Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ
ІНСТІТУТ ФІЗІОЛОГІЇ ІМ. О.О. БОГОМОЛЬЦЯ
Топольнік Єлизавета Вікторовна
УДК 612.822.3:616.8-009.24
МЕХАНІЗМИ ДІЇ КОН’ЮГАТІВ ГАМК З ВІТАМІНАМИ НА ГАЛЬМІВНІ ПОСТСИНАПТИЧНІ РЕАКЦІЇ НЕЙРОНІВ НОВОЇ КОРИ МОЗКУ ЩУРІВ
03.00.13 - Фізіологія людини та тварин
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата біологічних наук
КИЇВ-1999
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі фізіології людини та тварин Одеського державного університету, Міністерство освіти України.
Науковий керівник:
—доктор біологічних наук, професор Тараненко Валерій Дмитрович, Одеський державний університет, завідуючий кафедрою фізіології людини та тварин.
Офіційні опоненти:
—доктор біологічних наук, професор Сторожук Віктор Максимович, Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, завідуючий відділом фізіології головного мозку,
—кандидат біологічних наук Федулова Світлана Анатолівна, старший науковий співробітник Міжнародного центру молекулярної фізіології при НАН України.
Провідна установа: Донецький медичний університет
Захист відбудеться: "30 " листопада 1999 р. о 14-00 год.
на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.198.01 при Інституті фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України (252024, м. Київ, вул. Богомольця, 4).
Автореферат розісланий 1 вересня 1999 р.
Вчений секретар
Спеціалізованої вченої ради Сорокіна-Маріна З. Л.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Сучасний фармакологічний скринінг нових препаратів передбачає всебічне об'єднання експериментальних досліджень як на макро-, так і на мікросистемному рівнях. На жаль, дослідження на макрорівні зачасту не дають повного бачення механізмів дії препаратів і при їх клінічних випробуваннях призводять до виникнення різноманітних побічних ефектів неясної природи. В зв’язку з цим в останні роки загострилась цікавість вчених до виявлення тонких —клітинних, молекулярних, генетичних —механізмів дії різноманітних препаратів та їхнього впливу на глибинні процеси організму. Особливо це стосується нових лікарських засобів, що використовуються в патогенетичній терапії нервових розладів. Об'єктом вивчення стали процеси, що відбуваються в мембрані, рецепторах, іонних каналах, в системі внутрішньоклітинної сигналізації, генетичному апараті нейрону. Величезне значення цих досліджень очевидне і безперечне.
Екпериментальне і клінічне вивчення сучасних ноотропів, до яких відносять пантогам, пікамілон і аскорбінат-ГАМК, показало їхній широкий спектр діі на різноманітні системні процеси організму (Карпов и др., 1998; Крыжановский и др., 1982). Виявлені на макрорівні протисудомні і антиоксидантні властивості деяких з них (Белай и др., 1994) стали підставою для широкого впровадження в психоневрологічну клініку. Ці препарати знайшли застосування для лікування епілепсії. Однак, при лікуванні таких складних патологічних процесів, як епілепсія, необхідно враховувати сукупність всіх факторів, що лежать в основі етіології і патогенезу розладу. А це, передусім, порушення балансу між процесами збудження і гальмування, пов'язане з дефіцитом останнього, що й призводить до формування патологічної системи з порушенням синаптичних процесів і втягненням окремих клітин в патологічний синдром (Крыжановский, 1997).
Пантогам, пікамілон і аскорбінат-ГАМК є кон'югатами вітамінів і основного гальмівного медіатора в корі —ГАМК.
Вітамінні компоненти які, насамперед уведені в склад кожного з препаратів в якості переносників ГАМК через гематоенцефалічний бар'єр, мають багато власних, дуже важливих для нормального функціонування ЦНС, властивостей і, підвищуючи трофіко-пластичний потенціал мозку, ведуть себе як нейротрофні чинники (Крыжановский, Луценко, 1995). Однак, експериментальні дослідження показали, що дані препарати належать до стійких сполучень, які не вступають в метаболічні реакції і виділяються з організму в незмінному вигляді (Копелевич и др., 1994), отже, кожний з них діє як єдине ціле, викликаючи самостійний метаболічний ефект.
