ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «УРАЛЬСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» МИНИСТЕРСТВА

ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОСИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

на правах рукописи

ФИЛИППОВА ГЮЗЕЛЬ ФАРИТОВНА

СРАВНИТЕЛЬНАЯ О ЕН А ВРЕ ЕННОЙ ОРГАНИЗА ИИ

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ Э СПЕРИ ЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ

ПСИХОТРОПНЫ ВЕЩЕСТВА С РАЗНОНАПРАВЛЕННЫ

ДЕЙСТВИЕ

14.03.06 - фармакология, клиническая фармакология

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание учёной степени кандидата медицинских наук

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Ларионов Л.П.

г. Екатеринбург Оглавление Оглавление

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Временная организация биосистем и организмов

1.2. Хронофармакологические особенности действия различных лекарственных веществ

1.2.1.Хронофармакология психотропных средств

1.2.1.1.Хронофармакологическое действие препаратов, угнетающих деятельность центральной нервной системы

1.2.1.2. Хронофармакологическое действие препаратов, преимущественно стимулирующих деятельность центральной нервной системы

1.3. Хронофармакологические особенности действия мелатонина, как водителя ритма

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1. Материалы

2.1.1. Краткая характеристика экспериментальных животных

2.1.2. Описание фармакологических веществ, применённых в исследовании 2.2. Методы исследования

2.2.1. Метод оценки спонтанной двигательной активности и ориентировочноисследовательских реакций крыс

2.2.2. Метод оценки чувствительности и двигательной активности мелких лабораторных животных (мышей) к термическому раздражению

2.2.3. Метод оценки ректальной температуры лабораторных крыс.................. 2.2.4. Метод оценки эффективности введения в наркоз лабораторных животных при использовании психотропных средств

2.3. Методы статистической обработки результатов

Глава 3. Результаты исследования и их обсуждение

3.1. Особенности и закономерности циркадианных ритмов чувствительности к термическому раздражению и двигательной активности мелких лабораторных животных и влияние на них психотропных препаратов с разнонаправленным действием

3.1.1. Изучение временной организации реакции мышей на термическое раздражение на фоне введения психотропных препаратов (тиопентал натрия, натрия оксибутират, фенотропил, мелатонин)

3.1.2. Изучение временной организации двигательной активности мелких лабораторных животных при термическом раздражении на фоне введёния психотропных препаратов разнонаправленного действия (тиопентала натрия, натрия оксибутирата, фенотропила, мелатонина)

3.2. Состояние циркадианных ритмов ориентировочно-исследовательских реакций и двигательной активности лабораторных животных и влияние на них психотропных препаратов

3.3. Особенности циркадианных ритмов ректальной температуры крыс в условиях эксперимента при действии средств для неингаляционного наркоза (тиопентал натрия, натрия оксибутират)

3.4. Хронофармакологические особенности введения в наркоз лабораторных крыс при использовании психотропных препаратов (тиопентал натрия, натрия оксибутират)

Заключение

Выводы

Практические рекомендации:

Список литературы

Список сокращений

Актуальность темы исследования и степень её разработанности Повторяемость процессов – один из признаков жизни. Все клетки и системы организма, да и организм в целом, и его функции подвержены колебаниям биологических ритмов. Такие повторяющиеся колебания ритмов становятся частью механизмов адаптации организма к меняющимся условиям окружающей среды и затрагивают все уровни организации систем и организмов от субклеточного до организменного и даже популяционного [79, 90].

физиологическими и патологическими. Патологическое развитие колебаний ритмов может быть обусловлено внутренними и внешними факторами, такими как, например, смена часовых поясов или развитие патологического процесса внутри организма, неизменно ведущее к изменениям биоритмики целого организма. Действие лекарственного вещества на организм и реакция на это фармакологическое воздействие будет отличаться в зависимости от различных условий: точки приложения, места, времени и фаз ритмических процессов и т.д.

Лекарственные средства способны вмешиваться в течение ритмических процессов хронофармакологический эффект, который может быть полезным или нежелательным [21]. Известно, что временные колебания чувствительности к лекарственным средствам зависят от различных эндогенных и экзогенных факторов и проявляются на различных уровнях организации: молекулярном, клеточном, организменном [91, 129]. Воздействие будет изменяться по нескольким критериям: по эффективности, по степени развития побочных эффектов, по длительности воздействия [22]. В связи с этим для получения терапевтического эффекта важно определить параметры временной организации системы организма и оптимальное время для назначения лекарств [9, 13, 79, 131, 137]. Действие фармакологических средств и реакция на них организма сопряжены с биологическими ритмами, будут зависеть от времени и фаз ритмических процессов. Так, например, если в выборе рационального терапевтического подхода ориентироваться на эффективность лекарственных средств, то разумно использовать препарат в фазу наибольшей или наименьшей активности органа, системы или организма в целом в зависимости от направленности действия или необходимого эффекта.

Периодические колебания во времени физиологических процессов под действием эндогенных и экзогенных факторов могут существенно отражаться и на судьбе лекарственного вещества в организме. Это может быть обусловлено различными периодами колебательных процессов фармакодинамики препарата, а именно изменениями динамики распределения, биотрансформации, выделения фармакологических средств, что зависит от фазы колебаний функций различных органов и систем организма, например, сердечно-сосудистой системы, активности микросомального аппарата печени, мочевыделительной системы [21].

Таким образом, реакция организма на фармакологическое вещество зависит от того на какую фазу биологического ритма приходится лекарственное воздействие. Соответственно, в круг основных проблем современной хронофармакологии входит выбор рациональной схемы применения препаратов, как в условиях эксперимента, так и в клинике. Актуальным остаётся исследование влияния лекарственных веществ на биологические ритмы, оценки оптимального времени введения препарата и получения максимального фармакологического эффекта.

Каждый год, каждый день, каждый час организм подвержен влияниям различных групп биологических ритмов. Наибольшее значение имеют циркадианные (околосуточные) ритмы. Для выраженности фармакологического действия имеет значение не столько время суток само по себе, сколько изменения колебательных процессов исходного функционального состояния [22]. В основе этих процессов лежит ритмическая структура функционирования органов “пейсмейкеров”, а именно деятельность отделов центральной нервной системы организма на эндокринном и системном уровне. Естественно, что в наибольшей степени эта зависимость будет наблюдаться для фармакологических веществ воздействующих непосредственно на центральные структуры, подверженные циклическому циркадианному функционированию. В доступной нам литературе встречаются единичные указания на исследования действия некоторых фармакопейных препаратов с угнетающим и возбуждающим типом действия на функциональное состояние ЦНС в зависимости от времени суток их введения в организм экспериментальных животных, что позволило нам определить цель и задачи наших исследований.

преимущественно угнетающим (тиопентал натрия, натрия оксибутират), стимулирующим (фенотропил) и адаптогенным (мелатонин) типом действия на функциональное состояние центральной нервной системы лабораторных животных.

1. Определить суточные ритмы болевой чувствительности к термическому раздражению, ритмы двигательной активности мелких лабораторных животных и выявить особенности влияния на эти биологические ритмы препаратов с разнонаправленным действием на функциональное состояние центральной нервной системы (тиопентал натрия, натрия оксибутират, фенотропил, мелатонин).

2. Изучить циркадианные колебания ориентировочно-исследовательских реакций и двигательной активности лабораторных крыс в тесте «открытое поле» и определить особенности и закономерности влияния на них препаратов с угнетающим (тиопентал натрия, натрия оксибутират), стимулирующим (фенотропил) и адаптогенным действием (мелатонин) на центральную нервную систему организма.

3. Изучить особенности действия тиопентала натрия и натрия оксибутирата на показатели ректальной температуры крыс в зависимости от циркадианной фазы их введения.

4. Провести сравнительный анализ хронофармакологической эффективности действия тиопентала натрия и натрия оксибутирата на крыс при введении их в неингаляционный наркотический сон.

