ДИСТАНЦІЙНЕ НАВЧАННЯ ЗА СПЕЦІАЛЬНІСТЮ «НЕВРОЛОГІЯ»

№2/2013
КУРАТОР: КАФЕДРА НЕВРОЛОГІЇ ТА РЕФЛЕКСОТЕРАПІЇ НМАПО ІМЕНІ П.Л. ШУПИКА
ДИСТАНЦІЙНЕ НАВЧАННЯ
ЗА СПЕЦІАЛЬНІСТЮ
«НЕВРОЛОГІЯ»
ФАРМАКОДИНАМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ
КОМБИНАЦИЙ L-АРГИНИНА В ЛЕЧЕНИИ
СИНДРОМОВ ГИПОКСИИ МОЗГА
P
Н.К. Мурашко, д. мед. н., профессор
/Национальная медицинская академия последипломного образования имени П.Л. Шупика, Киев/
М
МУРАШКО
Н
Наталья
К
Константиновна
Д
Доктор медицинских
н
наук, профессор,
з
заведующая кафедрой
н
неврологии
и рефлексотерапии
Н
Национальной
м
медицинской академии
п
последипломного
о
образования
и
имени П.Л. Шупика
В
условиях гипоксии актуален фармакологический подход, направленный на
восстановление парциальных реакций
гликолиза с минимальными энергозатратами.
В последние годы появились сведения о возможности использования антигипоксантов и
антиоксидантов, активирующих шунты энергетической безопасности (Dubouchand et al.,
2000; Gladden J., 2004; Румянцева C.A., Афанасьев B.B., Силина Е.В., 2009; Ступин В.А.,
Румянцева С.А., Силина Е.В., 2009). По мнению основоположника отечественного учения
об антигипоксантах В.М. Виноградова (1980,
1985), мобилизация резервов анаэробного и
аэробного гликолиза является важнейшим
способом фармакологической защиты для
переживающего гипоксию клеточного кластера [1]. Представления о фармакодинамике
препаратов определяют оперативную систему
фармакологических воздействий на энергетический метаболизм при развитии критических состояний. Знания патобиохимических
процессов энергетических расстройств позволяют врачу:
• определить «точку» приложения каждого
конкретного препарата в промежуточном
обмене веществ и энергии;
• сформировать рациональные лекарственные рецептуры (комбинации) при
лечении гипоксическо-ишемических
состояний различного генеза, тяжести и
длительности;
• подтверждают необходимость как можно
более раннего проведения лечебных мероприятий, позволяющих корригировать
энергогомеостаз, начиная их на догоспитальном этапе.
К основным синдромам критических
состояний относятся синдромы: гипоксии,
нарушений гемодинамики, кис лородного обеспечения системы кровообращения,
водно-электролитного баланса и эндогенной интоксикации. Синдромы гипоксии могут
возникать в результате нарушения доставки кислорода непосредственно в легкие; в
результате расстройств оксигенации (переноса кислорода из альвеол в артериальную
кровь), а также в результате нарушений его
утилизации в митохондриях. Дисрегуляции
цикла окислительного фосфорилирования
в митохондриях, являющихся энергетическими фабриками клетки, получили название
митохондриальных цитопатий. По данным
В.В. Афанасьева (2012), к возникновению
www.health-medix.com
11
P
ДИСТАНЦІЙНЕ НАВЧАННЯ
синд ромов гипоксии могут приводить различные патофизиологические механизмы
(табл. 1) [2].
Синдромы гипоксии могут иметь различные
пусковые патофизиологические механизмы,
которые приводят к однотипным структурнофункциональным повреждениям [1, 2]. Для
поддержания получения энергии в условиях
недостатка кислорода в процессе онто- и филогенеза организмом сохранены дополнительные шунты энергетической безопасности:
• в цикле Кори осуществляется ресинтез
глюкозы из лактата, что не только позволяет повторно использовать уже один раз
использованную глюкозу для получения
энергии АТФ, но и уменьшает повреждающее действие лактатацидоза;
• в цикле Робертса активно окисляется
сукцинат, что позволяет активизировать
обменные энергозависимые процессы
в структурах центральной нервной сис-
МЛ №6 (102) 2013 р.
темы (ЦНС) и других органах с высоким
метаболизмом;
• работа цик ла Кеннеди способс твует
дополнительному синтезу мембранных
фосфолипидов, защищая морфологическую целостность клеточных мембран;
• цикл β-окисления стимулирует дополнительное окисление жирных кислот, что,
учитывая высокую энергоемкость жиров,
способствует получению большого количества дополнительной энергии.
