Влияние Солкосерила на вызванные черепно-мозговой травмой электрографические изменения и поведение крыс |
|
Г.А. Волохова, А.Н. Стоянов, Одесский государственный медицинский университет
Резюме
Представлены результаты исследования применения препарата Солкосерил в условиях экспериментальной механической черепно-мозговой травмы (ЧМТ) у крыс. Цель исследования - выяснение эффективности применения препарата природного происхождения Солкосерил в условиях посттравматического периода у крыс, его влияния на ЭЭГ-изменения и двигательную активность животных. Исследования проводились в условиях хронического эксперимента на крысах линии Виcтар на модели механической ЧМТ. В посттравматическом периоде у крыс изучали изменения ЭЭГ и двигательной активности в тесте "открытого поля". Выделяли четыре группы животных: контрольная группа, группа крыс с ЧМТ и введением 0,9% раствора NaCl и две группы крыс с ЧМТ и введением Солкосерила начиная с 1-х и 7-х суток. Установлено нормализующее действие Солкосерила (при начале его приема с 1-х суток после ЧМТ) в посттравматическом периоде у крыс, что проявлялось нормализацией ЭЭГ-паттерна на 7-е сутки после ЧМТ и нормализацией показателей горизонтальной (на 10-е сутки) и вертикальной (на 14-е сутки) двигательной активности. Все отмеченное позволяет рекомендовать применение Солкосерила в качестве средства патогенетической терапии у больных с травматическим повреждением мозга.
Ключевые слова
черепно-мозговая травма, травматическое повреждение мозга, ЭЭГ, гиппокамп, лимбическая система, двигательная активность, Солкосерил, патогенетическое лечение.
В настоящее время во всем мире наблюдается неуклонный рост травматизма и повреждение мозга является одной из частых причин смерти людей (R. Bullock, G.M. Teasdale, 1991; M. Gaetz, 2004). Травматические повреждения черепа и, как следствие, головного мозга составляют примерно 30-35 % всех травм (А.Ю. Макаров и соавт., 2002; В.С. Мякотных и соавт., 2002). Черепно-мозговая травма (ЧМТ) часто является инициирующим механизмом нарушения регуляторных процессов функционирования головного мозга и ЦНС. По данным Л.Б. Лихтермана и соавт. (1999), ЧМТ сопровождается тканевыми, сосудистыми и ликвородинамическими нарушениями. Вследствие ЧМТ в мозге развиваются необратимые дистрофические процессы, которые проявляются морфологически в виде участков микронекроза и имеют большое значение в генезе неврологических и нейропсихологических симптомокомплексов, возникающих в различные временные интервалы посттравматического периода (Л.Б. Лихтерман и соавт., 1998). По мнению авторов, именно тканевые нарушения во многом определяют характер и выраженность последствий травмы.
Особую актуальность проблеме ЧМТ придает формирование посттравматического судорожного синдрома (А.Ю. Макаров, 2001; M. Gaetz, 2004; R.L. Hayes et al., 1992), в том числе и после травматического повреждения мозга легкой степени выраженности (T.K. McIntosh, 1993). Инициация и дальнейшее прогрессирование эпилептиформной активности в мозге способствуют повышению с течением времени судорожной готовности к действию эпилептогенных факторов (N.F. Santos et al., 2000), а также формированию фармакорезистентных форм судорожного синдрома (О.А. Шандра та співавт., 1993; A.A. Shandra et al., 1996).
Для лечения ЧМТ и ее последствий предложены многочисленные терапевтические схемы (В.Б. Карахан и соавт., 2001; Л.Б. Лихтерман и соавт., 1999; В.С. Мякотных и соавт., 2002; D.H. Livingston et al., 2000), в том числе и протестированные экспериментально (T.K. McIntosh, 1993; M. Minz et al., 1993; Yu. Chen et al., 1998), которые с определенным успехом применяются сейчас в клинике. Однако эффективность патогенетически обоснованной терапии часто не удовлетворяет врачей. Учитывая описанное выше, а также показанную патогенетическую роль ишемии мозга при его травматическом повреждении (Yu. Chen et al., 1998; M. Gaetz, 2004), мы провели серии экспериментальных исследований, посвященных выяснению эффективности применения депротеинизированного гемодеривата, полученного из крови молодых телят, - препарата природного происхождения Солкосерил в условиях посттравматического периода у крыс, его влияния на ЭЭГ-изменения и двигательную активность животных.
