Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Свободнорадикальные процессы и воспаление (патогенетические, клинические и терапевтические аспекты). Учебное пособие для врачей

Сологуб Т. В., Романцова М. Г., Кремень Н. В., Александрова Л. М., Аникина О. В., Суханов Д. С., Коваленко А. Л., Петров А. Ю., Ледванов М. Ю., Стукова Н. Ю., Чеснокова Н. П., Бизенкова М. Н., Понукалина Е. В., Невважай Т. А.,

2.1. Общая характеристика цитофлавина и возможности использования его в клинической практике

Гипоксия, как типовой патологический процесс, является основным патогенетическим фактором метаболических и функциональных расстройств, возникающих как при системных нарушениях гемодинамики, в частности, при сердечной недостаточности, различных видах шока, коллаптоидных состояниях, при ДВС-синдроме, так и при локальных расстройствах регионарного кровотока и микроциркуляции в зоне развития воспаления, тромбоза, эмболии артериальных сосудов, длительного спазма и т.д. [36, 38].

Естественно, что гипоксия является неизменным спутником анемии различного генеза, стрессовых ситуаций, сопровождающихся интенсивным освобождением вазоконстрикторных гормонов и биологически активных соединений: норадреналина, глюкокортикоидов, вазопрессина, ангиотензина II, тромбоксана и др. В связи с этим очевидно, что тяжесть течения многих заболеваний и их исход в значительной мере определяются степенью недостаточности оксигенации ткани и характером вторичных неспецифических метаболических расстройств в виде активации свободнорадикального окисления субстратов, нарушений кислотно-основного состояния организма, электролитного баланса, реологических свойств крови и ее коагуляционного потенциала [49].

 В клинической практике постоянно предпринимаются попытки использования в комплексной терапии заболеваний, сопровождающихся развитием гипоксии, антигипоксантов и антиоксидантов. Детальная характеристика указанных соединений представлена нами в главах 3 и 4 данной монографии.

 В последние годы широкое распространение в терапии ряда заболеваний получил фармакологический препарат - цитофлавин.

 Как известно, цитофлавин - комплексный препарат, разработанный научно-технологической фармацевтической фирмой «Полисан» (Санкт-Петербург, 2000 г), включающий рибоксин, рибофлавин мононуклеотид, никотинамид, янтарную кислоту [1, 25, 33].

Останавливаясь на биологических эффектах отдельных компонентов цитофлавина, в частности, рибоксина, следует отметить, что указанное соединение является производным пурина, предшественником АТФ, обладает способностью активировать ферменты цикла Кребса, стимулирует синтез нуклеотидов. В то же время рибоксин является агонистом пуринэргических рецепторов, которые широко представлены не только в ЦНС, но и в органах ЖКТ, миокарде, в эндотелии коронарных артерий и других сосудов.

Установлено, что пуринэргические рецепторы являются частью лиганд-контролируемых йонных каналов и оказывают метаболотропное действие через ГТФ-связанные белки (Gi-белки), что приводит к образованию дополнительного количества энергии за счет активации гликолиза [1, 25, 33, 48, 50].

Показано, что цитофлавин обеспечивает интенсификацию гексозокиназной системы, а также фермента глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы и реакции карбоксилирования ПВК.

Таким образом, рибоксин, являясь одним из компонентов цитофлавина, обеспечивает ряд системных биологических эффектов, характеризующихся, в частности:

• 1. индуцированной гиперполяризацией мембран клеток;
• 2. неконкурентным антагонизмом НМДА к рецепторам;
• 3. вазо- и коронародилятирующим действием;
• 4. хроно-инотропным эффектом;
• 5. седативным, анксиолитическим действиями;
• 6. метаболотропными эффектами;
• 7. модулированием поведенческих актов.

Другим компонентом цитофлавина является мононуклеотид рибофлавина, обеспечивающий сохранение и поддержание окислительно-восстановительных реакций, регулируемых флавиновыми коферментами. Среди последних особого внимания заслуживает глютатионредуктаза, восстанавливающая пул глютатиона - важнейший компонент антиоксидантной системы клеток. Рибофлавин входит в состав дыхательных ферментов митохондрий (глютарил-КоА-дегидрогеназы, саркозиндегидрогеназы, электронпереносящих флавопротеинов, НАДН-дегидрогеназы и других), которые способны обеспечивать регенерацию НАД ⁺. Это свойство имеет отношение к ЦТК, так как сдвиг отношения НАДН/ НАД ⁺ в левую сторону является одним из важнейших факторов в ингибировании некоторых из его реакций. Отметим, что флавиновые ферменты участвуют и в реализации активности сукцинатдегидрогеназы и потреблении сукцината через метаболические шунты [1, 33, 50].

