Экспериментально-физиологическое обоснование применения ноотропного препарата натриевой соли никотиноил гамма-аминомасляной кислоты в натурных рейсовых условиях

УДК 615.214,31 - 092.9

А .П . Стояйов , О .Ю . Нетудыхатка , Р .А . Григорьян , В .А . Розанов , В .Н . Евстафьев

Филиал НИИ гигиены водного транспорта МЗ СССР, Одесса

 

Высокий уровень технического оснащения, автоматизации и энерго­вооруженности современного транспортного морского флота заметно ска­зывается на состоянии психоэмоциональной сферы моряков, особенно представителей операторских профессий, составляющих свыше 40% от общего числа членов экипажей. Действие большого комплекса неблаго­приятных факторов судовой среды обитания (шум и вибрация, волнения моря и др.) в сочетании с постоянным напряженным трудом при ограни­ченном социальном контакте и отсутствии условий для полноценного отдыха приводит к нарушению адаптационно-компенсаторных возможнос­тей организма, накоплению усталости, психоэмоциональным срывам, по­вышению уровня травматизма и аварийности на флоте /1/.

Целенаправленное изучение адаптационных возможностей организ­ма является необходимой предпосылкой расширения надежной деятельно­сти человека в необычных условиях среды. Для решения этой задачи необходимо раскрытие внутренних механизмов приспособления, поиск оптимальных средств, обеспечивающих поддержание адаптационных реак­ций организма и его работоспособности в целом на высоком уровне.

В настоящее время известен ряд систем, ответственных за профи­лактику развивающихся повреждений организма и адаптации к стрессорным ситуациям. Определенный интерес в этой связи представляет учас­тие ГАМК - одного из тормозных медиаторов центральной нервной систе­мы (ЦНС) - в реализации как простых поведенческих реакций, так и в механизме долговременной надежной адаптации /1 - 6/.

Создание новых препаратов ГАМК-эргического ряда на витаминной основе, свободных от неблагоприятных влияний на быстроту реакции на раздражители, не токсичных, легко дозируемых и управляемых, откры­вает определенную перспективу в «фармакологии здорового человека».

В эксперименте на животных, затем на добровольцах (операторах морского торгового флота) в натурных условиях изучали адаптацион­но-компенсаторные реакции ЦНС в динамике вахтенного и рейсового пе­риодов. С этой целью использовали физиологические и биохимические методы исследования /4, 7; 8/.

Коррекцию состояния ЦНС экспериментальных животных и человека осуществляли с помощью препарата пикамилона. Животным пикамилон вво­дили ежедневно внутрибрюшинно по 10 мг/кг.

Учитывая специфику труда на флоте, испытания препарата прово­дили на лицах операторских специальностей (помощник капитана, механик, рулевой-матрос ) преимущественно в условиях сложной на­вигационной обстановки (прохождение проливов, узкостей).

Группа испытуемых лиц (5 человек) принимала пикамилон (1 таб­летку по 50 мг) перед вахтой. Группа контрольных лиц (5 человек) получала плацебо.

В качестве тестов, позволяющих выявить утомление у обследуемых лиц и уровень работоспособности организма, в данном случае использо­вали методику измерения простых сенсомоторных реакций (зрительно-моторной, ПЗМР и акустико-моторной, ПАМР), а также измерение порога кри­тической частоты слияния световых мельканий (КЧСМ), измерение АД, ЧСС. Отдельно использовали методику дифференцированной самооценки функционального состояния по анкете САН (самочувствие, активность, настроение).

В экспериментальных исследованиях на животных (крысы Вистар, 60 штук, самцы массой 0,2 - 0,3 кг) акцентировали внимание на воз­действии неблагоприятных факторов судовой среды с преобладанием шумовибрадионного компонента на показатели условнорефлекторной деятельности (УРД), состояние ГАМК-эргической тормозной системы ор­ганизма.

