1.1. Фармакологическая характеристика и данные о влиянии барбитуратов на структуры ЦНС

Барбитураты принадлежат к обширной группе лекарственных препаратов снотворного действия, обладающих способностью избирательного наркотического воздействия на ЦНС, которое приводит к угнетению всех ее основных функций и оказывает выраженное противоэпилептическое и успокаивающее действие [6, 35, 45, 119, 162, 176, 187, 189, 205].

Барбитураты легко всасываются в пищеварительном тракте (в желудке и тонкой кишке) способом пассивной диффузии и этот процесс значительно ускоряется в присутствии алкоголя. Наивысшая концентрация данных препаратов в плазме достигается через 12-18 ч, и биодоступность их составляет уже около 80 % [7, 8, 48, 49, 65, 135, 136]. Барбитураты распределяются по всем тканям и биологическим жидкостям организма, однако концентрация их там может быть различной в зависимости от нескольких факторов: жирорастворимости, степени связи с белками, степени ионизации молекул, интенсивности кровотока в тканях и т.д. Фенобарбитон, например, с белками плазмы связывается на 15 % от общего количества препарата, поступившего в организм. При этом свободная фракция барбитуратов в основном определяет физиологическую активность препаратов. Характерно, что гипопротеинемия, нарушение кислотно-основного состояния в сторону ацидоза, гипотермия тела ведут к увеличению активной фракции барбитуратов, что усиливает их токсический эффект [42, 64, 90, 138, 152, 153, 154]. Как свидетельствуют данные, в основном клинической литературы, длительное применение фенобарбитона, например, может привести к его кумуляции и развитию привыкания. Так, у большинства больных при постоянном приеме полной суточной дозы данного препарата к концу 1-й недели в крови определяется концентрация, равная 80 % от уровня, который эта доза способна создать, к концу 2-й – 85 %, к концу 3-й – 95 % [48, 49, 58, 109, 110, 114, 115, 118, 177].

Известно, что барбитураты при длительном применении угнетают детоксицирующую функцию у людей.

Нежелательным свойством барбитуратов является и то, что при их применении может наблюдаться выраженное последействие: общее угнетение, продолжающаяся сонливость, нистагм, атаксия и др. При лечении фенобарбитоном, например, эпилепсии прекращать его прием надо постепенно, т.к. внезапная отмена препарата может вызвать развитие припадка и даже эпилептического статуса. Была установлена статистическая зависимость между повышением уровня фенобарбитона в плазме (в пределах терапевтических концентраций) и психомоторным возбуждением, а также личностными изменениями у больных эпилепсией [56, 252, 253].

Известно, что длительный приём барбитуратов вызывает угнетение деятельности ЦНС [97, 132, 151]. Так, в первые несколько дней регулярный прием барбитуратов может сопровождаться вялостью и сонливостью. Обычно эти симптомы исчезают без снижения дозы препарата. Возможно, это происходит вследствие развития некоторой толерантности. Поскольку для достижения плато концентрации препарата в плазме и тканях необходимо от 2-х до 3-х нед., толерантность к седативному действию его развивается, вероятно, еще в период повышения концентрации в плазме. Если окончательная концентрация, например, фенобарбитона в плазме стабилизируется на достаточно высоком уровне, выше 30 мкг/мл, то, по данным F. Buchthal, M. Lennor-Buhthal [214], сонливость и вялость могут возникнуть снова.

В концентрации 10^-3М превышающей приблизительно в 10 раз концентрацию, при которой наблюдается противосудорожное действие, барбитураты ингибируют терминальное окисление в митохондриях [175, 185, 221]. Высказано предположение, что источником этого ингибирования может быть образование прочных специфических протонных связей между барбитуратами и адениновой частью флавинадениндинуклеотида [233]. Экспериментально доказано, что при введении кошкам даже в анестетических дозах фенобарбитон не оказывал блокирующего действия на транспорт электронов в митохондриях от НАДН₂ к цитохромам а1, а3. Правда он снижает концентрацию НАД+ в коре, что может быть свидетельством снижения потребления кислорода мозгом [234]. Впрочем, этот эффект наблюдается при концентрациях фенобарбитона (0,25 х 10^-3М), по крайней мере, в два раза превышающих терапевтические [211]. Барбитураты ингибируют в терапевтических концентрациях цитохромоксидазу у крыс [220]. Кроме того, барбитураты у крыс снижают активность сукцинатдегидрогеназы мозга [238]. Наряду с этим препараты этой группы ингибируют анаэробный гликолиз [22, 153, 188, 211].