Основным методологическим принципом работы явился комплексный хронофармакологический подход к оценке действия различных психотропных препаратов на организм лабораторных животных. Экспериментальная часть работы была осуществлена на лабораторных грызунах (мыши, крысы) с использованием различных методических подходов: методики «открытого поля», усовершенствованной на кафедре фармакологии и клинической фармакологии ГБОУ ВПО УГМУ Минздрава России профессором Ларионовым Л.П. методики «горячей пластинки» (актотермоальгезиметрия) в зависимости от времени суток введения изучаемых препаратов. В качестве экспериментальных психотропных веществ были использованы тиопентал натрия, натрия оксибутират, фенотропил и мелатонин. При помощи методики оценки ректальной температуры крыс, методики оценки эффективности введения в наркоз лабораторных крыс проведено изучение хронофамакологического влияния тиопентала натрия на организм животных. В качестве препарата сравнения изучался натрия оксибутират. Во всех сериях опытов был проведён суточный мониторинг оцениваемых параметров каждые 4 часа: в 19:00, 23:00, 03:00, 07:00, 11:00, 15:00, 19:00.

Степень достоверности, апробация результатов, личное участие автора Полученные в ходе исследования результаты, сформулированные положения и выводы соответствуют теме диссертации, адекватны поставленным целям и решаемым задачам, статистически достоверны и основаны на анализе достаточного количества экспериментального материала с использованием современных хронобиологических и хронофармакологических методов и подходов.

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на международной конференции «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам» (Москва, 2010), II Международной научно-практической конференции «Достижения, инновационные направления, перспективы развития и проблемы современной медицинской науки, генетики и биотехнологий» (Екатеринбург, 2011), съезде фармакологов России «Инновации в современной фармакологии» (Казань, 2012), конференции «Фармация и общественное здоровье» (Екатеринбург, 2012), XV Международного конгресса "Здоровье и образование в XXI Веке" (Москва, 2013).

Апробация работы состоялась на расширенном заседании кафедры фармакологии и клинической фармакологии с участием сотрудников кафедр нормальной физиологии, патологической физиологии, ботаники и фармакогнозии, биохимии Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО УГМУ Минздрава России).

Личный вклад автора состоит в непосредственном участии на всех этапах диссертационной работы: в теоретической разработке и проведении экспериментальных исследований, в оформлении первичной документации, самостоятельной статистической обработке и анализе полученных данных, их интерпретации, подготовке публикаций основных результатов диссертационной работы в журнальных статьях и тезисах конференций.

Обоснование подбора препаратов с разнонаправленным действием на центральную нервную систему организма экспериментальных животных (тиопентал натрия, натрия оксибутират, фенотропил, мелатонин) зависит от хронофармакологических особенностей их действия при введении в различное время суток.

Средства с преимущественно угнетающим типом действия на центральную нервную систему (тиопентал натрия, натрия оксибутират) способствуют организации биологических ритмов чувствительности к термическому раздражению, двигательной активности и ориентировочноисследовательских реакций лабораторных животных, в то время, как психостимулирующие ноотропные препараты (фенотропил), приводит к дестабилизирующему эффекту на эти функциональные колебания.

Учитывая выявленные особенности циркадианной ритмичности функций организма лабораторных животных, препараты с разнонаправленным действием на функциональное состояние центральной нервной системы оказывают неодинаковый эффект в зависимости от циркадианной фазы их введения или обладают фазозависимым характером действия.

хронофармакологических аспектах влияния фармакопейных психотропных препаратов на организм экспериментальных животных в течение суток, результаты, полученные в процессе выполнения диссертации, могут иметь актуальное значение для экспериментальной медицинской науки.

Впервые установлено влияние фармакопейных психотропных препаратов, с преимущественно подавляющим действием на функциональное состояние ЦНС, тиопентала натрия и натрия оксибутирата на флюктуации ритмов болевой чувствительности, двигательной активности и ориентировочно-исследовательские реакции лабораторных животных в зависимости от времени суток их применения.

Кроме того, обнаружено ритмообразующее действие натрия оксибутирата на биологический ритм болевой чувствительности и реактивности лабораторных животных.

ориентировочно-исследовательские реакции и двигательную активность лабораторных животных в хронофармакологическом аспекте, а также впервые выявлено хронофармакологическое влияние мелатонина как адаптогена на ритмы болевой чувствительности и реактивности лабораторных животных.

Несмотря на активное развитие хронофармакологического подхода к терапевтическим мероприятиям, особенно сильнодействующих веществ, не было проведено оценки фармакологической эффективности действия средств для неингаляционного наркоза. Нами выявлена фазозависимая циркадианная активность тиопентала натрия и натрия оксибутирата при введении крыс в наркотический сон, а также влияние указанных препаратов на биологические ритмы ректальной температуры тела лабораторных животных.

Впервые дана сравнительная оценка хронофармакологических эффектов фармакопейных препаратов с разнонаправленным действием на ЦНС, продемонстрированы особенности действия исследуемых веществ на функциональное состояние ЦНС в зависимости от времени суток их введения.

Полученные в ходе исследования результаты позволяют зафиксировать чёткую временную зависимость фармакологического эффекта различных групп фармакопейных препаратов, действующих на функциональное состояние ЦНС.

Знания хронофармакологических особенностей действия тиопентала натрия, натрия оксибутирата, фенотропила и мелаксена позволяют экстраполировать хронофармакологическую зависимость действия этих лекарственных препаратов в практическую медицину и доказывают необходимость подтверждения и внедрения данного направления фармакологии в условиях клинических испытаний. Эти знания расширяют диапазон использования перечисленных лекарственных препаратов в клинической практике, оптимизируют технологии их использования и подбора дозировок, что будет способствовать уменьшению выраженности побочного воздействия и рационализации терапевтических мероприятий в целом.

Внедрение результатов исследования в практику Результаты исследования внедрены в учебный процесс кафедры фармакологии и клинической фармакологии Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО УГМУ Минздрава России).

Результаты диссертационного исследования используются в ветеринарной практике Клиники ветеринарной медицины «Доктор Айболит» (ИП Исайкин А.И.) г. Екатеринбурга.

Всё живое на нашей планете подчинено строгим законам природы. Это определялось тысячелетиями жизни на Земле. Организмы как просто, так и сложно устроенные обладают свойствами приспособления к меняющимся условиям окружающей среды. Множество факторов влияет на изменчивость организмов и биосистем и на их адаптивные возможности. Тем не менее, ведущим остаётся временной фактор. В современной науке значительная роль отводится не только пространственной организации живых систем, но и их временной организации.

Многие ученые признают, что биоритм отражает течение времени в живой системе [21, 40, 43, 44, 117]. Любая деятельность живого организма происходит в определённые временные интервалы, с которыми так или иначе связана реализация различных процессов от моторики и эмоционального состояния до вегетативных функций [45, 46, 79].

Ритм – универсальное свойство любой системы на нашей планете. Всё живое несёт отпечаток ритмического рисунка событий, характерных для Земли.

День и ночь сменяют друг друга, за приливом следует отлив, увеличивается и уменьшается солнечная активность, происходит смена времён года, меняются геомагнитные показатели – всё это природные факторы, связанные с пространственным и временным положением планеты Земля. И, несомненно, все живые организмы реагируют на циклические процессы на планете колебаниями характера и интенсивности биологических процессов.

Существует множество биоритмов, учёные выделяют эндогенные и экзогенные ритмы, экологические, физиологические, разделяют биоритмы по частоте, периодичности, по уровням организации, по источнику происхождения и по функции, которую выполняет ритм [2, 4, 22, 49]. Диапазон биологических ритмов широк и подразделяется в зависимости от длины периода. Наибольшее значение в современной науке имеют циркадные и циркадианные ритмы, те есть суточные и околосуточные колебания биологических ритмов. Так называемым «пейсмейкером» или времязадателем циркадных и циркадианных биологических ритмов выступает фотопериодичность или смена дня и ночи на планете [1, 28, 42, 70, 73, 77]. Цикличность смены фаз света и темноты сформировала периодический адаптивный механизм выработки гормонов и нейромедиаторов [112, 113], а также сформировала суточные ритмы чувствительности рецепторов к этим биологически активным веществам.

