Интероцептивные эффекты психотропных препаратов 14. 00. 25-фармакология, клиническая фармакология

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Москва - 2008

доктор медицинских наук, профессор Воронина Татьяна Александровна

доктор медицинских наук, профессор Ковалев Георгий Иванович

доктор биологических наук, профессор Каменский Андрей Александрович доктор биологических наук Кост Наталия Всеволодовна


Ведущая организация:

Санкт-Петербургский Государственный Медицинский Университет имени И.П.Павлова Росздрава

С диссертацией можно ознакомиться в ученой части ГУ НИИ фармакологии имени В.В.Закусова РАМН по адресу 125315 Москва, Балтийская ул.8.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор медицинских наук Е.А.Вальдман

В эксперименте при обучении животных ЛкД интероцептивные эффекты фармакологических агентов выполняют   функцию  дифференцировочных стимулов, указывая на высокую  вероятность предъявления физиологически значимого для организма безусловного раздражителя (вознаграждения) при совершении определенной иструментальной реакции. В процессе такого условнорефлекторного обучения  у животного формируется стабильная интероцептивная дифференцировка по степени, воспроизведения  которой  у обученных животных судят об изменении интероцептивных эффектов тренировочных веществ после самых разнообразных фармакологических манипуляции  (Colpaert, 1999;  Jarbe, 2008).

Являясь самостоятельным физиологическим феноменом, ЛкД составляет основу  методологического подхода к экспериментальному изучению целого ряда проблем биологии и медицины.  Современные классификационные схемы подтипов рецепторов нервной системы основываются на результатах исследований лигандного связывания и других методов анализа  "ин витро", при использовании в качестве моделей патологии трансгенных и нокаутированных инбредных линий животных  (Storustovu,  2006; Crestani, 2001; Morris, 2005). При этом остается актуальной проблема сопоставления этих данных с анализом действия психотропных препаратов и функционирования рецепторных систем в условиях "ин виво" и в исходных популяциях (wild) лабораторных животных (Rowlett, 2004; Atack, 2007). Высокая корреляция данных, полученных при изучении рецепторных механизмов действия веществ на основе анализа их интероцептивных эффектов, позволяет рассматривать ЛкД в качестве уникальной экспериментальной парадигмы, обеспечивающей высокий уровень адекватности информации о нейрохимических и молекулярных механизмах действия лекарственных препаратов "ин виво" (Lelas, 2001; Lelas, 2002).

Важной практической точкой приложения методологии, основанной на интероцептивных эффектах фармакологических агентов, является доклиническая оценка наркогенного потенциала новых психотропных лекарственных препаратов в сравнении с их известными аналогами и химически родственными соединениями (Wu, 2003; Barrett, 2005).

При изучении интероцептивных эффектов психотропных препаратов выделяют несколько основных актуальных направлений. Первый комплекс задач составляют исследования способности новых веществ проявлять субъективные эффекты и изучение механизмов их психотропной активности на основе методологии ЛкД (Recker, 2004). Разработка психотропных препаратов на основе новых фармакологических концепций часто имеет своим результатом создание новых психоактивных веществ оригинального, часто сложного, спектра действия, сочетающих анксиолитическое действие с ноотропным и/или нейропротективным, нейролептический эффект с ноотропными свойствами, опиат-зависимые аналгетические эффекты, сочетающиеся со слабой выраженностью подкрепляющих свойств. Это обусловливает необходимость сравнительного анализа интероцептивных свойств этих новых веществ и классических препаратов с целью определения перспективы изучения рецепторных механизмов их действия в условиях "ин виво" на основе методологии ЛкД, рисков развития у пациентов психологической лекарственной зависимости, возможных негативных влияний на процессы памяти и обучения. Вышеизложенное объясняет актуальность анализа особенностей динамики формирования ЛкД при изучении интероцептивных эффектов новых лекарственных препаратов как одного из фундаментальных компонентов спектра психотропной активности.

