И с с л е д о в а н... п о д и с с е р... ВлИяНИЕ ГЕпарИНа На НарушЕНИя проВЕДЕНИя ВозбужДЕНИя
advertisement
Исследования по диссертационным темам УДК 615.273:616.834:541.452-092.9 Влияние гепарина на нарушения проведения возбуждения в верхнем шейном симпатическом ганглии кошки, вызванные гамма-оксимасляной кислотой К.А. Пурсанов1, А.Е. Хомутов2, А.Г. Бутылин2, 1ГОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия Минздравсоцразвития», 2ГОУ ВПО «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского» Пурсанов Кузьма Анастасович – e-mail: kpursanov@yandex.ru В экспериментах на кошках показано, что предварительное введение гепарина с оксибутиратом натрия в виде смеси, введение гамма-оксимасляной кислоты (ГОМК) на фоне действия гепарина значительно снижает нарушение межнейронной передачи возбуждения в верхнем шейном симпатическом ганглии кошки. Ключевые слова: гепарин, гамма-оксимасляная кислота, межнейронная передача возбуждения, посттетаническая потенциация. The experiments on cats have proved that the preliminary introduction of heparin with sodium oxybutirate in the form of mixture, introduction of gamma-hydroxybuthyrate against a background of heparin’s effect decrease the defect of interneuronic conduction of excitement in the upper cervical sympathetic ganglion of a cat. Key words: heparin, gamma-hydroxybuthyrate, interneuronic conduction of excitement, posttetanic potentiation. Г амма-аминомасляная кислота (ГАМК) – естественный метаболит организма, находится в довольно большом количестве в веществе головного мозга. Это вещество принимает участие в регуляции процессов сна и бодрствования. Повышенное содержание ГАМК в клетках головного мозга приводит к развитию разлитого торможения [1]. Однако ГАМК не проходит через гематоэнцефалический барьер и потому в анестезиологической практике получил распространение ее дериват – оксибутират натрия. 218 Так как оксибутират натрия расщепляется в цикле Кребса в метаболически активных тканевых структурах (мозг, миокард, почки), препарат считается средством защиты органов жизнеобеспечения от нарушений структуры и функций, связанных с тканевым дефицитом кислорода. При повторных введениях биотрансформация ГОМК ускоряется и потому кумуляции не наблюдается [2]. Механизм центрального эффекта оксибутирата до конца не выяснен. Уже в первых исследованиях действия ГОМК в ЦНС № 1 ( 10) м арт 2010 МЕДИЦ ИНСК ИЙ А ЛЬМАНАХ Исследования по диссертационным темам обнаружены признаки вмешательства препарата в проведение возбуждения в спинном мозге. Предполагают, что оксибутират (или сопряженный с ним в организме бутиролактат) является своеобразным медиатором пресинаптического торможения, чем и объясняется его угнетающее действие на ЦНС [3]. Угнетающее действие анестетика на высшие отделы ЦНС связывают со способностью ингибировать ГАМКтрансаминазу, участвующую в обеспечении активности нейронов. Действие анестетика опосредуется через адренергические структуры: оксибутират значительно повышает уровень дофамина, не изменяя концентрации других катехоламинов. Так или иначе, ГОМК выключает сознание за счет блока передачи в постсинаптических структурах среднего мозга (ядра ретикулярной формации и прямого торможения активности центров коры) [2]. Представления о нейрофизиологической сущности наркоза оксибутиратом натрия противоречивы, несмотря на значительный период исследований [4]. Исследования [5] доказали отчетливое деприминирующее влияние этого наркотика на ЦНС. При этом ГОМК является преимущественно корковым агентом, но активность ретикулярной формации при обычных наркотических дозах не только не подавляется, но и повышается. Первичное для оксибутирата