Оптимизация комплексного лечения травматического повреждения мозга в эксперименте

Г.А. Волохова, А.Н. Стоянов, Одесский государственный медицинский университет

Резюме

Авторы приводят данные экспериментальных исследований, посвященных изучению эффективности включения натурального адаптогена Солкосерила в комплексную патогенетическую терапию травматического повреждения мозга. Для этого у животных определяли различные виды двигательной активности - спонтанную активность в тесте "открытое поле", активность во время плавательного теста, а также агрессивно-оборонительное поведение. Показано, что в посттравматическом периоде у крыс редуцируется спонтанная двигательная активность, нарушается агрессивно-оборонительное и существенно видоизменяется плавательное поведение. Лечение крыс с черепно-мозговой травмой Солкосерилом, a-токоферолом, никотинамидом и пиридоксальфосфатом способствует нормализации исследуемых видов поведения, преимущественно к 10-му дню наблюдения. В случае включения в состав лечебных комплексов Солкосерила отмечалась более быстрая и качественно иная нормализация исследуемых видов поведения. Результаты настоящей работы, показывающие повышение эффективности комплексной патогенетической терапии в результате включения в состав лечебных комплексов Солкосерила, можно рассматривать в качестве экспериментального обоснования целесообразности клинического применения данных схем лечения больных в посттравматическом периоде.

Ключевые слова

черепно-мозговая травма, комплексная патогенетическая терапия, Солкосерил, витамины.

Введение

Актуальность настоящего экспериментального исследования определяется несколькими важными положениями, основным из которых является высокий статистический показатель распространенности черепно-мозговой травмы (ЧМТ) в современном мировом обществе, инвалидность и смертность от которой по-прежнему остаются достаточно высокими [9, 11]. Следующий аспект проблемы - широкий комплекс взаимосвязанных патофизиологических, патохимических и патоморфологических изменений в ткани мозга, возникающих вследствие перенесенного травматического повреждения головного мозга [12, 16]. Возможными последствиями исследуемой патологии являются посттравматические синдромы, такие как астеновегетативный, паркинсонический, эпилептический [11, 13, 17]. Разработка новых схем комплексной патогенетической терапии (КПТ) ЧМТ и ее последствий должна существенно облегчить ситуацию для врачей неврологического профиля, специалистов прикладных дисциплин, а также пациентов и их близких [13].

Вопросами экспериментальной разработки, оптимизации, внедрения новых схем КПТ, в том числе в условиях посттравматического эпилептического синдрома, длительное время занимались академик Российской АМН Г.Н. Крыжановский [10, 19] и его ученики [14, 15]. Показано позитивное влияние некоторых антиэпилептических препаратов [4, 6], витаминов на течение и выраженность посттравматического судорожного синдрома [5, 20, 22], на ЭЭГ и поведенческие корреляты данного патологического состояния [3, 7].

С учетом известных патогенетических механизмов ЧМТ и индуцированного ею комплекса нарушений логичным представляется поиск дополнительных эффективных средств в качестве составного компонента КПТ. Ранее показано нормализующие влияния препарата природного происхождения Солкосерил на структуры мозга, ответственные за генерирование избыточной электрической активности в посттравматическом периоде [8]. Для экспериментального тестирования эффективности препарата в качестве составного компонента КПТ в данных условиях были избраны экспериментальные методики активации определенных зон коры больших полушарий (двигательная активность), подкорковых образований мозга - структур лимбической системы мозга, имеющих важнейшее значение в эпилептогенезе (агрессивно-обронительное поведение), и хвостатого ядра (поведение во время плавания) с учетом показанных процессов дизрегуляции холинергической и дофаминергической нейротрансмиссии [15, 17, 18].

Цель настоящей работы - экспериментальное изучение эффективности депротеинизированного гемодеривата Солкосерила в качестве составного компонента комплексного патогенетического лечения крыс в условиях модели посттравматического синдрома.

Материалы и методы исследования

Иccледoвания прoвoдилиcь в ycлoвиях хрoничеcкoгo эксперимента в соответствии с указаниями, изложенными в "Основных методах изучения токсичности потенциальных фармакологических препаратов" (Фармкомитет Украины, Киев, 2000), на 78 половозрелых белых крысах линии Виcтар маccoй oт 180 дo 220 г, которых содержали в индивидуальных бoкcах c еcтеcтвеннoй 12-часовой cменoй света и темноты, влажностью воздуха 60 % и температурой 22 ± 1 °С, co cвoбoдным дocтyпoм к воде и пище. С целью приручения крыс перед началом эксперимента держали в руках пo 2-3 мин в течение 5 дней, что oблегчалo пocледyющие экспериментальные иccледoвания [2]. Работу проводили с соблюдением основных нормативных и этических требований к проведению лабораторных и иных опытов с участием экспериментальных животных разных видов. Данные исследования были одобрены комиссией ОГМУ по этическому проведению экспериментов.

