Сравнение антигипоксической и мнестической активности ряда ноотропов и адаптогенов (экспериментальное исследование)
На правах рукописи
СТАСЮК ОЛЬГА НИКОЛАЕВНА
СРАВНЕНИЕ АНТИГИПОКСИЧЕСКОЙ И МНЕСТИЧЕСКОЙ
АКТИВНОСТИ РЯДА НООТРОПОВ И АДАПТОГЕНОВ
(экспериментальное исследование)
14.03.06 –фармакология, клиническая фармакология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата медицинских наук
Владивосток-2013
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Забайкальский Государственный университет» и на кафедре фармакологии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Читинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Научный руководитель:
доктор медицинских наук, доцент Белозерцев Феликс Юрьевич
Официальные оппоненты:
Кропотов Александр Валентинович д.м.н., профессор, Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тихоокеанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации профессор кафедры фармакологии и клинической фармакологии
Дюйзен Инесса Валерьевна д.м.н., Институт биологии моря им. А.В. Жирмунского Дальневосточного отделения РАН ведущий научный сотрудник лаборатории фармакологии
Ведущая организация:
Федеральное государственное бюджетное учреждение Научно-исследовательский институт фармакологии им. В.В. Закусова РАМН
Защита состоится « 20 » марта 2013г. на заседании диссертационного совета Д 208.007.03 при Тихоокеанском государственном медицинском университете по адресу: 690002, Приморский край г. Владивосток, проспект Острякова, 2
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО «Тихоокеанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ по адресу: 690002, Приморский край г. Владивосток, проспект Острякова, 2
Автореферат разослан « 23 » января 2013 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Просекова Елена Викторовна
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. Состояние гипоксической гипоксии возникает при различной патологии мозга, дыхательной и сердечно-сосудистой систем и других экстремальных состояниях. Как известно, гипоксическое воздействие быстро снижает парциальное напряжение кислорода крови и нарушает способность мозга утилизировать кислород, что вызывает каскад патологических метаболических реакций, прежде всего, в центральной нервной системе. Функциональные и метаболические изменения деятельности нейронов мозга проявляются ограничением клеточного дыхания при дефиците кислорода и угнетением его потребления, сдвигами активности ферментов энергетического и липидного обменов, нарушениями клеточного и ионного гомеостаза, и изменением биоэлектрической активности нейронов (Дудченко А.М., 1997; Луговая Е.М., 1997; Лукьянова Л.Д., 2001; Зарубина И.В., 2004).
Гипоксия нервной ткани сопровождается развитием вторичных повреждений мозга (ВПМ), что признано основной причиной тяжести течения травм и инсультов мозга, цереброваскулярных расстройств и патологии, связанной с нахождением человека в замкнутом пространстве (Bramlett H.M., 2006; Зарубина И.В. и др., 2006; Верещагин Е.И., 2009). По статистическим данным у 40-65% больных отмечаются неблагоприятные исходы фармакотерапии острых поражений мозга: деменция бессонница, апатия, депрессия, тревога и другие расстройства, сочетающиеся с периодами вторичного ухудшения неврологического статуса (Качков И.А. и др., 1999; Верткин А. Л., 2007; Крылов В.В., 2010).
Для профилактики и терапии гипоксических состояний при различной патологии используют антигипоксанты и ноотропы синтетического происхождения. Вместе с тем, ноотропные средства (пирацетам, анирацетам, оксирацетам, меклофеноксат, пантогам и др.) оказывают терапевтическое действие, в основном, при патологии мозга, которая сопровождается умеренными нарушениями обучения, памяти и навыков у пациентов (Островская Р.У., 2003; Арушанян Э.Б., 2006; Воронина Т.А., Островская Р.У., 2006; Белозерцев Ю.А., Юнцев С.В., 2008; Верещагин Е.И., 2009). Антигипоксанты (бемитил, натрия оксибутират и др.) также недостаточно эффективны при постгипоксических состояниях, характерных при травме и инсульте мозга, преходящих нарушениях церебрального кровообращения. Они редко способствуют восстановлению высших интегративных функций мозга, но имеют различные побочные эффекты (Лукьянова Л.Д., 2001; Виноградов В.М., Криворучко Б.И, 2001; Евсеева М.А. и др., 2008). Эти наблюдения делают актуальным поиск новых препаратов с антигипоксической и мнестической активностью.
В настоящее время интерес исследователей направлен на изучение нейропротекторной и мнестической активности фитосредств, которые обладают психотонизирующим и адаптогенным эффектами. У ряда растительных препаратов установлено нормализующее влияние на энергетический и липидный обмены, позитивное действие на восстановление познавательных процессов при травмах, инсультах, расстройствах церебрального кровообращения. Среди них выделяются препараты родиолы розовой, женьшеня, элеутерококка и др. растений (Саратиков А.С., Краснов Е.А., 2005; Юнцев С.В., 1998). Вместе с тем, недостаточно данных об эффективности их применения с профилактической или терапевтической целью для восстановления высших интегративных функций мозга при острых гипоксических и постгипоксических состояниях, сопутствующих заболеваниям, одним из звеньев патогенеза которых является гипоксия нервной ткани. Изложенные факты указывают на актуальность сравнительной оценки антигипоксической и мнестической активности ноотропов и адаптогенов.
Цель работы: поиск эффективных средств фармакологической коррекции острых гипоксических и постгипоксических состояний, протекающих с нарушениями обучения и памяти.
Задачи исследования:
- Определить спектр мнестических и неврологических нарушений в условиях острой нормобарической гипоксии у грызунов (крысы, мыши);
- Изучить влияние веществ с ноотропным типом действия производные оксиникотиноиловой кислоты: оксиникотиноил ГАМК (ОНК-7) и оксиникотиноилглутаминовая кислота (ОНК-10) на выработку простых и сложных поведенческих реакций у интактных животных и в условиях острой нормобарической гипоксии;
- Оценить действие адаптогенов (экстракт солодки, женьшеня и родиолы розовой) на выработку простых и сложных поведенческих реакций у интактных животных и в условиях острой нормобарической гипоксии;
- Определить антигипоксическую активность ряда ноотропов и адаптогенов.