В настоящее время выделено более тысячи физиологических функций и процессов у человека и животных, для которых характерная суточная ритмичность. Циркадианные колебания обнаружены на всех уровнях организации живых систем от клеточного до организменного и популяционного [27, 44]. В многочисленных экспериментах зафиксировано существование суточных ритмов активности двигательной и психической, частоты дыхания, частоты сердечнососудистых сокращений и артериального давления, температуры тела и диуреза [31, 41, 47, 50, 53, 74, 83]. Особенное значение имеет характер суточных периодических изменений температуры тела, кровообращения и ритма дыхания, поскольку от этих колебаний зависит уровень обмена веществ. Суточных колебаниям подвержены содержания веществ в органах и тканях, например, калия, натрия, глюкозы, лития, кальция в биологических средах (в крови, плазме и сыворотке, клетках и тканях) [64, 80].

Одним из самых исследованных показателей в хронобиологическом аспекте выступают суточные колебания температуры тела и терморегуляции. Эти колебания проводились как в опытах на животных, так и в исследованиях на человеке. Суточная кривая температуры тела может служить основным параметром циркадианных переключений в организме.

Велико значение также и биологических ритмов центральной нервной системы. Известно, что боль, как и большинство нейрогуморальных процессов в организме подчиняется различным биологическим ритмам, в том числе циркадианным.

Смена дня и ночи приводит к тому, что органы и системы также активно изменяют свою активность. Околосуточный цикл - один из активных циклов, влияющих на биосистемы. Изменения геофизических факторов из-за вращения Земли вокруг своей оси приводят к формированию у человека и животных привычных циклических колебаний функций, физиологических и психических процессов. Суточные циклы животных и человека значительно отличаются и обусловлено это различными путями приспособления к окружающим условиям.

Эволюционно сложились популяции, ведущие преимущество дневной образ жизни, и популяции, ведущие преимущественно ночной образ жизни. Так, например, экспериментально доказано, что грызуны имеют преимущественно ночной образ жизни, в то время, как, например, крупный рогатый скот дневной.

Человек, как и большинство представителей животного царства, относится к организмам, ведущим дневной тип существования. Различия между этими группами будут обусловлены разным временем максимальной и минимальной активности (различиями акрофаз и батифаз). Несмотря на многочисленные сведения о замедлении большинства физиологических процессов в ночное время, согласно данным хронобиологических исследований, животные и люди обнаруживают заметные индивидуальные различия в рисунке циркадианных регистрируемого процесса). В частности, может варьировать положение акрофазы как периода покоя, так и бодрствования [65, 66].

В сущности, все показатели эндокринной и гематологической, нервной, мышечной, сердечно-сосудистой и дыхательной, пищеварительной и выделительной систем организма колеблются в околосуточном ритме.

Многообразие околосуточных ритмов функций внутри одного организма, тем не менее, не только не противодействует друг с другом, но и находится в постоянном взаимодействии. Таким образом, многочисленные ритмы образуют временную организацию биологических систем, основной смысл которой состоит в согласованности всех ритмов как внутри системы, так и вне её.

Сложная структура биоритмов имеет внутреннюю и внешнюю регуляцию.

Внутренняя регуляция биоритмов определяется функционированием так называемых биологических часов. Согласно последним данным механизмы функционирования биологических часов происходят за счёт трёх уровней: первый основывается на деятельности железы внутренней секреции – эпифиз, второй – супраоптическое ядро гипоталамуса и третий лежит на уровне клеточных и субклеточных мембран [7, 9, 75, 79, 134].

Околосуточные (циркадианные) биологические часы регулируют все процессы в организме человека и животных – от включения и выключения отдельных генов до сложных поведенческих реакций и психосоматических проявлений.

Главный синхронизирующий фактор для биологических часов практически всех живых организмов – это чередование света и темноты (фотопериодизм). Для человека значительную роль играют также и социальные датчики времени.

Внешняя регуляция биоритмов связана с вращением Земли вокруг своей оси, с движением Земли по околосолнечной орбите, с солнечной активностью, изменениями магнитного поля Земли и рядом других геофизических и космических факторов, поэтому суточный ритм складывается из световой и темновой фаз и позволяет организму приспособиться к сравнительно быстрой смене периодов дня и ночи, а с другой стороны восполнить энергетические ресурсы, растраченные в период бодрствования (фаза бодрствования, фаза покоя). Но при всей безусловной значимости внешних датчиков для становления суточного периодизма, он в значительной степени остаётся эндогенным феноменом [46, 94, 118, 120].

Временная организация биологических систем – сложный симбиоз многочисленных биологических ритмов, обусловленных тесными переплетениями эндогенных и экзогенных регулирующих факторов, в которых колебания биологических ритмов находятся в зависимости от временных датчиков не только самого организма, но и внешней среды [1, 7, 21, 34, 137].

Наличие сложного функционального комплекса механизмов, задающих определённую периодичность и согласованность многообразным биологическим ритмам внутри организма, предполагает существование внутри организма ритмообразующих «пейсмейкерных» аппаратов. Эти эндогенные системы играют роль посредников между осцилляторными процессами внутри организма и сигналами внешней среды. Ещё в 1961 году И. Питтендрих сформулировал основные постулаты мультиосциллярной теории регуляции биологических ритмов в организме. В её основе лежит предположение, что ритмические флюктуации представляют собой внутренние, генетически обусловленные свойства клеток.

время как какой-нибудь ведущий или входной осциллятор (координатор) по генераторным ритмам. Организм способен работать как единое целое лишь подчиняются все колебания внутри организма. За сохранность этой иерархии отвечают нейрогуморальные механизмы. Кроме того, возможно существование более чем одного ведущего осциллятора [46].

деятельностью эпифиза – железой внутренней секреции, выделяющей гормон мелатонин. Секреция мелатонина увеличивается к вечеру, достигая максимума ближе к середине ночи, после чего стремительно снижается до минимальных показателей в утренние часы [16, 21, 59, 101, 102, 111]. Таким образом, циркадианный ритмический рисунок секреции мелатонина эпифизом формирует и регулирует основной эндогенный ритм и, кроме того, корректирует его при периодического полового поведения [114, 132], а также циркадианных колебаний поведенческой активности [12, 25, 98, 99].

Особенную связь эпифиз имеет с другим «водителем» ритма, расположенным в ядрах гипоталамуса, а именно супрахиазматическим ядром гипоталамуса. Формируя тесную прямую и обратную связь между эпифизом и супрахиазматическим ядром, ритмообразующая система осуществляет не только гуморальный, но и нейрогенный компонент регуляции временной организации биосистем [3, 9, 115, 125, 134].

ритмообразующих процессов супрахиазматическому ядру гипоталамуса, что на сегодняшний день подтверждено многочисленными научными экспериментами [20, 33, 108, 110, 132, 133, 139].

Ещё одними важными мозговыми образованиями, проявляющими свойства ритмозадавателей и ритморегуляторов, выступают стриатум (полосатое тело) и гиппокамп. Многочисленные эксперименты доказали влияние функционирования этих структур на динамику целого ряда биологических ритмов разной частоты от медленных длиннопериодных колебаний (суточные, месячные, сезонные) до высокочастотных флюктуации (минутного и секундного диапазонов) поведения [14, 31, 96].

Следующие образования, участвующие в образовании в организме биологических ритмических процессов, можно объединить в, так называемые органы эндокринной системы – надпочечники, половые железы [12, 122, 140]. И самый низкий уровень ритмообразующей системы находится на уровне клеточных и субклеточных структур. Вероятнее всего, участки мембран клеток могут обладать хронорегуляторным действием [22, 117].

Учитывая, насколько сложна и многочисленна иерархия аппаратов управления временной организацией биологических систем и организма, она представляет собой многофакторный симбиоз механизмов колебательных процессов внутри организма, состоящий из большого числа звеньев со строго определённым функционалом, обеспечивающим не только эндокринные механизмы взаимодействия, но и нейрогенные связи. Любое эндогенное или экзогенное воздействие будет приводить к смещению равновесия внутри системы и созданию новых изменённых осцилляций биологических функций.

С фармакологических позиций заслуживает внимания то обстоятельство, что сложная, многозвеньевая иерархия аппаратов управления ритмикой организма способна в значительной степени модифицировать эффект лекарственных препаратов, действующих как на периферии, так и в центральной нервной системе [16, 23, 88, 136].

