Опубликовано в журнале:
Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2006, приложение 1

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРЕПАРАТА "МЕКСИДОЛ" ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ИШЕМИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА

Н.И.Нечипуренко, Л.А.Василевская, Т.В.Грибоедова, Н.Ю.Щербина, Ю.И.Мусиенко
Республиканский научно-практический центр неврологии и нейрохирургии, Минск

Мексидол в раннем постишемическом периоде на модели локальной ишемии мозга у кроликов уменьшал ПОЛ, увеличивал активность антиоксидантных ферментов и усиливал транспорт кислорода к мозговой ткани, мозговую и внутрикожную гемодинамику. Полученные данные подтверждают выраженное нейропротекторное действие мексидола.

Ключевые слова: ишемия головного мозга, церебральная микрогемодинамика, кислотно-основное состояние, перекисное окисление липидов, мексидол

Цереброваскулярные заболевания ишемического генеза имеют тенденцию к росту, омоложению, сопряжены с тяжелым клиническим течением, высокими показателями инвалидности и смертности. Поиск новых подходов к терапии острого ишемического инсульта является одной из актуальных проблем экспериментальной и клинической неврологии.

Развитие ишемии головного мозга - мультифакториальный патофизиологический процесс, включающий снижение энергопродукции с нарушением активного транспорта разных ионов через мембраны, отклонения в функции эксайтотоксических медиаторов возбуждения в структурах мозга, возрастание уровня ионизированного кальция в нейроне. На фоне развивающегося метаболического ацидоза происходят гиперпродукция свободных радикалов и активация реакций оксидантного стресса [4,6,7]. Ацидоз угнетает метаболические процессы и ионный транспорт, способствует развитию клеточного отека, а также оказывает цитотоксическое действие, изменяя физико-химические свойства мембран нейронов и сосудистого эндотелия, усугубляемое активацией реакций свободнорадикального окисления [10,12,14]. Совокупность этих пато-биохимических реакций приводит к развитию инфаркта головного мозга.

Одной из ключевых в жизнеобеспечении организма является система транспорта О₂. Изучение сосудистой патологии головного мозга с применением современных методов неинвазивного исследования мозгового метаболизма показало, что в ряде случаев степень утилизации О₂ тканью мозга имеет большее значение, чем скорость и величина кровотока [11]. Допуская, что такие составляющие системы транспорта кислорода, как легочный газообмен и система кровообращения, остаются относительно постоянными, можно считать, что обеспечение тканей О₂ зависит от кислородтранспортной функции крови (КТФК), в частности, от сродства гемоглобина к О₂, которое определяет положение кривой диссоциации оксигемоглобина и уровень Р₅₀ [7].

Фармакологическая коррекция ишемии головного мозга должна включать препараты, воздействующие на ключевые звенья ее патогенеза. Одним из таких средств является мексидол (3-окси-6-метил-2-этилпиридина сукцинат), относящийся к группе синтетических антиоксидантов. Мексидол обладает широким спектром фармакологических эффектов на нейрональном и сосудистом уровнях. Он является ингибитором свободнорадикальных процессов, ПОЛ, активирует СОД, оказывает влияние на физико-химические свойства мембраны, активизирует энергосинтетические функции митохондрий и улучшает энергетический обмен в клетке. Мексидол оказывает церебропротекторное, ноотропное, противогипоксическое, вегетотропное действие, улучшает мозговое кровообращение, ингибирует агрегацию тромбоцитов, снижает уровень общего холестерина, оказывает антиатеросклеротическое действие [2].

Целью настоящего исследования явилось изучение влияния мексидола на показатели церебральной микрогемодинамики (МГД), ПОЛ, кислотно-основного состояния (КОС), КТФК, параметры массопереноса О₂ у кроликов после моделирования локальной ишемии головного мозга (ЛИГМ).

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование выполнено на 48 белых кроликах массой 2.8-3.5 кг, содержавшихся в стандартных условиях вивария. ЛИГМ создавали в остром эксперименте путем билатеральной окклюзии обеих сонных артерий продолжительностью 3 ч. Кролики контрольной группы лечения не получали. Мексидол (5% раствор) вводили из расчета 5 мг/кг ежедневно внутримышечно.