Научная новизна. В экспериментальных исследованиях использован комплекс методик, позволяющий определять спектр и эффективность действия ноотропов и адаптогенов при гипоксических расстройствах поведенческих реакций. У животных установлено угнетающее влияние острой гипоксии на процессы последовательного чередования и переноса опыта на новое научение, стадию становления простых и сложных поведенческих реакций.
Установлено, что эффективность новых веществ ноотропного типа действия в условиях гипоксии зависит от соотношения мнестического и противогипоксического эффектов в спектре фармакологической активности препарата. ОНК-10 проявляет выраженное мнестическое действие, облегчая выработку простых и сложных поведенческих реакций у интактных животных до и после острой гипоксии. Препарат нормализует процессы становления, последовательного чередования и переделок зрительных и пространственных дифференцировок. ОНК-10 оказывает выраженное антигипоксическое действие при острой нормобарической гипоксии с гиперкапнией.
Экстракт солодки и экстракт женьшеня обладают мнестической и антигипоксической активностью. Экстракт солодки облегчает выработку простых и сложных адаптивных поведенческих реакций у интактных животных и у животных после воздействия острой нормобарической гипоксии. Экстракт женьшеня активирует выработку простых поведенческих реакций и сложную реакцию последовательного чередования у животных в условиях гипоксического воздействия.
Практическая значимость исследования. Новые данные о мнестической и антигипоксической активности экстракта солодки и ОНК-10 вошли в материал учебного пособия «Нейротропные средства» и в материалы лекций и практических занятий для студентов специальностей психологического профиля по курсу «Нейрофармакология». Материалы диссертационного исследования используются в учебном процессе для проведения лекционных и практических занятий на кафедре фармакологии Читинской государственной медицинской академии; на кафедре техника, технология и безопасность жизнедеятельности, кафедре психологии и медико-биологических основ физической культуры Забайкальского государственного гуманитарно-педагогического университета, ныне Забайкальский государственный университет; на кафедре безопасности жизнедеятельности и инженерной защиты окружающей среды Иркутского государственного университета путей сообщения.
Для доклинического изучения веществ ноотропного типа действия рекомендована модель гипоксических расстройств выработки поведенческих реакций, позволяющая оценить влияние препаратов на когнитивные функции. Дано экспериментальное обоснование планирования дальнейших клинических исследований по применению экстракта солодки для профилактики мнестических и гипоксических нарушений в острой и промежуточной стадии травматической болезни мозга.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Спектр и эффективность препаратов с ноотропным типом действия зависит от их введения до или после воздействия острой гипоксии.
2. Экстракт солодки и ОНК-10 обладают ноотропным действием. Препараты облегчают выработку поведенческих реакций у интактных животных и при введении до и после воздействия острой гипоксии. Экстракт женьшеня эффективен у животных, подвергнутых острой нормобарической гипоксии. Экстракт родиолы розовой – при профилактическом применении до гипоксического воздействия.
3. Антигипоксическое действие ОНК-10, ОНК-7, экстрактов родиолы розовой, солодки и женьшеня сопоставимо с эффектом антигипоксанта натрия оксибутирата.
Апробация работы. Основные положения диссертации представлены на 1-й Всероссийской научно-практической конференции «Медико-биологические аспекты системы образования» (2001); Всероссийской научной конференции «Физическая культура, экология и здоровье подрастающего поколения» (2003); Российской научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития и воспитания в системе образования в начале нового тысячелетия» (2004); Научно-практической конференции «Безопасность в современном мире: теория и практика» (2006); Международной конференции «Травматология, ортопедия и восстановительная медицина», КНР (г. Маньчжурия, 2011); Второй научной конференции «Молодежь и наука Забайкалья» (Чита, 2011); Третьей Всероссийской научно-практической конференции «Физическая культура и спорт в условиях глобализации образования» (Чита, 2011) и на заседаниях кафедры медико-биологических основ физической культуры Забайкальского Государственного гуманитарно-педагогического университета и кафедры фармакологии Читинской Государственной медицинской академии (Чита, 2011, 2012); ХIХ Российском национальном Конгрессе «Человек и лекарство» (2012, Москва); Международной научно - практической конференции «Адаптацiйнi можливостi дiтей та молодi» (Одесса, 2012).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ, из них 3 в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Личный вклад соискателя заключается в непосредственном участии в выполнении всех экспериментов и статистической обработке результатов экспериментов.
Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, обзора литературы, трех глав с изложением результатов собственных исследований, обсуждения результатов, заключения, выводов и списка использованной литературы. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, иллюстрирована 28 рисунками и 19 таблицами. Указатель литературы включает 179 из них 106 отечественных и 73 зарубежных источников.
Работа выполнена в рамках плановой темы НИР ЗАБГГПУ (№ госрегистрации 01200961759) и при поддержке Государственного гранта по вузу Минобрнауки РФ № 4. 3604.2011 на кафедре фармакологии Читинской Государственной медицинской академии.
СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Материалы и методы исследования. Эксперименты выполнены на 120 белых, не инбредных мышах, массой 18-22 г и 730 белых, беспородных крысах, массой 100-140 г, содержашихся в стандартных условиях вивария в соответствии с «Правилами лабораторной практики при проведении доклинических исследований в РФ» (ГОСТ 3 51000.3-96 и 51000.4-96) и Приказом МЗ РФ № 267 от 19.06.2003. При проведении экспериментов учитывались требования Комиссии по проблеме этики отношения к животным Российского национального комитета по биоэтике при Российской академии наук и этические нормы, изложенные в «Международных рекомендациях по проведению медико-биологических исследований с использованием животных» (1985). Исследования на животных одобрены локальным этическим комитетом при ФГБОУ ВПО Забайкальский государственный университет, запланирована в ФГБОУ ВПО Забайкальском государственном гуманитарно- педагогическом университете им. Н.Г. Чернышевского (протокол от 29.01.2009 года).
