Способ реабилитации после гипоксии, вызывающей нарушения функций мозга в моделях на лабораторных животных

Изобретение относится к экспериментальной медицине и может быть использовано для немедикаментозной коррекции структурно-функциональных нарушений мозга, вызванных тяжелой гипоксией/ишемией. Через 24 часа после тяжелой гипоксии модель помещают в барокамеру и осуществляют гипоксическое посткондиционирование при атмосферном давлении 360 мм рт.ст., продолжительностью 2 часа с интервалом 24 часа в течение трех дней. Способ расширяет арсенал средств для исследования возможности реабилитации после гипоксии, вызывающей нарушения функции мозга. 2 ил.

 

Изобретение относится к экспериментальной медицине и может быть использовано для немедикаментозной коррекции структурно-функциональных нарушений мозга, вызванных тяжелой гипоксией/ишемией.

За ближайшие аналоги приняты: нейропротективный способ гипоксического прекондиционирования умеренной гипобарической гипоксией [1], метод ишемического посткондиционирования на сердце [2] и мозге [3], а также режимы, используемые для баротерапии [4]. Способ [1] был разработан нами ранее с целью повышения толерантности мозга к повреждающим факторам и профилактики постгипоксических и постстрессовых патологий. Способ [1] основан на экспозиции организма эпизодам умеренной гипобарической гипоксии в барокамере (360 мм рт.ст., соответствует «подъему» на высоту 5 км, 2 часа, трехкратно) с интервалом 24 часа. Такое воздействие вызывает многоуровневую активацию срочных геном-зависимых механизмов адаптации, в результате которой повышаются адаптивные возможности мозга и организма в целом к неблагоприятным факторам (гипоксии/ишемии, стрессам). Способ [1] эффективен, удобен в применении (легко контролируется и дозируется) и основан на естественном неинвазивном воздействии (гипобарическая гипоксия возникает в природных условиях при подъеме на высоту), однако он применяется лишь с целью профилактики возникновения патологий, а не их коррекции. На коррекцию постишемических патологий сердца, в частности уменьшение размеров очага повреждения после инфаркта, направлен способ ишемического посткондиционирования миокарда [2], заключающийся в том, что в ранние сроки после инфаркта миокарда производится временная окклюзия коронарных сосудов и создается кратковременная ишемия миокарда. Этот способ описан в 2003 году американскими физиологами, показавшими, что если после 60-минутной коронароокклюзии у собак в реперфузионном периоде осуществлять три сеанса 30-секундной коронарокклюзии, чередующихся с 30-секундными интервалами возобновления коронарного кровотока, то миокард становится устойчивым к реперфузионным повреждениям. Площадь повреждения уменьшалась на 44% по сравнению с контролем [2]. Впоследствии кардиопротекторный эффект ишемического посткондиционирования был подтвержден в исследованиях на других животных и в клинических наблюдениях на пациентах с острым инфарктом миокарда. Аналогичная методика предложена и на мозге [3]. Согласно методу [3] в ранние сроки после ишемического инсульта путем билатеральной «перевязки» (окклюзии) сонных артерий создается кратковременная ишемия мозга (четыре 20-минутных эпизода окклюзии и 30-сек реперфузии), что снижает размеры очага повреждения в зоне инсульта на 80%. К недостаткам этого метода, ограничивающим его применение в практике, следует отнести плохую контролируемость, небезопасность и инвазивность такого воздействия. В настоящее время воздействие гипобарической гипоксией широко используется в практике для баротерапии различных заболеваний, однако при этом используется режим адаптации или тренировки - регулярные ежедневные «подъемы» на высоту до 3.5 км (20-30 сеансов) [4, 5 и др.].

Задача - повышение адаптивных возможностей организма, перенесшего воздействие неблагоприятных факторов (тяжелой гипоксии).

Сущность предложенного способа реабилитации после гипоксии, включающего трехкратную гипобарическую гипоксию, состоит в том, что особь, пережившую тяжелую ишемию/гипоксию, затем подвергают умеренной гипобарической гипоксии (360 мм рт.ст.) продолжительностью 2 ч в каждый из трех последующих дней с интервалом 24 ч, что в значительной степени снижает объем нейрональных повреждений и восстанавливает их функции.

Заявленный способ осуществляется следующим образом. Гипоксическое посткондиционирование (360 мм рт.ст. - эквивалентно высоте 5000 м, 2 часа с интервалом 24 часа) в барокамере проточного типа проводится в течение 3-х дней после тяжелого гипоксического инсульта.

На фиг.1 и 2 представлены результаты преклинических испытаний предложенного способа, полученные в модельных экспериментах на лабораторных животных (крысах).

В эксперименте продемонстрировано, что гипоксическое посткондиционирование согласно заявленному протоколу существенно снижает степень нейрональных повреждений мозга, вызванных гипоксическим инсультом (тяжелая гипобарическая гипоксия - 180 мм рт.ст., эквивалентно высоте 11000 м).