Дослідження механізмів дії препаратів на окремі реакції нейронів в умовах фізіологічно нормальної і патологічної (епілептизованої) кори головного мозку in vivo, на нашу думку, може не тільки поліпшити розуміння механізмів впливу препаратів на нормальні і патологічно змінені нервові клітини, але й встановити особливості взаємодії патологічної і фізіологічної систем в цілому, резистентність патологічної системи і процеси активації відповідних антисистем. Крім того, такі дослідження дозволяють отримати інформацію про можливу дію препаратів, що вивчаються, на процеси синаптичної передачі і функціонування відповідних іонних каналів, а також з використанням засобів статистичної обробки, визначити точні дози препаратів, що виявляють той чи інший ефект на нейронні популяції кори головного мозку.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Вибраний напрямок досліджень є продовженням наукової роботи, яку проводять на кафедрі фізіології людини і тварин Одеського держуніверситету по вивченню найважливіших особливостей взаємодії процесів збудження і гальмування, визначенню значення процесів гальмування у перебігу нормальних і патологічних реакцій, по вивченню функціональної організації коркових нейронів, відповідно напрямку "Здоров’я людини" у рамках держбюджетних тем Міносвіти України:
. Механізми реалізації активності вітамінів як інтегральної системи регуляторів метаболізму (реєстр. №0897V008988)
. Механізми міжшарової взаімодії нейронів кори мозку в нормі та протіканні пароксизмальної активності (реєстр. №0197V008975)
Науковий інтерес до препаратів, що досліджуються, зумовлений роботами останніх років співробітників кафедри біохімії Одеського держуніверситету, де дані препарати були синтезовані спільно з НПО "Вітаміни" (м. Москва) і пройшли попереднє біохімічне вивчення.
Крім того, вибір теми безпосередньо пов'язаний з необхідністю синтезу, всебічного вивчення і впровадження в клінічну практику сучасних вітчизняних лікарських препаратів.
Мета і задачі дослідження. Метою цієї роботи є виявлення дії кон'югатів ГАМК з вітамінами —пантогама, пікамілона і аскорбіната-ГАМК на гальмівні постсинаптичні реакції нейронів нової кори головного мозку в умовах фізіологічної норми і створення коркових епілептогенних фокусів.
Для досягнення мети дослідження були поставлені такі основні задачі:
. Встановити деякий вплив препаратів при різних засобах їх введення на гальмівні постсинаптичні реакції, що реєструвалися в корі.
. Визначити механізми дії кожного з препаратів на процеси іонної провідності, пов'язанї з ГАМК-рецепторами постсинаптичної мембрани нейронів в умовах нормальної та епілептизованої кори.
. Вивчити ефективність включення препаратів в комплекс антиепілептичної терапії.
Наукова новизна отриманих результатів. В роботі показана дія кон'югатів ГАМК з вітамінами —пантогаму, аскорбінату-ГАМК і пікамілону на клітинному рівні. З'ясован вплив кожного з препаратів незалежно від засоба введення на процеси ГАМК-єргічного гальмування нейронів в умовах нормальної та епілептизованої кори.
Виявлено, що пантогам посилює процеси постсинаптичного гальмування в корі. Пікамілон і аскорбінат-ГАМК можуть посилювати процеси постсинаптичного гальмування або викликати розгальмування нейронів кори головного мозку в залежності від використаної дози кожного препарату.
Зроблено припущення щодо стимулюючої дії пантогаму на роботу ГАМКБ-рецепторів постсинаптичної мембрани коркових нейронів, незначного впливу пікамілону на іонну провідність ГАМКА-рецепторів і активуючої дії аскорбінату-ГАМК на роботу ГАМК-рецепторно-канального комплексу (РКК) в цілому.
Встановлена можливість ефективного використання пантогаму і аскорбінату-ГАМК в протисудомній терапії в поєднанні з низькою дозою барбітуратів.
Теоретичне та практичне значення одержаних результатів. Отримані результати виявляють нейрофізіологічні механізми дії препаратів і доповнюють існуючі уявлення про іхню фармакологічну дію.
Крім того, результати досліджень свідчать про важливість дози, що використовується, кожного з препаратів, оскільки ефекти, що викликаються ними, при різних дозах різноманітні. Ця інформація може бути корисна для лікарів, що практикують, наукових і фармацевтичних робітників для обгрунтування застосування препаратів в наукових дослідженнях і в психоневрологічній практиці з урахуванням їхньої нейрофізіологічної активності.
Отримані дані поширюють уявлення про механізми, що лежать в основі обмеження і припинення епілептичних реакцій і можуть бути використані в невропатології при лікуванні фокальних епілепсій. Значне зниження дози барбітуратів за рахунок комбінації з кон'югатами ГАМК з вітамінами дозволить значно скротити ступінь токсичного впливу барбітуратів на організм.
Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи були представлені на науково-практичній конференції, присвяченій 75-річчю Української фармацевтичноі академії (м. Харків, 1996 р.); на науковій конференції професорсько-викладацького складу Одеського держуніверситету, (м. Одеса, 1997 р); на науково-практичній конференції по ноотропним препаратам (м. Москва, 1998 р.); на XV з'їзді Українського фізіологічного товариства, (м. Донецьк, 1998 р.); на конкурсі молодих вчених, присвяченому 80-річчю Української НАН (м. Одеса, 1998 р.); на I (установчої) конференції Українського товариства нейронаук (м. Київ, 1998 р.).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 6 статей в наукових журналах і збірниках наукових статей та тези двох доповідей.
Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, огляду літератури, матеріалів та методів дослідження, результатів досліджень та їх обговорення, висновків та списку використаних джерел із 175 найменувань. Робота викладена на 118 сторінках та ілюстрована 20 малюнками та 29 таблицями.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ
Матеріали та методи досліджень. В експериментах використовувались білі щури лінії Вістар вагою 250-350 г.
Підготовчі операції. Тварин наркотизували внутрішньочеревним введенням уретану (1,0 г/кг). Оголювали сенсомоторну зону нової кори. Для усунення пульсації мозку здійснювали цистернотомію; трепанаційний отвір заливали теплим розчином агар-агару.
Протягом досліду після операції трахеотомії тварину робили нерухомою за допомогою d-тубокурарину ("Sigma",США; 10 мг/кг, внутрішньом’язово) і переводили на штучне дихання. Усі ранові поверхні і точки фіксації обробляли новокаїном.
Внутрішньокіркові подразнення (ВКП) здійснювали монополярно прямокутними поштовхами струму протяжністю 0,2 мс та амплітудою 5-20 В через ніхромовий електрод (діаметр 200 мкм), який занурювали в мозок на глибину 1 мм. Електрокортикограму (ЕКоГ) реєстрували поверхневим кульковим платиновим електродом. Біля подразнюючого електроду розташовували смужку фільтрувального паперу (2х2 мм), на якому знаходилась канюля, з'єднана з мікрошприцем. Його наповнювали в різних дослідах розчиненими в фізіологічному розчині бензилпеніциліном натрію (160 мМ) або бікукуліном (БКК) (5 мМ). Конвульсанти прикладали під тиском на поверхню кори в об'ємі біля 10 мкл.
Активність окремих нейронів відводили внутрішньоклітинно скляними мікроелектродами з опором 20-60 МОм, які були заповнені розчином ацетату калію (3,0 М). Вони знаходились на відстані 1-2 мм від подразнюючого електроду.
Засоби введення кон’югатів ГАМК з вітамінами. В експериментах на нормальній корі здійснювали поверхнєве прикладення вітамінних похідних ГАМК (НВО "Витамины", РФ) у концентраціях 5, 10, 20, 50 або 100 мкМ або їх внутрішньочеревне введення в дозах 5, 10, 20, 50 або 100 мг/кг. В експериментах на епілептизованій корі здійснювали внутрішньочеревне введення пантогаму і аскорбінату-ГАМК у дозі 50 мг/кг і пікамілону у дозі 5 мг/кг та в поєднанні з тіопеталом натрію в дозі 10 мг/кг.
Статистичну обробку даних виконували з використанням критерію Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Вплив кон'югатів ГАМК з вітамінами при їхній поверхневій аплікації на гальмівні постсинаптичні реакції нейронів нормальної кори.
На внутрішньокоркове подразнення нормальної, яка не підлягала впливу конвульсантів, сенсомоторної зони нової кори нейрони відповідали реакціями типу: первинний ГПСП, ЗПСП —ГПСП, в рідких випадках реєстрували реакції типу: ЗПСП —пік —ГПСП .
Кількість типов реакції, що спостерігалися у різних концентраціях препаратів, змінювалась, але в усіх зареєстрованих нами реакціях була наявність ГПСП. Амплітуда і тривалість зареєстрованих ГПСП відповідно дорівнювали 8.0± 0.7 мВ і 306.9± 12.0 мс. Величина МП нейронів, що досліджувалися, в середньому складала 54.3± 1.0 мВ. У більшості клітин спостерігали фонову імпульсну активність (ФІА), частота якої в середньому була рівна 10.5± 3.0 1/с.
Вплив поверхневих аплікацій пантогаму (ПГ) на характер гальмівних постсинаптичних реакцій нейронів кори. Прикладаючи на поверхню кори ПГ в різноманітних концентраціях (5, 10, 20, 50 або 100 мкМ), ми виявили, що в малих концентраціях (5 мкМ) ПГ трохи підвищував амплітуду ГПСП і збільшував їх тривалість. Аплікація ПГ у середніх дозах (концентрації 10 і 20 мкМ) також у незначній мірі підвищувала амплітуду ГПСП, але виразно збільшувала їх тривалість, головним чином подовжуючи пізній компонент ГПСП. Так, при концентрації 20 мкМ ПГ збільшував тривалість ГПСП у середньому на 23 %. Слід зауважити, що саме зазначена доза ПГ була найбільш ефективною в плані впливу на гальмівні постсинаптичні реакції нейронів кори, оскільки препарат у більш високих концентраціях (50 і 100 мкМ) викликав ефекти приблизно такої самої величини і такої самої направленості, як при 20 мкМ.