Методика оценки антигипоксической активности препаратов. Эффективность действия препаратов определяли по изменению продолжительности резервного времени у крыс или мышей в условиях нормобарической гермокамеры. При помещении животных в гермокамеру моделировали острую нормобарическую гипоксию с гиперкапнией, т.е. создавали модель воздействия двух факторов (нарастающие дефицит кислорода и гиперкапнию), повреждающих мозг при острых поражениях мозга (Качков И.А. и др.,1999; Кораблев М.В. и Лукиенко П.И. (1976) в модификации Авсеенко Н.Д., Белозерцев Ю.А. (1995, 1997) для крыс; Воронина Т.А., Островская Р.У.(2005, для мышей). Объем гермокамеры составлял 1000 мл для крыс и 200 мл для мышей. Показатель резервного времени жизни оценивали по продолжительности дыхания и сердечной деятельности у животных, помещенных в экспериментальную гермокамеру.
Методика оценки мнестических расстройств и эффектов препаратов. Гипоксическое повреждение процессов обучения простым и сложным поведенческим реакциям вызывали помещением животных в гермокамеру на 40 минут. Эксперименты с выработкой условной реакции активного избегания (УРАИ) на звуковой сигнал проводили у крыс, используя камеру с 3 отсеками: стартовым, промежуточным и безопасным. Условную реакцию зрительной дифференцировки (УРЗД) и переделки зрительных дифференцировок вырабатывали в - образном лабиринте с электроболевым подкреплением (УРЗДп). Обучение реакции пространственной дифференцировки (РПД) и переделки пространственных дифференцировок (РПДп) выполняли
в 16-дверцевом лабиринте (Белозерцев Ю.А.,1987). Выработку реакции последовательного чередования (РПЧ) проводили в 6-дверцевом лабиринте, обучая животных последовательно чередовать дверцы лабиринта для избегания (Авсеенко Н.Д., 1997).
Влияние препаратов на выработку и запоминание поведенческих адаптивных реакций оценивали по динамике показателей времени обучения, количества поисковых движений в первые 3 пробы и числа проб, затраченных на становление (критерий – 2-е первые условные реакции) и упрочение адаптивных ответов до критерия обучения (выполнение 5 правильных реакций подряд). Состояние безусловных рефлексов оценивали у животных по нескольким тестам: реакции сгибания; рефлекса переворачивания; роговичного рефлекса, постановки лапы на опору, реакции хватания, реакции удержания равновесия, реакции сгибания задней конечности (Буреш Я. и соавт., 1991). У животных проведена оценка мнестической и антигипоксической активности следующих препаратов:
официнальных галеновых растительных адаптогенов - экстракта солодки (2 мл/кг), экстракта родиолы розовой (2 мл/кг) и экстракта женьшеня (2 мл/кг);
ОНК-7 (10 мг/кг) - производного оксиникотиноилгаммааминомасляной кислоты и ОНК-10 (10 мг/кг) - производного оксиникотиноилглутаминовой кислоты;
Препаратами сравнения служили ноотропы пирацетам (ноотропил Polfa) (50-200 мг/кг) и меклофеноксат (100 мг/кг), антигипоксант натрия оксибутират (50 мг/кг). Все исследованные вещества растворяли в физиологическом растворе, в случае низкой растворимости - с добавлением твин - 80 и вводили внутрибрюшинно. Вещества вводили в трех экспериментальных ситуациях: интактным животным без гипоксического воздействия, до помещения животных в гермокамеру и в ранний постгипоксический период.
Cтатистическая обработка данных проведена с использованием программы «Биостат». Соответствие полученных данных гаусовскому распределению определяли по критерию Фишера. Оценку достоверности различий проводили по критерию (t) Стьюдента и непараметрическому критерию (U) Манна - Уитни.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Влияние острой нормобарической гипоксии на выработку поведенческих реакций. Изучение устойчивости крыс к острой нормобарической гипоксии с гиперкапнией выявило, что у интактных животных резервное время в среднем составило 43,5±2,2 мин. С учетом этого влияние острой гипоксии на процессы выработки различных адаптивных поведенческих реакций исследовали после 40 минутного пребывания в гермокамере. Установлено, что дозированная нормобарическая гипоксия вызывала выраженное угнетение скорости выработки адаптивных поведенческих ответов. Наибольшую чувствительность к гипоксии обнаружили процессы обучения УРАИ и РПЧ, скорость которых снизилась на 115-154%. Напротив, выработка РПД и УРЗД ухудшалась в среднем на 33-40% (таблица 1). Анализ показал, что в наибольшей степени страдает процесс становления адаптивных реакций, что проявлялось снижением скорости появления первых 2-х правильных ответов. Динамика поисковой активности животных была значительно изменена при обучении УРЗД и РПЧ (таблица 1). После гипоксического воздействия на 14,1% замедляется скорость переделок пространственных дифференцировок (контроль - 97,06±2,8 проб и опыт - 110,7±4,12, Р <0,01) и на 219% зрительных дифференцировок (контроль - 124,8±12,8 проб и опыт – 182,8±19,8, Р <0,01).
Таким образом, гипоксия вызывала выраженное нарушение мнестических и когнитивных процессов, проявляющееся затруднением процесса вычленения биологически значимого сигнала, установления причинно-следственных отношений и угнетением формирования и консолидации энграм реакций.
Таблица 1.
Влияние 40-минутной гипоксии на выработку поведенческих реакций у крыс
| Виды поведенческих реакций n- число животных | Условия обучения | Количество проб, затраченных на обучение | Время поиска (сек.) | ||
| До 2-х ответов | До критерия | 1 проба | 3проба | ||
| Условная реакция активного избегания n= 34 | Норма | 9,5±0,6 | 12,2±0,9 | 27,03±2,3 | 10,7±0,5 |
| Гипоксия | 28,8±0,3** | 31,05±0,8** | 26,9±2,2 | 13,7±0,8 | |
| Пространственная дифференцировка n=25 | Норма | 23,2±0,9 | 27,7±1,4 | 75,3±1,5 | 40,4±9,9 |
| Гипоксия | 29,6 ±,18* | 36,8±1,92** | 154,7±19,0* | 68,2±17,0 | |
| Реакция зрительной дифференцировки n=37 | Норма | 11,2±0,5 | 32,3±2,3 | 28,4±1,2 | 7,7±0,7 |
| Гипоксия | 26,3±0,8** | 45,2±2,2** | 25,6 ± 1,4 | 28,4 ± 1,2 | |
| Реакция последовательного чередования n=25 | Норма | 38,8±2,8 | 26,3±1,9 | 10,7±1,6 | |
| Гипоксия | 84,7±1,6** | 38±2,1* | 28±1,9* | ||
Примечание. Значимость различий контроль (интактные крысы) – опыт (нормобарическая гипоксия): * при Р<0,05 и ** при Р<0,01.