Фиг.1 Анализ выживаемости нейронов чувствительной к гипоксии области мозга - СА1 поля гиппокампа после тяжелой гипоксии (черный столбик) и тяжелой гипоксии с посткондиционированием (серый столбик). Белый столбик - контроль. * - различия с контролем статистически достоверны, p≤0.05. По оси Y - число выживших нейронов.

Тяжелая гипоксия вызывает обширную гибель нейронов гиппокампа и неокортекса крыс. Потеря нейронов в наиболее уязвимой области - СА1 поле гиппокампа к 7 суткам после повреждающего воздействия достигала 32% от общего числа клеток. Посткондиционирование способствует выживанию100% нейронов в неокортексе и СА4 поле гиппокампа, а в поле СА1 гибнет лишь 9% нейронов, а не 32%, как у не-посткондиционированных особей.

Наряду с этим посткондиционирование оказывает выраженный анксиолитический эффект на поведение, снижая уровень тревожности особей после тяжелой гипоксии.

Фиг.2 Посткондиционирование оказывает выраженный анксиолитический эффект, нивелируя патологическую тревожность животных после тяжелой гипоксии, проявляющуюся в избегании ими открытых и освещенных мест.

Обозначения: белый столбик - контроль; черный столбик - тяжелая гипоксия; серый столбик - тяжелая гипоксия с посткондиционированием. * - различия с контролем статистически достоверны, р<0.05

А - поведение животных в тесте «открытое поле». По оси Y - число пересеченных освещенных квадратов в центре «открытого поля», 5-й день после гипоксического инсульта;

Б - поведение животных в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт». По оси Y - время (с) пребывания в открытых, освещенных рукавах приподнятого крестообразного лабиринта, 6-й день после гипоксического инсульта.

Особи, перенесшие тяжелую гипоксию, характеризуются резким снижением побежек в центре установки «открытого поля» и времени пребывания в открытых рукавах лабиринта, что свидетельствует о повышении у них уровня тревожности. Посткондиционирование предотвращает развитие этого патологического состояния и нормализует поведение особей, оказывая выраженный анксиолитический эффект.

Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает структурно-функциональную реабилитацию мозга после тяжелой гипоксии.

Признаки прототипа [1], совпадающие с существенными признаками завляемого изобретения: параметры умеренной гипобарической гипоксии - 360 мм рт.ст. эквивалентно высоте 5000 м, 2 часа с интервалом 24 часа. Отличия от аналога [1] - экспозиция умеренной гипобарической гипоксии после повреждающего воздействия, то есть в режиме посткондиционирования.

Аналогично [2] и [3] в предложенном способе используется режим посткондиционирования, однако отличается применением в качестве посткондиционирующего фактора не ишемического, а комбинированного гипоксического/гипобарического воздействия.

Признаки аналогов [4] и [5], совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: использование гипобарической гипоксии в условиях барокамеры. Отличия от аналогов [4] и [5] - параметры гипоксии (большая высота «подъемов») и число сеансов (3, а не 20-30).

Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», так как имеет существенные отличительные признаки от прототипа и аналогов, благодаря наличию которых можно сделать вывод о соответствии заявляемого способа изобретательскому уровню.

Источники информации

1. Самойлов М.О., Рыбникова Е.А., Тюлькова Е.И., Ватаева Л.А., Отелин В.А., Хожай Л.И., Пелто-Хьюкко М. Влияние гипобарической гипоксии на поведенческие реакции и экспрессию ранних генов в мозге крыс: корректирующий эффект прекондиционирующего воздействия// Доклады АН. 2001, 381, 1, 1-3.

2. Zhao ZQ, Corvera JS, Halkos ME, Kerendi F, Wang NP, Guyton RA, and Vinten-Johansen J (2003) Inhibition of myocardial injury by ischemic postconditioning during reperfusion: comparison with ischemic preconditioning. Am J Physiol 285: H579-H588.

3. Zhao H., Sapolsky R., Steinberg G. (2006) Interrupting reperfusion as a stroke therapy: ischemic postconditioning reduces infarct size after focal ischemia in rats. 166: J. Cereb. Blood Flow. Metab. 26 (9): 1114-1121.

4. Метод адаптации к периодической гипобарической гипоксии в терапии и профилактике. Методические рекомендации. - М.: Минздрав РСФСР, 1989.

5. Атаманов А.А., Буйков В.А. Гипобаротерапия тревожных расстройств при неврозах и психосоматических заболеваниях. Патент RU (11) 2193382 (13) C2 (51) 7 A61G 10/02.

Способ реабилитации после гипоксии, вызывающей нарушения функций мозга в моделях на лабораторных животных, включающий воздействие гипобарической гипоксией в барокамере, отличающийся тем, что через 24 ч после тяжелой гипоксии модель помещают в барокамеру и осуществляют гипоксическое посткондиционирование при атмосферном давлении 360 мм рт. ст., продолжительностью 2 ч с интервалом 24 ч в течение трех дней.