торможение таламокортикальной системы сопровождается соматовегетативным освобождением с повышением активности лимбических структур. В то же время ряд авторов высказывают совершенно противоположное мнение и рассматривают ГОМК как препарат, вызывающий состояние кататонии, с сохранением болевой чувствительности и судорожными симптомами. Состояние первичного судорожного возбуждения приводит к дезорганизации и снижению активности ретикулярной формации с нарушением реакции на афферентные воздействия. Несмотря на своеобразие центрального действия оксибутирата на высшие отделы ЦНС и распространение наркотического торможения «сверху вниз», характерным является наличие «стадии электрической гиперактивности», характерной для эфира, барбитуратов и некоторых других общих анестетиков [2, 3]. Оксибутират натрия вызывает анестезию без глубокой первичной депрессии нервных центров и выраженных нарушений вегетативной регуляции. Этими качествами он существенно отличается от действия барбитуратов и других внутривенных анестетиков. Близость ГОМК к естественным метаболитам мозга, малая токсичность, отсутствие выраженных побочных угнетающих влияний на гемодинамику и дыхание обеспечивает перспективу его применения у самых критических пациентов [6, 7]. Ранее в наших исследованиях было установлено, что интракаротидное введение ГОМК в дозе 100 мг/кг сопровождалось отчетливо выраженным нарушением проведения возбуждения в верхнем шейном симпатическом ганглии (ВШСГ) кошки. После однократной инъекции оксибутирата натрия холинолитический эффект развивался достаточно медленно, но, тем 219 не менее, на 40–50-й минуте развивался полный блок синаптической передачи [8]. Цель работы – изучение влияния экзогенного и эндогенного гепарина на ганглиоблокирующие свойства гаммаоксимасляной кислоты на модели верхнего шейного симпатического ганглия кошки. Материалы и методы. Работа была выполнена на 42 кошках обоего пола весом 2,5–3,2 кг. При изучении холинолитических свойств оксибутирата натрия и его соединений с гепарином в качестве тест-объекта был использован верхний шейный симпатический ганглий (ВШСГ), который является хорошо изученным и наиболее удобным для подобного рода целей [9, 10]. Основной принцип исследования сводился к электрическому раздражению преганглионарных волокон шейного симпатического ствола с регистрацией сокращений третьего века глаза кошки или постганглионарного потенциала. И в том, и в другом случае предварительно наркотизированным животным (гексенал 0,8 г/кг внутримышечно) на шее вскрывали кожу и далее, тупым путем, для подхода к трахее раздвигали мышцы шеи, производили трахеотомию. Выше трахеотомической трубки трахея вместе с пищеводом зажималась кохеровским зажимом и перерезалась между трубкой и зажимом. Затем отпрепаровывали пограничный симпатический ствол, верхний шейный симпатический ганглий и постганглионарные волокна. Преганглионарные волокна раздражали прямоугольными импульсами длительностью 3 миллисекунды от стимулятора ЭСУ-1. Стимулы всегда были супрамаксимальными по амплитуде, что гарантировало возбуждение постоянного числа преганглионарных волокон. Частоту импульсов варьировали в зависимости от условий эксперимента. Регистрация ответных реакций на раздражение шейного симпатического нерва осуществлялась двумя способами. В опытах с регистрацией реакции третьего века глаза кошки последнее оттягивали ниткой и через блок фиксировали на длинном рычажке, с помощью которого на движущейся ленте кимографа записывали сокращение мышцы в ответ на раздражение преганглионарного ствола. Исследуемые вещества вводили в язычную или сонную артерии ретроградно. Все ветви общей сонной артерии, за