Изучение неврологического дефицита после воздействия гипоксии проведено у мышей. Установлено, что острая гипоксия не вызывала каких-либо изменений выполнения безусловных рефлексов: реакции сгибания, рефлекса переворачивания, роговичного рефлекса, реакция хватания, реакция удержания равновесия. Вместе с тем, выявлено увеличение времени выполнения реакции избавления, что, вероятно, связано с угнетающим влиянием гипоксии на эффективность мотивационного поиска и эмоционального подкрепления.
Влияние ноотропов на выработку адаптивных поведенческих реакций в условиях гипоксии. Характер действия препаратов на процессы обучения и запоминания у интактных животных и животных, подвергнутых воздействию гипоксии, отчетливо зависит от вида поведенческих реакций. Введение пирацетама (50 мг/кг), ОНК-7 (10 мг/кг) и антигипоксанта натрия оксибутирата (50 мг/кг) не оказывало влияния на скорость становления поведенческой реакции УРАИ у интактных животных. Об этом свидетельствует отсутствие сдвигов в количестве проб, после которых появлялись два правильных ответа УРАИ. Увеличение скорости становления вызывал исключительно ОНК-10. Вместе с тем, меклофеноксат и ОНК-10 значительно ускоряли (на 25-32%) выработку УРАИ у интактных животных. Пирацетам и натрия оксибутират не влияли, а ОНК-7 замедлял достижение критерия обучения УРАИ (таблица 2). Введение ноотропов после гипоксии приводило к восстановлению скорости становления реакции активного избегания.
Препараты восстанавливали различение сигнального значения условного звукового стимула и уменьшали количество проб, необходимых для достижения 2-х правильных ответов. Вместе с тем, ОНК-10, меклофеноксат и пирацетам повышали скорость выработки активного избегания по сравнению с контролем. ОНК-7 и натрия оксибутират не приводили к нормализации процессов выработки адаптивных ответов нарушенных гипоксией. Оба антигипоксанта ухудшали поиск безопасного отсека в первых 3 пробах (таблица 2). Введение пирацетама, ОНК-10 и натрия оксибутирата до гипоксического воздействия облегчало процесс становления и упрочения простого поведенческого ответа.
Таким образом, ноотропное действие проявляется у меклофеноксата и ОНК-10 при их введении интактным животным и в постгипоксический период, пирацетама до и после гипоксии, натрия оксибутирата до гипоксии.
Таблица 2.
Влияние ноотропов на выработку условной реакции активного избегания у крыс при их введении в ранний постгипоксический период
| Препарат и его доза | Условия Опыта | Количество проб, затраченных на обучение | Время поиска (сек.) | ||
| До 2-х правильных ответов | До критерия обучения | 1 проба | 3 проба | ||
| Физ. р-р n=32 | Норма | 9,5±0,5 | 12,0±0,9 | 27,03±2,3 | 10,7±0,5 |
| гипоксия | 28,8±2,3 | 31,5±1,1 | 26,9±2,2 | 13,7±0,8 | |
| Пирацетам 50 мг/кг n =16 | Норма | 9,8±0,5 | 10,8±1,3 | 34,5±5,9 | 7,2±2,2 |
| гипоксия | 9,5±0,6** | 11,2±0,8** | 26,03±2,1 | 10,4±0,3 | |
| Меклофеноксат 100 мг/кг n=14 | Норма | 7,0±1,4 | 8,2±1,2* | 32,9±7,6 | 17,3±1,1 |
| гипоксия | 7,5±0,9** | 18,7±1,3** | 30,2±4,6 | 19,3±3,1 | |
| ОНК -10 10 мг/кг n=16 | Норма | 6,0±0,6* | 9,0±0,9* | 22,3±4,8 | 7,4±1,7 |
| гипоксия | 10,9±0,9* | 16,7±2,1** | 22,3±4,8 | 7,4±1,7 | |
| ОНК-7 10 мг/кг n=14 | Норма | 11,3±0,9 | 22,3±3,7** | 48,5±4,3** | 20,9±3,6** |
| гипоксия | 13,2±1,1** | 28,5±2,5 | 58,6±5,7** | 39,7±4,5** | |
| Натрий оксибутират 50 мг/кг п=18 | Норма | 8,7±0,8 | 14,8±1,4 | 38,6±1,7* | 9,7±1,5 |
| Гипоксия | 11,4±1,4** | 26,8±2,1 | 32,1±2,9 | 8,9±2,1 | |
Примечание. Значимость различий контроль (интактные крысы) – опыт (препарат) и контроль (после гипоксии) – опыт (гипоксия + препарат): * при Р<0,05 и ** при Р<0,01
Скорость выработки условной реакции зрительной дифференцировки у интактных животных при вероятностном предъявлении условного стимула не изменялась под влиянием пирацетама, меклофеноксата, ОНК-7, натрия оксибутирата. При этом отчетливо уменьшалось время поиска безопасного отсека в первых пробах. Отчетливое ноотропное действие выявлено у ОНК-10, введение которого активировало процесс становления и упрочения сложного поведенческого ответа у интактных животных (таблица 3). Назначение пирацетама, меклофеноксата, натрия оксибутирата и ОНК-10 в ранний гипоксический период повышало эффективность действия препаратов. По сравнению с контролем пирацетам, ОНК-10, меклофеноксат и натрия оксибутират ускоряют выработку УРЗД соответственно на 49%, 64%, 32% и 38% (Р <0,05). Показательно, что протекторный эффект этих средств зависел от восстановления процесса становления адаптивного ответа, нарушенного гипоксией. Вместе с тем, ОНК-10 и пирацетам облегчали как становление, так и упрочение УРЗД (таблица 3). При введении натрия оксибутирата, пирацетама, меклофеноксата и ОНК-10 до гипоксического воздействия достижение критерия обучения наблюдалось быстрее, чем в контрольной группе. Вызванная ими протекция выработки УРЗД, может быть связана с их антигипоксической активностью. Однако эффективность профилактического способа введения препаратов ниже, чем в случае их постгипоксического применения. При выработке РПД поиск животными безопасного отсека в «проблемной клетке» мотивировался влиянием электроболевого стимула.
