КОРРЕКЦИЯ МИКРОЦИРКУЛЯТОРНЫХ НАРУШЕЙ СЕТЧАТКИ 2-(ПИРИДИН-3-КАРБОНИЛАМИНО)ЭТИЛ НИТРАТОМ НА МОДЕЛИ ИШЕМИИ-РЕПЕРФУЗИИ

CORRECTION OF MICROCIRCULATORY RETINAL DISORDERS WITH 2-(PYRIDINE-3-CARBONYLAMINO)ETHYL NITRATE ON THE ISCHEMIA-REPERFUSION MODEL

Ишемия в широком смысле определяется как потеря кровоснабжения биологической ткани, приводящая к истощению энергии и гибели клеток, которые опосредуются промежуточными факторами, такими как высвобождение избыточных возбуждающих аминокислот, образование свободных радикалов и воспаление [2]. Ишемия – один из ключевых факторов, определяющих патофизиологию многих заболеваний головного мозга и сетчатки [18]. Поскольку сетчатка является продолжением промежуточного мозга, кровеносные сосуды сетчатки имеют аналогичные анатомические, физиологические и эмбриологические свойства с мозгом и обладают аналогичным гистогематическим барьером [3, 13]. Ишемия сетчатки (ИС) является частой причиной нарушения зрения и слепоты, а также характерным признаком различных клинических заболеваний сетчатки, таких как: ишемическая оптическая нейропатия, обструктивные артериальные и венозные ретинопатии, окклюзионные нарушения сонных артерий, ретинопатия недоношенных, хроническая диабетическая ретинопатия и глаукома [8, 11] . На клеточном уровне ишемия сетчатки представляет собой самонарастающий проапоптотический каскад, включающий деполяризацию нейронов, приток кальция, окислительный стресс, истощение энергии и глутаматергическую стимуляцию.

Для изучения ишемии сетчатки использовался ряд моделей на животных и аналитических методов, и было показано, что все большее количество методов лечения прерывает возникающие в результате каскады гибели клеток и ослабляет их пагубные эффекты [4, 7, 9, 15, 17]. Однако наши знания остаются неполными, и лечение можно улучшить. Более глубокое понимание молекулярных механизмов, лежащих в основе ишемического повреждения, необходимо для улучшения потенциальных методов лечения и лучшего представления патофизиологии других нейродегенеративных состояний, в первую очередь церебрального инсульта [5, 19].

Ишемия сетчатки приводит к развитию различных патологий глаза. Профилактика и коррекция ишемических повреждений сетчатки являются актуальной проблемой современных офтальмологии и фармакологии [10]. По этой причине целью исследования было выбрано  изучение влияния 2-(пиридин-3-карбониламино)этил нитрата на коррекцию микроциркуляторных нарушений сетчатки на модели ишемии-реперфузии [1].

Исследование проводилось на крысах линии Wistar массой 230–260 г. Для исследования были выбраны крысы с отсутствием внешних признаков заболевания. Предварительно животные прошли карантинный режим. В ходе эксперимента крысы находились в условиях стандартной экспериментальной комнаты с соблюдением правил по сохранению соответствующего уровня биологической чистоты. Температура воздуха в помещении составляла 22–23 0С, освещение изменялось в соответствии с циклом сна-бодрствования экспериментальных животных: 12 ч/12 ч светлый/темный цикл. Все крысы питались гранулированным кормом и фильтрованной водопроводной водой.

Все операции на животных проводились только при общем обезболивании, достигавшемся внутрибрюшинным (в/б) введением водного раствора хлоралгидрата дозой 300 мг/кг. Выведение животных из эксперимента осуществлялось в соответствии с «Конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей», принятой Советом Европы (Strasbourg, Франция, 1986) и Директивой Совета      86/609/ЕЕС от 24.11.1986 «По согласованию законов, правил и административных распоряжений стран участниц в отношении защиты животных, используемых в экспериментальных и научных целях», путём введения высокой дозы хлоралгидрата в/б.

