Инсульт является одной из самых распространенных причин смертности населения во всем мире. Резкое эпидемиологическое увеличение распространенности данного патологического процесса (за последние 20 лет) связывают с увеличением средней продолжительности жизни человека. Нарушение мозгового кровообращения и развивающиеся на фоне патологии когнитивные и моторные нарушения являются частой причиной утраты работоспособности и инвалидизации населения, что приносит значимый экономический ущерб государству и обществу [1].
На фоне различных цереброваскулярных заболеваний достаточно часто формируются тревожно-депрессивные расстройства. Множество современных исследований предоставляют все больше доказательств взаимосвязанности данных патологических процессов. Сформировавшееся у человека депрессивное расстройство может стать причиной развития сердечно-сосудистых заболеваний, инсульта и транзиторных ишемических атак, вызванных нейровоспалительными процессами и активацией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси, приводящей к снижению выработки серотонина, нарушению функционирования симпатической нервной системы на фоне стресса. Цереброваскулярные заболевания представляют высокий риск развития депрессивного расстройства, связанного с возможной инвалидизацией, утратой трудоспособности, изменением социального статуса и возможным отсутствием социальной поддержки. Постинсультная депрессия наиболее часто развивается в течение первых месяцев после развившегося патологического процесса, однако риск развития депрессивного расстройства остается высоким и сохраняется в течение первых нескольких лет. Наличие сопутствующего расстройства значительно осложняет терапию основного заболевания, снижает ее эффективность и является фактором повышения рисков смертности. За последние два десятилетия был достигнут значительный прогресс в выявлении и лечении депрессивного расстройства, сформировавшегося после инсульта, а включение антидепрессантов в терапию данных пациентов будет наблюдаться все чаще. Комбинированная терапия положительно сказывается на динамике восстановления, улучшения моторных и когнитивных функций, а также значительно снижает уровень смертности среди данной группы пациентов [1].
Для устранения последствий нарушения мозгового кровообращения в медицинской практике используется комплексная фармакотерапия, направленная на замедление процесса повреждения ткани головного мозга, приводящая к морфологическому и метаболическому восстановлению нервной ткани и её окружения. В качестве терапии используется большой пул препаратов: антиагреганты, церебральные вазодилататоры, антиоксиданты, антигипоксанты и др. [2].
Множество исследований указывает на эффективность производных ГАМК (линейной и циклической) в коррекции последствий нарушений мозгового кровообращения. Данные препараты обладают широким спектром фармакологической активности (вазодилатирующая, антиоксидантная, антигипоксическая, противосудорожная и ноотропная) и высоким уровнем безопасности. Многие фармакологические свойства, характерные для данной группы препаратов, могут успешно применяться для коррекции как острых, так и отдаленных последствий нарушения мозгового кровообращения и подчеркивают перспективность проведения исследований в данном направлении [3]. Фармакологическая активность линейных и циклических производных ГАМК в значительной степени определяется способностью прохождения через гемато-энцефалический барьер, и добавление лиофильного фрагмента часто значительно повышало активность основной структуры (фенибут, толибут, баклофен, фонтурацетам) [3; 4]. С этой позиции привлекает внимание структура адамантана, которая благодаря своей липофильности не только повышает проницаемость молекулы через гистогематические барьеры и снижает скорость элиминации, но и обладает самостоятельной фармакологической активностью (актопротекторная, антидепрессантная, противодементная, противосудорожная и др.) [5; 6].
У представленного в данной статье адамантанового производного ГАМК (ВКМ-22) в предыдущих исследованиях было выявлено антидепрессантное и ноотропное действие, которое было обусловлено влиянием на дофамин- и ГАМК-ергическую систему. Это сделало целесообразным исследование его влияния на уровень неврологического дефицита (сенсорно-моторную и когнитивную функции) в условиях экспериментальной ишемии головного мозга, учитывая свойственные для производных ГАМК и адамантана ноотропное и противосудорожное действие.
Цель исследования: изучить влияние нового адамантанового производного ГАМК на уровень неврологического дефицита в условиях экспериментального нарушения мозгового кровообращения.
