Эндотелий-зависимая регуляция сосудистого тонуса обеспечивает адекватное кровоснабжение отдельных органов и тканей при повышении их функциональной активности, предотвращает чрезмерные сократительные реакции и вазоспазмы, в чем важная роль принадлежит оксиду азота. Антиконстрикторная роль эндотелия способствует формированию общего периферического сопротивления сосудов и нормального уровня артериального давления [1-3].
В этой связи, для коррекции состояний, сопровождающихся эндотелиальной дисфункцией, перспективными считаются препараты, обладающие антиоксидантной активностью. В результате многолетних исследований было создано несколько оригинальных отечественных препаратов на основе 3-годрооксипиридина, активно использующихся в клинической практике (эмоксипин, мексидол, этаксидол) [4-6]. В тоже время препараты и соединения данной группы мало изучены в отношении коррекции развития эндотелиальной дисфункции.
Цель исследования: установление эндотелиопротективных и кардиопротективных эффектов производных 3-гидроксипиридина в условиях эндотоксин-индуцированной модели эндотелиальной дисфункции (ЭИЭД).
Материалы и методы исследования
Эксперименты проведены на 140 здоровых половозрелых крысах-самцах Вистар, массой 170-200 г. В опытах использовали животных, прошедших карантинный режим вивария Курского государственного медицинского университета и не имевших внешних признаков каких-либо заболеваний. Все исследования проводили в одно и то же время суток, с 8 до 12 ч, с соблюдением принципов, изложенных в Конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других целей (г. Страсбург, Франция, 1986) и согласно правилам лабораторной практики РФ (приказ МЗ РФ № 267 от 19.06.2003 г.).
Производные 3-гидроксипиридина (препараты мексидол (2-метил-6-метил-3-гидроксипиридина сукцинаит) и этоксидол (2-этил-6-метил-3-гидроксипиридина малат), соединение бета-гидроксиникотиноилгидразон 2-метил-3-гидрокси-4-формил-5-оксиметилпиридина дигидрохлорид – ПОНКГП) вводили пятикратно, через 24 часа, внутрибрюшинно: мексидол и этоксидол по 50 мг/кг, ПОНКГП по 35 мг/кг. Препараты вводили согласно рекомендациям «Регистра лекарственных средств России» (2010) и инструкциям по их применению, доза ПОНКГП соответствовала рекомендациям авторов патента на соединение [7].
При моделировании ЭИЭД [5, 8] крыс фиксировали и при соблюдении правил асептики и антисептики, под наркозом выбривали шерсть, подкожно вводили 0,1 мл свежей взвеси Staphylococcus aureus (штамм 603 музея кафедры микробиологии, вирусологии, иммунологии Курского государственного медицинского университета) в концентрации 10•109/мл. В дальнейшем, ежедневно проводили компрессионный, пневматический массаж места инъекции в течение 10 минут. После проведения функциональных проб, на 6 сутки от моделирования патологического процесса, под наркозом осуществляли торакотомию, затем забор крови в объеме 5 мл из правого желудочка сокращающегося сердца. Производные 3-гидроксипиридина начинали вводить со дня моделирования ЭИЭД. Кровь подвергали бактериоскопическому и бактериологическому исследованию.
Развитие ЭИЭД у экспериментальных животных, оценивали по расчетному коэффициенту эндотелиальной дисфункции (КЭД) [9]. Нами исследовались показатели кардиогемодинамики (левожелудочковое давление (ЛЖД), максимальную скорость сокращения (+ dp/dtmax), максимальную скорость расслабления (– dp/dtmax), частоту сердечных сокращений (ЧСС) и интенсивность функционирования структур (ИФС) (произведение частоты сердечных сокращений и давления, развиваемого левым желудочком (мм рт. ст. х уд. мин) [10].
Для оценки функциональных возможностей миокарда у животных проводили нагрузочные пробы в представленной последовательности: проба на адренореактивность, нагрузка сопротивлением и 3-х минутную гипоксию c последующей реоксигенацией.
Достоверность наблюдавшихся при действии исследованных препаратов изменений параметров как абсолютных, так и в приростах от исходного уровня определяли разностным методом описательной статистики с нахождением средних значений сдвигов (М), средней ошибки средней арифметической (± m) и вероятности возможной ошибки (р), рассчитанной с использованием t-test для групп с различной дисперсией. Различия оценивали как достоверные, при р < 0,05. Для расчётов использовали программу для статистического анализа Microsoft Excel 7.0.
