ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ФАРМАКОЛОГИИ»
СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ МЕДИЦИНСКИХ НАУК
Диссертация
на соискание ученой степени
Автор:
ВАСИЛЬЕВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ
ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ЭКСТРАКТОВ
ЭКДИСТЕРОИДСОДЕРЖАЩИХ РАСТЕНИЙ
В УСЛОВИЯХ МОДЕЛЕЙ
СИНДРОМА ПОВЫШЕННОЙ ВЯЗКОСТИ КРОВИ
Введение
Актуальность проблемы.
К настоящему времени накоплен достаточный объем экспериментальных и клинических данных, доказывающих, что гемореологические нарушения, объединяемые под общим термином синдром повышенной вязкости крови (СПВК) [Din- tenfass L., 1971; Левтов В.А. и др., 1982], являются важным звеном в патогенезе сердечно-сосудистых, эндокринных и многих других заболеваний [Бадалян Г.О., Тунян Ю.С., 1982; Бадалян Г.О., Тунян Ю.С., 1982а; Левтов и др., 1982; Галенок
- А. и др., 1982; Тунян Ю.С., Акопов С.Э., 1983; Покалев Г.М., 1984; Ганнушкина И.В., Лебедева Н.В., 1987; Танашян М.М., 1988; Cicco G., Pirrelli А., 1999; Forconi S. et al., 1999; Kameneva M.V. et al., 1999; Lip G.Y. et al., 2001; Turczynski B. et al., 2002; Szapary L. et al., 2004; Velcheva I. et al., 2004; Cecchi E. et al., 2006; Momtseli- dze et al., 2006; Velcheva I. et al., 2006; Velcheva I. et al., 2006a; Aono Y. et al., 2007; Caimi G. et al., 2007; Tzoulaki I. et al., 2007; Cecchi E. et al., 2008; Lee B.K. et al., 2008; Velcheva I. et al., 2008; Velcheva I., Nikolova G., 2008; Zorio E. et al., 2008; Cecchi E. et al., 2009]. СПВК формируется в результате изменений различных ге- мореологических параметров: повышения вязкости крови и плазмы, увеличения гематокрита, усиления агрегации и снижения деформируемости эритроцитов [Левтов В.А. и др., 1982; Габриэлян Э.С., Акопов С.Э., 1985; Селезнев С.А., 1985; Cicco–G., Pirrelli А., 1999]. Нарушения реологических свойств крови приводят к расстройствам в системе микроциркуляции, затруднению оксигенации тканей и, в конечном итоге, к нарушению функционирования органов и систем [Селезнев
- А. и др., 1976; Каро К. и др., 1981; Левтов В.А. и др., 1982; Селезнев С.А. и др., 1985; Chmiel Н., 1979; Ajmani R., 1997; Cecchi Е. et al., 2006; Velcheva I. et al., 2008].
Исследования последних десятилетий позволили сформировать концепцию о непосредственном участии реологических механизмов в активации плазменных коагуляционных процессов, способствующих фибрино- и тромбообразованию, приводящих впоследствии к механической окклюзии сосудов [Люсов В.А., Савенков М.П., 1988; Савенков М.П., 1988; Ajmani R., 1997; Cecchi Е. et al., 2006]. В микроциркуляторном русле, когда диаметр капилляров сопоставим или меньше диаметра эритроцитов, снижение способности красных клеток крови к деформации приводит к замедлению локального кровотока, гипоксии тканей и нарушению работоспособности органов [Савенков М.П., 1988]. Кислородтранспортная функция крови в значительной степени зависит от ее вязкости [Фирсов Н.Н., 2002; Stoltz J.F., Donner M., 1991]. Изменение интегрального гемореологического показателя – вязкости цельной крови – оказывает влияние на общее периферическое сосудистое сопротивление, минутный объем кровообращения, и как следствие, на величину системного транспорта кислорода [Каро К. и др., 1981]. В свою очередь, вязкость цельной крови зависит от вязкости плазмы, гематокрита, агрегации и деформируемости эритроцитов [Левтов В.А. и др., 1982; Chmiel H., 1979; Stuart J., Nash G.B., 1990; Gaehtgens P., 1995].
