Способ снижения гепатоцитолиза в условиях частичной сосудистой изоляции печени в эксперименте
Владельцы патента RU 2644305:
Басов Александр Александрович (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации, ФГБОУ ВО КубГМУ Минздрава России (RU)
Попов Константин Андреевич (RU)
Цымбалюк Игорь Юрьевич (RU)
Мануйлов Александр Михайлович (RU)
Хубиева Фатима Умаровна (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к экспериментальной хирургии, и может быть использовано для снижения гепатоцитолиза в условиях временного выключения печени из кровообращения. Для этого моделируют на крысе ишемически-реперфузионное повреждение печени путем пережатия печеночно-двенадцатиперстной связки на 15 минут. При этом с целью снижения гепатоцитолиза после лапаротомии проводят интраперитонеальное введение дихлорацетата натрия, разведенного в 0,5 мл 0,9% раствора хлорида натрия, в дозировке 300 мг на 1 кг массы тела животного. Способ позволяет достичь снижения гепатоцитолиза за счет активации ферментных систем аэробного дыхания в клетке, способствует повышению достоверности получаемых данных за счет минимизации возможности влияния на результат собственных систем стресс-протекции организма. 1 табл., 4 пр.
Изобретение относится к медицине, а именно к экспериментальной хирургии, и может быть использовано для снижения гепатоцитолиза в условиях временного выключения печени из кровообращения.
Заболевания печени являются одними из самых распространенных в мире, зачастую требующими хирургической коррекции [Вишневский В.А. Операции на печени / В.А. Вишневский, В.А. Кубышкин, А.В. Чжао, Р.З. Икрамов. - М., 2003. - 155 с.], методы которой, так или иначе, приводят к региональной ишемии с последующей реперфузионной травмой органа. Одной из ключевых мишеней при этом является митохондрия, дисфункция которой наблюдается как при редуцировании кровотока, так и при его восстановлении. В условиях гипоксии ферментные системы клеточного дыхания являются потенциальной точкой коррекции. В связи с этим представляет интерес использование митохондриального цитопротектора дихлорацетата натрия, стимулирующего активность пируватдегидрогеназного комплекса [Knoechel T.R., Tucker A.D., Robinson С.М., Phillips С., Taylor W., Bungay P.J., Kasten S.A., Roche Т.Е., Brown D.G. Regulatory roles of the N-terminal domain based on crystal structures of human pyruvate dehydrogenase kinase 2 containing physiological and synthetic ligands // Biochemistry. - 2006. - Vol. 45. - P. 402-415].
Известен способ коррекции ишемического поражения печени в условиях ее обескровливания, суть которого заключается во внутривенном медленном введении экспериментальному животному (собаке) 5 мг 1% раствора серотонина адипината на 20 мл физиологического раствора до и после пережатия печеночно-двенадцатиперстной связки на 30 минут [Горпинич А.Б., Симоненков А.П., Копаев О.В., Горелик С.Г., Новомлинец В.В., Лунева Н.В., Должиков А.А., Привалова И.Л. Способ коррекции ишемического поражения печени в условиях ее обескровливания // Патент на изобретение №2134576 от 11.03.998]. Серотонина адипинат - гемостатическое средство, влияющее на эндогенную вазомоторику. Указанный способ предусматривает оценку степени гепатоцеллюлярного повреждения на основании морфологических изменений в печени.
Известно, что в условиях ишемии-реперфузии печени в нарушениях микроциркуляции большую роль играют тромбоциты. В терминальных артериолах и постсинусоидальных венулах наблюдается роллинг и адгезия тромбоцитов, связанная с увеличением тромбиновой активности и выходом тромбоцитов из системной циркуляции [Khandoga A., Biberthaler P., Messmer K. et al. // Microvasc. Res. - 2003. - Vol. 65. - №2. - P. 71-77].