В обычных условиях, при нормальной адаптивной способности, как правило, экзогенные географические и сезонные суточные и околосуточные ритмы синхронизированы с эндогенными физиологическими ритмами. В ряде случаев наблюдается так называемая десинхронизация ритмов, полная или частичная перестройка существующих физиологических ритмов организма животного или человека. Эта перестройка может быть обусловлена экзогенными или эндогенными факторами, но ведёт она неизбежно к состоянию напряжения или стрессу [86]. В качестве одного из ведущих стрессовых компонентов у животных и человека может выступать боль. Эта физиологическая реакция является неспецифическим сигналом воздействия на организм неблагоприятных разрушающих факторов. Одним из основных механизмов развития болевого ощущения – нейрогуморальный. Восприимчивость нервных и гуморальных структур отличается неоднородностью, что может быть обусловлено фазностью функционального состояния в зависимости от периода суток. На сегодняшний день экспериментально зафиксировано, что лекарственные средства могут оказывать влияние на ритмические физиологические и патологические процессы.

Некоторые из таких веществ обладают ритмообразующими свойствами, другие ритмразрушающими. И те и другие через биологические ритмы способны оказывать непосредственное влияние на физиологические процессы. Возможно, этими свойствами объясняются некоторые свойства и эффекты ряда лекарственных веществ.

Хронофармакологические особенности действия различных Существует множество факторов, способных влиять на фармакологическое действие лекарственного вещества, как внешних, так и внутренних. В целом, фармакологический ответ может зависеть от физико-химических свойств самого вещества, от его химической структуры, в то же время эффект модифицируется и под влиянием особенностей организма, на который происходит воздействие, и от условий внешней окружающей среды, в которой происходит взаимодействие «лекарство-организм».

Динамическое равновесие между окружающей средой и организмом основывается на множестве связей, в том числе и взаимодействии с внешним фактором времени – временной организации организма. Изменение одного из условий окружающей среды приводит к смещению равновесного гомеостаза и изменяет реактивность организма. Действие лекарственного средства, как воздействие внешнего характера, также способно моделироваться само и изменять течение процессов в организме. Эти данные необходимо учитывать и в эксперименте и в клинической практике. Только накопление достаточного количества знаний о влиянии факторов окружающей среды, в том числе и факторе времени, на фармакологические эффекты даст возможность регулировать силу воздействия этих факторов на организм и проводить оптимальную и рациональную фармакотерапию [51].

В настоящее время для некоторых групп или отдельных лекарственных препаратов установлено оптимальное время их введения на протяжении суток. Ещё в 1976 году A. Reinberg, один из ведущих учёных хронофармакологов, обнаружил и объединил доказательства существования временной зависимости эффективности различных лекарственных средств у людей [129, 130]. Например, суточная динамика действия гормональных препаратов, в частности, глюкокортикоидов, демонстрирует максимальный фармакологический эффект в ранние утренние часы с постепенным снижением активности к вечеру. Экспериментально клинически подтверждено, что применение в 7 часов утра АКТГ у здоровых добровольцев, приводит к максимальной стимуляции выработки кортизола в течение дня. При утреннем применении гормональных средств удаётся снизить их побочное воздействие на экскрецию электролитов в почках и негативное воздействие на мышечную работу. Если же гормональные препараты применяются в другое время в течение суток (то есть не совпадают с акрофазой естественного ритма секреции гормонов), то периодичность этого процесса существенно изменяется [130].

Знание общих принципов ритмичности физиологических процессов организме помогает определить оптимальные схемы и время применения лекарственных веществ, повысить эффективность, уменьшить дозировку, а, следовательно, токсичность и побочные явления. Это доказывает опыт применения хронофармакологического подхода у пациентов с заболеваниями сердечнососудистой и дыхательной системы. Известно, что повышение артериального давления у многих больных, страдающих гипертонической болезнью, происходит в 18-20 часов. Поэтому антигипертензивные средства более рационально назначать перед подъемом артериального давления (в 13-17 часов), а не равномерно на протяжении всего дня. Это и повышает результативность лечения, и уменьшает риск возникновения нежелательных эффектов. У лиц, страдающих бронхиальной астмой, могут быть индивидуальные варианты подъема тонуса гладкой мускулатуры бронхов.

Определив ритм повышения тонуса бронхиальной мускулатуры у больного бронхиальной астмой, тоже можно назначать соответствующие препараты перед его подъемом, а не весь день [60]. Использование гипотензивных препаратов разных фармакологических классов ( - и -адреноблокаторов, клофелина, адельфана, допегита и др.) за 1,5-2 ч до установленной при первом биоритмологическом исследовании акрофазы систолического артериального давления и минутного объема сердца позволяло достигнуть в более короткие сроки снижения АД при применении меньших разовых, суточных и курсовых доз соответствующих препаратов, чем при традиционном лечении, когда применяли те же фармакологические вещества в стандартных дозировках несколько раз в сутки. При этом существенно уменьшались побочные эффекты и явления передозировки лекарственных веществ [52, 60].

Исследование хронофармакологии гистамина и антигистаминных средств показало, что организм здоровых людей в 23 часа в 1,5 2 раза чувствительнее к гистамину, чем в утренние часы. Соответственно, использование антитромботических препаратов в вечернее время позволит снизить используемую дозу препаратов и уменьшить побочные эффекты [22, 37].

Любое внешнее воздействие на организм провоцирует его на ответные адаптивные реакции для поддержания гомеостаза внутренней среды. Такие реакции обеспечиваются сложными механизмами, в том числе и механизмами пейсмейкерной системы организма, отвечающей за циклические процессы в организме. Влияние на деятельность этой системы в первую очередь способны оказывать вещества, воздействующие непосредственно на структуры центральной нервной системы.

1.2.1.Хронофармакология психотропных средств хронофармакологических эффектов препаратов, действующих на центральную нервную систему. Например, средств, преимущественно угнетающих деятельность центральной нервной системы (средства для неингаляционного наркоза), средств преимущественно со стимулирующим действием (ноотропные средства), и средств с амфифильными свойствами, угнетающими и стимулирующими центральную нервную систему (мелатонин).

Чувствительность к действию центральных нейротропных веществ должна отличатся особой зависимостью от циркадианных ритмов, поскольку в основе циклических суточных колебаний ритма лежат физиологические механизмы деятельности центральной нервной системы и соответственно функционирования мозговых механизмов. Это обусловлено расположением рецепторов, чувствительных к психотропным веществам, в непосредственной близости к структурам, определяющим работу центрального аппарата управления биоритмами.

В целом, вариации фармакологического действия лекарственных препаратов будут зависеть от двух важных хронофармакологических составляющих: хронестезии и хронокинетики. Понятие хронестезии определил ещё в 1976 году A.Reinberg, как колебания чувствительности к лекарственным веществам во времени на различных уровнях организации (молекулярный, клеточный, плазменный, организменный).

[129]. Выраженность хронестезии будет зависеть от количества или активности рецепторов, на которые воздействует вещество [21].

Одновременно для оценки хронофармакологического воздействия лекарственного вещества важны знания о судьбе лекарственного вещества в организме. Безусловно, что временной фактор непосредственно влияет на весь организм, в том числе и на процессы усвоения, всасывания, транспорта, распределения, биотрансформации и выделения лекарственного вещества из организма, то есть на фармакокинетику и фармакодинамику фармакологического средства. Таким образом, помимо изменений количества и чувствительности рецепторов, которые обуславливают проявление хроночувствительности к действию лекарственных веществ, временные флюктуации фармакологического эффекта будут зависеть и от изменений, которые происходят непосредственно с лекарственным веществом в организме (хронокинетика) [103].

Экспериментально зафиксировано, что максимум выраженности действия лекарственных веществ с преимущественно стимулирующей активностью у людей и дневных животных следует ожидать в период наибольшей активности организма, то есть в светлое время суток. При этом рядом авторов проведены исследования, которые противоречат данному суждению и доказывают, что в различных случаях возможны вариации, как ритмов, так и эффектов [18, 65, 68, 71].