исключением тех, которые участвуют в кровоснабжении ганглия, перевязывали. Для контроля ганглиоблокирующего действия ГОМК производилось раздражение постганглионарных волокон. Сокращение третьего века в этих случаях являлось доказательством того, что отсутствие реакции на электростимуляцию преганглионарного волокна связано с влиянием исследуемых веществ на межнейронную передачу возбуждения в ганглии, а не на мионевральное соединение постганглионарных волокон с эффектором. В тех случаях, когда многократные инъекции наркотических средств или их смеси с гепарином не сопровождались холинолитическим эффектом, в катетер вводился тетраэтиламмоний, служащий № 1 ( 10) м арт 2010 МЕДИЦ ИНСК ИЙ А ЛЬМАНАХ Исследования по диссертационным темам в данном случае индикатором появления исследуемых веществ в кровеносном русле, кровоснабжающем ВШСГ. При изучении влияния наркотических средств, гепарина и их совместного применения на эффект посттетанической потенциации (ПТП), связанной с функционированием пресинаптического окончания, проводили регистрацию биоэлектрических потенциалов постганглионарных волокон. Преганглионарные волокна раздражали максимальными импульсами от стимулятора через высокочастотную приставку, которая устраняла артефакт от раздражения. Усиление потенциалов постганглионарных волокон осуществлялось с помощью усилителя биопотенциалов типа УБП 1-02. Сигнал с выхода усилителя поступал на вход катодного и шлейфного осциллографа. Возбуждающий постсинаптический потенциал регистрировали на движущейся фотопленке шлейфного осциллографа. Схема опыта заключалась в следующем: преганглионарный ствол раздражали одиночными стимулами, затем следовала ритмическая стимуляция в течении 10 секунд с частотой 30 имп./сек., после чего пресинаптические волокна вновь раздражали одиночными стимулами, характеристика которых до и после тетануса оставалась одинаковой. Сравнивали величину амплитуды постгенглионарного сигнала до и через 30, 60 и 120 секунд после тетанизации в норме и на фоне действия ГОМК. Амплитуда кривых на кимограмме сокращений третьего века глаза кошки измерялась в миллиметрах, амплитуда постганглионарного потенциала – в микровольтах, затем абсолютные величины переводились в относительные, выраженные в процентах от исходных величин (исходная величина принималась за 100%), что в значительной степени нивелировало индивидуальные различия отдельных опытов. Результаты обрабатывали с помощью программы «Биостатистика» с использованием критерия Стьюдента [11]. Результаты и обсуждение. В наших исследованиях интракаротидное введение ГОМК в дозе 100 мг/кг сопровождалось отчетливо выраженным нарушением проведения возбуждения в ВШСГ кошки. После однократной инъекции оксибутирата натрия холинолитический эффект развивался достаточно медленно, но, тем не менее, на 40–50-й минуте развивался полный блок синаптической передачи. В следующей серии опытов ГОМК инкубировался с гепарином при комнатной температуре в течение 15 минут в следующих весовых соотношениях: 1:0,05; 1:0,5; 1:5 и 1:50. При введении смеси ГОМК-гепарин в соотношении 1:0,05, так же, как и при введении только оксибутирата натрия, наблюдалось снижение амплитуды сокращений третьего века глаза кошки в ответ на преганглионарную стимуляцию, а на 50–60-й минуте наступала полная блокада проведения возбуждения. Другие весовые соотношения в смеси ГОМК-гепарин отличались от предыдущего соотношения выраженным антихолинолитическим действием. Однако этот эффект был наиболее выражен при инъекции раствора в соотношении ГОМК- 220 гепарин 1:5. В этом случае пятикратное введение смеси при тех же условиях опыта не сопровождалось снижением ганглионарной активности. Предварительное введение гепарина в дозах 50, 500 и 5000 МЕ/кг значительно ослабляют ганглиоблокирующее действие ГОМК (рис.). Однако, как и в предыдущей серии экспериментов, антихолинолитическое действие гепарина связано с его дозой нелинейными параметрами. Так, при предварительном введении гепарина в дозе 500 МЕ/кг в первые две минуты амплитуда незначительно снижается до 95,2±2,8% от исходной величины (100%), а затем устанавливается на уровне 90% с небольшими колебаниями вверх и вниз от этого значения (рис.). 