Влияние гепатопротекторов и регуляторов энергетического обмена на биоэнергетику головного мозга при нарушении [В]-окисления жирных кислот

В последние десять лет заболевания головного мозга по распространенности среди населения стран Европы и США занимают третье место после патологии сердечно-сосудистой системы и злокачественных новообразований [54]. Интенсивное течение окислительных процессов в головном мозге и небольшие запасы углеводных субстратов при высоком содержании липи-дов обусловливают высокую чувствительность нейронов к действию эндогенных токсических продуктов, поступающих в кровь при патологии печени. Тяжелая энцефалопатия возникает при нарушении^{-окисления} жирных кислот в печени, вызванном дефицитом карнитина (острый гепатит, синдром Рейе), хронической алкогольной интоксикацией, энзимопатиями. Длннноце-почечные и среднецепочечные жирные кислоты ингибируют детоксикацию аммиака в цикле синтеза мочевины, глюкуронирование фенолов и билирубина. Токсические продукты нарушают энергетический обмен в митохондриях головного мозга, разобщают окислительное фосфорилирование, инициируют липопероксидацию [77]. Прогрессирующий дефицит энергии в головном мозге сопровождается снижением функциональной активности жизненно важных органов и систем.

В современной фармакотерапии печеночной энцефалопатии используют ряд лекарственных симптоматических средств разных фармакологических групп. Они обладают антиоксидантным, противовоспалительным, де-зинтоксикационным эффектами. Известен церебронротекторный эффект препаратов, нормализующих образование АТФ в митохондриях при нагрузках на систему энергопродукции — регуляторов энергетического обмена [88, 90]. Лекарственные средства для этиотропной терапии отсутствуют, так как патогенез печеночной энцефалопатии полностью не исследован.

В связи с этим представляет интерес изучить влияние оригинальных гепатопротекторов эплира (комплекс фосфолипидов, сульфолипидов, тио-лов, каротиноидов илового осадка), лохеина (экстракт травы интродуцированного сибирского растения солянки холмовой, содержащий бетаин, фла-воноиды, стерингликозиды, алкалоиды), референтного препарата си-лимарина (флавоноиды расторопши пятнистой), регуляторов энергетического обмена янтаря-антитокса и изолимонной кислоты, а также их комбинаций на биоэнергетику головного мозга крыс при экспериментальной энцефалопатии, обусловленной нарушением р-окисления жирных кислот. Гепатопротективные средства являются активными антиоксидан-тами и восстанавливают нормальный спектр фосфолипидов [73,75]. Регуляторы энергетического обмена, поддерживая активность реакций быстрого метаболического кластера митохондрий, улучшают функциональное состояние митохондрий и ослабляют токсичность многих лекарственных средств [80].

Цель работы.

Исследование функционального состояния митохондрий головного мозга крыс при экспериментальной энцефалопатии, обусловленной нарушением Р-окисления жирных кислот, и на фоне коррекции нарушений биоэнергетики гепатопротекторами (эплир, лохеин, силимарин) и регуляторами энергетического обмена (янтарь-антитокс, изолимонная кислота).

Задачи исследования.

1. Изучить функциональное состояние митохондрий головного мозга крыс при модели энцефалопатии, вызванной нарушением Р-окисления жирных кислот (интоксикация 4-пентеноевой кислотой).

2. Оценить влияние гепатопротекторов (эплир, лохеин, силимарин) на процессы биоэнергетики в митохондриях головного мозга крыс при экспериментальной энцефалопатии.

3. Исследовать воздействие регулятора энергетического обмена янтаря-антитокса и его комбинации с изолимонной кислотой на функциональное состояние митохондрий головного мозга крыс при указанной патологии.

4. Оценить влияние комбинации янтаря-антитокса и силимарина на функциональное состояние митохондрий головного мозга при модели энцефалопатии, возникающей в результате нарушения Р-окисления жирных кислот.

Научная новизна.

Впервые изучено влияние оригинальных гепатопротективных средств эплира и лохеина, референтного гепатопротектора силимарина, регулятора энергетического обмена янтаря-антитокса, а также комбинаций янтаря-антитокса с изолимонной кислотой и янтаря-антитокса с силимарином на функциональное состояние митохондрий головного мозга крыс при экспериментальной энцефалопатии, вызванной нарушением Р-окнсления жирных кислот. Гепатопротективная терапия сопровождается увеличением эффективности окислительного фосфорилирования, восстановлением энергизованности митохондрий, торможением липопероксидации. Регуляторы энергетического обмена при модели энцефалопатии повышают интенсивность окисления субстратов в митохондриях, устраняя ингибирова-ние сукцинатдегидрогеназьт, но не нормализуют сопряженность окисления и фосфорилирования. Совместное применение янтаря-антитокса и силимарина при экспериментальной энцефалопатии, вызванной патологией р-окисления жирных кислот, оказывает наилучший терапевтический эффект с нормализацией процессов митохондриального окисления.