Вторым важным направлением является разработка, оптимизация и стандартизация экспериментальных методов для изучения интероцептивных эффектов веществ. При колоссальном методическом разнообразии, наблюдаемом в области изучения интероцептивных эффектов веществ, единично представлены экспериментальные работы, предметом которых является сравнительный анализ и обобщение различных подходов изучения ЛкД, в частности использования разных типов безусловного подкрепления при формировании дифференцировочного рефлекса, разных режимов оперантного обучения, вариаций тестовых процедур (Zarcone, 2000). Наиболее эффективным методом исследования ЛкД в настоящее время признаны оперантные модели поведения, представленные различными модификациями и используемые у разных видов лабораторных животных (Barrett, 2005; Platt, 2005; Carter, 2005). Однако единственная на сегодняшний день классификация дифференцируемости психотропных препаратов основана на динамике и специфичности интероцептивных свойств веществ при формировании ЛкД  в условиях Т-образного лабиринта при электроболевом подкреплении (Overton, 1982). Вместе с тем,  противоречивость  данных, получаемых в разных экспериментальных работах при изучении специфичности и механизмов интероцептивных эффектов психотропных препаратов, часто объясняют особенностями методических модификаций формирования  ЛкД и оценки "стимульного контроля" веществ  (Zarcone, 2000).

В ГУ НИИ фармакологии имени В.В.Закусова РАМН наряду с бензодиазепиновыми (БД) анксиолитиками феназепамом и гидазепамом, в последние годы были созданы и внедряются в лечебную практику оригинальные вещества, сочетающие анксиолитический эффект с ноотропным и/или нейропротективным действием. Селективный анксиолитик с нейропротективным действием афобазол обладает принципиально новым для противотревожного средства механизмом действия, оказывая влияние на внутриклеточные процессы в результате избирательного взаимодействия с у-рецепторами (Середенин, 2006). В лечебной практике в качестве анксиолитического, ноотропного и нейропротективного средства применяется препарат мексидол (Воронина, 2001, 2004). На основе дизайна коротких пептидов создан препарат ноопепт, анксиолитическую и ноотропную активность которого связывают с его метаболитом циклопролил-глицином (ЦПГ), также определяемым в ЦНС млекопитающих в качестве эндогенного вещества (Гудашева, 1999, 2001). На стадии углубленного изучения в качестве новых аналгетиков находятся производные пептида дерморфина (Гузеватых, 2003). Вопрос о наличии дифференцировочных интероцептивных эффектов у ноотропных и/или нейропротективных препаратов, равно как и сравнительные аспекты интероцептивных эффектов нового селективного анксиолитика афобазола и классических БД препаратов, остается неясным. Выше изложенное обусловило цель и задачи настоящего исследования.

Цель исследования состояла в сравнительном изучении особенностей интероцептивных эффектов психотропных препаратов основных фармакологических классов и новых веществ из разных фармакологических групп (анксиолитиков, атипичных нейролептиков, ноотропов, аналгетика) и разработке оптимальной стратегии изучения интероцептивных свойств новых психотропных препаратов в условиях оперантной модели лекарственной дифференцировки. Для решения выше означенной  цели были поставлены следующие задачи:  

1. Осуществить сравнительный анализ динамики формирования ЛкД известных и новых  психотропных препаратов при использовании разных режимов оперантного  обучения (FR1  и FR10).

2. На основе дифференцированного анализа особенностей текущего  процесса формирования ЛкД и ее воспроизведения определить параметры  дифференцируемости веществ в условиях оперантной модели поведения.

3. Осуществить сравнительный анализ специфичности интероцептивных эффектов  исследуемых  препаратов и механизмов реализации их дифференцировочных стимульных свойств в условиях разных режимов оперантной модели лекарственной дифференцировки.

4. Определить роль отдельных модуляторных сайтов ГАМК_А-рецепторов в реализации интероцептивных эффектов веществ с анксиолитическим действием.

5. Провести анализ соотношения степени дифференцируемости препаратов из разных фармакологических классов и их  специфических психотропных свойств.

6. На основе полученных данных определить общие принципы оптимизации методической схемы экспериментального изучения интероцептивных эффектов  новых веществ из разных фармакологических классов в условиях оперантной модели ЛкД у крыс.

Научная новизна исследования. Выявлены различия в характеристиках интероцептивных стимульных свойств и особенности формирования ЛкД анксиолитиков бензодиазепиновой (БД) структуры и анксиолитиков с ноотропным и/или нейропротективным компонентами действия. Показано, что феназепам является высокодифференцируемым препаратом и характеризуется наибольшей специфичностью интероцептивных дифференцировочных стимульных свойств в ряду классических БД анксиолитиков, что проявляется в отсутствии генерализации интероцептивных эффектов феназепама при использовании в условиях заместительного тестирования положительных модуляторов ГАМК_А-рецепторов барбитуратной и нейростероидной структуры. Полная генерализация интероцептивных эффектов феназепама наблюдается только при использовании лоразепама, что свидетельствует о наличии существенных отличительных особенностей в рецепторном механизме реализации психотропной активности феназепама и лоразепама по сравнению с другими БД.  Вместе с тем, установлено, что специфичность интероцептивных свойств феназепама несколько выше, чем у лоразепама. Показана способность БД анксиолитика гидазепама частично воспроизводить стимульные свойства лоразепама в условиях оперантной модели ЛкД.  Вместе с тем, гидазепам менее эффективен при воспроизведении интероцептивных стимульных свойств феназепама.