Показатели церебральной МГД: среднюю частоту, мощность спектра флюктуаций интенсивности спекл-поля и коэффициент асимметрии спектра, сформированного лазерным излучением, рассеянным пиальными сосудами мягкой мозговой оболочки, исследовали спекл-оптическим способом после трепанации черепа и удаления твердой мозговой оболочки. Спеклы регистрировали в 3 точках. Запись аналогичных спекл-оптических параметров кожной МГД проводили в 4 зонах после депиляции кожных покровов: в верхней точке уха и у его основания слева и справа. Расчет спектра производили в диапазонах 1-1000 и 50-1000 Гц с реализацией по 4096 точкам.

Показатели КОС и КТФК в венозной крови определяли с помощью газоанализатора "ABL-50" ("Radiometer"). Анализ КОС крови заключался в исследовании актуальной кислотности крови (рН), парциального давления СО₂ (РсО₂), содержания гидрокарбонатных ионов (НСО₃-), актуального дефицита или избытка буферных оснований (ABE), концентрации общей углекислоты (tСО₂). Для оценки КТФК исследовали парциальное давление О₂ (РО₂) и сатурацию гемоглобина SО₂). Изучение КТФК включало анализ сродства гемоглобина к О₂ и кривой диссоциации оксигемоглобина, которая отражает нелинейную зависимость насыщения гемоглобина О₂ от PО₂. Критерием оценки кривой диссоциации оксигемоглобина, а следовательно, и сродства гемоглобина к О₂ , является показатель р50_реал, который находили расчетным методом. Он отражает напряжение О₂ в крови, при котором гемоглобин насыщен О₂ на 50%. Кривую диссоциации оксигемоглобина строили по уравнению Хилла [9].

Активность процессов ПОЛ измеряли по содержанию ТБК-активных продуктов (ТБК-АП). Активность глутатионпероксидазы (ГП) определяли по уровню восстановленного глутатиона (GSH) [3].

Влияние мексидола на состояние кислородного обмена головного мозга у кроликов изучали на модели ЛИГМ. Внутривенно мексидол вводили животным однократно за 10 мин до создания ишемии. Показатели оксигенации головного мозга измеряли на париетальной коре в исходном состоянии, через 3 ч после создания ишемии и через 2 ч от начала реперфузии.

Дыхательную активность головного мозга и транспорт О₂ исследовали по методу [8]. Проводили компьютерную запись кинетических кривых поглощения О₂ тканью. Рассчитывали максимальную скорость тканевого дыхания, эффективную константу транспорта О₂ в тканях и стационарный уровень PО₂.

Данные обработаны методом вариационной статистики с использованием t критерия Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

На 5-е сутки после моделирования ЛИГМ развился смешанный ацидоз с преобладанием метаболического компонента (табл. 1). Отмечены снижение рН и гидрокарбонатного буфера, выраженный дефицит буферных оснований. Уровень Pco₂ существенно вырос, что указывает на недостаточность компенсаторных процессов за счет дыхательного звена КОС крови животных.

Курс мексидола незначительно влиял на состояние метаболического ацидоза, развивающегося при экспериментальной церебральной ишемии. Тенденция к снижению дефицита буферных оснований возникала за счет развития компенсаторной респираторной реакции, которая характеризуется снижением Pco₂, тогда как метаболический компонент не изменялся по сравнению с контрольной группой (табл. 1).

Таблица 1. Показатели КОС крови у интактных кроликов после моделирования ЛИГМ и курса мексидола (Х±S_х)

Группа, срок исследования	pH	ABE, ммоль/л	НСО3-, ммоль/л	Pco2, мм рт. ст.	tCO2, ммоль/л
Интактные кролики (n=15)	7.37±0.01	-1.2±1.3	21.0±1.2	50.4±1.0	22.7±1.2
ЛИГМ без лечения, 5-е сутки (n=8)	7.28±0.03*	-6.3±1.5*	15.6±1.2***	56.8±1.2*	17.0±1.4*
ЛИГМ+мексидол, 5-е сутки (n=6)	7.31±0.02*	- 5.2±0.9*	17.0±0.8*	48.8±1.8+	19.1±1.3

Примечание. Здесь и в табл. 2-5: *p<0.01, **p<0.05, ***p<0.001 по сравнению с интактными кроликами, +p<0.01, ++p<0.05, ***p<0.001 по сравнению с группой без лечения.