Практическая значимость работы.

Экспериментально обоснована целесообразность включения ге-патопротекторов эплира, лохеина и силимарина в комплексную терапию печеночной энцефалопатии при нарушении р-окисления жирных кислот. Показана возможность эффективной фармакологической коррекции метаболических нарушений в головном мозге с помощью сочетанного применения регулятора энергетического обмена янтаря-антитокса и гепатопротектора силимарина, что обосновывает целесообразность создания комбинированного препарата.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Экспериментальная энцефалопатия, вызванная интоксикацией 4-пентеноевой кислотой, нарушающей ß—окисление жирных кислот, сопровождается активацией преимущественно быстрого метаболического кластера митохондрий, разобщением окислительного фосфорилирования, снижением продукции макроэргических фосфатов, усилением перекисного окисления липидов. В головном мозге через 14 дней после прекращения инъекций 4-пентеноевой кислоты происходят угнетение как сукцинат-, так и НАД-зависимого путей окисления субстратов, дальнейшее снижение энергизованности митохондрий, интенсивнее протекают реакции липопе-роксидации.

2. При модели энцефалопатии гепатопротекторы эплир, лохеин и силимарин восстанавливают активность сукцинатдегидрогеназы, увеличивают сопряженность окислительного фосфорилирования, ингибируют пе-рекисное окисление липидов. Регулятор энергетического обмена янтарь-антитокс устраняет ингибирование окисления субстратов в митохондриях, не нормализуя сопряженность окисления и фосфорилирования. Изолимон-ная кислота, примененная в комбинации с янтарем-антитоксом, потенцирует эффект последнего за счет устранения тормозящего влияния оксалоацетата на сукцинатдегидрогеназу.

3. Комбинированное применение силимарина и янтаря-антитокса при экспериментальной энцефалопатии, вызванной патологией ß—окисления жирных кислот, в наибольшей степени улучшает энергопродукцию в головном мозге и снижает интенсивность липопероксидации.

Апробация и публикации.

Основные положения диссертационной работы доложены на III и IV Российском симпозиуме «Регуляторы энергетического обмена. Клинико-фармакологические аспекты» (Томск, 2004, 2005), заседании проблемной комиссии «Изыскание и изучение новых лекарственных средств» в Сибирском государственном медицинском университете (2003), Всероссийской конференции «Компенсаторно-приспособительные процессы» (Новосибирск, 2004), конференции молодых ученых Сибирского государственного медицинского университета (2005). Материалы диссертации опубликованы в 5 научных статьях, в том числе 1 статья опубликована в центральном журнале.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, посвященного.

6. ВЫВОДЫ.

1. При модели энцефалопатии, вызванной нарушением р-окисления жирных кислот на фоне интоксикации 4-пентеноевой кислотой, в митохондриях головного мозга крыс компенсаторно активируется быстрый метаболический кластер, разобщается окисление и фосфорилирование, появляется низкоэнергетический сдвиг, интенсивнее протекает липопероксидация.

2. Через 14 дней после прекращения инъекций 4-пентеноевой кислоты усугубляются нарушения в системе энергопродукции головного мозга, развивается торможение сукцинати НАД-зависимого путей окисления субстратов, прогрессирует низкоэнергетический сдвиг митохондрий, усиливается перекисное окисление липидов.

3. Гепатопротекторы эплир и лохеин, применяемые на протяжении 14 дней после прекращения инъекций 4-пентеноевой кислоты, нормализуют энергопродукцию в головном мозге крыс: устраняют торможение сукцинат-дегидрогеназы, восстанавливают сопряженность окисления и фосфорилиро-вания, подавляют перекисное окисление липидов.

4. Гепатопротектор силимарин в этом эксперименте в большей степени, чем эплир и лохеин, улучшает энергетический метаболизм в митохондриях головного мозга: повышает сопряженность окислительного фосфорилирова-ния и обеспечивает метаболический контроль работы митохондрийантиок-сидантные свойства силимарина выражены сильнее, чем у других исследованных гепатопротекторов.

5. Регулятор энергетического обмена янтарь-антитокс устраняет инги-бирование митохондриального окисления при модели энцефалопатии, развивающейся вследствие нарушения Р-окисления жирных кислот, хотя не нормализует сопряженность окислительного фосфорилирования.

6. Эффекты совместного применения янтаря-антитокса и изолимонной кислоты доказывают, что угнетение митохондриального окисления в головном мозге при модели энцефалопатии, вызванной дефектом р-окисления жирных кислот, связано с ингибированием сукцинатдегидрогеназы оксало-ацетатом.

7. Снлимарин и янтарь-антитокс при совместном применении в условиях патологии р-окисления жирных кислот препятствуют нарушению мито-хондриального окисления в головном мозге, сохраняют сопряженным окислительное фосфорилирование, тормозят липопероксидацию.