Биологическая активность цитофлавина в значительной мере определяется наличием в его составе никотинамида - амидного метаболита никотиновой кислоты - прекурсора коферментов дегидрогеназ (НАД⁺ и НАДФ⁺) [1]. Соотношение НАДН / НАД ⁺ является главным регуляторным механизмом ЦТК и отчасти - окислительного фосфорилирования.

Важным компонентом цитофлавина является янтарная кислота - эндогенный субстрат клетки. В условиях гипоксии ее действие реализуется в ЦТК и окислительном фосфорилировании.

Так, янтарная кислота ускоряет оборот дикарбоновой части ЦТК (сукцинат - фумарат - малат) и снижает концентрацию лактата, что очень важно при ее сочетании с рибоксином, и тем самым усиливает энергообеспечение клетки.

В то же время введение экзогенного сукцината обеспечивает усиление фосфорилирования белков вследствие субстратной активации тропного фермента.

Янтарная кислота усиливает потребление кислорода тканями и улучшает тканевое дыхание за счет активации транспорта электронов в митохондриях, воссоздания протонного градиента на их мембранах и смещения кривой диссоциации оксигемоглобина вправо [42].

Как известно, интенсивность окисления сукцината зависит от его концентрации в клетке, а также от присутствия активаторов биотрансформации янтарной кислоты, т. е. от наличия предшествующих сукцинату и следую­щих после него биохимических субстратов [25, 34]. Это очень важное положение для практического применения цитофлавина в сочетании с препаратами других фармакологических групп. При низких и средних концентрациях сукцината восстанавливается пул НАД⁺, при высоких - возникает сукцинатоксидазное окисление, возрастает антиоксидантная функция системы глютатиона [21].

В условиях гипоксии сукцинат (входящий в состав цитофлавина) может поглощаться через альтернативный мета­болический путь сукцинатоксидазной системы с последующим потреб­лением янтарной кислоты в дыхательной цепи митохондрий.

Установлено участие сукцината в ресинтезе эндогенной ГАМК через α-кетоглютаровую кислоту и янтарный полуальдегид (в нервной ткани) [51]. ГАМК-ергические системы относятся к трофотропным (тормозным) системам ЦНС, противо­действующим эрготропным. В совокупности с рибоксином и никотинамидом это свойство янтарной кислоты расширяет возможнос­ти применения цитофлавина в качестве неконкурентного антагониста НМДА-рецепторов и создает основу для его назначения в терапии не только острых состояний, но и хронических дегенеративно-дистрофи­ческих неврологических и сердечно-сосудистых заболеваний, астени­ческих и абстинентных синдромов, в основе которых лежит эксайтотоксичность [1].

Вышеуказанные фармакологические эффекты цитофлавина, сочетающего в себе свойства антиоксиданта, антигипоксанта и мембранопротектора, обеспечили его широкое применение в последние годы в клинической практике, в частности, при лечении ишемического поражения миокарда и структур головного мозга.

Описана достаточно высокая эффективность использования цитофлавина при ишемическом инсульте, при тяжелых формах гипоксии в случае отравления нейротропными ядами, при хронических цереброваскулярных заболеваниях, при дисциркуляторной энцефалопатии, в постинсультном периоде ишемического нарушения мозгового кровообращения, при ишемическом поражении миокарда, а также при интраоперацинной защите миокарда в коронарной хирургии на работающем сердце [27, 28, 31, 35, 45, 48, 50, 52].

 Обращает на себя внимание тот факт, что до настоящего момента в значительной мере не систематизированы данные относительно механизмов действия цитофлавина в условиях ишемического поражения миокарда и структур головного мозга на молекулярно-клеточном, органном и системном уровнях, что и явилось целью проведенного нами исследования.

В единичных работах проведена оценка влияния цитофлавина и неотона на культуру первичных неонатальных миокардиоцитов в условиях экспериментальной гипоксии [33].

Гипоксия неонатальных кардиомиоцитов крыс в экспериментальных условиях воспроизводилась заменой кислорода в культуральной среде инертным газом (N₂ 95%, CO₂ 5%) на 60, 120 и 180 мин культивирования в среде с ограничением культурального объема (в 2 раза) и сыворотки (1% телячьей сыворотки) (Van Nieuwenhoven et al., 1996).