Лечебное действие антигипоксантов и антиоксидантов в терапии синдромов гипоксии
связано с фармакологической активацией
этих шунтов энергетической безопасности.
Заболевания, напрямую обусловленные энергодефицитом, такие как инфаркт и инсульт,
относятся к разряду наиболее частых среди
критических состояний. У больных с критическими состояниями в условиях депрессии
или утраты рег уляторных церебральных
Таблица 1. Патофизиологические механизмы гипоксии
Тип гипоксии
Патофизиология
Артериально-гипоксемическая гипоксия
Экзогенная
Снижение содержания О2 во вдыхаемом воздухе
Респираторная
Гиповентиляция:
• обструкция дыхательных путей;
• снижение бронхиально-альвеолярной диффузии
Гипоксия венозного примешивания
Снижение РО2 в случаях прямого сброса артериальной крови
в венозную систему при наличии внутрилегочного или внутрисердечного шунта
Гемодинамическая гипоксия
Гипоксия малого сердечного
выброса
Несоответствие сердечного выброса и тканевой перфузии
кислородному запросу тканей
Гипоксия волемического снижения
Уменьшение объема циркулирующей крови
Гипоксия гиперметаболического
снижения
Увеличение потребностей тканей в энергии при явлениях
повышенного катаболизма или гиперметаболизма
Гипоксия повышенного сосудистого
сопротивления
Возникает при легочной и/или артериальной гипертензии
Гипоксия периферического шунтирования
12
Транскапиллярно-клеточная
гипоксия
Нарушение транспорта кислорода на участке
«капилляр–клетка»
Внутриклеточная митохондриальная
гипоксия
Возникает при увеличении размеров клетки в результате
отека, при нарушении функционирования митохондриальной
ДНК или проницаемости митохондриальных мембран
Оксидантный стресс
Дисрегуляции цикла окислительного фосфорилирования,
возникающие при фоновой гипоксемии, которые даже при
повышении доставки кислорода после эпизода гипоксии достаточной длительности приводят к нарушениям утилизации
кислорода. В результате этого активные фракции недоокисленного О2 вызывают повреждение фосфолипидов мембран
и крист митохондрий, усугубляя дисбаланс окислительного
фосфорилирования, дефицит энергии и вызывая первоначально функциональные, а в последующем – и структурноморфологические клеточные нарушения, способствуя формированию апоптоза (программируемой энергодефицитом
клеточной смерти)
Нарушение функционирования
систем антиоксидантной защиты
Снижение активности систем глутатиона,
супероксиддисмутазы, каталазы
Нарушения кислородных процессов
свободнорадикального окисления
Синтез активных форм кислорода, обладающих высокой радикальной активностью по отношению к липидам клеточных
мембран
Нарушения процессов перекисного
окисления липидов
Нарушение функционирования липидных комплексов
мембран практически всех клеточных элементов
влияний на фоне первичной или вторичной
церебральной гипоксии, механизмы транспорта и утилизации кислорода могут функционировать неадекватно. В то же время,
у больных с критическими состояниями наблюдается повышенная потребность тканей в
кислороде, которая в условиях патологии не
обеспечивается физиологическими возможностями кислородтранспортной системы [1].
Ниже представлены факторы, нарушающие
транспорт кислорода в артериальной крови.
1. Легочные заболевания, приводящие к
снижению содержания кислорода артериальной крови.
2. Низкий сердечный выброс.
3. Возросшее потребление кислорода при
физической нагрузке, повышении температуры тела.
4. Уменьшение количества кислорода, связанного с гемоглобином (анемия, отравление
окисью углерода, тяжелые формы сахарного
диабета с появлением гликозилированного
гемоглобина).
5. Расстройства сосудистой регуляции регионарного и общего кровообращения.
6. Нарушение экстракции кислорода из
крови и его утилизации, например, при отравлении цианидами, сепсисе.
7. Синдром диссеминированного внутрисосудистого свертывания.
8. Периферические артериовенозные шунты.
9. Сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина.
10. Патология митохондриального комплекса (митохондриальная цитопатия), препятствующая работе цикла Кребса.
В результате кислородной задолженности у
больного начинают в определенной последовательности возникать и прогрессировать нарушения самих механизмов утилизации энергетических субстратов и их синтеза (табл. 2).