Результати, отримані нами, в цілому підтверджують висловлені раніше припущення про потенціювання ПГ ГАМК-ергічного гальмування в корі головного мозку і, як наслідок, його протисудомні властивості (Крыжановский, 1997; Ордянская, Козловский, 1981). Крім того, наші результати виявили вплив препарату на конкретні параметри ГПСП: амплітуду і тривалість, що може бути пов'язане як зі змінами іонних провідностей ГАМК-РКК, так і з прямим впливом препарату на втягнення гальмівних нейронів.
Вплив поверхневих аплікацій пікамілону (ПМ) на характер гальмівних постсинаптичних реакцій коркових нейронів. Результати, отримані нами, показали, що у випадку поверхневої аплікації ПМ його мінімальною концентрацією, при якій відбувалося посилення гальмівних постсинаптичних реакцій кіркових нейронів, є 5 мкМ. Однак в концентрації 10 мкМ ПМ істотно послаблював ГПСП у нейронах кори і викликав поступовий перехід гіперполяризаційних компонентів відповідей в деполяризаційни, причому особливо виразної реверсії зазнавав ранній компонент ГПСП. Амплітуда таких ранніх деполяризаційних компонентів в даних умовах в середньому складала 1.7 ± 0.8 мВ, а тривалість - 45.2 ± 4.5 мс.
У більш високих концентраціях поверхнево аплікований ПМ знову починав забезпечувати істотне посилення гальмівної постсінаптичної дії. ПМ у “надвисокій” дозі (100 мкМ) призводив до значного зростання і амплітуди, і (особливо) тривалості ГПСП, викликаних ВКП. Це стосується і первинних ГПСП, і гальмівних компонентів у складних реакціях.
Таким чином, отримані результати свідчать про дозозалежний вплив ПМ на процеси гальмування, причому ця залежність має складний характер. В певних дозах препарат справляв активуючий вплив на нейронні популяції кори головного мозку. Відомі випадки виникнення аналогічних деполяризаційних ГПСП під дією синаптично звільненої ГАМК в пірамідних клітинах гіпокампа щура (Avoli, 1988), що пов’язано з активацією ГАМКА рецепторів, розташованих на дендритах нейронів. Крім того, ГАМК можє викликати зменшення амплітуди ГПСП як через пресинаптичне гальмування звільнення ГАМК, що пов’язано з активацією ГАМКБ-рецепторів,так і через підвищення хлорної провідності ГАМКА-рецепторів постсинаптичної мембрани. Очевидно, що і в нашому випадку, враховуючи, що ПМ є похідним ГАМК, можна припустити що цей препарат, інтенсифікуя систему ГАМК у цілому, може приводити до модуляції гальмівних реакції і розгальмування у корі мозку.
Вплив поверхневих аплікацій аскорбінату-ГАМК (АГ) на характер гальмівних постсинаптичних реакцій коркових нейронів. Дана серія експериментів показала дозозалежний вплив АГ на постсинаптичні реакції кортикальних нейронів. АГ у малих дозах (концентрація 5 мкМ) зумовлював невелике збільшення амплітуди і тривалості ГПСП. Підвищення концентрації до 10 мкМ істотно не змінювало ефекту. Збільшення ж концентрації АГ до 20 мкМ супроводжувалося значним посиленням гальмивних реакцій: зростали як амплітуда, так і (особливо) їх тривалість. Подальше підвищення концентрації АГ до 50 мкМ призводило до невеликого наростання амплітуди гальмівних реакцій, переважно за рахунок збільшення початкового компоненту ГПСП. У той же час пізній компонент ГПСП починав зазнавати реверсії. В цьому випадку в нейронах спостерігалося збільшення частоти ФІА. Після аплікації АГ у найбільш високих дозах (концентрація 100 мкМ) у всіх спостережуваних нами постсинаптичних реакціях виявлялась реверсія як раннього, так і пізнього компонентів ГПСП. Паралельно відмічалося значне посилення ФІА нейронів.
Таким чином, найбільшу чутливість до АГ проявив ранній компонент ГПСП, зв’язаний з хлорною провідністю ГАМКА-РКК. Якщо ми використовували середні з досліджених доз, вплив препарату ставав менш специфічним і охоплював також пізній компонент ГПСП. Високі дози даного препарату, можливо, зумовлювали в мембрані кортикальних нейронів такий інтенсивний активуючий вплив на роботу і хлорних, і калієвих каналів, котрі опосередковують ранній і пізній компоненти ГПСП, що це могло спричиняти зрушення рівноважних потенціалів для згаданих іонів і зміни напряму відповідних іонних струмів.
Вплив кон'югатів ГАМК з вітамінами при їхньому системному введенні на характер гальмівних постсинаптичних реакцій нейронів нормальної кори.
В даному випадку також були зареєстровані реакції 3-х типів: ЗПСП-пік-ГПСП, ЗПСП-ГПСП і первинний ГПСП. Кількість типов реакції у різних дозах препаратів змінювалась, но в усіх зареєстрованих нами реакціях була наявність ГПСП, амплітуда яких в даній серії досліджень в середньому складала 8.4± 0.8 мВ, а їхня тривалість —.3± 11.4 мс.
