Несмотря на различие этиологических факторов, инициирующих развитие гипоксии, сложность патогенеза метаболических и функциональных сдвигов в случаях развития гипоксии и аноксии, выявляются общие закономерности нарушения структуры и функции клеток различных органов и тканей. При этом возникают активация процессов липопероксидации и повышение проницаемости биологических мембран, что проявляется явлениями деполяризации клеток, набуханием митохондрий, активацией лизосомальных гидролаз и соответственно нарушением возбудимости, функциональной активности клеток, развитием синдрома цитолиза [4,5].
Последнее определяет целесообразность дальнейшей апробации антиоксидантов на клеточном уровне в условиях ишемии и гипоксии.
Целью настоящей работы явилось изучение влияния цитофлавина и неотона на культуру первичных неонатальных кардиомиоцитов крыс в условиях экспериментальной гипоксии.
Материалы и методы исследования
Гипоксия неонатальных кардиомиоцитов крыс в экспериментальных условиях воспроизводилась заменой кислорода в культуральной среде инертным газом (N2 95%, CO2 5%) на 60, 120 и 180 мин культивирования в среде с ограничением культурального объема (в 2 раза) и сыворотки (1% телячьей сыворотки) (Van Nieuwenhoven et al., 1996).
В каждой группе экспериментов проведено по 10 - 15 наблюдений. Контролем служили неонатальные кардиомиоциты, полученные методом ферментативной диссоциации фрагментированных желудочков крыс и культивируемые в среде с добавлением 5% телячьей сыворотки (Simpson, 1985).
Механизмы действия цитофлавина и неотона изучали на модели острой гипоксии культуры в процессе добавления в среду культивирования за двое суток до эксперимента и затем ежедневно неотона в дозе 0,2 мг/мл или цитофлавина в дозе 2 мкг/мл среды.
В экспериментах с хронической гипоксией препараты добавлялись ежедневно в течение 7 суток культивирования. Смена среды производилась 1 раз в 2-3 суток.
Для сравнительной оценки биологических эффектов тестируемых препаратов использованы следующие параметры:
- Цитометрические показатели (площадь кардиомиоцитов планиметрическим методом, размеры ядер).
- Содержание РНК в цитоплазме кардиомиоцитов методом сканирующей денситометрии препаратов, окрашенных галлоцианинхромовыми квасцами, на интегрирующем цитофотометре МЦФУ2-МП (ЛОМО) при длине волны 550 нм (Селинова и др., 1988);
Результаты и их обсуждение
В результате проведенных исследований обнаружено, что в условиях экспериментальной гипоксии культуры тканей миокардиоцитов возникает резкое уменьшение площади ядер (на 31 %) и площади клеток (на 30 %), то есть примерно в равной мере. Одновременно отмечается снижение уровня РНК примерно на 51 %, то есть выраженное в большей степени, чем снижение площади клеток и площади ядер (таб. 1).
Принимая во внимание важную роль всех видов РНК в процессе синтеза структурных и ферментных белков клеток, становится очевидной возможность подавления белоксинтетической функции миокардиоцитов в условиях экспериментальной гипоксии.
Добавление в культуральную среду цитофлавина не только препятствовало развитию структурных и метаболических сдвигов, свойственных миокардиоцитам в условиях экспериментальной гипоксии, но и обеспечивало резкое увеличение синтеза РНК в цитоплазме миокардиоцитов и соответственно активацию анаболических процессов. Об этом свидетельствовало резкое возрастание уровня РНК в цитоплазме миокардиоцитов, увеличение площади клеток и площади ядер не только по отношению к таковым показателям культуры клетки в условиях гипоксии, но и по отношению к интактной культуре тканей (таб. 1).
Касаясь анаболических эффектов цитофлавина в культуре тканей ишемизированных миокардиоцитов, следует отметить особенности биологических эффектов его активных компонентов: янтарной кислоты, никотинамида, рибоксина, рибофлавина мононуклеотида.
Так, янтарная кислота является естественным эндогенным субстратом клетки, действие которого реализуется в цикле трикарбоновых кислот, в процессе окислительного фосфорилирования и активации тканевого дыхания. В условиях гипоксии экзогенно вводимый сукцинат может поглощаться через альтернативный метаболический путь сукцинатоксидазной системы, с последующим потреблением в дыхательной цепи митохондрий.
Что касается других компонентов цитофлавина, следует отметить, что рибоксин - производное пурина, рассматривается как предшественник АТФ, повышает активность ряда ферментов цикла Кребса, стимулирует синтез нуклеотидов и обменных процессов в миокарде.
Один из компонентов цитофлавина - никотинамид является простетической группой ферментов - кодегидрогеназ - переносчиков водорода и осуществляющих окислительно - восстановительные процессы.
В то же время рибофлавин мононуклеотид входит в состав ферментов, регулирующих окислительно-восстановительные реакции и участвующий в процессах белкового и жирового обмена [1].
Таким образом, сочетание активных компонентов в цитофлавине - сукцината, рибоксина, рибофлавина мононуклеотида и никотинамида обеспечивает развитие анаболических эффектов в культуре тканей миокардиоцитов, что свидетельствует о целесообразности использования указанного препарата в клинической практике в комплексном лечении ИБС.