Высокоэнергозависимым является синтез
биологически активных веществ, вырабатываемых эндотелиальными клетками микрокапиллярного русла, которые являются
структурами гематоэнцефалического барьера
головного мозга.
Именно биологически активные вещества,
вырабатываемые эндотелием капилляров, играют важную роль в процессах поддержания
гемодинамического равновесия, гемостаза,
иммунных реакций, синтеза, регенерации
и др. В эндотелии находятся многочисленные рецепторы к различным биологически
активным веществам. Эндотелий восприни-
P
Фах неврологія
мает давление и объем движущейся крови
(так называемое напряжение сдвига), стимулирующее синтез противосвертывающих и
сосудорасширяющих веществ (Хаютин В.М.,
Лукошкова Е.В. и соавт., 1996).
Уровень тромбопластина, представляющего
собой первый и основной субстрат реакций
свертывания крови, в капиллярной сети головного мозга во много раз выше, чем в остальной
сосудистой системе организма. Этот механизм
высокой биологической защиты от возможного
кровотечения при действии факторов гипоксии,
ишемии, лактатацидоза, гиперперфузии, метаболической нестабильности может становиться
дезадаптационным и реализоваться быстрым и
неадекватным тромбообразованием, формированием интрацеребрального ДВС-синдрома,
венозными синус-тромбозами. Существует несколько классификаций продуцируемых эндотелием биологически активных веществ.
Биологически активные вещества эндотелия по величине молекулярной массы
(Кужелова М., Эделштайнова С., Ядронева О.
и др., 1994; Волошин П.В., Малахов В.А., Завгородняя А.Н., 2006) подразделяются на субстраты:
• с низкой молекулярной массой (оксид
азота, эндотелин, простациклин, аденозин, тромбоксан А2, простагландин Н2,
тромбоцитактивирующий фактор);
• со средней молекулярной массой (интерлейкин-1, гормоны роста – фактор роста
тромбоцитов);
• с высокой молекулярной массой (факторы гемостаза и фибринолитической
системы).
Субстраты эндотелия по скорости образования в эндотелии (Inagami Т., Naruse М.,
Hoover R., 1995) подразделяются на:
• вещества, постоянно образующиеся в
эндотелии (оксид азота, простациклин);
• вещества, накапливающиеся в эндотелии
и выделяющиеся при его стимуляции,
активации или повреж дении (фактор
Виллебранда, тканевой активатор плазминогена и др.);
• вещества, не образующиеся в физиологических условиях, но синтезирующиеся
при активации или повреждении эндотелия (эндотелин-1, Е-селектин и др.);
• вещества, являющиеся рецепторами
эндотелия (тромбомодулин, рецептор
протеина С).
Субстраты эндотелия по функциональной активности (Малая Л.Т., Корж Ф.Н., Бал-
Таблица 2. Механизмы нарушения утилизации энергетических субстратов
Уровень поражения
Системный
Патологический процесс
Активация симпатоадреналовой системы
Нарушения гемодинамики и микроциркуляции
Вторичная системная гипоксемия и гипоксия
Метаболический ацидоз
Внутриклеточный
Дисрегуляция ферментативного комплекса доставки кислорода
Оксидантный стресс
Митохондриальный
Снижение утилизации О2 в цикле окислительного фосфорилирования
с нарушением синтеза АТФ
ковска Л.Б., 2000; Волошин П.В., Малахов В.А.,
Завгородняя А.Н., 2006) делятся на:
• вазоактивные субстанции (дилататоры и
констрикторы);
• факторы роста (промоутеры и ингибиторы роста);
• медиаторы воспаления (молекулы адгезии и антигены);
• гемостатические и тромботические факторы (про- и антиагреганты).
Основными функциями эндотелия капилляров сосудистой системы мозга, т.е.
гематоэнцефалического барьера, являются:
• барьерная;
• секреторная;
• гемостатическая;
• вазотоническая;
• участие в процессах воспаления и ремоделирования сосудистой стенки;
• антиатерогенная и антитромботическая.
В настоящее время в патогенезе ишемии
головного мозга (ГМ) рассматриваются механизмы повреждения нервных клеток, связанные с нейротоксичностью глутамата, опосредованной монооксидом азота (NO) [3]. Связь
NО с нейромедиаторной функцией глутамата
служит основанием для детального изучения
роли этого мессенджера в патогенезе ишемии ГМ и последующего развития инсульта.