Впервые выявлены общие звенья в механизме реализации интероцептивных эффектов феназепама и лоразепама и изучены механизмы реализации интероцептивных эффектов гидазепама. Установлено, что в реализации  стимульных свойств феназепама и гидазепама определяющую  роль играет функциональное состояние БД  модулирующего участка  хлорного канала, что является общим звеном в механизме интероцептивных эффектов веществ БД структуры.  Вместе с тем, интероцетивные  свойства феназепама и лоразепама в значительной степени зависят от состояния ГАМК_А-рецепторов, что  отличает их от гидазепама. Стимульные свойства феназепама и лоразепама не зависят от функциональной активности пикротоксинового и  нейростероидного модулирующих сайтов, что  отличает феназепам и лоразепам от других БД анксиолитиков.  Впервые проведено изучение дифференцировочных стимульных свойств анксиолитиков с ноотропным и/или нейропротективным компонентами действия мексидола, афобазола и ЦПГ, атипичных нейролептиков сульпирида и дилепта, пептидного аналгетика дерморфина. Показано, что афобазол и дилепт относятся к группе недифференцируемых препаратов. Установлена средняя степень дифференцируемости мексидола при использовании разных режимов оперантного поведения (FR1 и FR10), ЦПГ в режиме непрерывного подкрепления, сульпирида в разных режимах оперантного обучения(FR1 и FR10) и дерморфина (FR10).

Показано, что ЛкД, вырабатываемая при использовании анксиолитиков с ноотропными и/или нейропротективными свойствами, характеризуется более длительными сроками обучения, более низким уровнем воспроизведения адекватных оперантных реакций, менее стабильным воспроизведением ЛкД.

Научно-практическая значимость работы. Данные о низкой дифференцируемости афобазола позволяют полагать полное отсутствие риска развития лекарственной зависимости и синдрома отмены при прекращении длительных приемов препарата.

Наличие средней степени дифференцируемости мексидола, ЦПГ и дерморфина свидетельствует о риске возникновения лекарственной зависимости при длительном применении веществ лишь у отдельных пациентов.

Данные о высокой специфичности стимульных свойств БД анксиолитиков (феназепама и лоразепама), низкой и средней дифференцируемости анксиолитиков с ноотропными и/или нейропротективными свойствами позволяют расширить международную классификацию психотропных препаратов, основанную на их дифференцируемости.

Определены подходы к оптимизации методики исследования интероцептивных эффектов психотропных препаратов. Показана эквипотенциальная эффективность использования в качестве базовых оперантных режимов FR1 и FR10 при выработке ЛкД и анализе механизмов интероцептивных эффектов, высоко дифференцируемых фармакологических агентов, что позволяет ускорить процедуру формирования ЛкД и изучение механизмов их действия при использовании оперантного рефлекса FR1. Установленные в работе особенности формирования и воспроизведения ЛкД в условиях оперантной модели поведения у крыс позволяет определить общие подходы при изучении интероцептивных эффектов новых препаратов из разных фармакологических классов. При изучении стимульных свойств новых психотропных препаратов со сложным спектром поведенческих эффектов, сочетающих анксиолитические свойства с ноотропным и/или нейропротективным действием, предпочтение следует отдавать оперантному режиму FR10, поскольку динамика текущего процесса формирования ЛкД не совпадает с динамикой воспроизведения ЛкД и зависит от сложности базового условного рефлекса.