Po₂ и So₂ достоверно не изменялись по сравнению с данными контрольной группы и отличались от показателей у интактных животных (табл. 2). Отмечена тенденция к снижению р50_реал по сравнению с данными на 5-е сутки после моделирования ЛИГМ без лечения, что свидетельствует о возрастании сродства гемоглобина к О₂ со сдвигом кривой диссоциации оксигемоглобина влево.

Таблица 2. Показатели КТФК у интактных кроликов после моделирования ЛИГМ и курса мексидола

Группа, срок исследования	Po2, мм рт. ст.	P50реал, мм.рт.ст.	So2, %
Интактные кролики (n=15)	40.6±1.8	35.4±1.3	65.0±0.5
ЛИГМ без лечения, 5-е сутки (n=6)	48.1±1.3*	42.9±1.7*	73.4±0.5***
ЛИГМ+мексидол, 5-е сутки (n=6)	45.3±1.4***	39.2±1.5	70.9±1.9***

Трехчасовая ишемия у кроликов вызывала активацию процессов ПОЛ - увеличение уровня ТБК-АП на 35.7% и диеновых конъюгатов на 17.6% по сравнению с исходными данными (табл. 3).

Таблица 3. Показатели ПОЛ и антиоксидантной системы у интактных кроликов после моделирования ЛИГМ и курса мексидола (X±s_х)

Показатель	Интактные кролики (n=12)	ЛИГМ, 3 ч (n=12)	ЛИГМ без лечения, 5-е сутки (n=9)	ЛИГМ+мексидол, 5-е сутки (n=5)
ДК, усл. ед/мл	1.25±0.12	1.47±0.17	1.32±0.17	0.84±0.05*°
ТБК-АП, усл. ед/мл	0.028±0.001	0.038±0.003*	0.025±0.003	0.018±0.002*°
ГП, ммоль GSH/л-1*мин-1	75.5±4.2	72.8±4.1	82.3±3.1	89.5±4.8*°
ДК/ГП	1.86±0.19	2.17±0.38	1.66±0.24	0.94±0.32*°

Примечание. ДК - диеновые конъюгаты. °р<0.01 по сравнению с 3-часовой ЛИГМ.

Активность ГП изменялась в зависимости от ее первоначального уровня: при низком (менее 70 ммоль GSH/л*мин^-1) уровне в ходе ишемии активность ГП возрастала, а при высоком (более 70 ммоль GSH/л*мин^-1) - снижалась, однако ее средние значения не отличались от показателей интактных животных. К 5-м суткам в контрольной группе отмечалось снижение уровня ТБК-АП до исходных значений, содержание диеновых конъюгатов было в пределах нормы и наблюдалась тенденция к активации ГП по сравнению с интактными кроликами. После лечения мексидолом содержание диеновых конъюгатов и ТБК-АП существенно уменьшалось, отмечалась значительная реактивация ГП. Вследствие активации антиоксидантного звена и подавления свободнорадикальных процессов прооксидантный индекс после лечения мексидолом снижался на 43% по сравнению с таковым у кроликов контрольной группы (табл. 3).

При изучении церебральной МГД выявлено, что на 5-е сутки после моделирования ЛИГМ значительно снижались амплитудные характеристики спектрограммы (42-39%) в разных диапазонах частот, возрастал коэффициент асимметрии и несколько увеличивалась частота спектра, что связано с ухудшением функционального состояния микрососудов поверхностных структур головного мозга в условиях его гипоксии (табл. 4).