Материалы и методы исследования
Исследования проводились в условиях хронического эксперимента на 42 взрослых (6-месячных) белых крысах линии Виcтар массой от 180 до 220 г. Живoтных coдержали в индивидуальных боксах с естественной 12-часовой сменой света и темноты, влажностью воздуха 60 % и его температурой 22 ± 1 °С, co cвoбoдным дocтyпoм к вoде и пище. С целью прирyчения крыc перед началoм экcперимента держали в рyках пo 2-3 мин в течение 5 дней, чтo oблегчалo пocледyющие экcпериментальные иccледoвания (Я. Бyреш и соавт., 1991). Работу с лабораторными животными проводили с соблюдением основных нормативных и этических требований к проведению лабораторных и иных опытов с участием экспериментальных животных разных видов. Данная работа была одобрена комиссией ОГМУ по этическому проведению экспериментальных исследований.
ЧМТ воспроизводили по методу, описанному в работе О.А. Шандри та співавт. (1993). Для этого крысам, зафиксированным в стереотаксическом аппарате, наносили механическую травму грузом массой 50 г на теменно-затылочную область мозга. При этом в момент нанесения повреждения голову животного кратковременно прижимали к поролоновой прокладке, чем добивались горизонтального расположения поверхности свода черепа к торцевому участку груза, представлявшему собой пластмассовый цилиндр, заполненный дробью и опускавшемуся с высоты 50 см. Площадь ударной части при этом составляла примерно 3,5 см2.
Экспериментальные наблюдения проводили на следующих группах животных. Животным 1-й группы (n = 14) с ЧМТ в течение последующих 14 дней вводили 0,5 мл физиологического раствора NaCl. Животным 2-й группы (n = 12) с ЧМТ в течение последующих 14 дней внутрибрюшинно (в/б) вводили Солкосерил (40 мг/кг, производства Valeant Pharmaceuticals Switzerland GmbH, Швейцария). Солкосерил вводили один раз в день - утром, в интервале между 9.00 и 10.00, первое введение препарата осуществляли через 2 часа после нанесения животным ЧМТ. Для исследования временных интервалов эффективности препарата в посттравматическом периоде была выделена 3-я группа животных с ЧМТ (n = 8), которым Солкосерил вводили по описанной схеме начиная с 7-го дня. Животных контрольной группы (n = 8) фиксировали в стереотаксическом аппарате, однако удара грузом не осуществляли.
Имплантацию электродов производили пo методике, описанной в литературе (М.Я. Вoлoшин, 1987; Я. Бyреш и соавт., 1991). Для регистрации биoэлектричеcкoй активности структур головного мозга использовали нихрoмoвyю проволоку диаметром 0,10-0,15 мм с лаковой изоляцией, кроме кончиков. Для вживления электродов крыс наркoтизирoвали нембyталом (35 мг/кг; в/б) и фиксировали в cтереoтакcичеcкoм аппарате. Стереoтакcичеcкoе вживление электродов проводили в соответствии c атласом L. Kruger et al. (1995) пo cледyющим кooрдинатам: вентральный гиппокамп - АР = -4,8; L = 5,0; H = 8,0; миндалина - АР = -2,8; L = 4,5; H = 9,0; хвостатое ядро - АР = -0,8; L = 3,5; H = 4,7; ретикулярная часть черного вещества - АР = -4,8; L = 5,0; H = 7,8; энторинальная кора - АР = 6,3; L = 5,0; H = 8,0; верхние бугорки четверохолмия (ВБЧ) - АР = -6,3; L = 1,5; H = 4,7.
Региcтрацию электричеcкoй активнocти проводили через 1, 7 и 14 дней, изyчение пoведенчеcких реакций ocyщеcтвляли через 1, 4, 7, 10 и 14 дней после ЧМТ. В 3-й группе животных исследовали начиная с 7-х суток после ЧМТ по вышеприведенной схеме. Запись биопотенциалов осуществляли монополярно (индифферентный электрод крепили в носовых костях) при помощи 16-канального чернильнопишущего электроэнцефалографа EEG-16S (Венгрия).