1.2.1.1.Хронофармакологическое действие препаратов, угнетающих деятельность центральной нервной системы Для психотропных средств с преимущественно угнетающим типом действия на центральную нервную систему экспериментально выявлена эта зависимость.

Например, снотворных и наркотических анальгетиков. Анальгезирующие (обезболивающие) эффекты морфина и меперидина оказались максимальными в час и минимальными в 12 часов [10, 21].

Животные, ведущие преимущественно ночной образ жизни, гораздо чувствительнее к действию наркозных и снотворных препаратов в дневные часы [10, 65, 66], для получения же угнетающего эффекта снотворных веществ и средств для наркоза в ночное время эти препараты необходимо использовать в больших дозах, так как в ночное время крысы находятся на пике своей активности. Для людей справедливо противоположное действие, и потому оптимальным временем для введения наркозных средств считается темновая фаза суточного цикла. Для препаратов с преимущественно стимулирующим действием на центральную нервную систему установлена обратная зависимость, у ночных животных акрофаза суточной активности приходится на ночное время, соответственно и стимулирующее действие препаратов увеличится ночью, днём будет наблюдаться противоположный эффект снижения чувствительности к действию препаратов, стимулирующих центральную нервную систему [8, 11, 17].

Суточная периодичность выявлена и в фармакологическом воздействии ряда других психотропных препаратов: нейролептиков (аминазин, галоперидол и др.) [21], производных бензодиазепинового ряда (фенозепам, элениум и др.) [65], наркотических аналептиков (промедол, фентанил, морфин и др.) [62].

Тем не менее, есть ряд лекарственных препаратов, для которых не проводилась оценка временной чувствительности организма к их фармакологическому воздействию. Нас, как исследователей, заинтересовали два препарата: производное барбитуровой кислоты (натрия тиопентал) и производное гаммаоксимаслянной кислоты (натрия оксибутират). Особенно важно определение временных изменений чувствительности к препаратам, угнетающим деятельность центральной нервной системы, - средствам для неингаляционного наркоза. С развитием медицины и инновационных технологий ничуть не уменьшается доля оперативных хирургических вмешательств с применением средств для неингаляционного наркоза, не смотря на сложность подбора и расчёта дозировок, опасность побочных действий и осложнений.

Тем более актуальным становится возможность детального исследования хронофармакологических особенностей действия в сравнительном аспекте хорошо известных и изученных препаратов: тиопентала натрия и натрия оксибутирата.

1.2.1.2. Хронофармакологическое действие препаратов, преимущественно стимулирующих деятельность центральной нервной Максимум выраженности действия лекарственных веществ с преимущественно стимулирующей активностью у людей и дневных животных наблюдается в период наибольшей активности организма, то есть в светлое время суток. При этом рядом авторов проведены исследования, которые противоречат данному суждению и доказывают, что в различных случаях возможны вариации, как ритмов, так и эффектов [17, 68].

Результаты проведённых хронофармакологических исследований свидетельствуют о способности лекарственных препаратов воздействовать на динамику различных ритмических циркадианных процессов, проявляя ритмообразующие или ритморазрушающие свойства. Другими словами, существуют лекарственные средства способные синхронизировать или затягивать течение физиологических и патологических биологических циркадианных ритмов [15, 16].

Существуют предположения о непосредственном влиянии психотропных средств со стимулирующей активностью на деятельность пейс-мейкерных механизмов биологических ритмов в организме [126]. Возможно, что психостимулирующие средства активно вмешиваясь в функционирование первичных и вторичных осцилляторных образований центральной нервной системы, не только могут изменять своё воздействие на организм, но и способны сами вмешиваться в процессы ритмобразования, проявляя ритмстабилизирующую, синхронизирующую активность.

Для оценки такого влияния наибольший интерес представляет группа психостимулирующих веществ – ноотропов и один из ярких представителей этой группы – фенотропил. Нейромодулятор фенотропил является хорошо изученным препаратом с достоверно известными и доказанными адаптогенными свойствами и психостимулирующей активностью [26]. Тем не менее, нет исследований относительно его влияния на временную организацию биологических ритмов и зависимости проявления адаптогеных и психостимулирующих свойств в зависимости от проявления его хронотропной активности.

1.3. Хронофармакологические особенности действия мелатонина, как Мелатонин представляет собой уникальное вещество. Мелатонин синтезируется преимущественно в шишковидной железе – эпифизе, процесс этот происходит под воздействием на организм темноты и подавляется на свету, то есть подвержен явному периодизму [92, Большинство исследователей рассматривают индольный гормон эпифиза - мелатонин как главный медиатор его влияний на эндокринную, иммунную и иные системы организма, так как рецепторы к мелатонину обнаружены во многих мозговых образованиях, периферических тканях, различных эндокринных органах. Считается, что регуляторные эффекты мелатонина на циркадианные ритмы устанавливаются за счёт этих рецепторов. Есть указания, что синтезируется мелатонин не только эпифизом, и существуют клетки в организме, способные синтезировать и выделять экстрапинеальный мелатонин. Такие клетки обнаружены в различных органах и системах: желудочно-кишечном тракте, поджелудочной железе [104, 128], щитовидной железе, надпочечниках, тимусе, и других органах [56]. Также выявлен активный синтез мелатонина в не эндокринных клетках - тучных клетках, эндотелиоцитах, естественных киллерах, тромбоцитах, эозинофильных лейкоцитах[54, 55, 105, 120, 121]. За счёт такого распространения внутри организма мелатонин способен выступать основным регулятором нейроэндокринных, иммунных и других сложных биологических процессов в организме. До сих пор чётко не определена роль фотопериодизма в процессе синтеза экстрапионеального мелатонина. При этом экспериментально доказано, что синтез мелатонина в эпифизе имеет строгий околосуточный (циркадианный) ритм, так как активность ферментов, участвующих в превращениях серотонина в мелатонин, подавляется освещением [6, 24].

В организме существует основной водитель всех биологических ритмов, расположен он в супрахиазматических ядрах гипоталамуса. Посредником в передаче сигналов от пейсмейкеров к органам и тканям выступает гормон мелатонин [75]. Ключевая роль мелатонина в организме определяется тем обстоятельством, что ритму его продукции подчинены многие эндогенные ритмы организма [115, 116,117]. Изменения продолжительности темновой и световой фазы суток, приводит к определённому изменению количественной продукции мелатонина, что способствует суточным и сезонным перестройкам организма.

Таким образом, мелатонин проявляет свойства адаптогена, то есть вещества, обеспечивающего адаптацию эндогенных биологических ритмов к изменяющимся условиям внешней среды [5]. Мелатонин присутствует у всех животных, от высокоорганизованных, как человек, до одноклеточных. Более того, у всех организмов проявляется чёткая ритмичность синтеза этого гормона. Таким образом, регулирующая роль мелатонина универсальна для всех живых организмов.

При любом внешнем воздействии на организм происходит включение адаптивных механизмов, направленных на поддержание гомеостаза. Воздействие внешних факторов, эмоциональное напряжение, стресс могут сопровождаться сдвигами в функциональных системах организма, в том числе и эндогенных биологических ритмических процессах. В этих случаях адекватной реакцией на стресс и внешнее воздействие будет проявление адаптационных механизмов коррекции гомеостаза, в том числе и поддержание временной организации организма. Первичные запускающие адаптационные механизмы изменения происходят в лимбической системе [87], далее подключается эпифиз и другие образования нервной системы. Эпифиз важный элемент антистрессовой «обороны» организма [81, 82, 86]. Мелатонин, как основной гормон эпифиза, выполняет важную роль в формировании и регуляции адаптационного синдрома при стрессорных воздействиях на организм [6, 19, 97, 100].

Мелатонин способен выступать в организме не только как посредник в формировании основного эндогенного ритма, но и как корректор биологических ритмов относительно ритмов окружающей среды [76]. Кроме того, помимо биоритмологического действия мелатонин обладает другими важными эффектами, воздействующими на организм. Экспериментально доказано участие мелатонина в регуляции биологических ритмов различных функциональных систем организма: эндокринной, иммунной, сердечно-сосудистой [30, 32].