Таблица 1
Влияние производных 3-гидроксипиридина на коэффициент эндотелиальной дисфункции при моделировании ЭИЭД (M ± m)
|
Группы животных |
Функциональная проба |
САД |
ДАД |
S |
КЭД |
|
Интактные |
Исходные |
135,1 ± 3,5 |
102,2 ± 4,7 |
1,1 ± 0,1 |
|
|
АХ |
83,9 ± 4,4 |
37,9 ± 2,7 |
1234,2 ± 88,2 |
||
|
НП |
82,9 ± 3,8 |
42,6 ± 4,5 |
1364,8 ± 96,4 |
||
|
Сепсис |
Исходные |
152,3 ± 5,7* |
126,2 ± 5,1* |
2,2 ± 0,3* |
|
|
АХ |
102,3 ± 4,5* |
78,6 ± 6,2* |
636,7 ± 52,3* |
||
|
НП |
86,6 ± 4,8 |
59,8 ± 3,9* |
1569,5 ± 126* |
||
|
Сепсис + Мексидол |
Исходные |
142,3 ± 9,1 |
129,2 ± 4,8* |
1,8 ± 0,2** |
|
|
АХ |
82,1 ± 2,5 |
51,1 ± 4,9 |
1236,7 ± 145,1** |
||
|
НП |
76,8 ± 5,0 |
52,3 ± 4,6 |
2036,4 ± 263,3* |
||
|
Сепсис + Этоксидол |
Исходные |
135,6 ± 6,8 |
109,6 ± 11,9 |
1,2 ± 0,2** |
|
|
АХ |
88,6 ± 5,6 |
56,7 ± 4,5 |
1367,8 ± 108,9** |
||
|
НП |
103,8 ± 5,4 |
53,2 ± 4,7 |
1675,3 ± 98,7 |
||
|
Сепсис + ПОНКГП |
Исходные |
136,7 ± 9,3** |
102,6 ± 7,9** |
1,2 ± 0,1** |
|
|
АХ |
66,7 ± 4,6* |
46,7 ± 3,6 |
1356,3 ± 86,7** |
||
|
НП |
88,7 ± 5,2 |
52,4 ± 3,2 |
1469,3 ± 88,6 |
Примечание. * – p < 0,05 – в сравнении с интактными животными, ** – р < 0,05 – в сравнении с моделью ЭИЭД, САД – систолическое артериальное давление, ДАД – диастолическое артериальное давление, S – площадь над кривой восстановления артериального давления при проведении фармакологических проб, КЭД – коэффициент эндотелиальной дисфункции.
Таблица 2
Влияние производных 3-гидроксипиридина на показатели сократимости левого желудочка сердца крыс при моделировании ЭИЭД (M ± m)
|
Группы животных |
ЛЖД |
+dp/dtmax |
-dp/dtmax |
ЧСС |
|
Интактные |
107,3 ± 5,9 |
6302 ± 689 |
– 3926 ± 378 |
388 ± 16 |
|
Сепсис |
146,5 ± 7,5* |
8563 ± 726* |
– 4698 ± 319* |
436 ± 13* |
|
Сепсис + Мексидол |
126,1 ± 8,5** |
6035 ± 475** |
4023 ± 247** |
402 ± 11 |
|
Сепсис + Этоксидол |
121,7 ± 8,1** |
7269 ± 487** |
– 4147 ± 224** |
368 ± 18** |
|
Сепсис + ПОНКГП |
114,8 ± 9,4** |
6138 ± 569** |
– 4136 ± 369** |
396 ± 15 |
Примечание. * – p < 0,05 – в сравнении с интактными, ** – р < 0,05 – в сравнении с моделью ЭИЭД, ЛЖД – левожелудочковое давление, +dp/dtmax – максимальная скорость нарастания левожелудочкового давления, dp/dtmax – максимальная скорость снижения левожелудочкового давления, ЧСС – частота сердечных сокращений.