ЧМТ воспроизводили по методу, подробно описанному ранее в литературе [8]. Эксперименты выполняли в следующих группах животных:

• 1-я группа - интактные (ложнотравмированные) крысы, которых фиксировали в специальном устройстве, но ЧМТ не наносили (n = 6);
• 2-я группа - крысы с ЧМТ, которым в течение последующих 14 дней в/бр вводили 0,9% физиологический раствор (n = 7);
• 3-я группа - крысы с ЧМТ, которым в течение последующих 14 дней вводили α-токоферол (АТ, 100 мг/кг, в/бр) (n = 10);
• 4-я группа - крысы с ЧМТ, которым в течение последующих 14 дней вводили никотинамид (НА, 300 мг/кг, в/бр) (n = 10);
• 5-я группа - крысы с ЧМТ, которым в течение последующих 14 дней вводили пиридоксальфосфат (ПФ, 10 мг/кг, в/бр) (n = 10);
• 6-я группа - крысы с ЧМТ, которым в течение последующих 14 дней вводили Солкосерил (Valeant Pharmaceuticals Switzerland GmbH, Швейцария, 40 мг/кг, в/бр) (n = 10);
• 7-я группа - крысы с ЧМТ, которым в течение последующих 14 дней в/бр вводили совместно АТ и Солкосерил (n = 8);
• 8-я группа - крысы с ЧМТ, которым в течение последующих 14 дней в/бр вводили совместно НА и Солкосерил (n = 8);
• 9-я группа - крысы с ЧМТ, которым в течение последующих 14 дней в/бр вводили совместно ПФ и Солкосерил (n = 9).

АТ, НА, ПФ и Солкосерил вводили 1 раз в день утром, в интервале между 9.00 и 10.00, первое введение препаратов осуществляли через 2 часа после нанесения крысам ЧМТ. В случае совместного введения препаратов инъекции осуществляли разными шприцами в разные стороны брюшной полости.

Эффективность лечения оценивали через 1, 4, 7, 10 и 14 дней после ЧМТ посредством исследования двигательной активности крыс в тесте "открытое поле", определения характера плавательного и агрессивно-оборонительного поведения.

Методические особенности исследования двигательного поведения крыс в тесте "открытое поле" изложены в работе [1].

Изучение плавательного поведения проведено по методу Vrijmoed-de Vries, Cools [23]. Бассейн для исследования плавательного поведения представлял собой стеклянный цилиндр высотой 45 см, диаметром 30 см, наполненный на 2/3 водой (при температуре 37 °С). Метод заключался в наблюдении характера плавания животных в течение 6 мин после их помещения в бассейн. Сразу после их помещения в воду в течение 2-4 мин у крыс возникали ориентировочно-исследовательские реакции, а также они предпринимали попытки выбраться из воды, что представляло собой поведение, определяемое внешними стимулами, или активно-адаптивное поведение [23]. Завершающим этапом проведения плавательного теста было определение способности животных к переключению на активно-адаптивное поведение. При этом определяли интенсивность внешнего раздражения, индуцирующего у животного целенаправленный завершенный двигательный акт. Для этого в бассейн с водой опускали веревку диаметром 1 см, фиксированную на Г-образном кронштейне высотой 65 см. Степень контакта с веревкой, необходимая для выхода животного из воды, выражали в баллах. Животное осуществляет выход из воды:

• после того как заметило веревку (визуальный контакт) - 0 баллов;
• контакта с веревкой кончиком морды - 1 балл;
• контакта с веревкой кончиком морды и передними лапами - 2 балла;
• контакта с веревкой кончиком морды и всеми конечностями - 3 балла;
• при контакте с веревкой мордой, передними и задними конечностями крыса не осуществляет выход из воды - 4 балла.