Таким образом, в высоких терапевтических и сверхтерапевтических концентрациях барбитураты начинают ингибировать некоторые биохимические механизмы, участвующие в процессах утилизации глюкозы и энергетическом обмене нервной ткани. Эти механизмы могут объяснить центральное (депрессорное) действие изучаемых препаратов.

Период полуэлиминации барбитуратов очень вариабелен и составляет в среднем около 100 часов; 25 % введенной дозы препаратов выводится в неизменном виде почками, остальное количество биотрансформируется в печени [48, 49, 86].

Натрий-ион. Барбитураты снижают концентрацию натрия внутри нейрона [250]. Кроме того, они угнетают ток натрия сквозь клеточную мембрану [215, 249]. Обнаружено, что барбитураты не активируют натриевый насос и его фермент натрий-калий-связанную аденозинтрифосфотазу [228]. Хотя другие авторы получили противоположный результат [238].

Калий-ион. Обнаружено, что барбитураты вызывают уменьшение тока калия сквозь клеточную мембрану [215]. В тоже время доказано, что барбитураты не влияют на калиевую проводимость мембран [249].

Кальций-ион. Барбитураты в концентрации сопоставимой с терапевтической (0,4 х 10^-4М), ингибируют ток кальция внутрь деполяризованных синапсов в коре головного мозга кролика [264].

Ацетилхолин. Указанные препараты ингибируют биосинтез ацетилхолина и угнетают его выделение [245, 268].

Серотонин. Барбитураты вызывают повышение уровня серотонина в мозге крыс [212]. При этом препараты не ингибирует моноаминоксидазу, фермент, осуществляющий деградацию серотонина [238].

Норадреналин. В литературе имеются сведения, что барбитураты в широких пределах концентраций не оказывают действия на увеличение накопления, хранение и выделение норадреналина в коре мозга крыс [69, 239]. В последующем обнаружено, что препараты этой группы (10^-3-10^-4М) ингибируют накопление адреналина в синапсах мозга крыс [270].

Гамма-амминобутират. Барбитураты повышают уровень ГАМК в мозге мышей [256].

Влияние на фолаты. Барбитураты относятся к противосудорожным средствам, вызывающим истощение запасов фолатов [252, 253]. Одним из факторов, обуславливающих при их воздействии дефицит фолатов, может быть ингибирующее действие препаратов и на фермент фолатредуктазу [235]. Барбитураты (10^-3М) угнетают включение меченого лейцина в белки мозга крысы [266]. Однако более низкие их концентрации (10^-4М), которые ближе к терапевтическим концентрациям, отчетливого влияния на включение меченого лейцина в белковые молекулы не обнаруживают. Показано, что они нарушают синтез РНК в мозге крысы и уменьшает активность РНК-полимеразы II [71, 263].

ДНК. Барбитураты вызывают изменение как вторичной, так и третичной структуры макромолекул ДНК. Данные литературы свидетельствуют о возможности образования комплексов барбитуратов с адениновыми нуклеотидами посредством водородных связей [76, 82, 233]. Такое взаимодействие может также изменить степень структурированности молекул ДНК, что повлечет за собой изменение количества и свойств ДНК. Так, по данным А. Матюшина и Ю. Наумова [95] фенобарбитон, например, в дозе 80 мг/кг при однократном применении вызывает снижение активности щелочных ДНК-азы и РНК-азы в ядерной, митохондриальной и микросомальной фракциях печени крыс, приводя тем самым к увеличению содержания РНК и ДНК.

Влияние на плод и новорожденного. Проблема возможного дисморфогенного действия барбитуратов у животных и человека являлась предметом исследования [195, 265]. Авторы пришли к заключению, что нельзя утверждать, что барбитураты тератогенны для какого-либо вида современных лабораторных животных. Тем не менее, известно о рождении матерями, принимавшими во время беременности противосудорожные препараты, в том числе и фенобарбитон, детей с расщеплением неба и губ [242].