Перед моделированием патологии, за 1 час, осуществляли введение производного сульфанилмочевины II поколения дозировкой 5 мг/кг. Спустя 30 минут производили внутрижелудочное введение исследуемого препарата. Оценку уровня микроциркуляции проводили с помощью оборудования производства компании "Biopac systems" (США): полиграф MP150 с модулем лазерной допплеровской флоуметрии LDF100 с и игольчатым датчиком TSD144.  После наркотизации животного проводили оценку уровня микроциркуляции в десяти точках по окружности глазного яблока. В одной точке длительность записи показаний уровня микроциркуляции составляла 20 секунд. Из полученных результатов уровня микроциркуляции в каждой точке выводили среднее, которое принималось в качестве показателя уровня микроциркуляции в сетчатке у данного экспериментального животного. Показатель микроциркуляции в группе животных рассчитывали как среднее значение из  всех, которые были получены у каждого экспериментального животного в группе.

Полученные результаты представлены в таблице 1. Общий вид регистрируемой кривой изображен на рисунке 1.

Таблица 1. Уровень микроциркуляции в сетчатке через 1 час после моделирования патологии.

№ п/п

Группа

Уровень микроциркуляции

До моделирования патологии, п.е.

Через 1 час после моделирования патологии, п.е.

1

Интактные

736,5±33,6

744,1±40,7y

2

Ишемия сетчатки (ИС)

740,9±36,2

1169,5±46,9*

3

Коррекция

729,6±32,6

806,6±48,8y

4

ДИП

732,1±41,4

1038,7±24,7*y

5

Блокатор АТФ-зависимых калиевых каналов

749,0±40,3

1159,2±42,5*

Примечание: * - достоверное отличие от интактной группы; y- достоверное отличие от группы ишемии сетчатки.

Через 1 час после моделирования патологии в группе с моделью патологии уровень микроциркуляции увеличился на 58%. В группе с предварительным введением 2-(пиридин-3-карбониламино)этил нитрата в дозе 0,6 мг/кг, уровень микроциркуляции увеличился на 11%, что имеет достоверное отличие от группы с моделированием патологии (p<0,05). В группе с ДИП показатель увеличился на 42% что достоверно отличается как от интактных животных, так и от контроля (p<0,05). В группе с дополнительным введением блокатора АТФ-зависимых калиевых каналов, уровень микроциркуляции увеличился на 55%, что имеет достоверное отличие от группы интактных животных.

Примечание: резкие амплитуды графика между точками связаны со «сканированием воздуха» при переходе от одной точки к другой

Рисунок 1 – Общий вид кривой уровня микроциркуляции в сетчатке глаза животного, зарегистрированного в пяти точках.

 

Полученные результаты дают возможность убедиться в защитном действии препарата по отношению к ишемическому и реперфузионному повреждению сетчатки.

Сетчатка представляет собой нервную ткань, проявляющую высокую метаболическую активность, что делает её высокочувствительной к изменениям концентрации многих биологически важных соединений. В особенности это касается изменения концентрации кислорода: сетчатка более чувствительна к уменьшению концентрации кислорода даже по сравнению с мозговой тканью, но в отличие от неё имеет более длительный период устойчивой резистентности к гипоксии.

Основные факторы развития ИС: нарушения общей гемодинамики, локальные изменения в стенках сосудов и коагуляционные и липопротеидные сдвиги в крови. Первый фактор обычно обусловлен ГБ, гипотонией, атеросклерозом, диабетом, окклюзирующими заболеваниями крупных сосудов, болезнями крови. Из локальных изменений наибольшее значение имеют атероматоз сосудов, нарушения эндотелия сосудов.