Выраженность агрессивно-оборонительного поведения оценивали по характеру поведенческого ответа животных на попытку взятия в руку и выражали в баллах по шкале, предложенной R.M. Post [21]:

• 0 баллов - при попытке взять в руку, а также при захвате рукой животное не оказывает сопротивления;
• 1 балл - при попытке взять в руку крыса уклоняется, убегает, однако при захвате рукой не сопротивляется;
• 2 балла - при попытке взять в руку животное убегает, при захвате сопротивляется, пытается вырваться;
• 3 балла - при виде руки экспериментатора животное принимает оборонительную позу - поднимается на задние лапы и отбивается передними;
• 4 балла - при попытке взять в руку крыса принимает оборонительную позу, при взятии в руку вырывается и кусается.

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, coпрoвoждавшегося в cлyчае cooтветcтвия критерию дocтoвернocти теcтoм Neuman - Keuls. В cлyчае неравнoмернoгo распределения признаков дocтoвернocть определяли c иcпoльзoванием непараметричеcкoгo теcта Манна - Уитни. Критерий достоверности - P < 0,05.

Результаты и их обсуждение

У крыс всех исследуемых групп в посттравматическом периоде отмечалась гиподинамия, у них практически отсутствовали передвижения по центру и периметру "открытого поля", заглядывания в отверстия в полу и вертикальные стойки.

Подобное состояние у животных всех групп отмечалось и на 4-й день с момента нанесения ЧМТ. У крыс с раздельным введением АТ, НА, ПФ и Солкосерила через 10 дней с момента моделирования ЧМТ показатели горизонтальной и вертикальной активности различались с аналогичными у ложнотравмированных животных в среднем на 25-31 % (P > 0,05) и были существенно большими (на 32-41 %, P < 0,05) по сравнению с соответствующими показателями у крыс с ЧМТ, которым лечение не проводилось. Подобная динамика исследуемых показателей сохранилась и на 14-й день наблюдений.

Показатели горизонтальной двигательной активности в тесте "открытое поле" в группах крыс с совместными введениями Солкосерила с АТ, НА и ПФ не различались существенно с таковыми показателями у ложнотравмированных крыс через 7 дней с момента введения (P > 0,05). При этом показатели горизонтальной двигательной активности на 51-63 % превосходили таковые у крыс с ЧМТ без лечения (P < 0,05), а количество вертикальных стоек и заглядываний в отверстия "открытого поля" было выше такового у крыс, которым вводили те же витамины, кроме Солкосерила (P < 0,05). Отмеченная динамика изменений исследуемых показателей двигательной активности в тесте "открытое поле" в случае совместного введения витаминов и Солкосерила сохранялась и в последующие дни.

В посттравматическом периоде у крыс с ЧМТ без лечения выраженность агрессивно-оборонительного поведения составляла в среднем 3,3 ± 0,4 балла, что существенно превышало контрольный показатель (P < 0,001).

В случае раздельного применения всех витаминов и Солкосерила величина исследуемого показателя была значительно (на 22-34 %; P < 0,05) меньшей к 14-му дню от начала лечения. У крыс, которым вводили совместно Солкосерил с АТ, НА и ПФ, выраженность агрессивно-оборонительного поведения составляла в среднем 1,1 ± 0,2 балла, что было меньше по сравнению с соответствующими показателями у травмированных крыс без лечения (P < 0,001) и у крыс, которым осуществляли раздельное введение витаминных препаратов (P < 0,05). Нормализующий эффект был достигнут на 10-й день с момента начала лечения и сохранялся до конца эксперимента (рис. 1).

У крыс с ЧМТ в течение всего времени наблюдения характерными были снижение количества пассивно-адаптивных плавательных актов и полная неспособность к переключению на активно-адаптивные акты плавательного поведения.

После 14 дней раздельного введения витаминов и Солкосерила у крыс значительно (в 2-2,4 раза; P < 0,001) увеличилось количество пассивно-адаптивных плавательных актов и существенно возрос показатель вариабельности поведения во время плавания (P < 0,01). В этих условиях все крысы покидали бассейн только после прикосновения веревки ко всем частям туловища.

При совместном применении Солкосерила с АТ, НА и ПФ количество пассивно-адаптивных плавательных актов возросло на 10-й день и значительно превысило аналогичные показатели у крыс с ЧМТ без лечения (P < 0,001) и у крыс с раздельным введением витаминов и Солкосерила (P < 0,001). Показатели вариабельности в этих условиях у крыс отмеченных групп были существенно большими по сравнению как с таковыми у крыс с ЧМТ без лечения (P < 0,01), так и у крыс с раздельным введением витаминов и Солкосерила (P < 0,05).