Связь с планами НИР. диссертация выполнена в рамках фундаментальной тематики НИР ГУ НИИ фармакологии имени В.В.Закусова РАМН - темы ''Изучение механизмов эндо - и экзогенной регуляции функций центральной нервной системы. Разработка новых оригинальных нейропсихотропных средств» и гранта РФФИ 99-04-49-625 ''Изучение механизмов интероцептивных стимульных свойств бензодиазепиновых анксиолитиков''.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены в докладах на всероссийских и международных конференциях: Международная конференция, посвященная 100-летию со дня рождения академика С.В.Аничкова "Нейрофармакология на рубеже двух тысячелетий", Санкт-Петербург, 1992; VI и VII Российский Национальный Конгресс "Человек и лекарство", Москва, 1999, 2000; ''Нейрофармакология двадцать первого века'', Санкт-Петербург, сентябрь 2002, 2-й Съезд Российского Научного Общества фармакологов, Москва, 2003г.; 3-й Съезд Российского Научного Общества фармакологов "Фармакология - практическому здравоохранению", Санкт-Петербург, 2007; 3-rd International Symposium "Pharmacology of Transmitter Interaction", Sofia, Bulgaria, 1990; 2-nd International Conference "Biological Basis of Individual Sensitivity to Psychotropic Drugs", Moscow, 1993; 5th Meeting of the European Behavioural Pharmacology Society (EBPS), Berline Germany, 1994; 1th European Congress of Pharmacology, Milan, Italy, 1995; 6th Meeting of the EBPS Cagliary, Italy, 1996; 7th Meeting International EBPS, Brno, Czech Republic and 5th International Meeting on Drug Discrimination of the Society for Stimulus properties of Drugs, Antwerp, Belgium, 1998; European Research conference ''Neuronal mechanisms of learning and memory'', Obernai, France, 2000; 8th TCNP Regional Meeting, Moscow, Russia, 2005; 11th Biennial Meeting EBPS, Barselona, Spaine, 2005.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, обзора литературы, раздела "Материалы и методы исследования", 9-ти экспериментальных глав, обсуждения результатов, выводов, библиографического указателя, включающего 50 источников на русском и 345 источников на иностранном языках. Диссертация изложена на 360 страницах машинописного текста, содержит таблицы и рисунков.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Опыты проведены на самцах белых нелинейных крыс массой 220-250 г и 350-400 г соответственно в начале и конце хронического эксперимента (питомник "Столбовая" РАМН). Животных содержали в стандартных клетках в условиях естественного светового режима при свободном доступе к воде и стандартному гранулированному корму (фирмы "МЭСТ", РФ) с добавлением овощей и кефира. Вода была доступна животным в течение 33 ч в неделю. Поведенческие эксперименты проводились с 13 до 17 ч.

Исследованы интероцептивные дифференцировочные стимульные свойства анксиолитиков производных 1,4-бензодиазепина феназепама (ФХИ имени А.В. Богатского УАН), лоразепама (“Polfa”, Польша); диазепама ("Sigma"), гидазепама (ФХИ имени А.В. Богатского УАН), селективного анксиолитика производного меркаптобензимидазола афобазола (ГУ НИИ фармакологии имени В.В. Закусова РАМН), производного пиримидинил-пиперазиновой структуры буспирона (ФХИ имени А.В. Богатского УАН), ноотропных препаратов с выраженным противотревожным компонентом действиях производного 3-оксипиридина мексидола (ГУ НИИ фармакологии имени В.В. Закусова РАМН), фенильного производного ГАМК фенибута, эндогенного дипептида ЦПГ (ГУ НИИ фармакологии имени В.В. Закусова РАМН), атипичного нейролептика сульпирида ("Sanofi-Synthelabo"), нового пептидного нейролептика дилепта (ГУ НИИ фармакологии имени В.В. Закусова РАМН, Москва), аналгетика пептидной природы дерморфина (ГУ НИИ фармакологии имени В.В. Закусова РАМН), антагониста ГАМК коразола (pentylenetetrazol, "Sigma"). Препараты были исследованы в дозах, в которых они обнаруживают специфическую психотропную активность.

При анализе специфичности интероцептивных эффектов веществ использовали: феназепам, лоразепам, гидазепам, буспирон, фенобарбитал, пентобарбитал натрия, пирацетам, мексидол, афобазол, ГАМК_А–позитивный нейростероид прегнанолон, ингибитор ГАМК – трансаминазы вальпроат кальция (Ca), дилепт, d-амфетамин, комбинацию вальпроата кальция и мексидола, избирательный агонист ГАМК_А-рецепторов мусцимол, антагонист дофаминовых рецепторов D₃-рецепторов нейролептик карбидин, блокатор кальциевых каналов флунаризин.

В качестве фармакологических анализаторов использовали: избирательный блокатор ГАМК_А-рецепторов бикукуллин ("Sigma"), ингибитор хлорного канала пикротоксин ("Sigma"), инверсный агонист БД сайта ГАМК_А-рецепторов флумазенил ("Serva").

Все исследуемые соединения вводили внутрибрюшинно за исключением бикукуллина, пикротоксина и коразола, применявшихся при подкожном введении.