Материал и методы исследования
Исследование проведено на 40 беспородных самцах крыс возрастом 6 месяцев и массой 280-320 г, (НИИ ГТП, г. Волгоград). Содержание животных и все манипуляции с ними выполняли с соблюдением всех правил лабораторной практики при проведении доклинических исследований в РФ (Приказ МЗ РФ от 01.04.2016 № 199н «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики», ГОСТ 33044-2014.). Исследование было одобрено локальным этическим комитетом (Региональный исследовательский этический комитет Волгоградской области, регистрационный номер: ИРБ 00005839 IORG 0004900 (OHRP)) (справка № 2021/034 от 19.04.2021 года). Количество животных в группе (n=10) соответствовало рекомендациям по проведению доклинических исследований лекарственных средств [7]. Исследуемое соединение синтезировано на кафедре органической химии (ФГБОУ ВО «СамГТУ», Самара).
Дизайн исследования представлен на рисунке 1.
Рис. 1. Дизайн эксперимента, ООСА – окклюзия общих сонных артерий
Нарушение мозгового кровообращения моделировалось посредством одномоментной двусторонней необратимой окклюзии общих сонных артерий [3]. В качестве наркоза использовалась комбинация золетила 20 мг/кг (Zoletil®100, Valdepharm, France) и ксилазина 8 мг/кг (Xyla, Interchemie, Netherlands), которая не снижает артериальное давление, что позволяет добиться единичной гибели на данной модели. Спустя 24 часа после хирургического вмешательства проводилась оценка выраженности неврологического дефицита при помощи шкалы McGraw [8]. После проведения оценки выраженности неврологического дефицита были сформированы следующие экспериментальные группы (n=10):
- ложнооперированные (ЛО) животные;
- «НМК+NaCl», получавшие в качестве лечения физ. р-р (0,5 мл/100 г массы тела);
- «НМК+ВКМ-22», получавшие исследуемое соединение (14 мг/кг);
- «НМК+цитиколин», получавшие перорально препарат цитиколин (500 мг/кг).
Доза исследуемого соединения была выбрана как наилучшая по результатам предыдущих исследований, доза препарата сравнения была выбрана как наиболее эффективная по литературным данным [9]. Продолжительность терапии составляла 7 суток.
После завершения курса терапии состояние животных оценивалось в батарее поведенческих тестов. В тесте «Открытое поле» (установка производства НПК «Открытая наука», Россия, продолжительность 3 минуты) оценивалась двигательная активность (количество пересеченных грызуном квадратов) и ориентировочно-исследовательская активность (коэффициент равный сумме совершенных стоек и количества заглядывания в отверстия установки) [3].
В тесте «Ротарод» (установка производства ООО «Нейроботикс», Россия) по продолжительности удержания на вращающемся (25 оборотов в минуту) стержне оценивалась координация движений [10].
В «Адгезивном тесте» (продолжительность 3 минуты) оценивалась сенсорно-моторная функция животных, в качестве основного показателя учитывался латентный период обнаружения и удаления инородного объекта (матерчатый пластырь 5х5 мм) с ладонной поверхности передних лап.
Рис. 2. Схема проведения теста «Распознавание нового объекта»
В тесте «Распознавание нового объекта» (РНО) оценивалось состояние когнитивных функций животных (кратковременной памяти). В процессе тестирования с помощью секундомера фиксировалось суммарное время исследования объекта (цилиндр или куб высотой 10-12 см), которое выражалось в обнюхивании, лизании и покусывании. Тест проводился в два этапа. На первом этапе (ознакомление) животное помещали в чистую клетку (545х395х200 мм) с двумя одинаковыми объектами, на втором этапе (тестирование) также помещали в эту же клетку, но один из объектов (цилиндр) заменяли новым (куб). Продолжительность каждого этапа составляла 3 минуты, а промежуток между этапами – 60 минут. В качестве основного показателя рассчитывался индекс дискриминации (время, затраченное на изучение нового объекта минус время, затраченное на изучение старого объекта на этапе тестирования).
Статистическую обработку данных проводили с помощью программы MS Excel 2019. Тип распределения определяли с использованием критерия Шапиро-Уилка, сравнение групп осуществляли по критериям Краскела-Уоллиса и Дана. Данные представлены в виде среднего, медианы и интерквартильного интервала. Различия считали статистически значимыми при p <0.05.