В связи с большим разнообразием процессов, приводящих к развитию ИС, существует необходимость поиска новых методов протекции сетчатки для снижения повреждающего влияния патологических изменений, приводящих к ишемии и реперфузии сетчатки глаза [6, 14] . Целесообразно увеличивать содержание лекарственных средств, предназначенных для лечения патологий сосудистой оболочки глаза, рассматриваемых в качестве осложнений локальных процессов, переходящих в системные заболевания [16, 20]. Такая необходимость наблюдается вследствие роста заболеваемости органов глаз и отсутствия средств для направленного лечения ишемических повреждений сосудистой оболочки глаза.

Механизм действия исследуемого препарата реализуется посредством активации АТФ-зависимых калиевых каналов, чем объясняется коррекция местного кровотока на фоне процессов реперфузии.

 

Список литературы:

  1. Арустамова А.А. Фармакологическое прекондиционирование ишемических повреждений сетчатки / Арустамова А.А., Покровский М.В., Шабельникова А.С., Кашуба А.С., Якушев В.И. // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. — 2012. – № 22-3(141). – С. 13-19.
  2. Должиков А.А. Патогенез нейродегенеративной патологии и новые концепции транспортно-метаболических систем головного мозга и глаза / Должиков А.А., Бобынцев И.И., Белых А.Е., Шевченко О.А., Победа А.С., Должикова И.Н., Бибик П.И. // Курский научно-практический вестник Человек и его здоровье. — 2020. – № 1. – С. 43-57.
  3. Должиков А.А. Структуры глимфатического транспорта глаза, зрительного нерва и головного мозга при моделировании ишемии-реперфузии сетчатки у крыс / Должиков А.А., Пересыпкина А.А., Победа А.С., Шевченко О.А., Должикова И.Н., Бибик П.И. // Modern Science. — 2020. – № 6-4. – С. 15-20.
  4. Патент РФ № 2016148733, 13.12.2016 Пересыпкина А.А., Покровский М.В., Левкова Е.А., Губарева В.О., Покровская Т.Г., Шабельникова А.С., Никитина В.А., Кочкарова И.С., Шарапов М.В., Гуреев В.В. Способ профилактики ретинальной ишемии-реперфузии миноксидилом в эксперименте // Патент России №   2018. Бюл. № 4.
  5. Патент РФ № 2017110481, 29.03.2017 Пересыпкина А.А., Покровский М.В., Левкова Е.А., Губарева В.О., Покровская Т.Г., Шабельникова А.С., Никитина В.А., Кочкарова И.С., Шарапов М.В., Пажинский А.Л., Колесниченко П.Д., Автина Т.В. Способ профилактики ишемической нейропатии зрительного нерва карбамилированным дарбэпоэтином в эксперименте // Патент России № 2643579. 2018. Бюл. № 4.
  6. Патент РФ № 2017133744, 28.09.2017 Пересыпкина А.А., Покровский М.В., Пажинский А.Л., Покровская Т.Г., Победа А.С., Бесхмельницына Е.А., Кочкарова И.С., Костина Д.А., Скачилова С.Я., Пасенов К.Н., Анциферов О.В., Ермакова Г.А. Способ коррекции ишемической нейропатии зрительного нерва производным диметиламиноэтанола 7-16 в эксперименте // Патент России № 2663643. 2018. Бюл. № 22.
  7. Пересыпкина А.А. Влияние миноксидила, силденафила, производного dmae 19-16 на уровень микроциркуляции и электрофизиологическое состояние сетчатки при коррекции ангиопатии сетчатки по гипертоническому типу / Пересыпкина А.А., Пажинский А.Л., Подковырина В.В., Победа А.С. // В сборнике: Фармакология живых систем: 6 лет пассионарного развития. Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Под редакцией М.В. Покровского. — 2018. – С. 130-133.