В настоящее время изучение биологических
эффектов NО ведется по четырем главным
направлениям:
1) исследование природы «расслабляющего фактора из эндотелия» (EDRF – endothelium
derived relaxing factor);
2) механизм так называемой неадренергической, нехолинергической передачи в нервной системе;
3) иммуногенная цитотоксичность макрофагов;
4) метаболизм вазодилататорных нитратов.
NО синтезируется в ответ на физиологическую потребность с помощью фермента
NО-синтазы (NОS) из его метаболического
предшественника – аминокислоты L-аргинина. Процесс образования NО происходит
путем двухстадийной реакции ферментативного окисления гуанидиновой группы L-аргинина с образованием промежуточного продукта – L-гидроксиаргинина. На следующей
стадии реакции стехиометрически образуется
L-цитруллин и NО в свободнорадикальной
форме [4, 5]. L-цитруллин затем вновь рециклируется, пополняя внутриклеточные запасы
аргинина [6]. Оксид азота, в свою очередь,
стимулирует растворимую гуанилатциклазу
и другие гемсодержащие белки, что ведет
к образованию цГМФ, вызывающего через
активацию протеинкиназ соответствующие
эффекты в клетках-мишенях [6]. При этом
установлено влияние образующегося оксида
азота на активность NOS по механизму отрицательной обратной связи. В свободном
состоянии NO – короткоживущая молекула
(период полужизни колеблется от 6 до 30 с):
она быстро метаболизируется – окисляется до
NO2 и более высоких окисей азота. В растворимом состоянии NO подвергается окислению
с переходом в нитриты и нитраты. Из этого
следует одно важное заключение: биологические эффекты NO ограничены местом его
синтеза. Известно несколько изоформ NOS:
конститутивная, постоянно присутствующая в
ткани (сNOS), и индуцибельная (iNOS); по локализации в тканях выделяют нейрональную
(nNOS), эндотелиальную (еNOS) и макрофагальную (macNOS) изоформы. Если первые
две относятся к конститутивным, то macNOS
действует как индуцибельная форма NOS [7].
Среди большого числа ингибиторов NOS
наиболее известны нитро- и алкилпроизводные L-аргинина, т.е. структурные аналоги
природного субстрата фермента (L-NAME,
L-NNA и др.). Учитывая, что NO может играть
патогенетическую роль при целом ряде па-
www.health-medix.com
13
P
ДИСТАНЦІЙНЕ НАВЧАННЯ
тологических состояний нервной системы, в
том числе ишемии, некоторые ингибиторы
NOS стали объектом интенсивного изучения
в качестве возможных нейропротекторов.
Методами иммуногистохимии и гибридизации in situ удалось детально изучить
локализацию nNOS в мозге [8]. Местами ее
локализации оказались, в первую очередь,
глутаматергические гранулярные клетки и
ГАМК-ергические корзинчатые клетки мозжечка, нейроны коры мозга и полосатое тело
(в последних двух образованиях nNOS содержится в 1–2% общей популяции нейронов).
Необходимо отметить, что во всех нейронах,
где обнаружена NOS, одновременно выявляется и другой фермент – NADPH-диафораза,
окрашивание которого основано на реакции
восстановления тетразолия в темно-синий
преципитат формазана. Важно, что одни и те
же нейроны окрашиваются на NOS и NADPHдиафоразу, поскольку на этом факте основан
метод идентификации nNOS.
Накопление возбуждающих аминокислот
в синаптической щели вызывает гиперактивацию глутаматных NMDA-рецепторов, что
обусловливает открытие Na+ и Ca2+-каналов
с последующим увеличением интрацеллюлярного потока кальция. Последний связывается
с кальмодулином, который активирует NOS,
катализирующую образование NO [9]. В свою
очередь, NO стимулирует гуанилатциклазу с
дальнейшим синтезом цГМФ, вызывающего
различные внутриклеточные метаболические
процессы, результат которых зависит от условий и функционального состояния нейрона.
Следует отметить, что в патофизиологических механизмах нарушения мозгового кровообращения принимает участие не только
nNOS, но и еNOS, и iNOS. Освобождение NO
при острой церебральной ишемии может
иметь как отрицательное, так и положительное влияние на исход гипоксического воздействия. Повышение активности еNOS вызывает нейропротективный эффект благодаря
церебральному вазодилататорному действию
NO, ингибированию агрегации тромбоцитов и адгезии эндотелиальных лейкоцитов
[10]. Возможна также ретроградная блокада
NMDA-рецепторов [11]. Негативное влияние
обусловлено повышенным образованием
14
МЛ №6 (102) 2013 р.