100 * * 80 * * * 2 * * 60 3 * * 4 * * * * * * * * * 40 1 20 0 0 5 10 15 20 25 30 Рис. Влияние гепарина на ганглиоблокирующий эффект ГОМК.* Различия между контрольными и экспериментальными группами статистически значимы (р0,05). 1. ГОМК (100 мг/кг) (контроль); 2. ГОМК (100 мг/кг) на фоне 500 МЕ/кг гепарина; 3. ГОМК (100 мг/кг) на фоне 5000 МЕ/кг гепарина; 4. ГОМК (100 мг/кг) на фоне 50 МЕ/кг гепарина. При предварительном введении гепарина в меньших (50 МЕ/кг) или больших (5000 МЕ/кг) дозах его антихолинолитический эффект проявлялся в меньшей степени (рис.). В том случае, если гепарин инъецируется на фоне действия оксибутирата натрия, то картина нарушений межнейронной передачи возбуждения в ВШСГ не отличается от контрольного введения ГОМК. Ранее нами было установлено, что гепарин в дозе 500 МЕ/кг не влияет на амплитуду сокращений третьего века глаза кошки. Он также не участвует ни в одном из этапов проведения возбуждения: биосинтезе и выделении ацетилхолина пресинаптическим окончанием, взаимодействии медиатора с постсинаптической мембраной, не влияет на активность ацетилхолинэстеразы, расщепляющей ацетилхолин. После однократного введения ГОМК амплитуда сокращений третьего века глаза кошки в ответ на преганглионарную стимуляцию и в ответ на введение экзогенного ацетилхолина (АХ) резко снижалась. Следует отметить, что амплитуда № 1 ( 10) м арт 2010 МЕДИЦ ИНСК ИЙ А ЛЬМАНАХ Исследования по диссертационным темам мигательной перепонки в ответ на стимуляцию симпатического ствола снижалась на 40–50% от исходной, в то время как в ответ на действие экзогенного АХ на фоне ГОМК это снижение соответствовало только 5–10% от исходной величины (100%). Иная картина наблюдалась при предварительном введении гепарина в дозе 500 МЕ/кг. Однократное введение гепарина не влияло на ганглионарный возбуждающий эффект экзогенного АХ. Введение ГОМК на фоне действия гепарина не оказывало влияния на ганглионарный возбуждающий эффект АХ. При изучении эффекта посттетанической потенциации при воздействии ГОМК амплитуду потенциала действия интактного ганглия до тетанизации принимали за 100% и с этой величиной сравнивали все другие данные. В результате экспериментальной работы было выяснено, что после ритмической стимуляции интактного верхнего шейного ганглия амплитуда постганглионарного потенциала возрастала в среднем на 25,08±2,2%, а в некоторых опытах увеличивалась на 83%. После интракаротидной инъекции оксибутирата натрия амплитуда тестового сигнала снижалась на 6–30% относительно раздражения интактного ганглия, а амплитуда постганглионарного сигнала после тетанизации снижалась на 30–50%. Предварительное введение гепарина сохраняло эффект посттетанической потенциации, хотя сам гепарин не принимает участия в формировании ПТП. Процесс межнейронной передачи возбуждения в синаптических образованиях, в том числе и в холинергических синапсах, имеет ряд особенностей. Наркотические вещества, в том числе и ГОМК, дезинтегрирующие нервную систему, могут воздействовать на уровне холинергических синапсов на следующие звенья химической передачи возбуждения: а) синтез и выделение ацетилхолина; б) взаимодействие