Таким образом, недостатком способа является то, что в условиях венозного полнокровия в системе воротной вены и нарушений системной гемодинамики, вызванных временной окклюзией печеночно-двенадцатиперстной связки, использование серотонина адипината, стимулирующего агрегацию и адгезию тромбоцитов [Регистр лекарственных средств России РЛС 2008. - М., «РЛС-2008», 2007. - С. 800-801], может способствовать образованию тромбоцитарных тромбов.
Наиболее близким аналогом является способ коррекции ишемических нарушений, возникших в результате реперфузионной травмы печени, путем введения внутрибрюшинно препарата L-норвалина за 30 минут до начала ишемии в дозе 10 мг/кг с последующим повторным введением такой же дозировки препарата сразу же по окончании ишемии печени в сочетании с дистантным ишемическим прекондиционированием [Лопатин Д.В., Покровский М.В., Локтионов А.Л., Конопля А.И., Денисюк Т.А., Цепелева С.А. Способ коррекции ишемических нарушений, возникших в результате реперфузионной травмы печени // Патент на изобретение №2479872 от 11.01.2012]. Данный способ позволяет достичь снижения гепатоцитолиза, однако не лишен ряда недостатков:
1. Использование дистантного ишемического прекондиционирования, эффект которого реализуется посредством эндогенных систем стресс-протекции за счет собственных гуморальных, нейрогенных и внутриклеточных адаптационных механизмов организма [Лихванцев В.В., Мороз В.В., Гребенчиков О.А., Гороховатский Ю.И., Заржецкий Ю.В., Тимошин С.С., Левиков Д.И., Шайбакова В.Л. Ишемическое и фармакологическое прекондиционирование // Общая реаниматология. - 2012. - Т. VIII. - №1. - С. 61-66], что снижает достоверность получаемых результатов. Также применение этого метода несет потенциальную опасность ишемических эпизодов для патологически измененных тканей [Sommer С. Ischemic preconditioning: postischemic structural changes in the brain // J. Neuropathol. Exp. Neurol. - 2008. - Vol. 67. - P. 85-92]. Кроме того, самостоятельное введение L-норвалина в аналогичной дозировке - 10 мг/кг - не приводило к выраженной коррекции гепатоцеллюлярного повреждения [Лопатин Д.В., Алехин С.А., Покровский М.В., Назаренко П.М., Трошин В.П., Колмыков Д.И., Иванова Л.В., Шапошников А.А., Жилякова Е.Т., Луценко В.Д., Сперанский С.Л., Куликовский В.Ф., Олейник Н.В., Сухотерин И.В. Коррекция ишемических и реперфузионных повреждений печени при хирургических вмешательствах с использованием метода дистантного прекондиционирования и фармакологической защиты L-норвалином // Кубанский научный медицинский вестник. - 2012. - №4 (133). - С. 171-175].
2. Технологическая сложность, обусловленная дополнительным применением метода дистантного ишемического прекондиционирования и необходимостью повторного введения препарата.
3. Получение результата через 24 часа после проведения эксперимента, что в данной ситуации в большей степени отражает активацию собственных адаптационных резервов организма, чем действие самого препарата, таким образом также снижая достоверность получаемых результатов.
Задачи изобретения: сокращение времени эксперимента за счет исключения применения дистантного ишемического прекондиционирования, снижение трудоемкости, повышение достоверности.
Техническим результатом изобретения является способ снижения гепатоцитолиза в условиях частичной сосудистой изоляции печени в эксперименте, включающий использование ингибитора киназы пируватдегидрогеназы - дихлорацетата натрия - в дозировке 300 мг на 1 кг массы тела животного, разведенного в 0,5 мл 0,9% раствора хлорида натрия.