Имеются данные о наличии у мелатонина антиоксидантного эффекта за счёт способности нейтрализовать свободные радикалы [7]. Антиоксидантные свойства мелатонина могут определять протективный эффект гормона.

Мелатонин обладает седативным, снотворным действием на организм человека. Отмечено, что и в опытах на животных экзогенно введённый мелатонин проявляет седативные свойства, успокаивающее действие, снижает уровень тревожности мышей и крыс, а также их агрессивность [106, 115, 138].

Мелатонин способен корректировать биологические ритмы при десинхронозах на различных уровнях организации: клеточном, системном, организменном, то есть мелатонин может выступать в качестве хронобиотика [99].

Экспериментально зафиксировано наличие у мелатонина гипотермического действия [105, 123]. За счёт своей способности регулировать и синхронизировать ритмы сна-бодрствования, в том числе и благодаря собственному снотворному и гипнотическому действию [112, 114], мелатонин приводит к суточным изменениям локомоторных реакций и изменениям показателей температуры тела. Поскольку организм – это открытая термодинамическая система, требующая постоянного поддержания равновесия с окружающей средой. Это в основном зависит от процессов теплоотдачи, таких как теплопроводность, потоотделение и теплоизлучение. За счёт снижения локомоторных реакций в процессе сна включаются механизмы повышенной теплоотдачи и, соответственно, проявляется гипотермический эффект.

На сегодняшний день имеются данные о том, что энергетический гомеостаз организма животных и человека представляет собой ритмическую колебательную систему. Основой биологических ритмов можно считать энергетическую пульсацию, так как при биологических процессах происходит естественная затрата энергетических ресурсов [42].

Мелатонину также приписывают иммуномодулирующие, снотворный, геропротекторный, противоопухолевый, нейропротекторный и антиоксидантный, анальгезирующий и ритмообразующий эффекты [35, 48, 57, 67]. Высокая активность и низкая токсичность привлекают к этому фармакопейному средству разноуровневыми нейрогуморальными механизмами, в которых принимает прямое или опосредованное участие этот гормон эпифиза. Мелатонин также угнетает биоэлектрическую активность, ограничивает эмоциональную реактивность и проявляет психотропную активность, угнетая нервнопсихическую деятельность.

Мелатонин как основной гормон биологической временной организации живых систем, отвечает за работу биологических часов организма, синхронизирует и корректирует колебательные процессы биологических функций, выступает основным медиатором и координатором эндогенных ритмов и ритмов окружающей среды.

биологического действия. Это вещество способно проявлять геотермическое, антиоксидантное, протективное действие, обладает снотворным и гипнотическим эффектом, а также способствует повышению адаптационных свойств организма.

Безусловно, мелатонин является одним из самых изучаемых гормонов на сегодняшний день, что обусловлено широтой его влияния в процессах регуляции множества биологических процессов. Дальнейшее изучение мелатонина как гормонального синхронизатора суточной ритмичности процессов в организме позволит углубить знания в направлении временной организации организмов животных и человека, а также рационализировать и оптимизировать современные фармакологические подходы.

Изучение особенностей действия различных препаратов, обладающих психотропной активностью, в хронобиологическом аспекте будет способствовать укреплению позиций хронофармакологии в современном мире. Проблемы фармакорезистентности и малоэффективности лекарственных препаратов требуют от современных производителей создания большего количества новейших фармакологических средств, не всегда более эффективных и менее токсичных.

Зачастую, решая проблему малоэффективности назначаемого лечения, современный врач порождает другую - полипрагмазию или использование большого количества лекарственных средств. Не всегда фармакотолерантность обусловлена лишь прямым хронобиологический подход, можно с уверенностью сказать, что у старых давно изученных лекарственных средств может произойти второе рождение. Современная наука идёт по пути индивидуализации подхода к лечению заболеваний. В основе назначаемого лечения стоит не патология, а пациент. Врач, определяя этапы терапии, должен опираться не просто на подавление патологии, а на проведение адекватной и щадящей терапии [13].

Разработка вопросов хроноэффективности, хроночувствительности, хронотолерантности, хронодинамики и хронокинетики лекарственных препаратов позволит оптимизировать лечебный процесс, усовершенствовать тактику и стратегию терапии в клинических условиях. Хронофармакология должна способствовать совершенствованию индивидуализации лечения с учетом особенностей временной организации физиологических функций организма и течения заболеваний [34].

Хронофармакологический ответ на воздействие лекарственного вещества на нежелательным или полезным. [51, 94]. Особенности такого воздействия зависят от суточных и сезонных колебаний чувствительности к лекарственному средству органов-мишеней. Поэтому для получения терапевтического эффекта важно определить параметры временной организации чувствительности рецепторов, органов, систем и в целом организма к действию фармакологических препаратов и оптимизировать время для их назначения [9, 13, 78, 131, 135]. Эти представления определяют актуальность изучения хронобиологических закономерностей взаимодействия лекарственного вещества и организма.

Представленная работа посвящена экспериментальному изучению влияния временных факторов на фармакологические эффекты некоторых фармакопейных препаратов, действующих на функциональное состояние ЦНС, с целью решения вопроса о сообразности дальнейших клинических исследований и применения хронофармакологического подхода в практической медицине.

2.1.1. раткая характеристика экспериментальных животных Общий объём экспериментальной работы выполнен на 240 беспородных белых мышах средней массой 35–40 г и 180 крысах-самцах популяции Wistar (массой 250 350 г). Все животные содержались в стандартных условиях вивария и получали рацион в соответствии с Приказом №1179 от 10.10.83 «Об утверждении нормативов затрат кормов для лабораторных животных в учреждениях здравоохранения». Лабораторные крысы и мыши в виварии находились в условиях естественного освещения. За 1 месяц до начала экспериментов животных объединяли в группы: мышей по 10 особей, крыс по особей, поскольку, известно, что при групповом содержании животных происходит синхронизация их циркадианных ритмов, что дает более надежный результат при определении группового ритма в косинор-анализе [29, 63, 116]. Все исследования проводили в соответствии с “Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных”, утверждёнными Приказом МЗ СССР № 75 от 12.08.1977.

2.1.2. Описание фармакологических веществ, применённых в Тиопентал натрия Смесь натриевой соли (RS)-5-(1-метилбутил)-5-этил-2-тиобарбитуровой кислоты с безводным натрия карбонатом, порошок для приготовления раствора для внутривенного введения. Сухая пористая масса или порошок желтоватого (желтовато-зеленоватого) цвета со своеобразным запахом. Легко растворим в воде. Водные растворы имеют щелочную реакцию (pH около 10,0), не стойки (готовятся непосредственно перед использованием).

Изучаемый препарат относится к группе средств для неингаляционной общей анестезии ультракороткого действия.

Рис. 1. Химическая формула тиопентала натрия Тиопентал натрия, как производное тиобарбитуровой кислоты, обладает выраженной снотворной, некоторой миорелаксирующей и слабой анальгезирующей активностью. Замедляет время открытия ГАМК-зависимых каналов на постсинаптической мембране нейронов головного мозга, удлиняет время входа Cl внутрь нервной клетки и вызывает гиперполяризацию мембраны.

Способствует миорелаксации, подавляя полисинаптические рефлексы и замедляя проведение по вставочным нейронам спинного мозга. Снижает интенсивность метаболических процессов в головном мозге, утилизацию мозгом глюкозы и кислорода. Оказывает снотворное действие, которое проявляется ускорением процесса засыпания и изменением структуры сна. Оказывает кардиодепрессивное действие: уменьшает УОК, МОК и АД. Увеличивает емкость венозной системы, снижает печеночный кровоток и скорость клубочковой фильтрации. Оказывает возбуждающее влияние на n.vagus.

После внутривенного введения общая анестезия развивается через секунд, после ректального - через 8 10 минут, после внутрибрюшинного через 2- минуты и характеризуется кратковременностью (после введения однократной дозы общая анестезия продолжается 10 30 минут) и пробуждением с некоторой сонливостью и ретроградной амнезией. При выходе из общей анестезии анальгезирующее действие прекращается одновременно с пробуждением больного. После однократной дозы наркоз продолжается 20 25 мин.