Таблица 4. Церебральная МГД у интактных кроликов после моделирования ЛИГМ и курса мексидола (X±s_х)

Группа, срок исследования	Спекл-оптические показатели
	средняя частота спектра	мощность спектра	коэффициент асимметрии спектра
Частотный диапазон 1-1000 Гц
интактные кролики (n=15)	292±11	6934±849	0.28±0.02
ЛИГМ без лечения, 5-е сутки (n=15)	335±9*	4025±443*	0.37±0.03**
ЛИГМ+мексидол, 5-е сутки (n=9)	252±8*+++	4909±796**	0.21±0.01*+++
Частотный диапазон 50-1000 Гц
интактные кролики (n=15)	351±10	5615±652	0.40±0.03
ЛИГМ без лечения, 5-е сутки (n=15)	389±8*	3419±272*	0.52±0.03
ЛИГМ+мексидол, 5-е сутки (n=9)	325±5**+++	3609±523**	0.34±0.01***+++

Применение антиоксидантного препарата "Мексидол" у кроликов с ЛИГМ вызывало тенденцию к умеренному увеличению мощности спектра до 22% (диапазон частот 1-1000 Гц) по сравнению с контрольной группой. Средняя частота спектра нормализовалась, что выражалось в снижении этого показателя на 25-16% соответственно полосам пропускания 1-1000 и 50-1000 Гц в сравнении с таковым у кроликов, не получавших лечение. В соответствии с изменениями параметров средней частоты коэффициент асимметрии спектра за счет вклада низкочастотных колебаний снижался на 43-35% в разных диапазонах частот.

Изучена динамика функционального состояния кожной микрогемоциркуляции в разные сроки после моделирования ЛИГМ. Через 7-10 мин после снятия зажимов с сонных артерий отмечалась тенденция к возрастанию амплитудных характеристик спектра на 45-71% на верхушке уха и на 20-38% в области его основания в разных частотных диапазонах (табл. 5). На 2-е сутки после моделирования ЛИГМ средняя частота спектров, регистрируемых в большинстве исследуемых точек, продолжала увеличиваться (до 19% у основания уха, диапазон 1-1000 Гц), однако мощность спектра значительно уменьшалась (табл. 4).

Таблица 5. Характеристика кожного кровотока в области верхушки (числитель) и оснований (знаменатель) уха у интактных кроликов после моделирования ЛИГМ и курса мексидола (X±s_х)

Группа, срок исследования	Частотный диапазон 1-1000 Гц			Частотный диапазон 50-1000 Гц
	средняя частота спектра	мощность спектра	коэффициент асимметрии спектра	средняя частота спектра	мощность спектра	коэффициент асимметрии спектра
Интактные кролики (n=14)	255.0±10.6	2525±309	0.250±0.016	352.0±7.9	1775±124	0.420±0.021
	281±8	3172±246	0.280±0.015	360±3	2426±116	0.430±0.021
ЛИГМ, 3 ч (n=14)	256.0±19.6	3668±1065	0.210±0.029	325±14	3041±762	0.330±0.036**
	307±17	3829±1056	0.310±0.035	361±9	3350±853	0.430±0.026
ЛИГМ, 2-е сутки (n=14)	309.0±22.8**	1607±285**	0.250±0.047	351±14	1301±192**	0.400±0.062
	335±11***	1592±206***	0.29±0.04	375±10	1361±180***	0.410±0.034
ЛИГМ, 5-е сутки (n=14)	271.0±16.9	1888±585	0.240±0.035	358±14	1315±398	0.440±0.045
	293±22	1893±412**	0.300±0.046	350±16	1538±361**	0.410±0.044
ЛИГМ+мексидол, 5-е сутки (n=36)	237.0±8.6	6244±340***+++	0.220±0.013	345.0±6.6	4092±256***+++	0.400±0.017
	232±4***+++	14571±564***+++	0.20±0.06	341±4***	9732±352***+++	0.380±0.009**

Примечание. В опытной группе с мексидолом приведено число зарегистрированных кривых.

В диапазоне частот 1-1000 Гц мощность спектра снизилась на 33-50%, а в полосе пропускания 50-1000 Гц - на 27-44% соответственно точкам регистрации на верхушке и у основания уха по сравнению с показателями интактных кроликов. На 5-е сутки постишемического периода ЛИГМ отмечалась тенденция к восстановлению кожного кровотока, что сопровождалось некоторым увеличением мощности спектра до 19% и постепенным снижением средней частоты спектра по сравнению с данными, выявленными на 2-е сутки после восстановления кровотока. Однако в эти сроки наблюдения показатели кожной МГД существенно отличались от таковых у интактных животных.