Таблица 3.
Влияние ноотропов на выработку условной реакции зрительной дифференцировки у крыс при их введении в ранний постгипоксический
период
| Препарат и его доза п– число крыс | Условия опыта | Количество проб, затраченных на обучение | Время поиска (сек.) | ||
| До 2-х Ответов | До критерия | 1 Проба | 3 Проба | ||
| Физ. раствор п= 37 | Норма | 11,2±0,5 | 32,3±2,3 | 28,4±1,2 | 7,7±0,3 |
| Гипоксия | 26,3±0,8** | 45,2±2,2** | 25,6 ± 1,4 | 28,4 ± 1,2 | |
| Пирацетам 50 мг/кг п= 12 | Норма | 16,5±1,6* | 30,8±1,1 | 10,0±1,4* | 10,3±0,9 |
| Гипоксия | 16,6±1,1* | 23,1±2,3* | 17,7±0,6** | 8,7±0,8* | |
| Меклофеноксат 100 мг/кг п= 12 | Норма | 9,2±1,7 | 31,6±4,2 | 8,6±2,5* | 7,8±0,7** |
| Гипоксия | 12,2±1,6** | 30,7±3,3* | 18,1±2,7* | 12,8±1,7 | |
| ОНК -10 10 мг/кг п= 16 | Норма | 4,2±0,9** | 10,0±1,5** | 9,3±0,9* | 10,1±0,8 |
| Гипоксия | 6,3±0,8* | 16,1±2,5** | 10,9±1,3* | 10,7±1,1** | |
| ОНК-7 10 мг/кг п= 12 | Норма | 16,7±1,7* | 35,3±3,7 | 9,5±2,2* | 9,3±1,02 |
| Гипоксия | 7,6±1,3** | 46,2±3,9 | 19,5±2,7* | 12,3±1,4** | |
| Натрий оксибутират 50 мг/кг п= 14 | Норма | 6,4±2,2* | 34,2±1,1 | 29,8±1,4 | 8,2±0,6 |
| Гипоксия | 15±2,2* | 27,8±4,9* | 20,8±1,6 | 18,2±0,6* | |
Примечание. Значимость различий контроль (интактные крысы) – опыт (препарат) и контроль (после гипоксии) – опыт (гипоксия + препарат): * при Р<0,05 и ** при Р<0,01
Рисунок 1. Влияние ноотропов на выработку реакции пространственной дифференцировки при их введении в постгипоксический период
По вертикали - количество проб, затраченных животными на обучение до 2-х и 6 правильных реакций. Значимость различий контроль - опыт: * – Р <0,05
Под действием меклофеноксата, пирацетама и ОНК-10 процесс приобретения первых навыков, а затем и их упрочение ускорялся по сравнению с контролем соответственно на 28%, 33% и 31%. Кроме того эти средства уменьшали число поисковых движений в первых сеансах обучения примерно в 2 раза, а время поиска – на 55-69% (Р<0,01). Данный эффект наблюдался при введении препаратов интактным животным и в ранний постгипоксический период (рисунок 1). В тех же условиях экспериментов ОНК-7 и натрия оксибутират существенно не изменяли скорость обучения РПД. Вместе с тем, натрия оксибутират при профилактическом введении защищал процесс выработки реакции пространственной дифференцировки, что возможно связано с его антигипоксическим действием. Более сложной формой поведения является переделка РПД в 16-дверцевом лабиринте. Процесс переделок протекает с увеличением скорости выработки следующих РПД и уменьшением времени решения задач, равных по сложности. Считается, что подобная динамика отражает способность животных к феномену «положительного» переноса приобретенного опыта» на последующее обучение (Белозерцев Ю.А.,1985). По сравнению с интактными животными у крыс, подвергнутых воздействию гипоксии, отмечалось замедление на 24,5% скорости РПДп. При введении ноотропов и ОНК-10 интактным животным и в ранний постгипоксический период зафиксировано облегчение процесса переноса опыта на следующее обучение РПД (пирацетам – на 22-23%, меклофеноксат – на 23-38%, ОНК-10 – на 23-37%). Напротив, на фоне действия натрия оксибутирата не обнаружено восстановления скорости переделок РПД в постгипоксический период (таблица 4). Вместе с тем, за исключением ОНК-7 профилактическое введение ноотропов до гипоксического воздействия стабильно повышало скорость переделок РПД на 30-46% (Р<0,05). Очевидно, для выявления ноотропного действия веществ наибольшую ценность представляет методика введения препаратов в ранний постгипоксический период при выработке сложного навыка. После гипоксического воздействия у животных не наблюдается уменьшения количества ошибок к 3 сеансу последовательного чередования мест избавления, что свидетельствует о нарушении функции «переноса опыта последовательного чередования». Ноотропы, назначенные до и после гипоксии, уменьшали число ошибок, которые совершали животные при выработке реакций последовательного чередования (РПЧ). На фоне действия пирацетама число ошибок уменьшалось соотвественно на 25% и 28%%, ОНК-10 – на 39% и 52%, натрия оксибутирата - на 43% и 12%. Кроме того, количество поисковых движений при выработке реакций РПЧ было меньше, чем в контроле под влиянием пирацетама, ОНК-10, натрия оксибутирата. Очевидно, эти средства стимулируют «положительный перенос опыта последовательного чередования» при выработке реакций РПЧ.
Таблица 4.
