Влияние глибенкламида на двигательную и поведенческую активность животных при черепно-мозговой травме в высокогорье

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 59.089: 618.831-005.4-092.9-03:612.76           

Черепно-мозговая травма (ЧМТ) является ведущей причиной смертности во всем мире. Ежегодно в мире 5,48 миллиона человек страдают от тяжелой ЧМТ (73 случая на 100 000 человек). ЧМТ приводит к потере здоровья, инвалидности, снижению качества жизни и ложится тяжелым бременем на систему здравоохранения и экономики в результате снижения производительности труда и высоких затрат на реабилитацию и лечение больных [1]. Выжившие после ЧМТ часто испытывают долгосрочные изменения в когнитивных, моторных функциях организма. Поэтому поиск способов лечения названного состояния остается актуальной проблемой современной медицины. На сегодняшний день признанным методом коррекции расстройств, возникающих в результате ЧМТ является декомпрессивная краниоэктомия [2]. Однако, жизнеспасительная процедура эффективна, если ее провести в течение первых 24 часов после травмы, что на практике случается довольно редко. Поздняя декомпрессивная краниоэктомия, когда развился отек головного мозга, не гарантирует положительного эффекта [3]. Помимо этого, метод имеет большое количество осложнений. Поэтому, не прекращаясь, ведется поиск новых средств коррекции нарушений, возникающих при ЧМТ. С 2001 года проходит экспериментальное и клиническое изучение нейропротективных возможностей глибенкламида — представителя второй генерации производных сульфонилмочевины [4]. Защитные эффекты глибенкламида реализуются путем ингибирования рецептора сульфонилмочевины 1 (Sur1), предотвращая отек головного мозга, который определяет высокую смертность и инвалидивазию при ЧМТ [5].

Считается, что горы занимают около 40% суши, при этом на горных высотах функциональные отправления организма в норме, патологических состояниях и оперативных вмешательствах существенно отличаются от данных, полученных на равнине [6–9]. Освоение природный ресурсов, расположенных на горных высотах всегда сопряжено с большим риском травматизма. При этом имеются данные и об особенностях действия лекарственных средств в условиях высокогорья [10].

Поэтому, целью исследования стало оценить влияние глибенкламида на локомоторную, поведенческую активность и работоспособность животных при ЧМТ в условиях высокогорья.

Материалы и методы

Объектом исследования явились 82 белых беспородных крыс-самцов массой 250–310 г. Перед началом эксперимента животных разделили на 2 серии (низкогорную и высокогорную), в каждую серию вошло по 3 группы животных: 1 группа — интактные животные, 2 — крысы с моделированной ЧМТ, 3-я группа — животные с коррекцией ЧМТ глибенкламидом. Низкогорная серия эксперимента была проведена в Лаборатории экспериментального моделирования патологических процессов Киргизско-Российского славянского университета (г. Бишкек, высота 760 м над ур. моря). Высокогорная серия моделировалась на высокогорной базе Института горной физиологии и медицины НАН КР (перевал Туя-Ашу — 3200 м над ур. моря). Экспериментальное моделирование ЧМТ воспроизводилось по методике Y. Tang (1997). Высота падения груза составила 90 см, а вес груза 68 г. Данная модель ЧМТ обеспечивает создание очагового повреждения, в том числе, ушиба мозга, что непременно отражается на локомоторной и психоэмоциональной активности, координации движений и когнитивных функциях [11]. Через 1 час и повторно через 12 часов животным соответствующих групп проводилась коррекция микронизированным глибенкламидом в дозе 0,1 мг/кг per os.

Поведенческая активность оценивалась по методике «Открытое поле», мышечная сила по методике С. В. Сперанского на 3-и сутки эксперимента. Во время эксперимента все манипуляции с животными осуществлялись согласно «Правилам лабораторной практики в Российской Федерации» (Приказ МЗ РФ от 19 июня 2003 №267).

Статистическая обработка полученных данных проводилась в программе SPSS 16.0. Нормальность распределения оценивали согласно критерию Колмагорова-Смирнова. В случае нормального распределения данных использовали параметрический t-критерий Стьюдента. В случае ненормального распределения данных статистическую обработку проводили с использованием U-критерия Мана-Уитни. Достоверными считались отличия с уровнем значимости более 95% (p<0,05).