Следовательно, изменения спекл-оптических показателей кожного кровотока через 7-10 мин после 3-часовой ЛИГМ свидетельствуют о связанной с реперфузией активацией микрогемоциркуляции в этот период. Динамика последующих изменений отражает ухудшение кожной МГД, причем наиболее лабильным параметром является мощность спектра, ее сдвиги более выражены. Отмечаемое к 5-м суткам постепенное восстановление кожного кровотока, обусловленное, вероятно, развитием компенсаторных механизмов вазомоторной регуляции, не приводит к его полной нормализации.

Сравнительный анализ состояния кожной МГД у оперированных животных контрольной группы и кроликов с ЛИГМ после курсового применения в качестве антиоксиданта мексидола показал, что средняя частота и коэффициент асимметрии спектра у животных опытной группы на фоне терапии снижались и существенно не отличались от таковых у интактных кроликов (табл. 5). Мощность спектра у животных с ЛИГМ значительно возрастала и к окончанию курса лечения была в 3-7 раз выше, чем в контрольной группе.

Таким образом, изменения спекл-оптических показателей МГД у кроликов с ЛИГМ после лечения мексидолом отражали активацию процессов микрогемоциркуляции в сосудах головного мозга и кожных покровах, что, очевидно, связано с выраженным вазодилатационным эффектом препарата.

Через 3 ч после создания ЛИГМ максимальная скорость дыхания тканей головного мозга и коэффициент массопереноса O₂ снижались, дальнейшее уменьшение этих показателей наблюдали в реперфузионном периоде. Стационарный уровень Po₂ на париетальной коре головного мозга в период реперфузии достоверно возрастал (табл. 6).

Таблица 6. Дыхательная активность тканей головного мозга кроликов и степень его оксигенации после моделирования ЛИГМ (X±s_х)

Показатель	Исходные значения	ЛИГМ, 3 ч	Реперфузия, 15 мин	Реперфузия, 2 ч
Максимальная скорость тканевого дыхания, мм рт. ст/мин	306±16 (n=29)	283±16 (n=32)	286±11 (n=25)	264±11* (n=28)
Константа транспорта O2 в тканях, мин-1	2.04±0.11 (n=29)	1.87±0.11 (n=33)	1.90±0.08 (n=29)	1.76±0.10* (n=28)
Стационарный уровень Po2, мм рт. ст.	38.1±3.5 (n=30)	34.6±3.3 (n=29)	36.9±3.1 (n=25)	50.6±3.1* (n=29)

Примечание. Здесь и в табл. 7: *p<0.05 по сравнению с исходными данными; n - число записанных кинетических кривых.

Измерение показателей массопереноса O₂ после введения мексидола на модели ЛИГМ показало, что через 3 ч после моделирования дыхательная активность тканей головного мозга снизилась. Через 2 ч от начала реперфузии параметры тканевого дыхания оставались на уровне ЛИГМ (табл. 7). Стационарный уровень Po₂ к окончанию ЛИГМ был повышен на 20% по сравнению с исходным, а в реперфузионный период нормализовался.

Таблица 7. Дыхательная активность тканей головного мозга кроликов и степень его оксигенации после моделирования ЛИГМ и курса мексидола (X±s_х)

Показатель	Исходные данные	ЛИГМ, 3 ч	Реперфузия, 2 ч
Максимальная скорость тканевого дыхания, мм рт. ст/мин	281±9 (n=33)	245±10* (n=43)	245±14* (n=38)
Стационарный уровень Po2, мм рт. ст.	45.8±4.4 (n=31)	56.46±2.80* (n=43)	45.9±4.1 (n=40)

Стационарный уровень Po₂ является результатом сложения потребления О₂ и его поступления вследствие работы микроаквациркуляторного механизма. Его снижение свидетельствует об ухудшении снабжения тканей головного мозга O₂ [4]. После применения мексидола на модели ЛИГМ утилизация О₂ уменьшалась. В реперфузионном периоде нормализации тканевого дыхания не выявлено, но установленный нами антиоксидантный эффект проявился, в частности, снижением стационарного уровня Po₂ до контрольных значений с улучшением утилизации O₂ структурами головного мозга.

