универсальностью (не зависит от характера воздействия), кратковременностью и опасностью окислительной деструкции мембран за счет цепного характера свободнорадикальных реакций [14]. Как видно, в отличие от первичной вспышки ПОЛ (сигнала) вторичное накопление его продуктов является патогенетическим показателем опасности стресса для жизни, который, выступая в качестве неспецифического компонента многих физиологических и практически всех патологических процессов, в ряде случаев может играть роль их главной причины. Из этого вытекает необходимость дополнительного усиления защитных возможностей организма путем применения фармакологических средств на всех этапах стрессовой реакции, ослабляя сигналы стрессора в стадии тревоги, повышая резервы защиты в период резистентности и тем самым не допуская развития истощения и неблагоприятного исхода.

Неспецифический характер и сходство клинического проявления последствий гипокинезии с ОАС, их волнообразное (стадийное) течение и синхронность с состоянием систем саморегуляции и уровнем катехоламинов и кортикостероидов в циркуляторном русле, а также, наконец, диалектический характер первоначального и конечного результатов адаптации свидетельствуют о стрессовом характере иммобилизации, которая, с одной стороны, являясь повреждающим фактором, может служить патогенетической моделью стресса, а с другой – являясь причиной стресса, определяет условия для достижения оптимального эффекта его фармакологической коррекции.

Рис. 1.1 Общий вид клетки-пенала с помещенными в ней крысами

Сохранение привычного горизонтального положения с упором на конечности при естественном световом режиме и стандартном кормлении в условии такой иммобилизации исключает дополнительные стрессовые раздражители, сохраняя лишь двигательную депривацию, которая в отличие от других видов стресса действует не избытком, а недостатком раздражения и потому по степени афферентации приближается к психо-эмоциональному типу стресса сравнительно с соматическим (биологическим). Такая модель легко воспроизводится (при наличии специальных клеток), характеризуется умеренной интенсивностью стрессогенного влияния и стандартностью условий эксперимента, а также отвечает современным требованиям биоэтики (Страсбург, 1986; Киев, 2003).

Продолжительность иммобилизации зависит от задач исследования и должна соответствовать стадиям стресса: кратковременная иммобилизация – стадии тревоги, а продолжительная – резистентности, переходящей в истощение. Конкретные сроки этих стадий в литературе варьируют, поскольку они зависят от жесткости фиксации животных.

Мы экспериментально определили оптимальные сроки, при которых ограничение подвижности лабораторных животных в клетках-пеналах приводит к максимальной выраженности показателей стрессовой реакции организма. У мышей (120 шт.) и крыс (140 шт.) продолжительность иммобилизации составляла от 1 до 24 часов и от 1 до 30 дней. Через каждый час на протяжении первых 6 часов, через 12 и 24 часа, ежедневно в течение первых трех дней опыта и на 5,7 и 10-е сутки, а в последующем – через каждые 5 дней до конца опыта у животных регистрировались показатели стрессового влияния: весовые коэффициенты (ВК) зобной железы и надпочечников, содержание аскорбиновой кислоты (АК) в надпочечниках, эозинофилы крови, интенсивность трофических нарушений (язв) в слизистой желудка (СОЖ). Кроме того, регистрировали изменение массы животных и процент их гибели. Контролем служили лабораторные животные в обычном двигательном режиме при содержании 10 крыс или 20 мышей в клетках с площадью пола соответственно 41×41×20 см и 21×30×9 см.

Полученные результаты, прежде всего, показали стрессогенный характер использованной модели иммобилизации, что проявилось типичными для ОАС изменениями изученных показателей, выраженность которых имела волнообразный характер. Их анализ в динамике (рис.1.2) позволил определить оптимальный срок для стадии тревоги иммобилизационного стресса в период 1-3 суток у мышей и 5-15 суток – у крыс. В это время также закономерно снижается масса тела животных, которая к концу опыта опять восстанавливается до исходного уровня. Гибель подопытных животных достигает 33-82% и по срокам наступает раньше у мышей (4 суток), чем у крыс (20 суток).

Рис.1.2 Динамика изменений исследованных показателей у мышей (А) и крыс (Б) в зависимости от продолжительности иммобилизации

Примечание: ^* - р ˂ 0,05 сравнительно с контролем

Примечание: ^* - р ˂ 0,05 сравнительно с контролем

Это условие сохраняется, даже если показатели стрессового эффекта расширены или касаются других регуляторных систем и если избраны другие сроки иммобилизации (табл.1.3).

Таблица 1.3 Функциональные показатели состояния крыс при разной продолжительности хронического иммобилизационного стресса

Примечание: 1) ^* - р ˂ 0,05 сравнительно с интактным контролем

2) ^** - р ˂ 0,05 сравнительно с предыдущим сроком иммобилизации (15 сут.)