Влияние ноотропов на переделки пространственной дифференцировки
у интактных крыс и при введении после гипоксии
| Вещество и доза n - число животных | Условия опыта | Количество проб, затраченных на переделки | |||
| 1+2 Серии | 3+4 серии | 5+6 Серии | 1-6 Серии | ||
| Физиол. Раствор n=13 | Норма | 38,8±1,4 | 35,06±0,7 | 23,3±0,7 | 97,2±2,8 |
| Гипоксия | 50,3±1,8* | 41,7±0,9 | 36,7±1,1* | 128,7±3,8* | |
| Пирацетам 50 мг/кг n=8 | Норма | 29,5±1,6* | 23,8±0,5** | 20,8±1,1* | 74,1±3,2* |
| Гипоксия | 40,8±1,7* | 30,2±0,9* | 29,7±0,7* | 100,7±2,5** | |
| Меклофеноксат 100 мг/кг n=10 | Норма | 28,8±2,2* | 20,8±1,6* | 10,2±1,8* | 59,8±5,6** |
| Гипоксия | 43,4±1,6 | 30,2±1,3* | 27,1±2,4* | 100,7±5,2* | |
| ОНК-10 10 мг/кг n=8 | Норма | 34,5±2,5* | 23,2±1,1** | 16,9±0,6* | 74,6±4,2* |
| Гипоксия | 35,8±1,8* | 19,3±0,5** | 25,5±0,5* | 80,6±2,8** | |
| ОНК-7 10 мг/кг n=8 | Норма | 44,9±4,0 | 32,6±1,3 | 20,6±1,1 | 98,1±6,4 |
| Гипоксия | 59,8±2,2* | 20,3±0,6** | 25,3±0,6* | 105,4±3,4** | |
| Натрий оксибутират 50 мг/кг n=8 | Норма | 42,6±2,9 | 26,6±1,3 | 13,9±1,1* | 97±5,3 |
| Гипоксия | 53,6±3,05 | 40,0±2,4* | 40,0±2,4* | 124,0±7,0 | |
Примечание. Значимость различий контроль (интактные крысы) – опыт (препарат) и контроль (гипоксии) – опыт (после гипоксии + препарат): * при Р<0,05 и ** при Р<0,01
Влияние адаптогенов на выработку поведенческих реакций в условиях гипоксии. Изучение влияния адаптогенов растительного происхождения на выработку условной реакции привыкания в «открытом поле» не выявило заметных сдвигов негативного обучения. Вместе с тем, гипоксия, изменяя функциональное состояние мозга, оказывает влияние на ноотропные эффекты препаратов.
Таблица 5.
Влияние адаптогенов на выработку условной реакции активного избегания у крыс в ранний постгипоксический период
| Препарат и его доза (мг\кг) п – число крыс | Условия опыта | Количество проб, затраченных на обучение | Время поиска (сек.) | ||
| До 2-х ответов | До критерия обучения | 1 проба | 3 проба | ||
| Физ. раствор n=32 | Норма | 9,5±0,5 | 12,0±0,9 | 27,03±2,3 | 10,7±0,5 |
| Гипоксия | 28,8±2,3 | 31,5±1,1 | 26,9±2,2 | 13,7±0,8 | |
| Экстракт родиолы 2 мл/кг n=20 | Норма | 7,4±0,62* | 10,9±0,17 | 28,7±0,31 | 25,4±0,36* |
| Гипоксия | 21,0±1,13* | 27,4±2,12 | 27,8±1,27 | 25,8±2,4* | |
| Экстракт женьшеня 2 мл/кг n=20 | Норма | 6,7±0,21* | 10,2±0,28 | 27,1±0,29 | 28,8±0,34* |
| Гипоксия | 10,6±3,48** | 23,7±1,28** | 28,1±1,18 | 27,5±2,03* | |
| Экстракт солодки 2 мл/кг n=20 | Норма | 6,2±0,24** | 9,1 ±0,23* | 30,0±0,44 | 29,6 0,39* |
| Гипоксия | 19,3±1,39* | 24,1±1,37** | 30,1±0,88 | 28,1±0,34* | |
Примечание. Значимость различий контроль (интактные крысы) – опыт (препарат) и контроль (после гипоксии) – опыт (гипоксия + препарат):
* при Р<0,05 и ** при Р<0,01
У интактных крыс под действием экстрактов родиолы, женьшеня и солодки ускорилось становление УРАИ, что выражалось уменьшением числа проб, затраченных на выработку 2-х реакций условного избегания.
Вместе с тем, достоверно возросло время поисковых действий в первых пробах. Процесс упрочения УРАИ и достижение критерия обучения наблюдалось на фоне действия экстракта солодки (таблица 5). При введении препаратов в постгипоксический период наиболее эффективно активировал процесс становления активного избегания экстракт женьшеня (на 77%), тогда как экстракты солодки и родиолы оказывали менее выраженное действие. Показательно, что адаптогены увеличивали время поиска безопасного отсека в «проблемной клетке». Достижение критерия обучения УРАИ быстрее (на 23-24%) вызывали экстракт женьшеня и экстракт солодки (таблица 5). Еще более эффективно адаптогены облегчали выработку УРАИ, если их назначали профилактически до гипоксии. Данное явление может быть связано с их антигипоксическим действием (рисунок 1). Под влиянием экстракта родиолы процесс становления и упрочения адаптивному навыку происходил на 43-48% быстрее по сравнению с контрольной группой, экстракта женьшеня – на 61-64,5%, экстракта солодки – на 58-70% (Р <0,05).
Таблица 6.