Установленное после моделирования ЛИГМ без лечения достоверное снижение параметров дыхания и массопереноса O₂ (табл. 6), очевидно, связано с нарушением утилизации О₂ корковыми структурами в раннем постишемическом периоде. Применение мексидола на модели ЛИГМ не предотвращало снижения дыхательной активности тканей головного мозга после снятия зажимов с сонных артерий, но препятствовало дальнейшему уменьшению параметров дыхания и массопереноса O₂ в реперфузионном периоде. При этом стационарный уровень Po₂ нормализовался.

Таким образом, на модели ЛИГМ проведена экспериментальная оценка нейропротективной эффективности мексидола с изучением состояния церебральной и кожной МГД, показателей ПОЛ, кислородтранспортной функции и КОС крови, параметров массопереноса O₂ в тканях головного мозга. Применение мексидола в раннем постишемическом периоде у кроликов с ЛИГМ вызывало снижение первичных и вторичных продуктов ПОЛ с увеличением активности ферментативного звена антиоксидантной системы, улучшение снабжения тканей головного мозга O₂, а также позитивные сдвиги КТФК и МГД-процессов в тканях, что проявлялось нормализацией спекл-оптических показателей кожной МГД и позитивными изменениями церебральной МГД (восстановление средней частоты спектра при тенденции к умеренному увеличению мощности спектра).

Установленная однонаправленность сдвигов спекл-оптических параметров МГД в кожных и церебральных микрососудах при ишемии головного мозга и однотипность эффектов после использования мексидола позволяет использовать их в качестве диагностических критериев нарушений микрогемоциркуляторных процессов в головном мозге. С учетом ограничения возможности применения инвазивных методов исследования спекл-оптические показатели кожной

МГД, являясь достаточно информативными, могут быть использованы для оценки функционального состояния церебральной МГД при ишемических нарушениях в системе общих сонных артерий.

Применение мексидола ведет к нормализации или улучшению ряда гомеостатических констант организма, изменения которых играют важную роль в структуре патогенеза ишемии головного мозга, что служит патогенетическим обоснованием его использования в комплексной нейропротективной фармакотерапии больных с цереброваскулярной патологией ишемического генеза.

ЛИТЕРАТУРА
1. Виленский Б.С. Инсульт: профилактика, диагностика и лечение. СПб., 1999.
2. Воронина Т.А. Отечественный препарат нового поколения мексидол. М., 2005.
3. Гаврилова А.Р.,Хмара Н.Ф.// Лаб. дело. 1986. № 12. С. 721-724.
4. Гусев Е.И., Скворцова В.И. Ишемия головного мозга. М., 2001.
5. Крыжановский Г.Н. Общая патофизиология нервной системы. Руководство. М., 1997.
6. Лукьянова Л.Д. // Вестн. РАМН. 2000. № 9. С. 3-12.
7. Рябов ГА. Гипоксия критических состояний. М., 1988.
8. Титовец Э.П., Пархач Л.П. Способ исследования массопереноса кислорода в биологических тканях. Патент № 2813 РБ.
9. Функциональная система транспорта кислорода: фундаментальные и клинические аспекты / Под ред. В.В. Зинчука. Гродно, 2003.
10. Behmanesh S., Kempski O. // Am. J. Physiol. 2000. Vol.279. P. 1512-1517.
11. McDowell F.H., Millikan C.H., Goldstein M. // Stroke. 1980. Vol. 11, N 1. P. 1-3.
12. Siesjo B.K. // Crit. Care Med. 1998. Vol. 16, N 10. P. 954-963.
13. Siesjo B.K., Katsura K., Kristian T. // Adv. Neurol. 1996. Vol. 71. P. 209-233.
14. Staub F., Mackert B., Kempski O. et al. // J. Neurol. Sci. 1993. Vol. 119. P. 79-84.