Величина МП нейронів, що досліджувались, в середньому складала 53.2± 1.0 мВ. У більшості клітин спостерігали ФІА, частота якої в середньому була рівна 10.5± 3.0 1/с.
Вплив системного введення пантогаму (ПГ) на характер гальмівних постсинаптичних реакцій нейронів. Раніше були показані інтенсифікація активності ГАМК-ергічної системи під дією ПГ і його протисудорожні властивості (Петров и др. 1994). У наших дослідах результати вивчення впливу даного препарату при його системному введенні на характер ГПСП у корі головного мозку щурів продемонстрували, що ПГ помітно збільшував тривалість таких синаптичних процесів, причому здебільшого за рахунок пізнього компонента ГПСП, опосередкованого калієвою провідністю ГАМКБ-РКК. Це опосередковано, але достатньо переконливо, підтверджує, що ПГ впливає на даний тип іонної провідності постсинаптичної мембрани. Доза препарату ПГ, при якій виникав максимальний ефект посилення постсинаптичного гальмування, складала 50 мг/кг.
Вплив системного введення пікамілону (ПМ) на характер гальмівних постсинаптичних реакцій нейронів. Результати експериментів із системним застосуванням ПМ показали, що, як і при поверхневих аплікаціях, препарат може тількі в незначнії мірі (до 10 %) збільшувать гальмівні реакції у корі у низьких дозах і посилювати збудженні впливи з зростанням дози.
Доза препарату ПМ, рівна 5 мг/кг, була мінімальною щодо дії на досліджувані параметри взагалі. Ефект застосування ПМ в дозі 10 мг/кг не відрізнявся значно від дії на параметри ГПСП препарату в дозі 5 мг/кг. Використання ПМ в більш високих дозах (20 та 50 мг/кг) зміщувало рівновагу між процесами гальмування та збудження в бік останнього: викликався ефект, зворотний очікуваному. “Надвисокі” дози ПМ (100 мг/кг) були неефективними щодо впливу на досліджувані параметри.
Отримані результати дозволяють зробити висновок про те, що в умовах системного введення ПМ межі доз, при яких спостерігається потенціювання гальмування, значно знижені та малоефективні.
Таким чином, необхідно відзначити, що при системному введенні досліджуваний препарат в доступному спектрі доз справляє активуючий вплив на нейронні популяції кори головного мозку.
Вплив системного введення аскорбінату-ГАМК (АГ) на характер гальмівних постсинаптичних реакцій нейронів. Результати експериментів з системним введенням АГ показали, що, як і при поверхневих аплікаціях, АГ у малих дозах (5-10 мк/кг) також проявляє певну селективність щодо посилення раннього компоненту ГПСП і, можливо, хлорної провідності через ГАМКА-РКК. В середніх дозах (20 і 50 мг/кг) вплив препарату розповсюджувався ширше та захоплював і пізній компонент ГПСП, пов'язаний з хлорною і калієвою провідністю ГАМКБ-РКК.
Проте в цілому АГ, можливо, дозозалежним чином збільшує час відкритого стану і хлорних, і калієвих каналів ГАМК-РКК. Зі збільшенням концентрації (до 100 мг/кг) дія АГ ставала такою сильною, що це могло призводить до реверсії ГПСП, виникнення деполяризаційной відповіді і значного посилення ФІА. Це могло зумовити ефект, зворотний посиленню гальмування або розгальмування.
Вплив кон'югатів ГАМК з вітамінами на постсинаптичні реакції нейронів коркових эпілептогенних фокусів.
Внутрішньоклітинно були вивчені реакції нейронів сенсомоторної зони кори після поверхневої аплікації пеніциліну або бікукуліну, що викликало розвиток эпілептиформної активності. В нейронах виникали пароксизмальні деполяризаційні зрушення мембранного потенціалу (ПДЗ МП), в яких залп ПД розвивався на фоні деполяризаційної хвилі. Амплітуда ПДЗ МП досліджених нейронів знаходилась в межах від 20 до 50 мВ, а їхня тривалість від 50 до 200 мс.
Вплив пантогаму (ПГ) на постсинаптичні реакції нейронів коркових эпілептогенних фокусів. Результати досліджень по виявленню можливой взаємодії між ПГ і специфічними і неспецифічними блокаторами ГАМК-РКК показали, що ПГ не здійснює значного впливу на єпілептиформні реакції, що викликалися у корі аплікаціеї пеніциліну або бікукуліну. Більш того, в випадку специфічного зв'язку ГАМКА-рецептора з антагоністом, ПГ практично не ефективний до пригнічення ПДЗ МП.
В усіх зареєстрованих нами епілептиформних реакціях обох осередків ПГ викликав виникнення тривалих (до 500 мс) постгіперполяризацій, які в наших дослідах до введення препарату були відсутні. В нинішній час добре відомо, що такі постгіперполяризації зумовлені Са-залежним калієвим струмом (Alger, Speckmann, 1983) і в іх виникненні можуть приймати участь ГАМКБ-рецептори.