свободнорадикальных продуктов: в комбинации с супероксидными радикалами NO образует токсический пероксинитрит.
В ряде работ приводятся данные о значительном нейропротективном эффекте доноров NO, комбинации L-аргинина и неселективного ингибитора NOS – L-NAME или
перемежающейся реперфузии с предварительным введением L-NAME [12]. Установлено, что NO вызывает уменьшение отека в
течение раннего постишемического периода,
но активизирует его формирование в поздний
период после моделирования глобальной
ишемии ГМ [13].
Актуальным явилось изучение эндотелио-протективных свойств L-аргинина с гипотензивными препаратами, обладающими
эндотелиотропной активностью (блокатором
кальциевых каналов дигидропиридинового ряда амлодипином и тиазидоподобным
диуретиком индапамидом) при экспериментальном дефиците оксида азота. Работа
была выполнена по инициативному плану,
включена в программу «Изучение патологических состояний сердечно-сосудистой системы. Разработка современных медицинских
технологий профилактики, диагностики и
лечения болезней системы кровообращения»
на 2006–2010 годы В.А. Малыхиным [14]. В работе обоснована эффективность сочетанного
применения L-аргинина, антагониста кальция
дигидропиридинового ряда амлодипина и
тиазидоподобного диуретика индапамида
для коррекции L-NAME-индуцированной NOдефицитной эндотелиальной дисфункции в
эксперименте. Показано, что их сочетанное
использование нормализует суточный профиль артериального давления (АД), переводя его из типа non-dipper в dipper. Кроме
того, позволяет нормализовать изменение
соотношения сосудистых реакций на ацетилхолин (эндотелий-зависимая вазодилатация)
и нитропруссид (эндотелий-независимая
вазодилатация) с уменьшением коэффициента эндотелиальной дисфункции в 5 раз,
предотвратить снижение показателей биохимических маркеров, а также добиться положительной динамики морфофукциональных
показателей сердечно-сосудистой системы
(диаметр миокардиоцитов и прирост давле-
ния при пробе на нагрузку сопротивлением,
диаметр миокардиоцитов и адренореактивности, соотношение интима-медиа и т.д.). Полученные данные позволяют рекомендовать
целенаправленные клинические испытания
L-аргинина в комбинации с амлодипином и
индапамидом при артериальной гипертензии
при развитии гипоксических состояний.
Заключение
В плазме крови уровень L-аргинина оказывается сниженным при многих заболеваниях
сердечно-сосудистой системы и их факторах
риска. Доказано, что пероральное и парентеральное введение L-аргинина в организм
больных с этими заболеваниями восстанавливает сниженный у них уровень L-аргинина,
NO и функции эндотелия, оказывая соответствующий терапевтический эффект (Piatti P.,
2000; Hambrecht R., 2000; Lin K. Y., 2002;
Piatti P., 2003; Bode-Bоger S.M., 2003; Степанов Ю.С., 2005; Mарков Х.М., 2005; Tousoulis
D., 2007). Это позволяет считать, что дефицит
NO и дисфункция сосудистого эндотелия у
таких больных могут быть обусловлены в той
или иной степени недостатком L-аргинина
в качестве субстрата для eNOS (Kawano H.,
2002; Breeders M.A., 2002; Nakamura K., 2003;
Pernow J., 2003; Schlaich M. P., 2004; Gornik H.L.,
2004).
Исходя из вышеизложенного, существует
необходимость исследования потенциальной
роли и перспективности терапии L-аргинином
(Тивортин®) как дополнение к существующим
парадигмам коррекции дефицита оксида азота при сердечно-сосудистых заболеваниях.
В этой связи фармакологическое изучение
эндотелиотропных свойств препарата Тивортин® в комбинации с кардиотропными препаратами с доказанной эндотелиотропной
активностью является одной из актуальных
задач современной экспериментальной кардиофармакологии в лечении ишемии мозга. Проведенные исследования раскрывают
перспективу целенаправленного и патогенетически осмысленного изучения возможностей использования препарата Тивортин® как
значительного дополнения к существующим
парадигмам лечения сердечно-сосудистого
и цереброваскулярного континуума.