Среди факторов, определяющих патофизиологическую основу болезни, расстройства реологии крови занимают одно из первых мест при инфаркте миокарда [Александрова Н.П., Петухов Е.Б., 1979; Бадалян Г.О., Тунян Ю.С., 1982; Бадалян Г.О., Тунян Ю.С., 1982а; Грицюк А.И., Ангелуца П.А., 1987; Гусев Е.И. и др., 1990; Атрощенко Е.С., 1991; Caimi G. et al., 2007; Zorio E. et al., 2008; Cecchi E. et al., 2008], ишемии головного мозга [Акопов С.Э., 1982; Агеева Т.С. и др., 1994; Богоявленский В.Ф., 1981; Горбачева Ф.Е. и др., 1994; Танашян М.М., 1991; For- coni S. et al., 1999; Kameneva M.V. et al., 1999; Velcheva I. et al., 2008; Velcheva I., Nikolova G. 2008], артериальной гипертензии [Ганнушкина И.В.и др., 1980; Лебедева Н.В., Ибрагимова Л.Н., 1987; Люсов В.А. и др., 1986; Cicco G., Pirrelli А., 1999; Lip G.Y. et al., 2001]. Кроме того, гемореологические нарушения наблюдаются при сахарном диабете [Боднар П.Н. и др., 1984; Галенок В.А. и др., 1982; Хараш Л.М., Лапотников В.А., 1982], опухолевом росте [Tempelhoff G.-F. et al., 2002], инфекционных заболеваниях [Todd J.С. 3rd, Mollitt D.L., 1994; Alt E. et al., 2004; Wang K. et al., 2003; Sulaberidze G.T. et al., 2005; Meiselman H.J., Baskurt O.K., 2006; Dadgostar H. et al., 2006], стрессе [Steptoe A. et al., 2003; Rintamaki H., 2007], являясь одним из элементов патогенеза и значительно усугубляя течение основного заболевания.
Нарушения в системе реологии крови могут иметь место и при физиологических состояниях, например, при значительных физических нагрузках, хотя в данном случае их можно рассматривать как один из вариантов стресса. Проблема адаптации к мышечным нагрузкам имеет важное значение как в спортивной медицине, так и среди нетренированных лиц [Муравьев A.B. и др., 2001; Мельников A.A., Викулов А.Д., 2008; Ernst Е., Schmid M., 1984; Ernst Е., Matrai А., 1985; Signorelli S. et al., 1985; Martins E., Silva J., 1988; Brun J.-F. et al., 1989; Brun J.-F. et al., 1991; Nageswari K. et al., 2000; Manetta J. et al., 2006]. Реологические свойства крови могут нарушаться не только при гиперкинезии, но и при недостаточной двигательной активности [Муравьев A.B., Чепоров C.B., 2009]. Как у спортсменов, так и у нетренированных людей изменения реологических свойств крови, приводящие к расстройствам в системе микроциркуляции, являются одной из причин нарушения работоспособности [Schmid-Schonbein H., 1988; Lipowsky H.H. et al., 1993; Secomb T.W., Hsu R., 1996; Cabel M. et al., 1997; Bishop JJ. et al., 2001; Varlet-Marie E., Brun J., 2004].
Эти данные указывают на необходимость включения гемореологических средств в комплексную терапию сердечно-сосудистых расстройств, эндокринных заболеваний, а также для профилактики микроциркуляторных и тромботических осложнений, для повышения работоспособности у спортсменов и ускорения адаптации к физическим нагрузкам у нетренированных лиц.
Таким образом, изучение возможностей фармакологического воздействия на показатели, формирующие СПВК при различных патологических состояниях и поиск эффективных средств-корректоров гемореологических расстройств, является важной медицинской и социальной проблемой.