Виявлений нами вплив ПГ на пізній компонент ГПСП і потенціювання тривалих постгіперполяризацій у епілептиформних реакціях пояснює зниження частоти епілептиформних розрядів і, як наслідок, протисудомну дію препарату.
Вплив пікамілону (ПМ) на постсинаптичні реакції нейронів коркових эпілептогенних фокусів. Результати досліджень по вивченню взаємодії ПМ і специфічних (бікукуліна) і неспецифічних (пеніціліна) блокаторів ГАМК-РКК показали, що ПМ не виявляє антиепілептиформной активності. Його дія в такій малій дозі (5 мг/кг) виявляється малоефективною що до пригнічення ПДЗ МП, особливо, якщо ці ПДЗ викликані специфічною блокадою ГАМКА-рецептора бікукуліном.В усіх зареєстрованих нами реакціях ПМ викликав лише незначне падіння амплітуди ПДЗ МП і послаблення ФІА нейронів.
В цілому, слід відзначити, що ця частина дослідження ще раз (після експериментів на нормальній корі) показала малу ефективність препарату по відношенню до підсилення постсинаптичного гальмування в корі і, тим більш, по відношенню до пригнічення епілептиформної активності.
Вплив аскорбінату-ГАМК (АГ) на постсинаптичні реакції нейронів коркових епілептогенних фокусів. Результати досліджень по вивченню взаємодії АГ зі специфічними і неспецифічними блокаторами ГАМК-РКК показали більш вираженую дію АГ при відсутності тривалого зв'язку між конвульсантом і ГАМКА-рецептором, у випадку неспецифічної блокади хлорної провідності ГАМКА-рецептора пеніціліном.
Слід зазначити, що в усіх зареєстрованих нами реакціях, АГ викликав виникнення тривалих постгіперполяризацій, що були відсутні до введення препарату. Враховуючи той факт, що такі постгіперполяризації зумовлені Са-залежною калієвою провідністю, можна припустити можливий вплив препарату, що досліджується, саме на даний тип іонної провідності.
Можливо, його дія могла викликати позаклітинне накопичення калію і, як наслідок, тимчасове підвищення епілептиформної активності. Відомо, що саме позаклітинні накопичення іонів К+ можуть спричиняти виникнення судом в гіпокампі (Traynelis, Dingledine, 1989). Аналогічна картина спостерігалася і в наших дослідах, що проявлялося в тимчасовому підсиленні ФІА і підвищенні частоти спонтанних епілептиформних розрядів. Однак, такий осередок міг існувати недовго, після чого епілептиформні реакції в значній мірі пригнічувалися.
Вплив кон'югатів ГАМК з вітамінами в поєднанні з барбітуратами на постсинаптичні реакції нейронів коркових епілептогенних фокусів
Вплив барбітуратів на епілептиформні реакції нейронів кори. Введення розчину тіопенталу натрію на фоні сформованого епілептогенного осередку викликало зменшування амплітуди і тривалості ПДЗ МП.
Дію барбітуратів на епілептиформну активність нейронів пов'язують передусім з підсиленням системи ГАМК-ергічного гальмування, яке виявлялося в подовженні часу функціонування хлорних каналів ГАМКА-рецепторів постсинаптичної мембрани. Існує думка, що барбітурати алостерично змінюють конформацію ГАМК-РКК, збільшуючи завдяки цьому, час на протязі якого хлорні канали постсинаптичної мембрани залишаються відкритими (Хухо, 1990). Підсилення хлорної провідності призводить до двоякого ефекту. По-перше, посилюється гальмування і починає переважати над збудженням, по-друге, із збільшенням хлорної провідності падає опір мембрани, що призводить до шунтування ПДЗ.
Вплив пантогаму (ПГ) в поєднанні з тіопенталом натрію на епілептиформні реакції нейронів кори. Введення ПГ в поєднанні з тіопенталом натрію вже при малій дозі останнього (10 мг/кг) повністю усувало всі компоненти ПДЗ, перетворюючи його на протязі 15 хвилин після введення в реакцію ЗПСП —пік —ГПСП.
Очевидно, можна припустити, що поєднання ПГ з навіть малою дозою барбітурату, в цілому впливаючи як на ГАМКА -, так і на ГАМКБ-рецептори, могло в значній мірі посилювати гальмівні постсинаптичні реакції, які були замасковані потужними епілептичними ЗПСП, і призводити до того, що посилене в корі гальмування починало переважати над збудженням, перетворюючи епілептиформні ПДЗ в нормальні реакції. Слід зазначити, що такий ефект спостерігався вже при поєднанні ПГ з дуже низькою дозою барбітурату, яка сама по собі не викликала помітних змін в клітинних епілептиформних реакціях.