Результаты исследования и их обсуждение
В тесте «Открытое поле» у животных с нарушением мозгового кровообращения было выявлено статистически значимое снижение двигательной (на 49%) и ориентировочно-исследовательской активности (на 86%) в сравнении с группой ложнооперированных (ЛО) животных (рис. 3А). Среди групп животных, получавших в качестве лечения соединение ВКМ-22 и цитиколин, наблюдалась тенденция к повышению двигательной активности в сравнении с группой «НМК+NaCl». Однако статистически значимо отличался только уровень ориентировочно-исследовательской активности. В группе, получавшей ВКМ-22, показатель ориентировочно-исследовательской активности в сравнении с группой, не получавшей лечения («НМК+NaCl»), увеличился на 55%, а в группе, получавшей референтный препарат сравнения цитиколин («НМК+цитиколин»), показатель ориентировочно-исследовательской активности превышал группу контроля на 50%.
Рис. 3. Показатели поведения животных в тесте (А) и (Б) - «Открытое поле», (В)и (Г) - «Адгезивный тест», (Д) - «Ротарод», (Е) - «Распознавание нового объекта»
Примечание: # – различия статистически значимы относительно группы «ЛО» при p <0,05; * – различия статистически значимы относительно группы «НМК+NaCl» при p <0,05.
В тесте «Ротарод» у животных, получавших в качестве лечения физиологический раствор «НМК+NaCl», было выявлено выраженное нарушение координации движений, приводящее к снижению продолжительности удержания на вращающемся стержне на 88% в сравнении с ложнооперированной группой (рис. 3Б). А в группах животных, получавших ВКМ-22 и цитиколин, данный показатель статистически значимо превышал результаты животных, не получавших лечение («НМК+NaCl»), на 73% и 68% соответственно.
В «Адгезивном тесте» выраженные сенсорно-моторные нарушения у контрольных животных («НМК+NaCl») замедляли скорость обнаружения (на 81%) и удаления стикера (на 76%) с ладонной поверхности передних лап в сравнении с ложнооперированной группой (рис. 3В). У животных, получавших исследуемое соединение ВКМ-22, в сравнении с группой, не получавшей лечение («НМК+NaCl»), скорость обнаружения инородного объекта была быстрее на 46%, а скорость удаления объекта сокращалась на 50%. В группе животных, получавших в качестве лечения цитиколин, скорость обнаружения стикера увеличивалась на 57%, а скорость удаления стикера с ладонной поверхности передних лап на 45% в сравнении с группой, получавшей в качестве лечения физиологический раствор («НМК+NaCl»).
В тесте «Распознавание нового объекта» на этапе тестирования, когда животное помещали в клетку со знакомым и новым объектом, животные, не получавшие лечения, одинаковые промежутки времени затрачивали на исследование обоих объектов, не отдавая предпочтения новому, что указывает на выраженные нарушения кратковременной памяти на фоне патологического процесса. В то же время животные, получавшие соединение ВКМ-22 и препарат сравнения («НМК+цитиколин»), отдавали большее предпочтение новому объекту, что указывает на сохранение памятного следа с этапа ознакомления (улучшение когнитивных функций у животных с ишемией головного мозга на фоне лечения).
Заключение
Исследуемое адамантановое производное ГАМК соединение ВКМ-22 при курсовом введении в условиях нарушения мозгового кровообращения значительно снижало выраженность неврологического дефицита, повышая продолжительность удержания на вращающемся стержне в тесте «Ротарод» и сокращая латентный период обнаружения и удаления стикера с ладонной поверхности передних лап в «Адгезивном тесте». Также введение животным с нарушением мозгового кровообращения адамантанового производного ГАМК способствовало восстановлению когнитивной функции, повышая ориентировочно-исследовательскую активность в тесте «Открытое поле» и индекс дискриминации в тесте РНО. С учетом имеющихся данных об антидепрессантной и ноотропной активности адамантановое производное ГАМК представляет интерес для дальнейшего исследования в целях разработки на его основе средства для коррекции последствий нарушения мозгового кровообращения, в том числе у пациентов с тревожно-депрессивными настроениями.