Экспериментальные животные были поделены на три равноценные группы. Первая группа находилась в энергетическом отделении судна и подвергалась наиболее выраженному воздействию шумового (НО дБ А) и вибрационного (84 дБ по виброскорости) факторов (группа животных ШВ). Вторая группа животных находилась под воздействием комплекса факторов, типичных для помещений жилой надстройки с уровнями шума и вибрации 70 дБ А и 62 дБ по виброскорости соответственно и служи­ла судовым контролем (группа животных СК). Третья группа животных служила береговым контролем (ЕК). Температура воздуха и другие микроклиматические условия содержания животных в установочных точ­ках поддерживались однотипными, доступ к воде и пище был свободным. У животных экспериментальной и контрольных групп вырабатывали оборонительный рефлекс в челночной камере на 7- и 30-е сутки 35-суточного трансмеридиального рейса. В качестве условного раздражителя использовали звуковой сигнал, через 5 с после которого подавали на электродный пол камеры электрический ток (безусловный раздражитель) напряжением 20 В. При этом фиксировали латентный период реакции из­бегания. После изучения УРД животных декапитировали, головной мозг на холоде разделяли на мозжечок, кору и ствол. Исследуемые структуры мозга гомогенизировали и консервировали в 96% этаноле. В законсервированных образцах определение содержания свободных ГМК и глутаминовой кислоты осуществляли путем спирто-водной экстракции сво­бодных аминокислот из ткани мозга с последующей хроматографией на бумаге Wattman 3 мм Mediam (Balaton, GB) в верхнем слое смеси -бутанол: ледяная уксусная кислота: вода (4:1:5). Разделение прово­дилось 22 - 24 ч. Хроматограммы проявляли в 0,05% растворе нингидрина в ацетоне, высушивали на воздухе в течение I - 1,5 ч и выдержи­вали при температуре 80°С в течение 20 мин. На каждой хроматограмме параллельно с серией исследуемых образцов хроматографировали по две стандартные пробы, содержащие смесь известных аминокислот (ГАМК, глутамат, глутамин, аспартат, аспарагин, á-и- S-аланин) в количестве 100 нмоль.

Пятна ГАМК и глутаминовой кислоты, которые хорошо отделялись от других аминокислот, вырезали, сворачивали в трубочки, помещали в светонепроницаемые пробирки и заливали 5 мл 0,005% хлорида кадмия в 76% этаноле. Элюирование осуществляли в течение 60 мин с периодиче­ским встряхиванием. Оптическую плотность снимали против воздуха при 520 нм на спектрофотометре СФ-16, расчет количества аминокислот осуществляли по формуле:

       (Ео - Ф) х р
А = --------------- (мкмоль.г""1 ткани), где
       (Ест - Ф)

EQ - экстинция опытной пробы; Ест - экстинция стандартной пробы;

р - множитель, зависящий от разведения; Ф - фон.

 

В качестве фона использовали наименее окрашенный участок хроматограммы, соответствующий самому маленькому пятну исследуемых аминокислот.

Полученные данные обрабатывались статистически с определением критерия Стъюдента.

Как видно на рис. 1, у всех экспериментальных животных, находив­шихся под воздействием комплекса факторов судовой среды с различной степенью выраженности шумовибрационного компонента (СК и ШВ), на первом этапе эксперимента было отмечено достоверное ухудшение показателей УРД. Латентный период реакции избегания в группе животных ШВ составил 2,51 ± 0,43 с, что в 3,2 раза больше, чем в группе животных БК (0,79 ± 0,03 р < 0,002).

Биохимический анализ содержания аминокислот в головном мозге этих животных позволил выявить достоверное снижение уровня глутамата (ГЛ) во всех исследуемых структурах мозга. В мозжечке уровень ГЛ составил (мкмоль г 21 ткани ) 6,23 ± 0,63 (БК - 10,48 ± 0,70 р<0,002), в коре 8,79 ± 0,83 (БК - 11,73 ± 0,68 р 0,02) и стволовом отделе 7,38 +0,68 (БК - 10,85 ± 0,74 р < 0,01). Параллельно со снижением

 

уровня ГЛ отмечалось снижение уровня ГАМК, значительно менее выраженное, но в ряде случаев достоверное. В мозжечке, коре и стволовом отделе уровень ГАМК (мкмоль г-1 ткани ) составил 1,86 ± 0,37 (БК – 2,55 ± 0,22 р 0,05); 2,25 ± 0,2 (БК – 2,62 ± 0,20 р < 0,05); 2,42 ± 0,22 (БК – 3,18 ± 0,21 р 0,05) соответственно.