Исследование двигательной активности крыс в тесте "открытое поле" проводилось в течение 2 мин. При этом определялись следующие показатели: количество пересеченных квадратов, в том числе и центральных, а также количество вертикальных стоек и заглядываний в отверстия в полу "открытого поля" (Ж.Г. Александрова и соавт., 1984).
Полученные данные обсчитывали с помощью дополнительного статистического пакета в оболочке программы Labview-5,0, а также программы статистического анализа Statgraph с использованием одновариантного критерия ANOVA. При условиях неравномерного деления признаков достоверность определяли с помощью непараметрического теста Крускала - Уоллиса. Критерием достоверности считали P < 0,05.
Результаты и их обсуждение
На ЭЭГ животных через 24 часа после ЧМТ (1-я группа) регистрировались непродолжительные (3-7 с) спайк-волновые комплексы амплитудой 260-350 мкВ при частоте 6-8/с в вентральном гиппокампе, миндалине, черном веществе, ВБЧ и энторинальной коре.
На 7-е сутки после травматического воздействия в ЭЭГ крыс во всех отведениях преобладали острые и медленные волны амплитудой 180-220 мкВ и частотой 5-6/с. В вентральном гиппокампе и энторинальной коре регистрировались редкие (5-7/мин) спайк-волновые комплексы амплитудой 280-350 мкВ. У 2 крыс в этом временном промежутке в вентральном гиппокампе и миндалине отмечались спайк-волновые комплексы амплитудой 380-400 мкВ и частотой 1-2/с.
На 14-й день после травмы у 10 животных регистрировались острые и медленные волны с максимальной амплитудой в ВБЧ и миндалине (220-350 мкВ) при частоте 2-5/с. У остальных животных регистрировалась медленноволновая активность амплитудой 15-170 мкВ при частоте их возникновения 3-4/с.
На ЭЭГ крыс с ЧМТ, которым вводили Солкосерил (2-я группа), через 1 день после травматического воздействия регистрировались спайк-волновые комплексы в лимбических структурах и черном веществе амплитудой 400-500 мкВ и частотой 2-5/с. В остальных структурах мозга амплитуда потенциалов составляла 200 мкВ при частоте их генерации 2-4/с.
На энцефалограмме 7 крыс этой группы через 7 дней после нанесения ЧМТ на фоне медленноволновой активности (амплитуда 100-160 мкВ, частота 2-4/с) регистрировались острые волны с частотой 2-4/с, наибольшая амплитуда которых (250 мкВ) отмечалась в миндалине. У остальных 5 животных на ЭЭГ наблюдались преимущественно медленные волны амплитудой 140-160 мкВ и частотой 2-4/с. В миндалине и черном веществе отмечались острые волны амплитудой до 200 мкВ и частотой 1-2/с. В хвостатом ядре и ВБЧ регистрировались острые и медленные волны амплитудой 100-230 мкВ и частотой 1-4/с.
На ЭЭГ большинства крыс 3-й группы, которым Солкосерил начали вводить на 7-е сутки после ЧМТ, отмечались острые и медленные волны амплитудой 180-200 мкВ и частотой 5-6/с. У 1 крысы из этой группы отмечалась гиперсинхронная активность в вентральном гиппокампе с частотой 7-8/с и амплитудой 320-370 мкВ.
У большинства крыс (n = 9) через 14 дней после ЧМТ на фоне ежедневного введения Солкосерила регистрировалась медленноволновая активность амплитудой 100-140 мкВ в миндалине и амплитудой 80-100 мкВ во всех остальных исследуемых структурах мозга, при частоте 3-5/с. У остальных крыс при ЭЭГ-исследовании обнаруживались острые волны в миндалине, энторинальной коре и ретикулярной части черного вещества амплитудой 200-240 мкВ при частоте 3-4/с.
Частотно-амплитудные характеристики ЭЭГ крыс 3-й группы, которым Солкосерил начали вводить на 7-е сутки после ЧМТ, не различались с таковыми у крыс с ЧМТ и введением физиологического раствора.