  8. Пересыпкина А.А. Коррекция экспериментальной ишемической нейропатии зрительного нерва агонистом имидазолиновых рецепторов типов I и II / Пересыпкина А.А., Покровский М.В., Должиков А.А., Левкова Е.А., Победа А.С. // Экспериментальная и клиническая фармакология. — 2018. – Т. 81. – № 4. – С. 12–17.
  9. Шабельникова А.С. Изучение протективных свойств эритропоэтина и никорандила на модели ишемии-реперфузии сетчатки / Шабельникова А.С., Кашуба А.С., Пересыпкина А.А., Покровский М.В. // Современные наукоемкие технологии. — 2014. – № 10. – С. 76-77.
  10. Шабельникова А.С. Фармакологическое прекондиционирование никорандилом как возможность повышения устойчивости тканей сетчатки к ишемии в эксперименте / Шабельникова А.С. // Научный результат. Серия: Медицина и фармация. — 2015. –Т. 1. – № 4. – С. 74-78.
  11. Apoptosis and caspases after ischemia-reperfusion injury in rat retina / Lam T.T., Abler A.S., Tso M.O. // Invest Ophthalmol Vis Sci. — 1999. – № 40(5). – P. 967-975.
  12. Hypertensive retinopathy/ Wong T.Y., Mitchell P. // N Engl J Med. — 2004. – № 351. – P. 2310–2317.
  13. Optic nerve transection: a model of adult neuron apoptosis in the central nervous system / Magharious M.M., D'Onofrio P.M., Koeberle P.D. // J Vis Exp. — 2011. – № 51. DOI: 3791/2241
  14. Necroptosis, a novel form of caspase-independent cell death, contributes to neuronal damage in a retinal ischemia-reperfusion injury model / Rosenbaum D.M., Degterev A., David J., Rosenbaum P.S., Roth S., Grotta J.C., Cuny G.D., Yuan J., Savitz S.I. // J Neurosci Res. — 2010. – № 88(7). – P. 1569-1576.
  15. Pharmacological correction of morphofunctional retinal injury using 11-amino acid fragment of darbepoetin in the experiment / Gubareva V.O., Pazhinsky A.L., Lugovskoy S.S., Dubovtsova E.Yu., Vain D.S., Pobeda A.S., Pasenov K.N. // Research Results in Pharmacology. — 2019. – № 5(3). – P. 43-55.
  16. Pharmacological preconditioning by recombinant erythropoietin - a new way of treatment of retinal ischemia/reperfusion / Shabelnikova A.S., Peresypkina A.A., Pokrovskii M.V., Nikolaev S.B., Shutov V.I., Lutsenko V.D., Shchegoleva T.A., Philippenko N.G., Reznikov K.M., Sernov L.N. // International Journal of Pharmacy and Technology. — 2016. – № 8(4). – P. 26889-26896.
  17. Preclinical models to investigate retinal ischemia: advances and drawbacks / Minhas G., Morishita R., Anand A. // Front Neurol. — 2012. – № 3. DOI: 3389/fneur.2012.00075
  18. Pressure-induced retinal ischemia in rats: an experimental model for quantitative study / Buchi E.R., Suivaizdis I., Fu J. // Ophthalmologica. — 1991. – № 203(3). – P. 138-147.
  19. The development of hypertensive neuroretinopathy model / A. Peresypkina, A. Pazhinsky, A. Pobeda, A. Dolzhikov, N. Zhernakova, O. Osipova, A. Grigorenko, V. Ruzhenkov // Indo American Journal of Pharmaceutical Sciences. — 2017. – № 4(10). – P. 3695-3700.
  20. The Research of Abnormal Toxicity and Local Irritant Effect in the Draize Test of the Drug Furacilin, Concentrate for the Preparation of a Solution for Local and External Use / A. Pobeda, E. Miller, V. Soldatov, G. Lazareva, K. Reznikov, L. Sernov, E. Yakovleva, L. Reznichenko, A. Faitelson // Journal of International Pharmaceutical Research. — 2019. – № 46(4). – P. 262-266.