Результаты и обсуждение

На представленном в работе материале (Таблица 1) изменения поведенческой активности при ЧМТ, возникшей в низкогорье, носят разнонаправленный характер.

Таблица 1.

ИЗМЕНЕНИЕ ДВИГАТЕЛЬНОЙ, ПОВЕДЕНЧЕСКОЙ

И ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ У КРЫС С ЧМТ (M+m)

Показатели	Группа
	Низкогорье		Высокогорье
	Контроль (n=18)	ЧМТ (n=9)	Контроль (n=10)	ЧМТ (n=9)
Наружные квадраты	37,4±2,3	12,2±3,4***	32,0±2,04	17,8±2,3***
Внутренние квадраты	2,2±0,3	1,1±0,4	2,0±0,4	0,0±0,3**
Стойки	4,8±0,5	3,8±1,2	4,1±0,5	1,6±0,2***
Норки	2,8±0,3	3,0±0,8	4,2±0,7	1,0±0,0**
Груминг	3,6±0,4	2,6±1,5	3,6±0,5	1,6±0,2**
Дефекация	0,4±0,2	1,3±0,6	3,7±0,4	5,1±0,4*^
Работоспособность	10,8±0,7	5,8±0,6**	7,1±0,4	6,05±0,8

Примечание: *P<0,05, **P<0,01, ***P<0,001. Разница достоверна в группах с ЧМТ и контролем.

P<0,05 Различия достоверны между данными крыс с ЧМТ в высокогорье и ЧМТ в низкогорье

Так, локомоторная активность у животных с ЧМТ в низкогорье по наружным квадратам достоверно снизилась на 67% (P<0,001), со стороны ориентировочно-исследовательского поведения значимых изменений не отмечалось, хотя, наблюдалась тенденция к снижению показателей активности по внутренним квадратам, стойкам и грумингу на 50%. Уровень тревожности и связанное с ним увеличение количества болюсов дефекации возросло, но эти изменения не имели значимых различий по сравнению с контрольными животными. При этом присутствовало значимое снижение мышечной силы на 43% по сравнению с данными интактных животных (P<0,001).

На основе анализа литературных источников [12] можно заключить, что в генезе повреждения мозга при ЧМТ важную роль играет ишемический каскад, который сопровождается экзайтотоксичностью, нейровоспалением, программированной и случайной гибелью нервных клеток, что нашло яркое отражение в изменении поведенческой активности животных. В ответ на ЧМТ развивается разнообразная неврологическая симптоматика, характеризующаяся угнетением двигательных, ориентировочно- исследовательских и эмоциональных реакций в купе со снижением мышечной силы обусловлены с неврологическим дефицитом и морфофункциональными изменениями в системе кровообращения мозга, возникающими в ответ на ЧМТ [13–15].

Поведенческая, двигательная, психоэмоциональная активность и работоспособность крыс с ЧМТ в высокогорье по сравнению с данными здоровых животных, побывавших на той же высоте (Таблица 1) характеризовалась снижением локомоторный активности по наружным квадратам на 44% (P<0,001), а по внутренним — с 2,0±0,4 до 0,0±0,3 квадратов (P<0,01), угнетением исследовательской активности в виде снижения показателей стоек на 60% (P<0,001), норок — на 76% (P< 0,01) и груминга — на 55% (P<0,01); нарастанием эмоционального напряжения, выразившимся увеличением актов дефекации на 37% (P<0,05).

Крысы с ЧМТ, нанесенной в условиях высокогорья, в отличие от животных с ЧМТ в низкогорье предпочитали двигаться по наружным и не посещать внутренних квадратов. Наблюдалась тенденция к снижению стоек, норочного рефлекса и груминга. Однако, психоэмоциональная активность, оцениваемая частотой болюсов дефекации, у крыс с ЧМТ в высокогорье повышена в 3,9 раза (P<0,05) в сравнении с одноименной группой в низкогорье. Уровень работоспособности при этом достоверно не изменился. Последнее явление вполне объяснимо учением академика Л. А. Орбели [16] о функциональных резервах организма, согласно которому организм каждого человека имеет скрытые, резервные возможности, которые используются, когда он попадает под воздействие негативных факторов. Конгломератом «негативных факторов» в наших экспериментах явились стресс животных, возникший в ответ на транспортировку по крутым горным подъемам и спускам, действие экзогенной гипоксии на головной мозг и организм в целом, а также сами экспериментальные вмешательства. Перечисленные факторы привели к мобилизации энергетического и пластического обмена веществ в головном мозге, что отразилось на работоспособности животных. Такая интерпретация сохранения работоспособности у крыс с ЧМТ, нанесенной в высокогорье на том же уровне, что и у крыс с ЧМТ в низкогорье, вполне подтверждается словами В. П. Загрядского, рассматривающего «физиологию человека при воздействии на него экстремальных факторов, прежде всего, физиологией резервных возможностей организма», а само понятие «функциональный резерв организма» он обозначил как адаптационную способность организма усиливать во много раз интенсивность своей деятельности по сравнению с состоянием относительного покоя» [17].