Таблица 3
Влияние производных 3-гидроксипиридина на функциональные возможности миокарда крыс при проведении нагрузочных проб на фоне моделирования ЭИЭД (M ± m)
|
Группа животных |
Адренореактивность (ЛЖД, мм рт. ст.) |
Исчерпание миокардиального резерва ( %) |
|
Интакные |
189,9 ± 8,1 |
82,9 ± 2,2 |
|
ЭИЭД |
212,1 ± 6,2* |
66,9 ± 3,4* |
|
ЭИЭД + Мексидол |
209,9 ± 6,2** |
78,4 ± 3,9** |
|
ЭИЭД + Этоксидол |
202,1 ± 8,8** |
75,1 ± 4,2** |
|
ЭИЭД + ПОНКГП |
179,8 ± 12,1** |
71,8 ± 5,1** |
Примечание. * – p < 0,05 – в сравнении с интактными,** – р < 0,05 – в сравнении с моделью ЭИЭД.
Результаты исследования и их обсуждение
Нами оценивалось влияние мексидола, этоксидола и ПОНКГП на систолическое АД и диастолическое АД в условиях ЭИЭД. Обнаружено, что в этих условиях повышается АД как за счет САД, так и ДАД. Изученные производные 3-гидроксипиридина снижали АД, однако целевой уровень АД достигался только при использовании этоксидола и ПОНКГП, так как ДАД после применения мексидола осталось выше значений интактных животных (табл. 1).
Результаты функциональных проб на эндотелийзависимое и эндотелийнезависимое расслабление сосудов у животных с эндотоксин-индуцированной патологией на фоне лечения мексидолом, этоксидолом и ПОНКГП позволили установить, что при введении мексидола крысам с ЭИЭД изменений САД и ДАД в пробах с АХ и НП не происходило, но имело место восстановление до нормы площади треугольника над кривой восстановления АД в пробе с АХ и повышение – в пробе с НП. КЭД в группе ЭИЭД, получавшей мексидол, по сравнению с крысами, не получавшими препараты, соответственно снижался с 2,2 ± 0,3 до 1,8 ± 0,2. В группах животных, получавших этоксидол или ПОНКГП отмечалось снижение площадей треугольников восстановления АД в пробах с АХ и НП до нормы. В этой связи в этих группах животных с ЭИЭД происходила нормализация КЭД (табл. 1).
При переводе животных на управляемое дыхание обнаружено, что исходные показатели сократимости левого желудочка (ЛЖД) у животных с ЭИЭД дисфункции на фоне введения ПОНКГП, этоксидола, мексидола, достоверно оказались меньше, чем в контрольной группе. Наиболее выраженное гиподинамическое действие оказывали этоксидол и ПОНКГП, т.к. значения ЛЖД при их использовании не отличались от группы интактных животных (табл. 2).
При использовании нагрузочных проб у животных с ЭИЭД, получавших различные соединения 3-гидоксипиридина установлено, что использование этоксидола и ПОНКГП полностью предотвращало повышение адренореактивности у животных с ЭИЭД, введение мексидола не снижало абсолютные цифры ЛЖД на пробе с введением адреналина (табл. 3).
При проведении пробы на нагрузку сопротивлением значение прироста ЛЖД к 25 секунде пережатия восходящей аорты в группе с моделированием ЭИЭД составило 66,9 % по отношению к 5-й секунде, тогда как у интактных животных 82,9 %, в группе животных, получавших дополнительно мексидол – 78,4 %, этоксидол – 75,1 %, а в группе с ПОНКГП – 71,8 % (табл. 3).
Результаты исследования функционального состояния миокарда при проведении нагрузочных проб выявили отчетливое кардиопротективное действие производных 3-гидроксипиридина, выражающееся в предотвращении увеличения адренореактивности, снижения ЛЖД (за исключением мексидола) и повышения миокардиального резерва при проведении пробы на нагрузку сопротивлением по сравнению с животными у которых моделировали ЭИЭД. Таким образом, по выраженности эндотелио- и кардиопротективных свойств исследованные производные 3-гидроксипиридина в условиях моделирования ЭИЭД располагаются в следующем порядке: этоксидол = соединение ПОНКГП à мексидол.
Результаты проведенных нами экспериментов свидетельствуют о том, что исследуемые производные 3-гидоксипиридина (особенно этоксидол и ПОНКГП) с антиоксидантной направленностью действия обладают выраженным эффектом в отношении восстановления регуляторной функции эндотелия и способствуют восстановлению активности eNOS. Более того, так как восстановление NO-продуцирующей функции эндотелия на фоне введения антиоксидантов сопровождалось улучшением ЭЗВД, можно считать, что это связано с увеличением биодоступности NO, поскольку антиоксиданты, уменьшая окислительный стресс, препятствуют деградации оксида азота [11-16].