Тиопентал натрия применяют, главным образом, как самостоятельное средство для наркоза при непродолжительных хирургических вмешательствах, а также для вводного базисного наркоза с использованием других средств для наркоза и миорелаксантов. Кроме того, препарат используют при эпилептическом статусе (при неэффективности других средств) и для профилактики гипоксии при операциях на сосудах головного мозга и при черепно-мозговых травмах.

Вводят внутривенно медленно. Для вводного наркоза и при небольших операциях взрослым вводят вначале 0,025—0,075 г (1—3 мл 2,5 % раствора), затем 0,05— 0,1 г (2—4 мл) с интервалом 30—40 секунд до достижения наркотического эффекта или однократно из расчета 3—5 мг/кг; поддерживающая доза 0,05— 0,1 г.

Тиопентал натрия быстро разрушается (главным образом в печени) и выводится из организма. Из-за сложности дозирования производные барбитуровой кислоты способны вызывать тяжёлые осложнения. Так, при больших дозах тиопентал натрия вызывает отёк лёгких, циркуляторный коллапс, вплоть до остановки сердца. Кроме того, препарат обладает хорошей липидорастворимостью и способен кумулироваться в жировой ткани и мышцах, постепенно высвобождаясь в кровь. Что создаёт дополнительные трудности в правильном подборе дозы и использовании тиопентала натрия в клинической практике.

Натрия оксибутират Натриевая соль -оксимасляной кислоты (ГОМК). Белый кристаллический порошок со слабым специфическим запахом. Легко растворим в воде, спирте.

Гигроскопичен.

Рис. 2. Химическая формула натрия оксибутирата Активирует обменные процессы в тканях мозга, сердца, сетчатке глаза, повышает их устойчивость к гипоксии. Улучшает сократительную способность миокарда, микроциркуляцию, клубочковую фильтрацию (стабилизирует функцию почек в условиях кровопотери) [95].

В России в клинической практике натрия оксибутират в основном применяется для неингаляционной анестезии, обладает снотворным, седативным, центральным миорелаксирующим и противошоковым действием, а также обладает элементами ноотропной активности. Характерным является его выраженное антигипоксическое действие [84]. Натрия оксибутират повышает устойчивость организма, в том числе тканей мозга, сердца, а также сетчатки глаза, к кислородной недостаточности. Препарат оказывает седативное и центральное миорелаксантное действие, в больших дозах вызывает сон и состояние наркоза.

Выраженного анальгетического влияния он не оказывает, но усиливает действие анальгезирующих, а также наркотических средств.

В психиатрической и неврологической практике применяют натрия оксибутират у больных с невротическими и неврозоподобными состояниями, при интоксикациях и травматических повреждениях ЦНС, при нарушениях сна, при нарколепсии (для улучшения ночного сна). В средних дозах натрия оксибутират вызывает релаксацию и успокоение, которые создают отличные условия для естественного засыпания, а в больших дозах является снотворным.

Для наркоза применяют внутривенно, внутримышечно или внутрь.

Внутривенно вводят физически крепким людям и возбудимым больным из расчета 70—120 мг на 1 кг массы тела; ослабленным больным — 50—70 мг/кг.

Вводят медленно (1—2 мл в минуту); через 5—7 минут после начала введения препарата больной засыпает. Внутримышечно вводят в дозе 120—150 мг/кг (для Внутрь назначают для наркоза из расчета 100—200 мг/кг. Порошок растворяют в кипяченой воде и дают выпить больному (в палате) за 40—60 мин до операции.

Можно пользоваться готовым 5 % сиропом [95].

В анестезиологии применяют как неингаляционное средство для однокомпонентного наркоза при неполостных малотравматичных операциях с сохранением спонтанного дыхания, а также для вводного и базисного наркоза в хирургии, акушерстве и гинекологии, особенно у больных, находящихся в состоянии гипоксии.

Стоит отметить, что натрия оксибутират изначально позиционировался отнюдь не как лекарственное средство. В течение многих лет проводились интенсивные исследования гаммаоксимасляной кислоты. В 80х годах прошлого столетия этот препарат начали широко использовать в качестве так называемой биологически активной пищевой добавки в странах Западной Европы и Америки.

До сих пор, медицинское сообщество в некоторых странах Европы и в США незаслуженно игнорирует натрия оксибутират и не использует его в клинической практике ни в качестве средства для неингаляционного наркоза, ни в любой другой области медицины, где он мог бы с успехом быть применён. Вероятнее всего, это обусловлено сообщениями об острых осложнениях, связанных с применением натрия оксибутирата, распространёнными FDA в начале 1990 года.

На самом же деле позже обнаружилось, что под маской «осложнений» скрывалась медицинская ошибка в расчётах дозировки препарата. Подобные сообщения о передозировках и так называемых «отравлениях» натрия оксибутиратом значительно повлияли на репутацию этого медицинского препарата и до сих пор не позволяют ему занять своё почётное место в ряду широко используемых эффективных лекарственных средств. Проблема передозировки и неправильного использования натрия оксибутирата может быть снята при выявлении всех условий приёма данного препарата и правильном расчёте используемых дозировок.

Натрия оксибутират обладает выраженной фармакологической активностью и избирательным действием на ЦНС. Влияние натрия оксибутирата на организм животных и человека не ограничивается только седативными свойствами препарата. Множество исследователей подтвердили антиоксидантные и антигипоксические свойства данного препарата [84], анальгетические свойства [61], дозозависимым эффектом на организм животного и человека, в малых дозах способствует лёгкому седативному эффекту, в средних дозах приводит к мышечной релаксации и последующему сну, в большой дозировке препарат вызывает наркоз. В литературе много противоречивых данных о воздействии натрия оксибутирата на организм. При сходстве концентраций и дозировок зачастую исследователи получают различные эффекты.

елатонин ( елаксен®, Юнифарм, Инк., США) Активное действующее вещество мелатонин 3 мг, таблетки, покрытые оболочкой. Мелаксен – химический аналог биогенного амина мелатонина.

Химическая формула N-ацетил-5-метокситриптамин.

Рис. 3. Химическая формула мелатонина Мелаксен растворяется в воде, спирте, липидах, хорошо проникает через гематоэнцефалический барьер. Синтезирован из аминокислот растительного происхождения.

(эпифиза). Нормализует циркадные ритмы. Увеличивает концентрацию ГАМК и пиридоксалькиназы, участвующей в синтезе ГАМК, дофамина и серотонина.

Регулирует цикл сон-бодрствование, суточные изменения локомоторной активности и температуры тела. Способствует нормализации ночного сна (ускоряет засыпание, улучшает качество сна, уменьшает число ночных пробуждений, улучшает самочувствие после утреннего пробуждения, не вызывает ощущения вялости, разбитости и усталости при пробуждении, сновидения Адаптирует организм к быстрой смене часовых поясов, снижает стрессовые реакции. Проявляет иммуностимулирующие и выраженные антиоксидантные свойства. Тормозит секрецию гонадотропинов, в меньшей степени – других гормонов аденогипофиза - кортикотропина, тиреотропина и соматотропина.

Не вызывает привыкания и зависимости [69, 95, 119].

У человека на ночные часы приходится 70 % суточной продукции мелатонина. Под влиянием мелатонина повышается содержание тормозного медиатора ГАМК - в ЦНС и серотонина - в среднем мозге и гипоталамусе.

ноотропной активности несомненный интерес представляет фенильное производное рацетамового ряда фенотропил® (М-карбамоил-метил-4-фенил-2пироллидон).

Рис. 4. Химическая формула фенотропила Фенотропил® разработан в Институте медико-биологических проблем (г.

Москва) в качестве средства, повышающего физическую и психическую работоспособность космонавтов на различных этапах космических полетов.

Высокая эффективность Фенотропила® в качестве препарата, позволяющего космонавтам преодолевать высокие нагрузки космического полета, заставила специалистов задуматься о возможности его применения в гражданской медицине. Эффективность и безопасность Фенотропила® были подтверждены клиническими исследованиями в неврологической и психиатрической практике.