В каждой группе экспериментов проведено по 10 - 15 наблюдений. Контролем служили неонатальные кардиомиоциты, полученные методом ферментативной диссоциации фрагментированных желудочков крыс и культивируемые в среде с добавлением 5% телячьей сыворотки (Simpson, 1985).

Механизмы действия цитофлавина и неотона изучали на модели острой гипоксии культуры в процессе добавления в среду культивирования за двое суток до эксперимента и затем ежедневно неотона в дозе 0, 2 мг/мл или цитофлавина в дозе 2 мкг/мл среды.

В экспериментах с хронической гипоксией препараты добавлялись ежедневно в течение 7 суток культивирования. Смена среды производилась 1 раз в 2-3 суток.

Для сравнительной оценки биологических эффектов тестируемых препаратов использованы следующие параметры:

• 1) цитометрические показатели (площадь кардиомиоцитов планиметрическим методом, размеры ядер);
• 2) содержание РНК в цитоплазме кардиомиоцитов методом сканирующей денситометрии препаратов, окрашенных галлоцианинхромовыми квасцами, на интегрирующем цитофотометре МЦФУ2-МП (ЛОМО) при длине волны 550 нм (Селинова и др., 1988).

 В результате проведенных исследований обнаружено, что в условиях экспериментальной гипоксии культуры тканей миокардиоцитов возникает резкое уменьшение площади ядер (на 31 %) и площади клеток (на 30 %), то есть примерно в равной мере. Отмечается снижение уровня РНК примерно на 51 %, то есть выраженное в большей степени, чем снижение площади клеток и площади ядер.

Принимая во внимание важную роль всех видов РНК в процессе синтеза структурных и ферментных белков клеток, становится очевидной возможность подавления белоксинтетической функции миокардиоцитов в условиях экспериментальной гипоксии.

Добавление в культуральную среду цитофлавина не только препятствовало развитию структурных и метаболических сдвигов, свойственных миокардиоцитам в условиях экспериментальной гипоксии, но и обеспечивало резкое увеличение синтеза РНК в цитоплазме миокардиоцитов и соответственно активацию анаболических процессов. Об этом свидетельствовало резкое возрастание уровня РНК в цитоплазме миокардиоцитов, увеличение площади клеток и площади ядер не только по отношению к таковым показателям культуры клетки в условиях гипоксии, но и по отношению к интактной культуре тканей.

В последующих наблюдениях проведено изучение метаболических эффектов другого препарата - неотона (экзогенного креатинфосфата) в культуре миокардиоцитов в условиях экспериментальной гипоксии [12].

Как оказалось, неотон, являясь донатором макроэргических фосфатных связей, обладал значительно меньшим анаболическим действием по сравнению с цитофлавином, препятствуя, в определенной степени, развитию катаболических реакций, свойственных экспериментальной гипоксии.

Так, на фоне введения неотона в культуральную среду при экспериментальной гипоксии возникало уменьшение площади клеток и площади ядер миокардиоцитов по сравнению с таковыми показателями контроля, выраженное, однако, в меньшей степени, чем в культуре миокардиоцитов в условиях гипоксии без добавления неотона. В то же время неотон препятствовал снижению содержания РНК в цитоплазме миокардиоцитов, обеспечивая даже некоторое увеличение этого соединения по сравнению с показателями контроля.

Таким образом, эксперименты с культурой миокардиоцитов позволили обнаружить метаболические эффекты гипоксии на клеточном уровне, а также определенные возможности их медикаментозной коррекции.

Результаты проведенных исследований позволили сделать следующие выводы:

• 1. В культуре неонатальных миокардиоцитов крыс в условиях экспериментальной гипоксии обнаружено преобладание катаболических реакций, о чем свидетельствуют снижение содержания РНК в цитоплазме миокардиоцитов, площади клеток и площади ядер.
• 2. Введение цитофлавина в культуральную среду с миокардиоцитами в условиях экспериментальной гипоксии обеспечивает развитие анаболических эффектов, что проявляется увеличением содержания РНК в цитоплазме миокардиоцитов, возрастанием площади клеток и площади ядер.
• 3. Метаболические эффекты неотона в культуре миокардиоцитов в условиях экспериментальной гипоксии выражены в меньшей степени, чем у цитофлавина, и проявляются в увеличении содержания РНК в цитоплазме при одновременном снижении площади клеток и площади ядер миокардиоцитов.

Таким образом, анаболические эффекты цитофлавина в культуре тканей первичных миокардиоцитов в условиях экспериментальной гипоксии свидетельствуют о целесообразности использования указанного препарата в комплексной терапии ишемической болезни сердца.