Влияние глибенкламида на поведенческую, двигательную, психоэмоциональную активность и работоспособность крыс с ЧМТ в низкогорье (Таблица 2) выражено лишь тенденцией к увеличению пересеченных крысами наружных квадратов и их работоспособности.

Таблица 2.

ИЗМЕНЕНИЕ ДВИГАТЕЛЬНОЙ, ПОВЕДЕНЧЕСКОЙ И ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ У КРЫС С ЧМТ ДО И ПОСЛЕ КОРРЕКЦИИ ГЛИБЕНКЛАМИДОМ

Показатели	Группа
	Низкогорье		Высокогорье
	До коррекции (n=9)	После коррекции (n=9)	До коррекции (n=9)	После коррекции (n=9)
Наружные квадраты	12,2±3,4	21,5±3,7	17,8±2,3	36,0±35***
Внутренние квадраты	1,1±0,4	1,0±0,3	0,0±0,3	0,8±0,2*
Стойки	3,8±1,2	3,9±1,1	1,6±0,2	3,8±0,7*
Норки	3,0±0,8	2,5±0,4	1,0±0,0	4,0±0,4***
Груминг	2,6±1,5	2,0±0,5	1,6±0,2	2,4±0,4
Дефекация	1,3±0,6	1,6±0,6	5,1±0,4	1,5±0,4***
Работоспособность	5,8±0,6	7,6±0,6	6,05±0,8	12,4±0,9***

Примечание: *P<0,05, **P<0,01, ***P<0,001 в группах после коррекции в сравнении с показателями до применения препарата

В группе крыс с ЧМТ, моделированной в высокогорье отмечается статистически значимое, положительное влияние глибенкламида. Так, на 3-и сутки отмечено, что локомоция по наружным квадратам увеличилась в 2 раза (P<0,001), показатель стоек возрос в 2,3 раза, количество заглядываний в норки увеличилось в 4 раза (P<0,01). Уровень дефекации снизился на 70% (P<0,001), свидетельствуя о снижении эмоциональной напряженности, а работоспособность животных, которые получали препарат, повысилась в 2,04 раза (P<0,001).

В отличие от многих других экспрессируемых SUR1-регулируемых каналов в различных системных тканях, SUR1-TRPM4 уникален тем, что он обычно не присутствует в ЦНС, но активируется после повреждения ЦНС [18], а повышенная его экспрессия ведет к цитотоксическому, ионному и вазогенному отекам, геморрагической трансформации с последующей гибелью клеток. Ингибирование SUR1-TRPM4 препаратом глибенкламид предотвращает или ограничивает образование отека головного мозга и прогрессирование кровоизлияния на ранних стадиях травмы с минимальными побочными эффектами [19].

На основании научных положений академика Л. А. Орбели и В. П. Загрядского можно выдвинуть гипотезу, что влияние глибенкламида детерминировано его возможностью мобилизовать резервные возможности микроциркуляции головного мозга при ЧМТ в условиях высокогорья. Иначе говоря, центральная нервная система у животных с ЧМТ в высокогорье более чувствительна к действию глибенкламида, чем в низкогорье. С точки зрения экспериментальной клинической физиологии это значит, что глибенкламид в высокогорье обладает более выраженным нейротропным эффектом, чем в низкогорье.

Заключение

Черепно-мозговая травма оказывает существенное влияние на поведенческую активность животных. Высокогорная гипоксия осложняет течение черепно-мозговой травмы, нарушения индивидуального поведения крыс в высокогорье с ЧМТ без применения глибенкламида более выражены, чем в аналогичных опытах в предгорье. Коррекция ЧМТ глибенкламидом, проведенная в условиях высокогорья демонстрирует выраженный позитивный нейротропный эффект.