медиатора с постсинаптическим рецептором; в) разрушение медиатора ацетилхолинэстеразой [12]. В настоящее время большинство исследователей считают, что в основе деприминирующего наркоза лежит угнетение адренергических синапсов, не отрицая, однако, холинергического компонента наркоза [13–16]. В наших экспериментах было показано, что ГОМК влияет на проведение возбуждения в ВШСГ кошки и обладает отчетливо выраженными холинолитическими свойствами. При введении оксибутирата натрия наблюдается угнетение активности Н-холинорецепторов. Гепарин, применяемый совместно с наркотическими средствами или введенный предварительно, в значительной степени снижал холинолитические свойства 221 ГОМК. Эффекты гепарина в опытах in vivo зависят от весового соотношения компонентов в смеси и от дозы предварительно введенного гепарина. Этот феномен полифункционального действия гепарина, видимо, можно объяснить с точки зрения событий, происходящих при применении гепарина непосредственно на синаптических структурах. Заключение Таким образом, полученные экспериментальные данные позволяют сказать, что ГОМК является ганглиолитиком, блокирующим проведение возбуждения в ВШСГ кошки. В основе механизма этого явления, на наш взгляд, лежит способность гепарина воздействовать как на пресинаптическое, так и на постсинаптическое окончание, снижая ответную реакцию постсинаптической мембраны и блокируя эффект посттетанической потенциации. Гепарин, не влияя на проведение возбуждения в ВШСГ, снижает ганглиоблокирующее действие ГОМК. Литература 1. Веселкин Н.П., Аданина В.О., Батуева И.В., Цветков Е.А., Судеревская Е.Н. Два типа ГАМК-ергического пресинаптического торможения первичных афферентов спинного мозга. В кн.: Тезисы докл. XVIII съезда физиологического об-ва им. И.П. Павлова. Казань. 2001. С. 156–157. 2. Костюченко А.П., Дьяченко П.К. Внутривенный наркоз и антинаркотики. Спб.: Медицина, 1998. 3. Крафт Т.М., Аптон П.М. Ключевые вопросы по анестезиологии. М.: Мир, 1997. 4. Осипова Н.А. Оценка эффекта наркотических, анальгетических и психотропных средств в клинической анестезиологии. Л.: Медицина, 1988. 5. Лабори А. Метаболические и фармакологические основы нейрофизиологии. М.: Мир, 1974. 6. Каркищенко Н.Н. Психоунитропизм лекарственных средств. М.: Медицина, 1993. 7. Бенькович Б.И. Психофармакологические препараты и нервная система. Ростов-на-Дону: Феникс, 2000. 8. Бутылин А.Г. Влияние гамма-оксимасляной кислоты на проведение возбуждения в верхнем шейном симпатическом ганглии. В кн.: Современные проблемы естествознания. Тезисы докладов научно-практической конференции молодых ученых. Владимир. 2001. С. 96–98. 9. Хомутов А.Е. Действие пчелиного яда на синаптические структуры вегетативных ганглиев. В кн.: Матер. VII Всероссийского съезда неврологов. Н. Новгород. 1995. С. 453–455. 10. Сергеев П.В., Шимановский Н.Л., Петров В.И. Рецепторы. М. 1999. 11. Гланц С. Медико-биологическая статистика. М.: Практика, 1999. 12. Шеперд Г. Нейробиология. М.: Мир, 1987. 13. Хомутов А.Е. Гепарин и зоотоксины. В кн.: Механизмы действия зоотоксинов. Горький: Изд-во ГГУ, 1987. С. 13–30. 14. Wang S.Z., Edmudson R., Zhu S.Z., Fakahany E.E. Selective enhancement of antagonist ligand binding at muscarinic M2 receptors by heparin due to receptor uncoupling. Eur. J. Pharmacol. 1996. № 18. Р. 113–118. 15. Flood P., Coates K.M. Droperidol inhibits GABA (A) and neuronal nicotinic receptor activation. Antstesiology. 2002. № 96. Р. 987–993. 16. Galeotti N., Bartolini A., Ghelardini C. The phospholipase C-IP3 pathway is involved in muscarinic antinociception. Neuropsychopharmacology. 2003. № 28. Р. 888–897. № 1 ( 10) м арт 2010 МЕДИЦ ИНСК ИЙ А ЛЬМАНАХ