Результаты исследований по изучению изменений показателей двигательной активности крыс с ЧМТ в тесте "открытое поле" приведены в табл. 1. У животных контрольной группы при помещении в центр "открытого поля" наблюдалась нормальная локомоторная активность. Изменения в характере двигательной активности отсутствовали и при наблюдении за крысами в последующие временные интервалы. Все исследуемые показатели горизонтальной и вертикальной двигательной активности у крыс через 24 часа после ЧМТ были существенно меньшими (в 1,6-4 раза; P < 0,001) по сравнению с таковыми у крыс контрольной группы. Аналогичная направленность изменений исследуемых показателей двигательной активности у крыс двух опытных групп сохранялась в течение 7 дней после травматического воздействия.
Через 10 дней после ЧМТ крысы с травмой пересекли 9,4 ± 1,4 квадрата "открытого поля" (P < 0,01), сделали 1,6 ± 0,7 вертикальной стойки (P < 0,05) и 0,60 ± 0,06 раза заглянули в отверстия в полу (P < 0,01), что по-прежнему существенно было меньше по сравнению с аналогичными показателями в контрольных наблюдениях. Животные с ЧМТ, которым вводили Солкосерил, пересекли в среднем 14,6 ± 1,7 квадрата "открытого поля", что не отличалось от таковых показателей в контрольной группе крыс и было на 55 % больше, чем у остальных крыс с ЧМТ (P < 0,01). Показатели вертикальных стоек не различались существенно в обеих исследуемых группах крыс, однако в группе крыс с ЧМТ и введением Солкосерила они не отличались и от аналогичных данных в контрольных наблюдениях. Изменений в количестве заглядываний в отверстия в полу "открытого поля" по сравнению с предыдущими днями исследований не было. Исследуемые показатели двигательной активности в группе крыс с введением Солкосерила на 7-е сутки после ЧМТ (3-я группа) не отличались от аналогичных в группе крыс с ЧМТ.
Через 14 дней после ЧМТ крысы, которым вводили Солкосерил, пересекли в среднем 16,7 ± 1,7 квадрата "открытого поля", что не отличалось от аналогичных показателей в контроле и на 64 % превышало соответствующие показатели в группе крыс с ЧМТ и введением физиологического раствора (P < 0,01). Аналогичная направленность изменений вследствие применения Солкосерила наблюдалась при подсчете остальных показателей двигательной активности в тесте "открытого поля". Характер и интенсивность двигательной активности крыс во 2-й группе не отличались от таковых показателей в группе крыс, которым ЧМТ не наносилась. В этот временной интервал показатели горизонтальной и вертикальной двигательной активности в 3-й группе крыс не отличались от аналогичных в других группах.
Таким образом, проведенные исследования показали, что ЧМТ вызывала у крыс нарушения биоэлектрической активности, а также комплекс локомоторных нарушений. После ЧМТ на ЭЭГ животных возникала эпилептиформная активность, которая характеризовалась возникновением острых колебаний и спайк-волновых комплексов, в основном в вентральном гиппокампе и структурах лимбической системы. У крыс в посттравматическом периоде отмечалась также гиподинамия, у них наблюдались нарушения позы и характера инициации движения. У части животных отмечалось развитие эксплозивного и стереотипного поведения, вестибулярных расстройств.
Описанный характер поведенческих и ЭЭГ-изменений отмечался в течение 14 дней после травматического повреждения мозга. Однако у крыс, которым осуществляли ежедневное введение Солкосерила начиная с 1-го дня после ЧМТ, с течением времени были выявлены эффекты нормализации исследуемых показателей. Это проявлялось тем, что на ЭЭГ крыс начиная с 7-го дня после ЧМТ и введения препарата существенно снижалась мощность генерации биоэлектрических потенциалов, в особенности вентральным гиппокампом и структурами лимбической системы. Паттерн ЭЭГ через 14 дней после ЧМТ и введения Солкосерила не различался с фоновой активностью у крыс в контрольных наблюдениях.
