МУРАШЕВ АРКАДИЙ НИКОЛАЕВИЧ

РАЗРАБОТКА И ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ IN VIVO МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

03.00.13 - физиология

14.00.25 – фармакология, клиническая фармакология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Пущино - 2007

Работа выполнена в ФИЛИАЛЕ ИНСТИТУТА БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

ИМ. АКАДЕМИКОВ М.М. ШЕМЯКИНА И Ю.А. ОВЧИННИКОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (г. Пущино)

Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор

Медведев Олег Стефанович

Официальные оппоненты:

Член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, профессор Каркищенко Николай Николаевич

доктор медицинских наук, профессор

Маевский Евгений Ильич

доктор биологических наук Тарасова Ольга Сергеевна

Ведущая организация:

Институт нормальной физиологии им. П.К.Анохина РАМН

Защита состоится «24» октября 2007 г. в 15:30 на заседании диссертационного совета Д002.093.01 в Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН по адресу: 142290 г. Пущино, Московская обл., ул. Институтская, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной библиотеке НЦБИ РАН по адресу: 142290 г. Пущино, Московская обл., ул. Институтская, 3. ИТЭБ РАН.

Автореферат разослан "____" _____________ 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат физико-математических наук

Н.Ф.Ланина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одной из важных задач экспериментальных биомедицинских исследований является то, в какой степени результаты, полученные на лабораторных животных можно экстраполировать на организм человека. К настоящему времени описано множество in vivo моделей. Однако в большинстве случаев вопрос об адекватности той или иной биомодели процессам, протекающим в организме человека, остается открытым, поэтому актуальность данной проблемы очевидна.

От того, насколько модель на лабораторных животных будет адекватна организму человека, зависит формирование представлений о механизмах физиологических процессов, ответственных за реализацию действия фармакологических препаратов, и стратегия выбора новых физических агентов и химических веществ с определенными физиологическими и фармакологическими свойствами. Оценка адекватности экспериментальных моделей представляет собой систему доказательств, показывающих в какой мере и с какой степенью вероятности результаты, полученные в эксперименте на животных, могут быть экстраполированы на человека.

В биомоделировании принцип подобия является основополагающим. При разработке in vivo моделей обычно используют следующие методические приемы: селекция по заданному фенотипическому признаку физиологического или патологического состояния; модификация генотипа, приводящая к изменению протекания физиологических процессов или развитию патологии (трансгенные и нокаутные животные); фармакологическая модуляция функционального состояния или инструментальные воздействия на организм, провоцирующие физиологические или патологические изменения в нем; изменения внешних условий среды обитания, приводящие к мобилизации физиологических механизмов адаптации вплоть до их истощения и патологии.

Фармакологическая коррекция нарушений сердечно-сосудистой системы является одной из важнейших проблем современной медицины. В связи с этим, разработка и оценка адекватности организму человека in vivo моделей для изучения сердечно-сосудистой системы является важной и актуальной проблемой.

Цель и задачи исследования. Цель работы – разработка и оценка адекватности соответствующим процессам, протекающим в организме человека, in vivo моделей для исследования сердечно-сосудистой системы.

В соответствии с целью были определены следующие задачи:

1) провести комплексное изучение параметров сердечно-сосудистой системы у гипертензивных крыс SHR-SP (Spontaneous Hypertensive Rat Stroke Prone) в сравнении с нормотензивными крысами WKY с целью оценки адекватности перестройки регуляторных механизмов в условиях повышенного артериального давления (АД) у крыс процессам, развивающимся при артериальной гипертонии у человека;

2) исследовать аритмогенные свойства эндотелина при его внутривенном введении у бодрствующих мышей и крыс и изучить роль нервной системы в развитии нарушения ритма сердца, вызванного эндотелином в условиях блокады NO-синтазы;

3) создать адекватную модель глобальной ишемии головного мозга и провести морфо-функциональное исследование на бодрствующих крысах SHR-SP, моделируя у них глобальную ишемию головного мозга путем билатеральной окклюзии сонных артерий;

4) разработать модель для изучения транскапиллярного обмена жидкости на крысах и оценить ее адекватность;

5) провести сравнительный анализ гемодинамических эффектов у нормотензивных и гипертензивных крыс при воздействии физиологических (иммобилизационного стресса) и фармакологических (антидепрессантов) факторов, а также агентов парокринной системы клеток эндотелия кровеносных сосудов (эндотелина и оксида азота).

Научная новизна работы. Впервые проведен комплексный анализ функциональных характеристик сердечно-сосудистой системы у крыс SHR-SP, и показано, что крысы SHR-SP являются адекватной экспериментальной моделью артериальной гипертонии. Обнаружено, что нейрогенные механизмы играют ключевую роль в развитии нарушений ритма сердца у мышей и крыс, вызванных эндотелином, введенным внутривенно на фоне блокады синтеза оксида азота с помощью L-NAME. Впервые доказано, что адекватная модель глобальной ишемии головного мозга у бодрствующих крыс SHR-SP в отличие от нормотензивных крыс может быть создана путем билатеральной окклюзии сонных артерий. Разработана новая экспериментальная модель, позволяющая количественно изучать процессы фильтрации и реабсорбции жидкости в микроциркуляторном сосудистом русле у наркотизированных крыс путем измерения артериовенозной разности плотности крови при постуральных изменениях. Обнаружено, что у крыс SHR-SP в ответ на стрессорное воздействие вместо гипертензивной реакции, наблюдаемой у нормотензивных крыс, развивается гипотензия, что свидетельствует о нарушении механизмов адаптации при артериальной гипертонии. Антидепрессанты дезипрамин и тетриндол у крыс SHR-SP по-разному влияют на сердечно-сосудистую систему, хотя и вызывают одинаковые седативные эффекты. Установлено, что одной из причин патологически высокого АД у крыс SHR-SP являются изменения во взаимодействии эндотелина и оксида азота.

Теоретическая и практическая значимость. Полученные данные углубляют и дополняют представления о методических подходах, которые следует использовать при разработке и оценке адекватности in vivo моделей для изучения сердечно-сосудистой системы. Разработанные и изученные на уровне целого организма экспериментальные модели перспективны для исследования физиологических механизмов развития артериальной гипертонии, нарушения ритма сердца, глобальной ишемии головного мозга, а также для их фармакологической коррекции. Разработана модель для количественной оценки процессов фильтрации и реабсорбции жидкости в микроциркуляторном сосудистом русле, приемлемая для изучения механизмов развития отеков и исследования новых противоотечных препаратов. Полученные данные об изменениях в механизмах взаимодействия эндотелина и оксида азота у гипертензивных крыс, позволяют рассматривать их как важные патогенетические факторы артериальной гипертонии и создают основу для направленного поиска новых фармакологических препаратов, а также дополняют знания о физиологии парокринной системы эндотелиальных клеток кровеносных сосудов.

Результаты диссертационного исследования используются в научно-исследовательской работе лаборатории биологических испытаний Филиала Института биоорганической химии им. академиков М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова РАН и включены в руководство по доклиническому изучению фармакологических веществ Росздравнадзора РФ.