Как в группе животных ШВ, так и в группе СК, подвергавшейся менее выраженному воздействию шумовибрационного фактора, на первом этапе эксперимента отмечалось достоверное ухудшение показателя УРД, хотя изменения последнего были менее значительными. Латентный пе­риод реакции избегания в группе животных СК составил 1,54 ± 0,17 с р < 0,001. Содержание ГЛ и ГАМК в мозжечке, коре и стволовом отделе головного мозга экспериментальных животных данной группы было также сниженным и составило (мкмоль · г -1 ткани) 6,83 ± 0,63 р< 0,001 (сравнение проведено с группой БК); 7,99 ± 0,42 р < 0,001; 7,27 ± 0,53 р < 0,002; и 1,90 ± 0,24 р < 0,05; 1,99 ± 0,20 р< 0,05; 2,37 ± 0,24 р < 0,05 соответственно.

На втором этапе эксперимента (30 - 35 сут) была выявлена тен­денция к уменьшению латентного периода реакции избегания в группе животных ШВ (2,26 ± 0,27 с) и увеличение данного показателя в груп­пе животных СК (2,16 ± 0,41 с ).

Следует отметить, что в этот период содержание ГЛ и ГАМК в го­ловном мозге животных группы ШВ и СК увеличилось по сравнению с первым этапом эксперимента, исключение составляет тенденция к сни­жению уровня ГЛ в группе животных СК. Причем, если уровень ГЛ в ис­следуемых структурах мозга экспериментальных животных групп ШВ и СК изменился незначительно (ШВ - мозжечок 8,33 ± 0,41; кора 9,26 ± 0,46; ствол - 8,47 ± 0,41; СК - мозжечок 6,86 ± 0,60; кора - 7,64 ± 0,45; ствол - 6,96 ± 0,46 (мкмоль · г -1 ткани), то содержание ГАМК не только стало выше, но и приблизилось к данным соответствующих отделов моз­га крыс группы БК (ШВ - мозжечок 2,45 ± 0,15, кора - 2,68 ± 0,24, ствол - 3,85 ±0,30; СК - мозжечок - 2,26 ± 0,11, кора - 2,99 ± 0,36, ствол - 3,08 0,27 мкмоль · г -1 ткани).

Полученные экспериментальные данные о влиянии факторов судовой среды с преобладанием шумовибрационного компонента на поведенческие реакции и ГАМК-систему животных использовали в качестве исходных предпосылок для определения фармакологической коррекции состояния последних ГАМК-эргического ряда, одним из которых является препарат пикамилон (ПН).

При введении препарата содержание ГАМК и ГЛ в мозжечке, коре и стволовом отделе на 7 - 10 сут эксперимента соответственно состав­ляли: 2,37 ± 0,36; 2,42 ± 0,2; 3,26 ± 0,25 и 7,994 ± 0,76; 8,715 ±0,43; 8,123 ±0,64 мкмоль · г -1 ткани. Следует отметить, что содержание ГАМК при этом почти не отличалось от данных в группе животных БК при сни­женном уровне данного показателя в экспериментальных группах СК и ШВ, что отмечено выше. Что касается ГЛ, то содержание его было ни­же, чем в группе БК и недостоверно выше, чем в экспериментальных группах СК и ШВ.

Анализ данных поведенческих реакций показал, что время реакции избегания в группе животных ШВ + ПН на 7 сут эксперимента было на 1,0 с и 0,25 с выше, чем в группах животных БК и СК соответственно и на 0,77 с ниже, чем в группе ШВ.

На 30 - 35 сут эксперимента в группе животных ШВ + ПН отмеча­лась тенденция к дальнейшему улучшению биохимических поведенческих показателей, которые приближались к данным группы животных берего­вого контроля (рис. 1).

На основании полученных экспериментальных данных установлено, что факторы судовой среды с преобладанием шумовибрационного компо­нента различной интенсивности вызывают взаимосвязанные изменения как в биохимических процессах головного мозга, так ив поведенчес­ких реакциях животных.