Перспективными источниками для создания новых гемореологических средств являются растения Сибирского региона, содержащие в своем составе эк- дистероиды. Фитоэкдистероиды представляют собой значительный класс природных соединений, обладающих высокой степенью и широким спектром биологической активности. Фитоэкдистероиды проявляют анаболический [Сыров В.Н., Курмуков А.Г., 1976.; Сыров В.Н., 1984; Черемных Н.С. и др., 1988; Ахрем A.A.,
Ковганко Н.В., 1989; Сыров В.Н., 1994; Okui S. et al., 1968; Slama K. et al., 1996], адаптогенный [Сыров B.H. и др., 1988; Ахрем А.А., Ковганко Н.В., 1989; Володин В.В., 2003], тонизирующий [Сыров В.Н., 1994; Ахрем А.А., Ковганко Н.В., 1989; Володин В.В., 2003], гипогликемический [Ташмухаметова М.А. и др., 1986; Косовский М.И. и др., 1989; Сыров В.Н., 1994; Kizelsztein P. et al., 2009], гиполипи- демический и гипохолестеринемический [Миронова В.Н. и др., 1982; Есенбаева В.З., 1991; Сыров В.Н. и др., 1983; Matsuda H. et al., 1974; Ji Y.H. et al., 1990], ан- тиоксидантный и противовоспалительный [Сыров В.Н. и др., 1986; Курмуков
- Г., Сыров В.Н., 1988; Осинская Л.Ф. и др., 1992; Кузьменко А.И. и др., 1999; Miliauskas G. et al., 2005; Koleckar V. et al., 2008; Sun Y., Yasukawa K., 2008], ноо- тропный, антигипоксический [Пунегов В.В. и др., 2008], цитопротекторный [Сыров В.Н. и др., 1986; Ташмухаметова М.А. и др., 1986; Сыров В.Н., 1994; Сыров
- Н. и др., 1997; Wu , Wang W.J., 2003], антимикробный [Ширшова Т.И. и др., 2006], противогрибковый [Зибарева Л.Н., 1995] и другие эффекты. В лаборатории фармакологии кровообращения НИИ фармакологии СО РАМН ранее установлена гемореологическая активность у экстрактов экдистероидсодержащих растений: смолевки татарской, смолевки двудомной, смолевки зеленоцветковой [Плотников М.Б. и др., 1998]. Показана способность экдистероидсодержащих экстрактов ограничивать возрастание вязкости крови и агрегации эритроцитов в условиях in vitro [Плотников М.Б. и др., 1998].
Цель работы:
исследование фармакологической активности экстрактов из левзеи сафлоровидной, лихниса хальцедонского и серпухи венценосной при различных патологических состояниях, характеризующихся синдромом повышенной вязкости крови; изучение механизмов действия исследуемых экстрактов.
Основные задачи исследования
1) исследовать гемореологическую активность экстрактов экдистероидсодержащих растений (левзея сафлоровидная, лихнис хальцедонский и серпуха венценосная) на модели синдрома повышенной вязкости крови in vitro;
- исследовать фармакологическую активность экстрактов экдистероидсодержа- щих растений в условиях различных моделей синдрома повышенной вязкости крови in vivo:
- изучить гемореологическую активность экдистероидсодержащих препаратов на моделях сердечно-сосудистых расстройств (инфаркт миокарда, ишемия мозга, артериальная гипертензия);
- исследовать гемореологическую активность экдистероидсодержащих препаратов при сахарном диабете (стрептозотоциновая модель) и несахарном диабете (наследственный гипоталамический несахарный диабет у крыс линии Brattleboro);
- оценить гемореологический и актопротекторный эффекты экстрактов экдистероидсодержащих растений на моделях истощающей физической нагрузки (с предварительным тренировочным периодом и без него);
- исследовать гемореологическую и кардиопротекторную активности экстрактов экдистероидсодержащих растений в условиях модели инфаркта миокарда в сочетании с тренировочными нагрузками низкой интенсивности;
- исследовать церебропротекторную активность экстрактов экдистероидсодержащих растений на модели ишемии головного мозга;
- исследовать влияние экстрактов экдистероидсодержащих растений на показатели гемостаза в условиях моделей патологических состояний, сопровождающихся синдромом повышенной вязкости крови;
- раскрыть вероятные механизмы действия экдистероидсодержащих экстрактов (оценка фосфолипидного спектра мембран эритроцитов; исследование антирадикальной и антиоксидантной активности).
Научная новизна.
Установлена гемореологическая активность экстрактов экдистероидсодержащих растений (левзея сафлоровидная, лихнис хальцедонский и серпуха венценосная) на модели синдрома повышенной вязкости крови in vitro, сопоставимая по уровню с эффектами препарата сравнения – EGb 761.
Выявлена способность экдистероидсодержащих экстрактов при курсовом введении эффективно ограничивать выраженность гемореологических расстройств на моделях сердечно-сосудистых и эндокринных заболеваний как за счет влияния на клеточные, так и на плазменные факторы, определяющие вязкостные свойства крови. Показано положительное воздействие исследуемых экстрактов на показатели гемостаза при различных моделях сердечно-сосудистых расстройств.