Фармакологическое действие дихлорацетата натрия обусловлено тем, что он в присутствии АДФ вызывает изменения в активном центре второй изоформы киназы пируватдегидрогеназы, что приводит к ее неконкурентному ингибированию и последующей активации мультиферментного пируватдегидрогеназного комплекса (МПДК) [Stacpoole P.W., Kurtz T.L., Han Z., Langaee Т. Role of dichloroacetate in the treatment of genetic mitochondrial diseases // Advanced Drug Delivery Reviews. - 2008. - Vol. 60. - №13-14. - P. 1478-1487]. Прямое увеличение активности МПДК и частичное торможение окисления длинноцепочечных жирных кислот в митохондриях в результате увеличения концентрации малонил-КоА, которое сопровождается усилением окисления пирувата, оказывает цитопротективный эффект при ишемии различных органов и тканей. Дихлорацетат натрия восстанавливает функциональную связь между гликолизом и окислительным декарбоксилированием пирувата в митохондриях, нейтрализует закисление цитоплазмы, оптимизирует расход кислорода в условиях ишемии, что важно, поскольку окисление глюкозы в митохондриях требует на 10-12% меньше кислорода, чем окисление жирных кислот при синтезе такого же количества АТФ. При этом полностью образование лактата не подавляется, что необходимо для регенерации окисленных коферментов и протекания анаэробного гликолиза. Однако содержание восстановленных коферментов существенно возрастает, что поддерживает функционирование антиоксидантной системы в условиях интенсификации образования свободных радикалов в момент реперфузии и обеспечивает быстрое восстановление энергетического метаболизма [Мануйлов A.M., Попов К.А., Цымбалюк И.Ю., Литвинова М.Г., Хубиева Ф.У. Биологическая активность дихлорацетата натрия: концепции и механизмы (обзор литературы) // Кубанский научный медицинский вестник. - 2016. - №6 (161). - С. 157-165].
Способ позволяет достичь снижения гепатоцитолиза за счет активации ферментных систем аэробного дыхания в клетке; обеспечивает уменьшение трудоемкости и сокращение времени эксперимента за счет исключения применения дистантного ишемического прекондиционирования; способствует повышению достоверности получаемых данных за счет минимизации возможности влияния на получаемый результат собственных систем стресс-протекции организма.
Сущностью способа является то, что снижение гепатоцитолиза вызывают путем интраперитонеального введения животному дихлорацетата натрия, разведенного в 0,5 мл 0,9% раствора хлорида натрия, в дозировке 300 мг на 1 кг массы тела животного.
Исследование выполнено на 60 крысах-самцах, разделенных на три группы:
1) интактные (n=20) - псевдооперированные крысы;
2) ишемически-реперфузионное повреждение (n=20) - выполнялась лапаротомия, выделение и пережатие печеночно-двенадцатиперстной связки на 15 минут;
3) цитопротекция дихлорацетатом натрия (n=20) - выполнялась лапаротомия, введение интраперитонеально дихлорацетата натрия по предложенному способу, выделение и пережатие печеночно-двенадцатиперстной связки на 15 минут.
Способ осуществляют следующим образом.