В настоящее время известно, что тормозной эффект в ЦНС обеспе­чивается на основе координации ГАМК-эргической и других тормозных систем головного мозга. Биохимический анализ содержания ГАМК и ГЛ показал снижение их уровня в исследуемых структурах мозга, что ве­роятнее всего отражает активацию ГАМК-шунта, обеспечивающего уско­ренную утилизацию ГЛ и ГАМК и, в связи с этим, улучшающего адаптационные возможности ЦНС. Причем эти изменения уровня аминокислот в исследуемых структурах мозга по всем судовым экспериментальным груп­пам были однонаправленными, а по абсолютной величине почти одинако­выми и согласовывались с ухудшением показателей УРД. При этом рас­чет отклонения ГД/ГАМК как для первого, так и для второго этапов эксперимента и сопоставление его с латентным периодом реакции избе­гания, позволили выявить отрицательную корреляционную зависимость между изучаемыми показателями (г = -0,78; р < 0,05), что, на наш взгляд, позволяет использовать данное отношение как один из крите­риев оценки напряжения компенсаторно-приспособительных процессов в ЦНС на различных стадиях адаптационных реакций.

При этом установлено, что в группе животных, подвергавшихся медикаментозной коррекции, имеет место менее значительное напряжение компенсаторно-приспособительных реакций ЦНС к экстремальным факторам судовой среды, особенно на втором этапе эксперимента. Данный положи­тельный эффект, на наш взгляд, обусловлен способностью пикамилона влиять на обменные процессы в ГАМК-системе, стабилизируя их и, в конечном итоге, влиять на подвижность нервных процессов ЦНС и поведенческие реакции в целом.

Аналогичный положительный эффект (на уровне физиологических реакций) получен у лиц операторских специальностей, принимавших пре­парат перед заступлением на вахту. Отмечено укорачивание латентного периода простых слухо- и зрительномоторных реакций, достоверное уве­личение порога КЧСМ (рис. 2) особенно в первые 3 ч после прие­ма препарата.

Существенных сдвигов со стороны АД не выявлено, однако отмече­но у отдельных испытуемых незначительное повышение ЧСС и диастолического давления.

Помимо одноразового предвахтенного приема препарата исследовали­ также прогнозированное (в течение 14 сут по 2 - 3 таблетки в зависимости от массы испытуемых) действие пикамилона.

При анкетировании (анкета САН) обследуемых отмечалось улучшение физической и умственной работоспособности, а также показателей оценки субъективного состояния организма (самочувствие, активность, настроение).

Выводы

1. При применении препарата пикамилон у экспериментальных жи­вотных, подвергавшихся воздействию неблагоприятных факторов судовой среды, отмечалась нормализация обменных процессов в нервной ткани головного мозга, что выразилось в стабилизации содержания ГАМК и ГЛГ, уменьшении латентного периода реакции избегания.

2. У лиц операторских профессий плавсостава, принимавших пика­милон, наблюдалось улучшение самочувствия, активности и настроения» укорочение латентного периода простых сенсомоторных реакций и улуч­шение подвижности нервных процессов в зрительном анализаторе.

3. Полученные результаты испытания пикамилона позволяют, по нашему мнению, рекомендовать его для использования в качестве сред­ства, повышающего работоспособность и адаптационно-приспособительные возможности плавсостава в длительном плавании.

4. С целью расширения сферы применения препарата и выработки показаний и дозировок необходимо дальнейшее испытание с учетом ин­дивидуально-личностных и психологических особенностей плавсостава.

Список литературы

1. Сапов И.А., Солодков А.С. Состояние функ­ций организма и работоспособность моряков. - Л.; Медицина, 1980. -192 с.

2. Меерсон Ф.3. Адаптация, стресс, профилактика. -М.: Наука, 1981. - 278 с.

3. Погодаев К.И., Турова Н.Ф. Биохимия мозга при утомлении и истощении. - М.: Медицина, 1972. - 261 с.

4. Розанов В.А.//Нейрохимия. - 1982. - Т. I. - № 4. -С. 406 - 418.

5. Раевский К.С., Харламов К.Н. //Фарма­кология и токсикология. - 1980. - № 3. - С. 284 - 288.

6. Шатунова Н.Ф., Сытинский И.А. //Нервная система: Изд-во ЛГУ. - 1962. - Вып. 3. - С. 12 - 16.

7. Гальперин С.И., Татарский Н.Э. Мето­дики исследования высшей нервной деятельности человека и животных. - М.: Высшая школа, 1967. - 366 с.

8. Сытинский И.А. Гамма-аминомасляная кислота в деятельности нервной системы. - Л: Наука, 1972. - 199 с.