Доказано, что экдистероидсодержащие экстракты на моделях сердечнососудистых и эндокринных расстройств ограничивают процессы деградации эритроцитов: повышается количество дискоцитов и снижается число клеток с переходными и необратимо измененными формами. Выявлено, что существенным механизмом действия исследуемых препаратов является их положительное влияние на липидный состав мембран эритроцитов: экдистероидсодержащие экстракты препятствуют снижению общего количества фосфолипидов, ограничивают рост процентного содержания лизофосфолипидов и восстанавливают баланс внутреннего и внешнего монослоя фосфолипидов.
На моделях нарушения кровообращения при ишемии головного мозга и инфаркте миокарда получены доказательства выраженной церебро- и кардиопротек- торной активности экстрактов экдистероидсодержащих растений.
Установлен положительный гемореологический эффект при использовании экдистероидсодержащих экстрактов на моделях истощающей физической нагрузки с тренировочным периодом и без такового. Выявлено позитивное воздействие на реологию крови исследуемых препаратов в сочетании с тренировочными нагрузками. Показан благоприятный гемореологический эффект при использовании исследуемых экстрактов в условиях модели инфаркта миокарда в сочетании с дозированной физической нагрузкой низкой интенсивности. Доказано, что применение экдистероидсодержащих препаратов способствует формированию процессов адаптации к физическим нагрузкам, как в физиологических условиях, так и на моделях сердечно-сосудистых расстройств.
Научно-практическая ценность.
Получены даннные, свидетельствующие о гемореологической активности экстракта левзеи сафлоровидной жидкого (патент РФ № 2138285), экстракта левзеи сафлоровидной сухого (патент РФ № 2191027), экстракта лихниса хальцедонского сухого (патент РФ № 2138284). Экдистероидсодержащие экстракты могут служить основой для создания перспективных лекарственных средств, предназначенных для лечения патологических состояний, сопровождающихся гемореологическими нарушениями, расстройствами в системе гемостаза, метаболическими изменениями, интоксикациями, а также в спортивной медицине; позволят сформулировать рекомендации по рациональной фармакотерапии этих заболеваний. Результаты проведенных исследований позволяют рассматривать экстракты левзеи сафлоровидной, лихниса хальцедонского и серпухи венценосной в качестве объектов для клинических исследований в качестве гемореологических средств.
Апробация работы.
Материалы диссертации представлены на международном семинаре “Традиционная медицина – теоретические и практические аспекты” (Улан-Удэ, 1998), VI Российском национальном конгрессе “Человек и лекарство” (Москва, 1999), конференции “Актуальные проблемы экспериментальной и клинической фармакологии” (Санкт-Петербург, 1999), конференции “Актуальные проблемы фармакологии и поиска новых лекарственных препаратов” (Томск, 1999), I молодежной научной конференции Новосибирского центра СО РАМН (Новосибирск, 1999), 5-й международной научно-практической конференции “Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири” (Омск, 1999), международной научной конференции “Поиск, разработка и внедрение новых лекарственных средств и организационных форм фармацевтической деятельности” (Томск, 2000), международной конференции по гемореологии (Ярославль, 2001), региональной научно-практической конференции “Сахарный диабет и сердечно-сосудистая патология” (Томск, 2002), научной конференции, посвященной 50-летию Алтайского государственного медицинского университета “Лекарственные растения в фармакологии и фармации” (Барнаул, 2004), XI Российском национальном конгрессе “Человек и лекарство” (Москва, 2004), V конгрессе молодых ученых и специалистов «Науки о человеке». (Томск, 2004), конференции “Актуальные проблемы экспериментальной и клинической фармакологии” (Томск, 2005), симпозиуме по микромеханобиологии клетки, тканей и систем (Варна, Болгария, 2006), IV Всероссийской научной конференции “Химия и технология растительных веществ” (Сыктывкар, 2006), конференции “Актуальные проблемы экспериментальной и клинической фармакологии” (Томск, 2007), международной конференции “Химия, технология и медицинские аспекты природных соединений” (Алма- ты, Казахстан, 2007), VI международной конференции “Микроциркуляция и ге- мореология” (Ярославль, 2007), VII международной конференции “Микроциркуляция и гемореология” (Ярославль, 2009).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 47 печатных работ, из них 15 в журналах, рекомендованных ВАК РФ и глава в монографии, опубликованной за рубежом. По материалам диссертации получено 3 патента РФ.
Структура и объем диссертации.
Работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, 4 глав с изложением результатов собственных исследований, обсуждения результатов, выводов и списка используемой литературы. Диссертация изложена на 450 страницах машинописного текста, содержит 125 таблиц и 22 рисунка. Список литературы включает 350 отечественных и 399 зарубежных источника.