Горизонтальная локомоторная активность в тесте "открытого поля" нормализовалась и существенно превышала токовую у крыс без введения Солкосерила через 10 дней после ЧМТ. Показатели вертикальной двигательной активности не отличались от контрольных на 14-е сутки исследования. Таким образом, Солкосерил оказался эффективным для нормализации вызванных травматическим повреждением мозга биоэлектрических нарушений через 7 дней и локомоторной активности в тесте "открытое поле" - через 10 дней после нанесения ЧМТ.
Отсутствие выраженного нейропротекторного эффекта в случае введения Солкосерила крысам начиная с 7-го дня после ЧМТ показало, что для оказания лечебного эффекта препарат следует принимать с 1-х суток с момента возникновения ЧМТ.
Показанные нормализующие эффекты Солкосерила могут служить основанием для включения его при составлении схемы комплексного патогенетического лечения посттравматических нарушений. С учетом механизмов протекторного действия Солкосерила, к числу которых относят ускорение под его влиянием репаративных и регенерационных процессов в поврежденных тканях путем стимуляции пролиферации клеток и их миграции непосредственно в очаг поражения (В.В. Бульйон и соавт., 2001; П.Д. Фомин и соавт., 1998), а также облегчение утилизации кислорода и стимуляцию транспорта глюкозы клетками в условиях гипоксии и истощения метаболических ресурсов (А. Карович-Билинска и соавт., 2002; А.Ю. Руденко, Л.М. Башкирова, 2003; A. Akaike et al., 2003), становится понятной его эффективность в коррекции вызванных ЧМТ электрографических и поведенческих нарушений.
Полученные данные согласуются с результатами исследований В.Е. Марусанова и соавт. (2000), которые с успехом применяли Солкосерил для лечения больных с тяжелой ЧМТ, вследствие чего авторы отметили нормализацию неврологического статуса и стабилизацию уровня АД у пациентов.
Все это позволяет нам рекомендовать использовать Солкосерил в качестве средства патогенетической терапии у больных с травматическим повреждением мозга. Вместе с тем, более детальному изучению нейропротекторных эффектов препарата в условиях экспериментальной механической травмы головного мозга будут посвящены дальнейшие исследования.
Выводы
Литература
1. Александрова Ж.Г., Суворов Н.Б., Шалин Ю.Н., Цыган В.Н. Индивидуальные особенности поведения, обучения и адаптации крыс к экстремальным воздействиям // Физиол. журнал СССР. - 1984. - 70(9). - 1294-1300.
2. Бульйон В.В., Хниченко Л.К., Сапронов Н.С., Кузнецова Н.Н., Аникин В.Б., Мариненко Р.Ю., Коваленко А.Л., Алексеева Л.Е. Циклоферон и солкосерил в лечении дуоденальных язв у крыс // Эксп. клин. фармакол. - 2001. - 64(6). - 41-44.
3. Бyреш Я., Бyрешoва О., Хьюcтoн Д. Метoдики и ocнoвные экcперименты no изyчению мoзга и пoведения. - Москва: Выcшая шкoла, 1991. - 400 c.
4. Вoлoшин М.Я. Электрoфизиoлoгичеcкие метoды иccледoвания гoлoвнoгo мoзга в экcперименте. - Киев: Наyкoва дyмка, 1987. - 192 c.
5. Карахан В.Б., Крылов В.В., Лебедев В.В. Травматические поражения центральной нервной системы // Болезни нервной системы / Под ред. Н.Н. Яхно, Д.Р. Штульман. - Москва: Медицина, 2001. - 744 с.
6. Карович-Билинска А., Сузин Дж., Сирожевски П. Оценка показателей окислительного стресса в течение лечения беременных женщин с внутриутробной задержкой роста // Med. Sci. Monit. - 2002. - 8(3). - 211-216.
7. Лихтерман Л.Б., Потапов А.А., Кравчук А.Д., Охлопков В.А. Классификация последствий ЧМТ // Неврол. журн. - 1998. - 3(3). - 12-15.
8. Лихтерман Л.Б., Потапов А.А., Кравчук А.Д. Клиническая класификация и концептуальные подходы к лечению последствий ЧМТ // Журн. вопр. нейрохир. - 1999. - 3. - 3-6.
9. Макаров А.Ю. Последствия ЧМТ и их классификация // Неврол. журн. - 2001. - 6(2). - 38-42.
