Если же сила раздражителя заметно превышает «тренировочную», но при этом не достигает стрессового уровня, в ответ на него организм формирует неспецифическую «реакцию активации». В ее развитии тоже есть определенная последовательность. В стадии первичной активации в центральной нервной системе возникает умеренное возбуждение. Повышается возбудимость гипоталамуса, оживляется деятельность желез внутренней секреции, заметно ускоряется обмен веществ. Однако процессы эти хорошо уравновешены, а эндокринная система функционирует без патологии. Регулярное повторение такого среднего раздражения вызывает следующую фазу «стойкой активации». В это время организм успешно сопротивляется самым различным внешним и внутренним неблагоприятным воздействиям [20]. Поскольку речь идет о неспецифических реакциях организма, то совершенно очевидно, что спектр раздражителей, с помощью которых достигается защитный эффект, здесь, как и при стрессе, может быть достаточно широким и альтернативным. Полученные данные показывают, что НА является эффективным средством, обеспечивающим в терминах концепции Ф. Меерсона «совершенную адаптацию к стрессу», которая реализуется четким кардиопротекторным эффектом при окклюзионном ИМ.
Если же сила раздражителя заметно превышает «тренировочную», но при этом не достигает стрессового уровня, в ответ на него организм формирует неспецифическую «реакцию активации». В ее развитии тоже есть определенная последовательность. В стадии первичной активации в центральной нервной системе возникает умеренное возбуждение. Повышается возбудимость гипоталамуса, оживляется деятельность желез внутренней секреции, заметно ускоряется обмен веществ. Однако процессы эти хорошо уравновешены, а эндокринная система функционирует без патологии. Регулярное повторение такого среднего раздражения вызывает следующую фазу «стойкой активации». В это время организм успешно сопротивляется самым различным внешним и внутренним неблагоприятным воздействиям [20]. Поскольку речь идет о неспецифических реакциях организма, то совершенно очевидно, что спектр раздражителей, с помощью которых достигается защитный эффект, здесь, как и при стрессе, может быть достаточно широким и альтернативным. Полученные данные показывают, что НА является эффективным средством, обеспечивающим в терминах концепции Ф. Меерсона «совершенную адаптацию к стрессу», которая реализуется четким кардиопротекторным эффектом при окклюзионном ИМ.
В целом различия, обнаруженные в механизмах кардиопротекторного действия трех использованных адаптагенов (тиамина, никотинамида и гипоксии), весьма существенны, так как в перспективе создают возможность их рационального сочетания.
2.3. Механизмы кардиотропности тиамина
Антистрессорные механизмы кардиопротекторного действия витамина В1. Применение тиамина или его коферментной формы кокарбоксилазы в клинике для профилактики и лечения заболеваний сердца традиционно опирается на постулат о коферментном механизме
действия вводимых витаминных препаратов [119]. Между тем открытие тканевых факторов, лимитирующих проявление специфической активности вводимых витаминов (наличие тканевого депо легкодоступных коферментов и отсутствие свободных апоферментов), позволяет радикально пересмотреть прежние представления о принципах современной витаминотерапии и витаминопрофилактики [13, 14, 19]. Этот вопрос актуален и для кардиологии, где кокарбоксилаза до сих пор считается эффективным кардиотропным средством. Поэтому целью работы было выяснение реального механизма корригирующего действия тиамина при экспериментальной патологии сердца, на основе которого можно было бы строить рациональную стратегию использования витамина B1 в кардиологической практике.
По существующим представлениям стресс и ишемия играют главную роль в возникновении основных заболеваний сердца [98, 166, 250], генез которых хорошо описывается моделью с «зацикливанием» возбуждения в системе порочных кругов, в которую оказываются вовлечены гипоталамус, надпочечники, ретикулярная формация среднего мозга и сосудосуживающие центры продолговатого мозга, что порождает непрерывные тонические нисходящие влияния на сердечно-сосудистый аппарат, приводящие к острой ишемии миокарда и сердечной недостаточности [124].
Адекватность такой схемы стрессорной альтерации сердца демонстрируется данными табл. І-8, из которой следует, что асинхронное раздражение крыс электрическим током [205] приводит к нарушению капиллярного кровообращения в сердечной мышце. Об ишемизации миокарда свидетельствуют снижение объемной и поверхностной плотности капилляров, уменьшение их диаметра и соответственно повышение относительной поверхностной плотности капилляров. Функциональным следствием этих сдвигов является достоверное снижение скорости диффузии кислорода через капиллярную стенку (табл. І-9). В совокупности приведенные данные, даже при неизменных скоростях диффузии кислорода через интерстициальное пространство между капилляром и кардиомиоцитом, сарколемму и цитоплазму мышечной клетки (табл. І-9), документируют кислородный дефицит в миокарде в результате ЭБС.
Таблица І-8.
Стереометрические показатели миокарда левого желудочка у экспериментальных животных (M±m)
* Различия достоверны (р < 0,05) с контрольной группой.
Таблица І-9.
Скорость диффузии кислорода через мембрану капилляров (V1), интерстициальное пространство между капилляром и кардиомиоцитом (V2), сарколемму (V3) и цитоплазму мышечной клетки (V4) в миокарде экспериментальных животных (М ± m) в условных единицах
* Различия достоверны (р < 0,05) с контрольной группой.
При воспроизведении ЭБС у крыс по методу О. Десидерато [205] подкожное введение 200 мг/кг тиамина за 2 ч до раздражения оказывает отчетливое противострессорное действие (рис. І-21, І-22) и одновременно нормализует вызванные стрессом нарушения капиллярного кровообращения в миокарде (табл. І-8 и І-9). В соответствии с вышеизложенным взаимообусловленность этих эффектов представляется достаточно очевидной.