Вплив аскорбінату-ГАМК (АГ) в поєднанні з тіопенталом натрію на епілептиформні реакції нейронів кори.
Як зазначалося нами раніше, і як спостерігали в даній серії експериментів, введення чистого АГ (50 мг/кг) призводило до незначного пригнічення ПДЗ , головним чином за рахунок зменшення його тривалості. Однак, поєднання АГ з тіопенталом натрію вже в дозі 10 мг/кг останнього на протязі 15 хвилин усувало всі компоненти ПДЗ, перетворюючи його в реакцію типу: ЗПСП —пік —ГПСП.
Аналізуючи і узагальнюючи результати наших досліджень, ми з’язували висновку, що кон’югати ГАМК з вітамінами - пантогам, пікамілон і аскорбінат-ГАМК виявляють вплив на гальмівні реакції нейронів кори мозку. Цей факт підтверджується, як прямим впливом всіх препаратів, що вивчалися, на характер гальмівних постсинаптичних реакцій нейронів нормальної кори, так і їхнім впливом на постсинаптичні епілептиформні реакції коркових нейронів, що розвивалися на місці гальмівних постсинаптичних потенціалів. Досліджені препарати означеній мірі потенціюють процеси ГАМК-ергічного гальмування в корі мозку, що призводить до посилення гальмівних постсинаптичних потенціалів нервових клитин або викликають розгальмування.
ВИСНОВКИ
1. Кон'югати ГАМК з вітамінами —пантогам, пікамілон і аскорбінат-ГАМК —впливають на процеси ГАМК-ергічного гальмування у корі головного мозку незалежно від засоба введення. Впливи препаратів на процеси іонної провідністі через ГАМК-рецепторно-канальні комплекси, —складні та нерівнозначні і можуть утримувати як пре-, так і постсинаптичні механізми.
. Пантогам дозозалежно посилює гальмівні постсинаптичні реакції коркових нейронів, викликаючи максимальний ефект в дозі 50 мг/кг.
. Пікамілон в дозах 5-10 мг/кг може посилювати гальмівні постсинаптичні реакції у корі, а в дозах 20-50 мг/кг викликати розгальмування коркових нейронів.
. Аскорбінат-ГАМК дозозалежно потенціює ГАМК-ергічне гальмування в корі в дозах 10-50 мг/кг і викликає розгальмування з збільшенням дози вище 100 мг/кг.
5. Пантогам і аскорбінат-ГАМК незначно пригнічують пароксизмальні деполяризаційні зрушення мембранного потенціалу нейронів, які виникають у корі при аплікації ГАМКА-антагоністів —бікукуліну або пеніциліну. Пікамілон не здійснює впливу на цей вид епілептиформної активності.
6. Поєднання пантогаму або аскорбінату-ГАМК з низькою дозою барбітурату дозволяє ефективно блокувати розвиток епілептиформної активності, яка викликалася в корі головного мозку аплікаціею бікукуліну або пеніциліну.
Перелік опублікованих праць здобувача за темою дисертації
Статті:
1. Карпов Л.М., Тараненко В.Д., Топольнік Є.В., Полтавцева Н.В., Афра Мохамед А. Деякі нейрофізіологічні і біохімічні властивості пантогаму та інших вітамінних похідних ГАМК при різних впливах на мозок тварин.\\ Сб. Ноотропні препарати. —М.:Видавництво Тов. "Лікар" .-1998.-С. 86-97.
. Топольнік Є.В., Карпов Л.М., Тараненко В.Д. Вплив вітамінних похідних ГАМК на постсинаптичні реакції нейронів кори мозку щурів// Вісник ОДУ. - 1998.-№2.-С. 118-122.
. Топольнік Є.В. Шестака О.О. Вплив пікамілону на гальмівні постсинаптичні реакції нейронів нової кори// Нейрофізіологія.-1999.-Т.31, №1.- С. 80-82.
. Топольнік Є.В. Вплив вітамінних похідних ГАМК на гальмівні постсинаптичні реакції нейронів нормальної кори // Нейрофізіологія.-1999.-Т.31, №2.-С. 169-172.
. Тараненко В.Д., Лопанцев В.Э., Семік Л.І., Гладкий Т.В., Топольнік Є.В. Механізм епілептогенної дії деяких конвульсантів на активність нейронів нової кори мозку// Нейрофізіологія.-1999.-Т. 31, №2. - С. 105-108.
Тези доповідей:
1. Топольнік Є. В., Тараненко В. Д., Афра Мохамед Абдул Рашид, Карпов Л. М. Фізіолого-біохімічне вивчення кон'югатів ГАМК з вітамінами // Мат. наук-практ. конф-ції, присвяч. 75-річчю Украінської фарм. Академіі.-Досягення сучасної фармації —в медичну практику. —Харків, 1996. —с. 357-358.