Влияние адаптогенов на выработку условной реакции зрительной дифференцировки у крыс до сеанса гипоксии
| Препарат и его доза (мг\кг) n– число крыс | Условия опыта | Количество проб, затраченных на обучение | Время поиска (сек.) | ||
| До 2-х ответов | До критерия | 1 Проба | 3 Проба | ||
| Физ. Раствор 2 мл/кг n=37 | Норма | 11,2±0,5 | 32,3±2,3 | 28,4±1,2 | 7,7±0,3 |
| гипоксия | 32,3±2,3 | 45,2±2,2 | 25,6 ± 1,4 | 28,4 ± 1,2 | |
| Пирацетам 50 n=12 | Норма | 16,5±1,6* | 30,8±1,1 | 10,0±1,4* | 10,3±0,9 |
| гипоксия | 16,6±1,1* | 23,1±2,3* | 17,7±0,6** | 8,7±0,8* | |
| Экстракт родиолы розовой 2 мл/кг n=16 | Норма | 18,1±0,9* | 32,1±3,1 | 23,2±0,9 | 29,8±0,8* |
| гипоксия | 26,4 ±3,1 | 40,2 ±3,8 | 29,2 ± 0,8 | 21,4 ± 1,8 | |
| Экстракт женьшеня 2 мл/кг n=16 | Норма | 19,2±0,8* | 38,2±2,2 | 26,3±0,7 | 28,1±0,9* |
| гипоксия | 28,4 ±2,4 | 38,2 ±2,2* | 30,0 ±0,9 | 24,4 ±2,2 | |
| Экстракт солодки 2 мл/кг n=18 | Норма | 20,01±0,9* | 32,8±2,4 | 29,6±0,4 | 26,1±0,8* |
| гипоксия | 21,8 ±3,1* | 37,6 ±2,1* | 28,6 ±0,5 | 26,1 ±0,9 | |
Примечание. Значимость различий контроль (интактные крысы) – опыт (препарат) и контроль (гипоксия) – опыт (гипоксия + препарат): * при Р<0,05
и ** при Р<0,01
Исследование влияния растительных адаптогенов на выработку УРЗД с вероятностным предъявлением зрительных стимулов в Y- образном лабиринте показало, что у интактных животных эти средства замедляли появление 2-х правильных условных реакций. Вместе с тем, скорость достижения критерия УРЗД не отличалась от контроля, т.к. изученные адаптогены стимулировали процесс упрочения поведенческой реакции. Более выраженная ноотропная активность обнаружена при профилактическом введении экстракта женьшеня и экстракта солодки (таблица 6). Повреждающее действие сеанса дозированной гипоксии на выработку УРЗД экстракт женьшеня устранял в результате более быстрого упрочения сложного поведенческого навыка, а экстракт солодки – становления и упрочения УРЗД. Их протекторное антиамнестическое действие уступало эталонному ноотропу пирацетаму. Обращает на себя внимание, что ноотропная активность экстракта женьшеня снизилась при его введении в постгипоксический период, тогда как экстракта солодки не изменилась. С другой стороны, экстракт женьшеня и экстракт родиолы розовой активировали скорость выполнения УРЗД после достижения критерия обучения.
Следовательно, экстракты женьшеня и солодки оказывают протекторное действие, устраняя гипоксически вызванные нарушения процесса обучения сложному навыку, основанному на различении вероятностно предъявляемой зрительной метки расположения безопасного отсека.
В экспериментах установлено, что фитосредства оказывали неодинаковое влияние на выработку реакции пространственной дифференцировки. У интактных крыс процесс выработки РПД с 4-кратным выбором направления движения в безопасный отсек протекает в две стадии и завершается в среднем через 29,6±1,1 проб. В этих условиях у интактных крыс не обнаружено влияния экстракта родиолы розовой на выработку РПД. Вместе с тем, введение экстракта женьшеня стимулировало поиск и выполнение первых двух правильных РПД, а затем и упрочения адаптивной реакции. Скорость научения РПД возросла на 25% (Р<0,05). На фоне действия экстракта солодки ускорялось становление 2-х правильных ответа и на 42% – упрочение РПД (контроль – 29,6±1,1 пробы, опыт – 17,2±1,6 пробы, Р<0,05). Таким образом, у интактных крыс экстракты женьшеня и солодки стимулировали выработку комплексной реакции пространственной дифференцировки.
Животные, перенесшие сеанс дозированной гипоксии, имели существенные отличия в показателях процесса выработки РПД. В частности, у них зарегистрировано в 1,5-2 раза больше времени поисковой активности и почти на 28% замедление скорости обучения РПД.
Рисунок 2. Влияние профилактического введения адаптогенов на выработку реакции пространственной дифференцировки при гипоксии
По вертикали - количество проб, по горизонтали – количество проб, затраченных животными на обучение. Значимость различий контроль - опыт:
* – Р <0,05
При предварительном введении экстрактов женьшеня и солодки животные раньше, чем в контроле совершали первые правильные РПД и быстрее достигали критерия обучения (в среднем на 18-37%). Значение их протекторного действия было сравнимо с антигипоксантом натрием оксибутиратом и пирацетамом. В группе крыс, которым экстракт родиолы вводили до гипоксии, отмечено уменьшение числа поисковых движений в первых пробах и ускорение становления реакции, но не менялась скорость упрочения РПД (рисунок 2). Назначение адаптогенов в постгипоксический период также облегчало становление РПД, но повышение скорости выработки РПД вызывал лишь экстракт солодки.
В следующей серии опытов установлено, что профилактическое применение экстракта солодки и пирацетама при гипоксии уменьшало число ошибок, совершенных животными при выработке 1-3 реакции последовательного чередования в «проблемной клетке», соответственно на 15% и 21% (Р <0,05). Вместе с тем, экстракты родиолы, женьшеня и солодки улучшали выработку РПЧ в 4-6 сеансе переделок соответственно на 15%, 24% и 26% (Р <0,05).
Сравнение антигипоксических свойств препаратов
Антигипоксическая активность препаратов при изучении устойчивости крыс к острой нормобарической гиперкапнической гипоксии выявлено, что в контроле продолжительность резервного времени составляла 45,3±2,3.
Рисунок 3. Антигипоксическая активность ноотропов и адаптогенов при острой нормобарической гиперкапнической гипоксии у крыс
По вертикали - резервное время в мин., по горизонтали - эффекты препаратов.
Значимость различий контроль – опыт: * - Р<0,05, ** - Р<0,01
Тестирование устойчивости животных к гипоксии показало, что назначение антигипоксанта натрия оксибутирата увеличивало продолжительность резервного времени на 29,4% (рисунок 3). Наиболее выраженной антигипоксической активностью обладали ОНК-7, ОНК-10, экстракт родиолы розовой и экстракт солодки. Эти средства увеличивали продолжительность резервного времени в условиях гермокамеры соответственно на 24%, 20%, 26% и 18% (Р <0,05).