Широта показаний к применению Фенотропила®, свойственная всем ноотропам, в сочетании с мощным психоактивирующим компонентом, позволяют говорить о Фенотропиле®, как об уникальном препарате, не имеющем аналогов не только в отечественной, но и в мировой фармакологии. Препарат обладает выраженным антиамнестическим действием, оказывает прямое активирующее влияние на интегративную деятельность головного мозга, способствует консолидации памяти, улучшает концентрацию внимания и умственную деятельность, облегчает процесс обучения, повышает скорость передачи информации между полушариями головного мозга, повышает устойчивость тканей мозга к гипоксии и токсическим воздействиям, обладает противосудорожным действием и анксиолитической активностью, регулирует процессы активации и торможения ЦНС, улучшает настроение. Фенотропил оказывает положительное влияние на обменные процессы и кровообращение мозга, стимулирует окислительновосстановительные процессы, повышает энергетический потенциал организма за счет утилизации глюкозы, улучшает регионарный кровоток в ишемизированных участках мозга. Повышает содержание норадреналина, дофамина и серотонина в ГАМК рецепторами, не оказывает заметного влияния на спонтанную биоэлектрическую активность мозга [95].

Стимулирующее действие Фенотропила проявляется в его способности оказывать эффект в отношении двигательных реакций, в повышении физической работоспособности, в выраженном антагонизме каталептическому действию нейролептиков, а также в ослаблении выраженности снотворного действия этанола и гексенала. Умеренный психостимулирующий эффект препарата сочетается с анксиолитической активностью [26, 69].

Адаптогенное действие Фенотропила проявляется в повышении устойчивости организма к стрессу в условиях чрезмерных психических и физических нагрузок, при утомлении, гипокинезии и иммобилизации, при низких температурах. Действие Фенотропила проявляется уже при однократном лекарственной зависимости, толерантности и «синдрома отмены».

Есть основания предполагать существование выраженного хронотропного действия ноотропных препаратов на организм. В качестве исследуемого препарата не случайно был выбран фенотропил, являясь ноотропом, он обладает нейромодулирующим эффектом, повышает физическую работоспособность и устойчивость организма к стрессу в условиях повышенных психических и физических нагрузок, при утомлении. Несмотря на широкое применение фенотропила в терапевтической практике остаются не до конца изученными вопросы влияния препарата на суточные ритмы организма человека и животных.

ориентировочно-исследовательских реакций крыс Оценку поведенческой активности лабораторных животных проводили методом «открытого поля» по общепринятой методике. Это поле представляло собой квадратную арену размером 7575 см, с высотой бортов 35 см. Пол методики разграничен на 25 квадратов размером 1515 см с 25 отверстиями в центре каждого квадрата диаметром 30 мм. В центре поля находился круг серого цвета диаметром 21 см, на который в начале эксперимента помещали крысу под тёмный колпак диаметром 14 см. Источник освещения соответствовал мощности 100 люкс и находился на высоте 1 м над центром поля.

Эксперимент начинали с посадки крыс под тёмный колпак центрального круга на 15 секунд с целью стабилизации адаптации животного к методике. После 15-ти секундной экспозиции нахождения крысы под колпаком, его убирали и начинался 3-х минутный отчёт пребывания животного в «открытом поле», где регистрировали латентное время ухода животного с центрального круга, количество пересечённых квадратов (горизонтальная двигательная активность) и вертикальных стоек (вертикальная двигательная активность), количество исследованных отверстий («нор») и элементов груминга (умывание, почёсывания, чистка).

Общее количество животных в эксперименте «открытое поле» составило по 30 особей на каждый препарат. Их разделили на 6 групп по 5 особей в каждой.

Определения показателей проводили круглосуточно каждые 4 часа: в 19:00, 23:00, 03:00, 07:00, 11:00, 15:00, 19:00. Первоначально с целью определения «чистых»

биологических ритмов ориентировочно-двигательных реакций эксперимент проводили без использования лекарственных веществ. Далее при однократном введении препаратов оценку поведенческих реакций совершали перед началом эксперимента через 30, 90, 60 и 120 минут после введения исследуемых веществ.

2.2.2. етод оценки чувствительности и двигательной активности мелких лабораторных животных (мышей) к термическому раздражению Эксперимент осуществляли при использовании методики исследования болевой чувствительности на «горячей пластинке» по Эдди и Леймбаху («hotplate» тест) [109]. На кафедре фармакологии ГБОУ ВПО УГМУ Минздрава РФ Л.П. Ларионовым методика была усовершенствована и получила название актотермоальгезиметрия (АТА-0,01). Прибор представляет собой прозрачный цилиндр диаметром 30 см и высотой боковых стенок 32 см, дно которого изготовлено из алюминия диаметром 30 см. За счёт встроенного нагревательного элемента поддерживается постоянная температура дна цилиндра (55 °С). В центре алюминиевой пластинки (дна) располагается осветительная лампа, свет которой падает на нижние и верхние световоспринимающие датчики. Нижние датчики расположены на высоте 3 см от дна цилиндра и предназначены для оценки горизонтального передвижения животного внутри цилиндра в ходе эксперимента.

Верхние датчики расположены на высоте 6 см от дна и необходимы для регистрации вертикальной локомоторной активности особи в момент нахождения её в эксперименте.

Методика «горячей пластинки» заключается в оценке болевого рефлекса при контакте подушечек лап с горячей поверхностью, что основано на измерении времени до момента отдёргивания задней лапы, облизывания лап и/или прыжка.

При однократном введении препаратов оценку поведенческих реакций совершали через 10, 30, 60, 90 и 120 минут после введения. Исследования проводили 6 раз в сутки в 19:00, 23:00, 03:00, 07:00, 11:00, 15:00. Периодом для проведения эксперимента был выбран осенне-зимний период (ноябрь-декабрь), когда световой период на заданной территории минимален. Изначально изучили ритмики животных без введения препаратов, затем исследовали изменения на фоне последовательного введения препаратов тиопентала натрия, натрия оксибутирата, фенотропила, мелатонина. Препараты вводили в виде водных растворов внутрибрюшинно с коррекцией дозировок с экстраполяцией доз человека на организм животного с учётом различий в величинах относительной площади поверхности тела (мг/кг массы особи).

2.2.3. етод оценки ректальной температуры лабораторных крыс Исследования проводили на 30 белых крысах-самцах популяции Wistar средней массой 300,00 г ± 50,00 г. Животные были разделены на 6 групп по особей в каждой. Периодом проведения этой серии опытов был выбран осеннезимний период, когда наблюдалась наименьшая продолжительность светового дня. Животным внутрибрюшинно вводили психотропные препараты и через минут после их введения определяли ректальную температуру тела крыс.

Температуру измеряли при помощи электронного термометра «Термовал»

(«Пауль Хартман АГ», Германия) ректально на глубину 2,5 см в течение суток через каждые 4 часа: в 19:00, 23:00, 03:00, 07:00, 11:00, 15:00, 19:00.

2.2.4. етод оценки эффективности введения в наркоз лабораторных животных при использовании психотропных средств Исследования проводили на 30 белых крысах-самцах популяции линии Wistar средней массой 300,00 г ± 50,00 г. Животные были разделены на 6 групп по 5 особей в каждой. Животным внутрибрюшинно вводили психотропные препараты. В первой серии опытов внутрибрюшинно вводили 250 мг/кг 20 % водного раствора натрия оксибутирата, во второй серии эксперимента – тиопентал натрия в дозе 100 мг/кг 2 % водного раствора [58]. После введения препаратов оценивали процесс вхождения животных в наркоз, время латентного периода, скорость наступления «бокового положения», длительность «бокового положения», качественные параметры «вхождения» в наркоз и «выхода» из наркоза.

2.3. етоды статистической обработки результатов стандартных программ Windows (Excel) и Statistica 10.0. При вычислении достоверности различий в экспериментах по исследования биоритмов интактных крыс использовали методы непараметрической статистики ANOVA: зависимых групп – критерий Фридмана, независимых групп – критерий Крускала-Уолисса.

Данные представлены в виде медианы и межквартильного размаха – Me [Q25; Q75].

При изучении действия тиопентала натрия, натрия оксибутирата, фенотропила, мелатонина использовали непараметрический критерий Манна-Уитни.