В последующих наблюдениях проведено изучение метаболических эффектов другого препарата - неотона (экзогенного креатинфосфата) в культуре миокардиоцитов в условиях экспериментальной гипоксии [2].
Как оказалось, неотон, являясь донатором макроэргических фосфатных связей, обладал значительно меньшим анаболическим действием по сравнению с цитофлавином, препятствуя, в определенной степени, развитию катаболических реакций, свойственных экспериментальной гипоксии.
Так, на фоне введения неотона в культуральную среду при экспериментальной гипоксии возникало уменьшение площади клеток и площади ядер миокардиоцитов по сравнению с таковыми показателями контроля, выраженное, однако, в меньшей мере, чем в культуре миокардиоцитов в условиях гипоксии без добавления неотона (таб. 1). В то же время неотон препятствовал снижению содержания РНК в цитоплазме миокардиоцитов, обеспечивая даже некоторое увеличение этого соединения по сравнению с показателями контроля (таб. 1).
Таким образом, эксперименты с культурой миокардиоцитов позволили обнаружить метаболические эффекты гипоксии на клеточном уровне, а также определенные возможности их медикаментозной коррекции.
Выводы.
- В культуре неонатальных миокардиоцитов крыс в условиях экспериментальной гипоксии обнаружено преобладание катаболических реакций, о чем свидетельствуют снижение содержания РНК в цитоплазме миокардиоцитов, площади клеток и площади ядер.
- Введение цитофлавина в культуральную среду с миокардиоцитами в условиях экспериментальной гипоксии обеспечивает развитие анаболических эффектов, что проявляется увеличением содержания РНК в цитоплазме миокардиоцитов, возрастанием площади клеток и площади ядер.
- Метаболические эффекты неотона в культуре миокардиоцитов в условиях экспериментальной гипоксии выражены в меньшей степени, чем у цитофлавина, и проявляются в увеличении содержания РНК в цитоплазме при одновременном снижении площади клеток и площади ядер миокардиоцитов.
- Анаболические эффекты цитофлавина в культуре тканей первичных миокардиоцитов в условиях экспериментальной гипоксии свидетельствуют о целесообразности использования указанного препарата в комплексной терапии ИБС.
Таблица 1. Метаболические эффекты цитофлавина и неотона в культуре тканей неонатальных миокардиоцитов в условиях экспериментальной ишемии
|
Варианты культивирования |
Площадь ядер, у.е. |
Площадь клеток, у.е. |
Содержание РНК в цитоплазме, у.е. |
|||
|
M±m |
р |
M±m |
р |
M±m |
р |
|
|
Контроль |
1,32 ± 0,09 |
- |
12,3 ± 0,38 |
- |
0,406 ± 0,012 |
- |
|
Контроль + неотон |
1,28 ± 0,04 |
Р1>0.1 |
13,52 ± 0,75 |
Р1>0.1 |
0,392 ± 0,022 |
Р1>0.1 |
|
Контроль + цитофлавин |
1,13 ± 0,05 |
Р1<0.01 |
15,39 ± 0,47 |
Р1<0.001 |
0,585 ± 0,018 |
Р1<0.001 |
|
Гипоксия |
0,92 ± 0,03 |
Р1<0.001 |
8,70 ± 0,28 |
Р1<0.001 |
0,209 ± 0,012 |
Р1<0.001 |
|
Гипоксия + неотон |
1,07 ± 0,04 |
Р1<0.01 Р2<0.001 |
10,07 ± 0,33 |
Р1<0.01 Р2<0.005 |
0,453 ± 0,015 |
Р1<0.01 Р2<0.1 |
|
Гипоксия + цитофлавин |
1,59 ± 0,06 |
Р1<0.01 Р3<0.001 |
18,63 ± 0,48 |
Р1<0.01 Р3<0.001 |
0,764 ± 0,020 |
Р1<0.001 Р3<0.05 |
Примечание: количество наблюдений в каждой серии 10 - 15.
Р1 - степень достоверности по отношению к контролю,
Р2 - степень достоверности по отношению к контроль + неотон,
Р3 - степень достоверности по отношению к контроль + цитофлавин.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
- Афанасьев В.В. Цитофлавин в интенсивной терапии: Пособие для врачей. - СПб. - 2005.- 36 с. - с. 9-30.
- Галяутдинов Г.С., Коц Я.И., Вдовенко Л.Г., соавт. Лечебное применение неотона при застойной сердечной недостаточности/Неотон: современное состояние исследований.-Л.90.С.21.
- Зарубина И.В. Принципы фармакотерапии гипоксических состояний антигипоксантами - быстродействующими корректорами метаболизма //Обзоры по клин. фармакол. и лек. терапия. - 2002. - Т.1. - № 1. с. 19-28.
- Патологическая физиология и биохимия: Учебное пособие для ВУЗов /- М.: Издательство «Экзамен». 2005. - 480с. - с.140-151.
- Типовые патологические процессы /Н.П. Чеснокова: Монография /- Издательство Саратовского медицинского университета. 2004. - 400 с. - с. 132-136.