Рис. І-21. Содержание свободных 11-ОКС (%) в плазме крови крыс при эмоционально-болевом стрессе: белые столбики контроль, черные столбики ЭБС, серые столбики тиамин + ЭБС. По оси абсцисс время (стрелкой обозначена экспозиция стресса)
Для экстраполяции полученных данных в кардиологическую практику, где применение тиамина в виде его коферментной формы кокарбоксилазы имеет давнюю историю и большой позитивный опыт, необходимо было оценить эффективность кардиопротекторного действия витамина на моделях, имеющих четкий клинический эквивалент. Таким требованиям вполне отвечает модель экспериментального инфаркта миокарда у крыс, вызванного временным сдавливанием левой коронарной артерии [256].
Варианты защитного действия любого кардиопротектора могут быть следующими. Прежде всего возможны активация коронарного кровообращения и усиленное развитие артериальных коллатералей [229].
Этот механизм способствует уменьшению зоны повреждения миокарда, даже если непосредственная устойчивость кардиомиоцитов к ишемии не изменяется. Подобный эффект документируется снижением удельного объема зоны ишемии (VVи). Другой защитный механизм может быть связан с собственно цитопротекторным действием, реализующимся через повышение устойчивости кардиомиоцитов к ишемии (VVп/VVи) и соответственно через адекватное повышение относительного объема зоны защиты (VV3).
Рис. І-22. Содержание общих 11-ОКС (%) в плазме крови крыс при эмоционально-болевом стрессе. Обозначения те же, что и на рис. І-21
Полученные данные показывают, что тиамин в принятых условиях опыта является эффективным кардиопротектором, защитное действие которого осуществляется за счет второго механизма. Об этом свидетельствуют достоверные изменения Vп/Vи (0,593±0,043 против 0,761±0,041; p < 0,05) и VV3 (0,405±0,021 против 0,240±0,019; p < 0,05) при статистически несущественных отличиях VVи (0,312± 0,076 против 0,321±0,072; р > 0,5) во всех группах опытов (цифры слева) по сравнению с соответствующими контролями (цифры справа).
Таким образом, при отсутствии специфической кардиотропности у тиамина из-за наличия в органе буферного депо кофермента, емкость которого примерно втрое выше потребности тиаминзависимых ферментов (рис. І-23), фактически исключается возможность реализации специфического действия введенного витамина in vivo. Поэтому объяснять многочисленные факты несомненной терапевтической эффективности кокарбоксилазы у кардиологических больных нужно как-то иначе, например за счет механизма расцикливания порочных кругов при реализации антистрессорного действия витамина.
Рис. І-23. Содержание ТДФ (светлая кривая) и активность транскетолазы (темная кривая) в цитоплазматической фракции сердца крыс (6 мг белка в 1 мл 0,15 М KCl, содержащем 0,5 М дитиотреитол) через различные промежутки времени после начала диализа (1 мл/500 мл 0,1 М К-фосфатного буфера, содержащего 0,5 мМ дитиотреитол). Исходный уровень ТДФ, принятый за 100 %, составлял 8,1 мкг на 1 г ткани, активность транскетолазы 25,4 мкмоль С-7-Ф в час на 1 г ткани
Для понимания механизма кардиопротекторного действия тиамина принципиальной является проблема дифференциации специфических (коферментных) и неспецифических (опосредованных) эффектов экзогенного витамина. Существует ряд общих ограничений для проявления специфического действия витамина B1: 1 отсутствие дефицита тиамина в исследуемой ткани; 2 отсутствие апоформ витаминзависимых ферментов; 3 наличие тканевого депо ТДФ [13]. Все эти ограничения действуют в принятых условиях опыта. При развитии компенсаторной гипертрофии сердца (КГС) и инфаркта миокарда обеспеченность сердца тиамином не уменьшается, а увеличивается. В опытах с моделированием КГС (стеноз аорты) или инфаркта миокарда (перевязка коронарных артерий) показано, что тканевое содержание тиамина и его фосфорных эфиров резко увеличивается не только в неповрежденных участках сердечной мышцы [145], но и в предынфарктной зоне и наиболее сильно (в 1,52 раза) непосредственно в зоне инфаркта [162]. Синхронно увеличивается и активность транскетолазы (ТК), достигая максимальных значений именно в этой зоне [67]. При развитии КГС темпы накопления ТДФ в сердце значительно опережают темпы нарастания мышечной массы органа [145]. Поэтому рассчитывать на проявление специфического (коферментного) действия дополнительно введенного витамина в этих условиях, очевидно, не приходится. Здесь важно не только то, что исходно ТК уже активирована, но и особенности образования холоформы ТК. Дело в том, что в тканях, содержащих депо ТДФ, нет свободного апофермента ТК. Включение кофермента в белок ТК происходит уже на рибосомах, с которых «сходит» готовый холофермент [22]. Связанный в составе ТК кофермент в дальнейшем ею прочно удерживается: время полужизни белковой и простетической частей фермента равны [47]. Это препятствует появлению в системе свободной апотранскетолазы на посттрансляционных этапах. Факт отсутствия свободной апотранскетолазы практически исключает саму постановку вопроса о коферментном действии вводимого витамина на уровне транскетолазы, поскольку здесь исходно устранена возможность акцепции новообразованного ТДФ предсуществующим апоферментом, в чем, собственно, и состоит его смысл.