ВЫВОДЫ
1. Острая нормобарическая гиперкапническая гипоксия вызывает угнетение процесса становления и упрочения новых адаптивных реакций: активного избегания, комплексного пространственного навыка, зрительных дифференцировок, их переделок и реакций последовательного чередования.
2. Оксиникотиноилглутаминовая кислота (ОНК-10) ускоряет выработку и запоминание простых и сложных адаптивных реакций у интактных животных и животных, подвергнутых воздействию острой гипоксии. Оксиникотиноил ГАМК (ОНК-7) угнетает обучение простым адаптивным ответам и не влияет на выработку и переделки сложных поведенческих реакций, в том числе, нарушенных острой нормобарической гипоксией.
3. Экстракт солодки облегчает выработку и запоминание простых и сложных адаптивных поведенческих реакций у интактных животных и в условиях острой нормобарической гипоксии. Экстракт женьшеня стимулирует выработку простых и сложных адаптивных поведенческих реакций у животных, подвергнутых острой нормобарической гипоксии. Экстракт родиолы розовой нормализует выработку активного избегания и реакции последовательного чередования при профилактическом применении.
4. Оксиникотиноилглутаминовая кислота (ОНК-10), оксиникотиноил ГАМК (ОНК-7), экстракт родиолы и экстракт солодки оказывают выраженное антигипоксическое действие, которое сопоставимо с эффектом антигипоксанта натрия оксибутирата.
Список опубликованных работ по теме
диссертационного исследования:
- Авсеенко Н.Д., Григорьева О. Н.(Стасюк О.Н.) Изучение влияния ноотропов на негативное научение при воздействии гипоксии // Забайкальский медицинский вестник. 1996. № 2. С. 16-20.
- Стасюк О. Н., Авсеенко Н.Д., Положенко И.Н. Влияние гипоксии на познавательную деятельность в процессе обучения // Медико-биологические аспекты системы образования: мат. Первой Всероссийской научно-практической конференции. Чита, 2001. С. 10-13.
- Стасюк О.Н., Авсеенко Н.Д., Положенко И.Н., Сердцев М.И. Анализ лекарственного сырья в районах Восточного Забайкалья // Медико-биологические аспекты системы образования: мат. Первой Всероссийской научно-практической конференции. Чита, 2001. С. 13-14.
- Стасюк О.Н., Авсеенко Н.Д. Влияние острой нормобарической гипоксии на образование адаптивных поведенческих реакций в эксперименте // Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности (МАНЭБ) 2009. № 3. С. 157-160.
- Стасюк О.Н., Авсеенко Н.Д., Кохан С.Т. Золотой корень как средство, защищающее познавательную деятельность мозга при недостатке кислорода // Молодежь и наука Забайкалья: мат. молодежной научной конференции. 2011. С. 120-123.
- Стасюк О. Н., Авсеенко Н.Д. Защита познавательной деятельности мозга при травмах, сопровождающихся дефицитом кислорода // Итоги пятилетки: 2006-2011 годы: труды Второго съезда хирургов Забайкальского края. Краснокаменск, 2011. С. 209-212.
- Стасюк О.Н., Альфонсова Е.В., Авсеенко Н.Д. Сравнительный анализ влияния адаптогенов и ноотропов при дефиците кислорода // Физическая культура и спорт в условиях глобализации образования: мат. Третьей Всероссийской науч.-практич. конф. // Чита: Забайкальский государственный гуманитарно - педагогический университет им. Н.Г. Чернышевского, 2011. С. 187-189.
- Стасюк О.Н., Альфонсова Е.В., Авсеенко Н.Д. Экстракт солодки как адаптоген при преморбидных состояниях у лиц, занимающихся физической культурой и спортом // Физическая культура и спорт в условиях глобализации образования: мат. Третьей Всероссийской научно-практической конференции. Чита: Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н.Г. Чернышевского, 2011. С. 189-191.
- Стасюк О. Н. Влияние веществ ноотропного типа действия на кислотно-основное состояние у крыс при дефиците кислорода // Ученые записки Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н.Г. Чернышевского 2012. Т. 1, № 42. С. 122-126.
- Стасюк О.Н., Альфонсова Е.В. Экспериментальное исследование влияния родиолы розовой на познавательную деятельность // Фундаментальные исследования. 2012. Т. 5, № 1. С. 193-196.
- Авсеенко Н.Д., Стасюк О.Н., Белозерцев Ю.А., Юнцев С.В., Белозерцев Ф.Ю. Влияние экстракта солодки на выработку адаптивных реакций в условиях гипоксии / // Человек и лекарство : мат. ХIХ Российского национального конгресса. М., 2012. С. 348.
- Стасюк О.Н., Альфонсова Е.В., Забродина Л.А. Сравнительный анализ влияния ноотропов и адаптогенов на выработку условной реакции при гипоксии // Совр. проблемы науки и образования. 2012. Т. 1, № 5. URL:www science-education. ru/105-6941.
- Стасюк О. Н., Авсеенко Н.Д. Фитосредства для коррекции преморбидных состояний у лиц, занимающихся физической культурой и спортом // Адаптацiйнi можливостi дiтей та молодi : мат. междунар. науч.-практич. конф. Одесса, 2012. С. 318-321.
- Стасюк О.Н., Авсеенко Н.Д., Белозерцев Ф.Ю. Нейротропные средства : уч. пособие Чита : Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н.Г. Чернышевского, 2012. 96 с.
СТАСЮК ОЛЬГА НИКОЛАЕВНА
СРАВНЕНИЕ АНТИГИПОКСИЧЕСКОЙ И МНЕСТИЧЕСКОЙ
АКТИВНОСТИ РЯДА НООТРОПОВ И АДАПТОГЕНОВ
(экспериментальное исследование)
Автореферат диссертации
на соискание ученой степени
кандидата медицинских наук
Подписано в печать 21.01.2013 Формат 60х84/16.
Бумага писчая. Уч.- изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №25
Отпечатано в типографии ИПК МГУ им. адм. Г.И. Невельского
690059 г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, 50а