В аналогичных условиях способность крыс к переключению на активно-адаптивные плавательные акты (выход из бассейна) составила на 14-й день эксперимента от 2,4 ± 0,4 до 2,8 ± 0,3 балла, что было значительно меньше, чем у травмированных животных без лечения (на 30-40 %; P < 0,01) и крыс с раздельным введением исследуемых препаратов (P < 0,01).

Следовательно, полученные результаты свидетельствуют о более выраженной эффективности лечебных комплексов, в состав которых дополнительно к витаминам входит Солкосерил. Более выраженное действие витаминных комплексов вместе с Солкосерилом показано в условиях изучения двигательной активности крыс с помощью теста "открытое поле", тестов агрессивно-оборонительного поведения и поведения во время плавания. При этом нормализация всех исследуемых показателей отмечалась раньше и в большей степени у крыс тех групп, которые в посттравматическом периоде сочетанно получали витамины и Солкосерил, по сравнению с животными, которым тестируемые компоненты вводились раздельно.

Исследование поведения крыс показало, что в посттравматическом периоде отмечается угнетение двигательной активности, вероятно, в результате изменения корково-подкорковых взаимоотношений при формировании сложных двигательных команд. Вследствие этого в патофизиологические механизмы нарушения поведения вовлекаются фронтальная кора, хвостатое ядро, черное вещество, вентральный гиппокамп и некоторые другие структуры и ядра головного мозга. Высказанные предположения проходят проверку в дальнейших сериях экспериментов, однако ясно, что включение Солкосерила в состав лечебного комплекса способствовало нормализации детерминируемых фронтальной корой, лимбической системой и хвостатым ядром форм поведенческой активности животных во время посттравматического периода. Интересно, что дополнительное введение Солкосерила улучшало переключение крыс на формирование новых программ поведения, детерминируемых подачей внешних раздражений, что представляет собой принципиально новую область перспективных исследований по выявлению центральных эффектов Солкосерила.

В заключение отметим, что принцип КПТ нейропатологических синдромов, характеризующихся гиперактивностью структур мозга, был обоснован Г.Н. Крыжановским [10, 19]. Разработка и обоснование данного направления базируется на включении в процесс подавления генератора патологически усиленного возбуждения веществ эндогенного происхождения, применение которых в комплексе с другими препаратами (в нашем случае с антиэпилептической эффективностью) зависит от нейрохимического полиморфизма патогенных изменений в зоне детерминанты определенного нейропатологического синдрома [10, 14, 19]. Применение принципа КПТ позволяет воздействовать на различные элементы нейротрансмиттерных нарушений и посредством этого обеспечивать терапевтический эффект потенцирования применявшихся препаратов. В этой связи заметим, что нерешенным вопросом остается фармакодинамический аспект взаимодействия Солкосерила и использованных витаминных препаратов - аддитивный ли это эффект, либо есть явление потенцирования, решение которого требует дальнейших исследований.

Обращаем внимание, что показанные нами ранее позитивные поведенческие, электрофизиологические [8] и морфологические эффекты Солкосерила являются экспериментальным обоснованием целесообразности его клинического применения при травматическом повреждении мозга. Дополнительным аргументом в пользу этого стали изложенные в настоящей работе сведения об эффективности Солкосерила как составного компонента схемы КПТ в указанных экспериментальных условиях. На основании проведенного комплекса экспериментальных исследований считаем возможным рекомендовать Солкосерил в качестве средства патогенетической терапии у больных с травматическим повреждением мозга.

Выводы

• В посттравматическом периоде у крыс нарушаются двигательная активность, агрессивно-оборонительное и плавательное поведение.
• Лечение ЧМТ витаминными препаратами способствует нормализации исследуемых видов поведения.
• Включение в состав лечебных комплексов Солкосерила повышает эффективность проводимой комплексной патогенетической терапии, что можно рассматривать в качестве экспериментального обоснования целесообразности клинического применения данных схем лечения больных в посттравматическом периоде.
• Назначение Солкосерила может быть полезным в качестве средства патогенетической терапии у больных с травматическим повреждением мозга.