10. Макаров А.Ю., Садыков Е.А., Хомин А.В. Картированная ЭЭГ у больных с эпилептическим припадками в отдаленном периоде ЧМТ // Неврол. журн. - 2002. - 5(2). - 15-18.
11. Марусанов В.Е., Мирошниченко А.Г., Николау С.А., Петрова Н.В., Бичун А.Б. Солкосерил в интенсивной терапии тяжелой черепно-мозговой травмы // Вестн. хир. им. И.И. Грекова. - 2000. - 159(3). - 37-39.
12. Мякотных В.С., Тачанкина Н.З., Боровкова Т.А. Клинические, патофизиологические и морфологические аспекты отдаленного периода закрытой ЧМТ // Журн. неврол. и психиатр. им. Корсакова. - 2002. - 102(4). - 61-65.
13. Руденко А.Ю., Башкирова Л.М. Солкосерил - новый препарат для патогенетического лечения пациентов с судорожными формами цереброваскулярной патологии // Лікарська справа. - 2003. - 7. - 110-113.
14. Фомин П.Д., Заплавский А.В., Иванцов П.В., Переш Е.Е., Лиссов А.И., Тихоненко А.М. Эффективность применения солкосерила после хирургического лечения острого кровоизлияния при гастродуоденальной язве // Клин. хир. - 1998. - 12(1). - 6-8.
15. Шандра О.А., Годлевський Л.С., Волохова Г.О. Вплив ушкодження структур мозку каїновою кислотою на судорожні реакції тварин, що перенесли черепно-мозкову травму // Фізіол. журн. - 1993. - 56(2–3). - 8-14.
16. Akaike A., Katsuki H., Kume T. Pharmacological and physiological proprieties of serofendic acid, a novel neuroprotective substance isolated form fetal calf serum // Life Sci. - 2003. - 74. - 263-269.
17. Bullock R., Teasdale G.M. Head injuries-surgical management: Traumatic intracranial hematomas // Vinken and Bruyn’s Handbook of Clinical Neurology, Head Injury / R. Braakman (Ed.). - Elsevier, Amsterdam, 1991. - Vol. 24. - Р. 249-298.
18. Chen Yu., Shohami E., Bass R., Weinstock M. Cerebro-protective effects of ENA713, a novel acetylcholinesterase inhibitor, in closed head injury in the rat // Brain Res. - 1998. - 784. - 18-24.
19. Gaetz M. The neurophysiology if brain injury // Clinical Neurophysiology. - 2004. - 115. - 4-18.
20. Hayes R.L., Jenkins L.W., Lyeth B.G. Neurotransmitter-mediated mechanisms of traumatic brain injury: acetylcholine and excitatory amino acids // J. Neurotrauma. - 1992. - 9 (Suppl.). - 173-187.
21. Kruger L., Saporta S., Swanson L.W. Photographic atlas of the rat brain the cell and fiber architecture illustrated in three planes with stereotaxic coordinates: A photographic guide to the cell and fiber architecture of the rat brain illustrated in three planes with stereotaxic coordinates. - Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1995. - 299 p.
22. Livingston D.H., Lavery R.F., Passannante M.R., Skurnick J.H., Baker S., Fry D.E. Emergency department discharge of patients with a negative cranial computed tomography scan after minimal head injury // Ann. Surg. - 2000. - 1. - 126-132.
23. McIntosh T.K. Novel pharmacologic therapies in the treatment of experimental traumatic brain injury: a review // J. Neurotrauma. - 1993. - 10. - 215-261.
24. Minz M., Knowlton B., Myslobodsky M.S. Effect of nootropic solkoceryl on kainic acid induced excitotoxic brain injury // Pharmacol. Biochem. Behav. - 1993. - 45. - 55-58.
25. Santos N.F., Arida R.M., Trindade E.M. Epileptogenesis in immature rats following recurrent status epilepticus // Brain Res. Rev. - 2000. - 32. - 269-276.
26. Shandra A.A., Mazarati A.M., Godlevsky L.S., Vastyanov R.S. Chemical kindling: implications for antiepileptic drugs - sensitive and resistant epilepsy models // Epilepsia. - 1996. - 37. - 68-74.