Эксперименты проводят на крысах массой 200-230 г. Все манипуляции выполняют под общим обезболиванием Золетилом в дозе 15 мг на 1 кг внутримышечно. Производят лапаротомию и интраперитонеально вводят дихлорацетат натрия в дозировке 300 мг на 1 кг массы тела животного, разведенный в 0,5 мл 0,9% раствора хлорида натрия, затем сосудистый зажим типа "Бульдог" накладывают на печеночно-двенадцатиперстную связку на 15 минут. После окончания моделирования частичной сосудистой изоляции печени через 15 минут реперфузии производят забор крови животных из каудальной полой вены для последующего определения в плазме уровней аланинаминотрансферазы (АЛТ), аспартатаминотрансферазы (ACT), лактатдегидрогеназы (ЛДГ). Исследования выполняют на спектрофотометре "UNICO-2800" (США) с использованием коммерческих наборов реактивов фирмы «Витал Девелопмент Корпорэйшн» (Санкт-Петербург, Россия). Количественный анализ показателей АЛТ, ACT и ЛДГ производят кинетическим фотометрическим методом при длине волны 340 нм, температуре инкубации 25°C и длине оптического пути 10 мм. Для определения активностей АЛТ и ACT в пробирку вносят 500 мкл рабочего реагента и 50 мкл образца, ЛДГ - 500 мкл рабочего реагента и 10 мкл образца соответственно. Пробы тщательно перемешивают, инкубируют 60 секунд, измеряют оптическую плотность и повторяют измерение 3 раза: через 1, 2 и 3 минуты. Расчеты производят следующим образом. Вычисляют среднее изменение оптической плотности за 1 минуту (ΔЕ/мин), далее определяют активность АЛТ, ACT и ЛДГ в плазме крови (А) в Ед./л по формуле: A=ΔE/мин×F, где F - фактор для расчета, значение которого при длине волны 340 нм составляет для АЛТ и ACT - 1746, а для ЛДГ - 8095 соответственно.
При статистической обработке данных рассчитывают среднее значение, величину стандартного отклонения. При сравнении используют метод сравнения гипотез по критерию Манна-Уитни. Различия считают достоверными при p<0,05.
Степень развития гепатоцитолиза оценивают по разности активностей АЛТ, ACT и ЛДГ плазмы крови животных. Активность АЛТ у животных, перенесших ишемически-реперфузионное повреждение печени, превышала показатели интактной группы в 4,6 раз. Активность ACT у животных, перенесших ишемически-реперфузионное повреждение печени, превышала показатели интактной группы в 2,8 раза. Активность ЛДГ у животных, перенесших ишемически-реперфузионное повреждение печени, превышала показатели интактной группы в 13,2 раза.
В группе, животным которой вводили дихлорацетат натрия в дозировке 300 мг на 1 кг массы тела животного, отмечалось достоверное снижение показателей, характеризующих гепатоцитолиз. Так, активность АЛТ уменьшилась в 2,03 раза в сравнении с группой с ишемически-реперфузионным повреждением, ACT - в 1,65 раза и ЛДГ - в 3,18 раз соответственно (см. таблицу).
Примечание: 1 - p<0,05 - в сравнении с интактными, 2 - p<0,05 - в сравнении с ишемически-реперфузионным повреждением.
Таким образом, полученные результаты позволяют констатировать снижение гепатоцитолиза в условиях частичной сосудистой изоляции печени при интраперитонеальном введении дихлорацетата натрия в дозировке 300 мг на 1 кг массы тела животного.
Примеры конкретного выполнения
Пример №1. Крыса 24. Операция 05.09.2016 г.
В операционной учебно-производственного отдела (вивария) ФГБОУ ВО КубГМУ Минздрава России под общим обезболиванием Золетилом (15 мг на 1 кг внутримышечно) выполнена лапаротомия, выделение и пережатие сосудистым зажимом типа «Бульдог» печеночно-двенадцатиперстной связки на 15 минут. После 15-минутного периода реперфузии произведен забор крови из каудальной полой вены для определения активностей в плазме АЛТ, ACT, ЛДГ. Животное выведено из эксперимента.
Результаты биохимических исследований: АЛТ - 106,36 Ед./л, ACT - 132,21 Ед./л, ЛДГ - 1902,45 Ед./л. Полученные результаты указывают на достоверное повреждение клеток печени, сопровождающееся гепатоцитолизом.
Пример №2. Крыса 38. Операция 14.09.2016 г.
В операционной учебно-производственного отдела (вивария) ФГБОУ ВО КубГМУ Минздрава России под общим обезболиванием Золетилом в дозировке 15 мг на 1 кг внутримышечно выполнена лапаротомия, выделена и пережата сосудистым зажимом типа «Бульдог» на 15 минут печеночно-двенадцатиперстная связка. По окончании 15-минутного периода реперфузии произведен забор крови из каудальной полой вены для определения активностей в плазме АЛТ, ACT и ЛДГ. Животное выведено из эксперимента.