Интерес представляют немногочисленные данные литературы, свидетельствующие, что после хронической интоксикации барбитуратами морфологические изменения головного мозга являют собой картину токсико-гипоксической энцефалопатии с острыми дисциркуляторными гемо- и ликвородинамическими расстройствами. Свидетельством тому служат ишемические изменения нейронов, дистрофические изменения астроцитарной глии, нарушения цитоархитектоники коры с очаговым выпадением нейронов, отек мягких мозговых оболочек и множественные периваскулярные кровоизлияния. Однако морфология МТ не являлась предметом исследования [18, 19, 61, 90].

В литературе имеются также сведения об изменении ультраструктуры нейрона при хронической интоксикации барбитуратами. Реагируя на воздействие внешней среды, при разных физиологических состояниях организма, нейрон не поддерживает статистически свою целостность, а изменяет и модифицирует деятельность всех своих ультраструктур, приспосабливая их и гармонически уравновешивая с окружающей средой, вследствие чего только неадекватные раздражители вызывают резкие ультраструктурные и функциональные нарушения нейрона. Электронномикроскопические исследования нервной ткани показали, что у нормальных животных даже у однозначных, расположенных рядом нейронов своеобразна и вариабельна приспособительная реактивность. Еще более выражены эти различия в нервных клетках разных отделов ЦНС. Однако субклеточная организация нейронов ЦНС принципиально отличается удивительным однообразием [33, 157, 159, 174]. Так, при введении фенобарбитона содержание РНК в ткани головного мозга крыс через 5 часов снижается на 9-10 % по сравнению с нормой. Эти данные согласуются с результатами других авторов, установивших, что возбуждение нейрона сопровождается усилением синтеза РНК, а перевозбуждение, истощение, утомление – снижением запасов клеточной РНК [21, 121, 122, 123, 126, 197, 198, 217]. При хронической интоксикации барбитуратами реактивные изменения в ядерном аппарате нейрона в литературе представлены следующим образом. Под влиянием различных по характеру их воздействий факторов в ядерной системе нейронов коры головного мозга происходят заметные ультраструктурные изменения, которые выражены различно. Наиболее часто последние проявляются в передвижении ядрышка к ядерной мембране, фрагментации ядра и открытии пор в ядерной оболочке. При различных воздействиях, в том числе и введении фенобарбитона в нервных клетках двигательной области коры и клетках Пуркинье мозжечка взрослых крыс ядрышки смещаются к периферии ядра, иногда они увеличиваются в размерах до 1/3 по сравнению с нормой. При этом плотность и осмиофильность ядрышка резко повышаются, отчетливо прослеживается массовый выход гранул рибонуклеопротеина (РНП) рибосомного типа из ядрышка через ядерную мембрану. При большом разрешении видно, что структура гранул РНП различна: одни – гранулярные, по размерам не отличаются от цитоплазматических рибосом (200 А), другие – менее осмиофильные, фибриллярные, достигающие 450 А в длину и 150 А в диаметре. Можно полагать, что они обладают различными функциональными особенностями. Литература по электронномикроскопическим исследованиям данного вопроса указывает, что формы и размеры молекул РНК животных клеток различны. Молекулы рибосомной и информационной РНК имеют вытянутую форму, соответственно с длинной молекул до 3,5 и 8,5 мкм [230]. Исходя из вышеизложенного, при разнообразных функциональных состояниях ядра открываются поры в ядерной мембране. Весьма примечательно, что поры открываются лишь в отдельных участках оболочки, при сохранении непрерывности в остальной части. В норме у интактных животных в нейронах ЦНС очень редко удаётся выявить открытие пор. На основании полученных фактов можно полагать, что поры в ядерной мембране открываются при определённых функциональных состояниях клетки, особенно при её стимуляции, когда происходит интенсивный синтез РНК в ядрышке и массовый выход гранул РНП рибосомного типа в цитоплазму. В предшествующий этому процессу период иногда наблюдаются весьма демонстративные морфологические картины. Одновременно с выходом из ядрышка гранул РНП рибосомного типа происходит их конденсация в отдельных участках ядерной мембраны. Поры ещё не функционируют, однако в этих участках цитоплазмы митохондрии огромных размеров (до 3,6 мкм по длине) располагаются почти вплотную, прилегая к ядерной мембране. Они имеют плотно упакованные кристы, часто фестончатую окружающую их мембрану, что указывает на повышение их функциональной деятельности. Последняя тоже может быть связана с высокой метаболической активностью протеинового синтеза в цитоплазме, на что указывает массовое скопление полисом, а также гранулярных мембран. Косвенным подтверждением этому служит увеличение в размерах аппарата Гольджи, отражающее его гиперфункцию [58, 68, 78, 91].