.Топольнік Є. В. Вплив аскорбінату-ГАМК на постсинаптичні реакції нейронів кори мозку щурів //Мат. ХV з’їзду Украінського фізіол. тов (Донецьк, 12-15 травня 1998 р.) Фізіол. журн. —. —Т. 44, № 3. —с. 63.
Анотація
Топольнік Є.В. Механізми дії кон'югатів ГАМК з вітамінами на гальмівні постсинаптичні реакції нейронів нової кори мозку щурів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 - фізіологія людини та тварин. - Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, Київ, 1999.
Дисертація присвячена виявленню нейрофізіологічних механізмів дії кон'югатів ГАМК з вітамінами —пантогаму, пікамілону та аскорбінату -ГАМК. В роботі встановлено вплив препаратів на постсинаптичні реакції нейронів нормальної і епілептизованої нової кори головного мозку. Визначені дози препаратів, які посилюють або зменшують процеси ГАМК-ергічного гальмування. Показана дія препаратів на епілептиформні реакції нейронів, які виникалі у корі мозку при аплікації бікукуліну або пеніциліну. Основні результати роботи знайшли клинічне застосування в психофармакології і психоневрології.
Ключові слова: кон’югати ГАМК з вітамінами, нейрон, постсинаптичні реакції, ГАМК-рецепторно-канальний комплекс, епілептиформні реакції.
Анотация
Топольник Е.В. Механизмы действия конъюгатов ГАМК с витаминами на тормозные постсинаптические реакции нейронов новой коры мозга крыс. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. - Институт физиологии им. А.А. Богомольца НАН Украины, Киев, 1999.
Диссертация посвящена выявлению нейрофизиологических механизмов действия конъюгатов ГАМК с витаминами —пантогама, пикамилона и аскорбината-ГАМК. В работе установлено влияние исследуемых препаратов на тормозные постсинаптические реакции нейронов нормальной и эпилептизированной новой коры мозга крыс. Показано, что как при поверхностной аппликации, так и при системном введении пантогам потенцирует процессы ГАМК-эргического торможения в коре. Данный препарат значительно увеличивает длительность тормозных постсинаптических потенциалов (ТПСП), при чем за счет позднего компонента ТПСП, опосредованного калиевой проводимостью ГАМКБ-рецепторно-канальных комплексов. Пикамилон и аскорбинат-ГАМК в зависимости от используемой дозы могут как усиливать процессы ГАМК-эргического торможения в коре, так и приводить к растормаживанию. Пикамилон в малых дозах усиливает амплитуду ранних компонентов ТПСП, опосредованных хлорной проводимостью ГАМКА -рецепторов. В средних и высоких дозах пикамилон оказывает активирующее влияние на нейронные популяции коры головного мозга. Аскорбинат-ГАМК оказывает свое воздействие как на ранние, так и на поздние компоненты ТПСП, однако его влияние на поздний ТПСП было более выраженным и могло приводить к реверсии данного компонента. В соответствии с этим определены дозы препаратов, оказывающие те или иные эффекты на корковое торможение. С использованием специфических и неспецифических блокаторов ГАМКА-рецепторов установлены взаимоотношения исследуемых препаратов с ГАМКА-рецепторами и их способность к подавлению клеточных эпилептиформных реакций. Показано, что лишь пантогам и аскорбинат-ГАМК обладают незначительной антиэпилептиформной активностью. Сочетание этих препаратов с барбитуратом - тиопенталом натрия уже при малой дозе последнего приводило к превалированию торможения над возбуждением и быстрому подавлению эпилептиформной активности. На основе полученных результатов высказываются предположения о механизмах влияния препаратов на процессы коркового торможения, реализуемого черезГАМК-рецепторно-канальный комплекс постсинаптической мембраны нейронов. Основные результаты работы нашли клиническое применение в психофармакологии и психоневрологии.
Ключевые слова: конъюгаты ГАМК с витаминами, нейрон, постсинаптические реакции, ГАМК-рецепторно-канальный комплекс, эпилептиформные реакции.
Summary
Topolnik E. V. Mechanisms of action of vitamine derivatives of GABA on the inhibitory postsynaptic potentials in neocortical neurons. —Manuscript.
Thesis for a candidate's degree by speciality 03.00.13 —human and animal physiology. —Bogomoletz Institute of Physiology the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 1999.
The dissertation is devoted to the investigation of neurophysiological mechanisms of action of the vitamine derivatives of GABA —pantogam, pycamilon and GABA-ascorbinate. The influence of these compounds on the postsynaptic reactions of the normal and epileptic neocortical neurons was studied. Doses that induce different effects on the cortical inhibition are determined. Mechanisms of action of these drugs on the GAВA-receptor-channel complex are discussed. The results of the work have found clinical applications in psychoneurology and psychopharmacology.
Key words: Vitamine derivatives of GABA, neocortical neurons, postsynaptic reactions, GABA-receptor-channel complex, epileptiform reactions.