Результаты биохимических исследований: АЛТ - 108,23 Ед./л, ACT - 130,47 Ед./л, ЛДГ - 1952,64 Ед./л. Полученные результаты указывают на достоверное повреждение клеток печени, сопровождающееся гепатоцитолизом.
Пример №3. Крыса 43. Операция 23.09.2016 г.
В операционной учебно-производственного отдела (вивария) ФГБОУ ВО КубГМУ Минздрава России под общим обезболиванием Золетилом (15 мг на 1 кг внутримышечно) выполнена лапаротомия, интраперитонеально введен дихлорацетат натрия в дозировке 300 мг на 1 кг массы тела животного, разведенный в 0,5 мл 0,9% раствора хлорида натрия, выделена и пережата сосудистым зажимом типа «Бульдог» печеночно-двенадцатиперстная связка на 15 минут. После 15-минутного периода реперфузии произведен забор крови из каудальной полой вены для определения в плазме активностей АЛТ, ACT, ЛДГ. Животное выведено из эксперимента.
Результаты биохимических исследований: АЛТ - 52,23 Ед./л, ACT - 81,07 Ед./л, ЛДГ - 605,78 Ед./л. Полученные результаты указывают на достоверное уменьшение повреждения клеток печени на фоне введения дихлорацетата натрия, сопровождающееся снижением гепатоцитолиза.
Пример №4. Крыса 56. Операция 20.10.2016 г.
В операционной учебно-производственного отдела (вивария) ФГБОУ ВО КубГМУ Минздрава России под общим обезболиванием Золетилом (15 мг на 1 кг внутримышечно) выполнена лапаротомия, интраперитонеально введен дихлорацетат натрия в дозировке 300 мг на 1 кг массы тела животного, разведенный в 0,5 мл 0,9% раствора хлорида натрия, выделена и пережата сосудистым зажимом типа «Бульдог» печеночно-двенадцатиперстная связка на 15 минут. По окончании 15-минутного периода реперфузии произведен забор крови из каудальной полой вены для определения в плазме активностей АЛТ, ACT и ЛДГ. Животное выведено из эксперимента.
Результаты биохимических исследований: АЛТ - 53,84 Ед./л, ACT - 79,23 Ед./л, ЛДГ - 614,25 Ед./л. Полученные результаты указывают на достоверное уменьшение повреждения клеток печени на фоне введения дихлорацетата натрия, сопровождающееся снижением гепатоцитолиза.
Предлагаемый способ позволяет:
- снизить гепатоцитолиз в условиях частичной сосудистой изоляции печени;
- уменьшить трудоемкость и время проведения исследования путем сокращения экспериментальных этапов (за счет отсутствия дополнительного применения метода дистантного ишемического прекондиционирования).
Таким образом, способ является менее трудоемким и позволяет достичь снижения гепатоцитолиза за счет активации дихлорацетатом натрия ферментных систем аэробного дыхания в клетке.
Работа выполнена при поддержке государственного задания Министерства здравоохранения Российской Федерации (от 28.01.2015 г., ч. 1, раздел 1) «Осуществление прикладных научных исследований, в том числе проведение доклинических исследований лекарственных средств и клинических исследований лекарственных препаратов».
Способ снижения гепатоцитолиза в условиях частичной сосудистой изоляции печени в эксперименте, включающий моделирование на крысах ишемически-реперфузионного повреждения печени путем пережатия печеночно-двенадцатиперстной связки на 15 минут и введение препарата, отличающийся тем, что снижение гепатоцитолиза вызывают путем интраперитонеального введения животному после лапаротомии дихлорацетата натрия, разведенного в 0,5 мл 0,9% раствора хлорида натрия, в дозировке 300 мг на 1 кг массы тела животного.