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. журн. СССР. - 1984. - Т. 70, № 9. - С. 1294-1300.
2. Бyреш Я., Бyрешoва О., Хьюcтoн Д. Метoдики и ocнoвные экcперименты пo изyчению мoзга и пoведения. - М.: Выcшая шкoла, 1991. - 400 c.
3. Волохова Г.О. Вплив комплексу вітамінних препаратів на коркові реакції тварин, що перенесли черепно-мозкову травму. XIII з’їзд Укр. фізіол. товариства. - К., 1994. - С. 28-29.
4. Волохова Г.О. Вплив діазепаму та кетаміну на коркові реакції тварин, що перенесли черепно-мозкову травму. Тези доп. І Конгресу Укр. протиеп. ліги. - Одеса, 1996. - С. 14.
5. Волохова Г.А., Герасимович Е.В. Ефекти сполученого застосування комплексу вітамінних препаратів і кетаміну в ранньому посттравматичному періоді // Фізіол. журн. - 1998. - Т. 43, № 3. - С. 24.
6. Волохова Г.О., Шандра О.А., Герасимович Е.В. Вплив карбамазепіну на розвиток посттравматичних епілептичних судом // Фізіол. журн. - 2000. - Т. 46, № 2. - С. 71-72.
7. Волохова Г.А., Герасимович Э.В., Шандра А.А. Эффекты применения фенобарбитала и никотинамида на каинат-индуцированную эпилептическую активность у животных с черепно-мозговой травмой // Тез. докл. конф., посвященной 100-летию со дня рождения профессора физиологии, академика Р.О. Файтельберга. - Одесса, 2003. - С. 68-70.
8. Волохова Г.А., Стоянов А.Н. Влияние Солкосерила на вызванные черепно-мозговой травмой электрографические изменения и поведение крыс // Межд. неврол. журн. - 2008. - № 2(18). - С. 51-57.
9. 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. - М.: Медицина, 2001. - 744 с.
10. Крыжановский Г.Н. Детерминантные структуры в патологии нервной системы. - М.: Медицина, 1980. - 358 с.
11. Курако Ю.Л., Букина В.В. Легкая закрытая черепно-мозговая травма. - К.: Здоров’я, 1989. - 136 с.
12. Мякотных В.С., Тачанкина Н.З., Боровкова Т.А. Клинические, патофизиологические и морфологические аспекты отдаленного периода закрытой ЧМТ // Журн. неврол. психиатр. им. Корсакова. - 2002. - Т. 102, № 4. - С. 61-65.
13. Никифоров А.С., Коновалов А.Н., Гусев Е.И. Клиническая неврология: Учебник: В 3 т. - М.: Медицина, 2002. - Т. II. - 792 с.
14. Шандра А.А. Принципы и методы патогенетической терапии эпилепсии: Автореф. дис... докт. мед. наук. - М., 1985. - 45 с.
15. Шандра А.А., Годлевский Л.С., Брусенцов А.И. Киндлинг и эпилептическая активность. - Одесса: Астропринт, 1999. - 191 с.
16. Bullock R., Teasdale G.M. Head injuries-surgical management: Traumatic intracranial hematomas // Vinken and Bruyn’s Handbook of Clinical Neurology, Head Injury / Ed. by R. Braakman. - Amsterdam: Elsevier, 1991. - Vol. 24. - P. 249-298.
17. Gaetz M. The neurophysiology if brain injury // Clinical Neurophysiology. - 2004. - Vol. 115. - P. 4-18.
18. Hayes R.L., Jenkins L.W., Lyeth B.G. Neurotransmitter-mediated mechanisms of traumatic brain injury: acetylcholine and excitatory amino acids // J. Neurotrauma. - 1992. - Vol. 9 (Suppl.) - S. 173-187.
19. Kryzhanovsky G.N. Central nervous System Pathology: A New Approach. - New York: Raven Press Publishiпg Company, 1986. - 421 p.
20. McIntosh T.K. Novel pharmacologic therapies in the treatment of experimental traumatic brain injury: a review // J. Neurotrauma. - 1993. - Vol. 10. - P. 215-261.
21. Post R.M., Squillace K.M., Pert A., Sass W. The effect of amygdala kindling on spontaneous and cocaine-induced motor activity and lidocaine seizures // Psychopharmacology (Berl). - 1981. - Vol. 72, № 2. - P. 189-196.
22. Shandra A.A., Godlevsky L.S., Vastyanov R.S., Volokhova G.A., Oleinik A.A. Vitamin treatment of posttraumatic convulsions // Epilepsia. - 1995. - Vol. 36, Suppl. 3. - S. 532.
23. Vrijmoed-de Vries M.C., Cools A.R. Differential effects of striatal injections of dopaminergic, cholinergic and GABAergic drugs upon swimming behavior of rats // Brain Res. - 1986. - Vol. 364, № 1. - P. 77-90.