Субклеточные исследования изменений в цитоплазме нейрона и в глии с введением животным барбитуратов подтверждают представление о различном функциональном состоянии нервных клеток (функционирующие, синтезирующие РНК и отдыхающие). У крыс и обезьян, находящихся в состоянии искусственного сна в течение суток после двукратного введения внутрибрюшинно фенобарбитона, в нейронах и глиальных клетках головного мозга обнаруживаются скопления лизосом [134]. Биохимический контроль показал снижение РНК в гомогенате мозга на 9-10 % по отношению к норме. Ультраструктурная характеристика нейронов была различной и не выявляла заметных повышений активности протеинового аппарата. Однако вместе с этим электронная микроскопия выявила у этих животных во время покоя интенсивный гликогенолиз в астроцитарной глии головного мозга. Можно полагать, что высокий уровень метаболизма углеводов, в частности гликогена, связан с накоплением последнего для пластических и трофических функций нейронов. Это имеет несомненное значение в последующих вторичных процессах, связанных с активностью протеинового аппарата, как нервных клеток, так и глиальных [19, 75, 193, 194].

Следующий факт, заслуживающий внимания, получен в экспериментах на крысах и обезьянах, связан с трофической функцией астроглии. Искусственный сон, по данным А.А. Маниной [93], в течение суток, вызванный фенобарбитоном, у этих животных приводил к усиленному образованию в астроцитарной глии гранул гликогена. Последние в значительных количествах обнаруживаются как в телах, так и в отростках астроцитов, в том числе и в васкулярных ножках, на всем протяжении глиальных элементов при их продольном сечении на срезе. При полном отсутствии гранул гликогена в других структурах нервной системы, их изобилие в астроцитарных отростках, окружающих синапсы, аксоны и дендриты, а также контактирующих с нейронами, несомненно, связано с трофической функцией астроцитов. При других функциональных состояниях теплокровных животных никогда такого большого количества гликогена не обнаруживается в астроглиальных и других структурах. По-видимому, усиленное накопление и переработка гликогена происходит главным образом в астроглии в период покоя ЦНС. Полученные факты созвучны с биохимическими в том, что в глиальных клетках гликогенолиз происходит активнее, чем в нейронах, и минует гексогеназную реакцию, требующую затрат АТФ [121, 122, 123].

В доступной нам литературе имеются сведения о реактивных процессах в синапсах под влиянием барбитуратов [169, 204]. Так, синаптические аппараты двигательной области коры головного мозга у обезьян и крыс, находящихся в течение пята часов или одних суток в состоянии искусственного сна под влиянием барбитуратов в своей структуре были сходны с таковыми у интактных животных. В синаптических бляшках чаще плотно упакованы светлые синаптические пузырьки, реже они располагаются более свободно. Митохондрии имеют обычную ультраструктуру, и содержаться почти во всех синаптических аппаратах. Шипиковый аппарат на дендритах также не отличается от таковых у контрольных животных. Обращает на себя внимание редкое наличие активных зон в синапсах, которые находятся в пассивном состоянии. Имеющиеся немногие активные зоны синапсов характеризуются слабой осмиофильностью, вследствие чего синаптическая щель остаётся светлой, слабо выделяясь от остальных контактирующих мембран. Обычная концентрация синаптических пузырьков в области пресинаптической мембраны не выражена Утолщение и осмиофильностъ постсинаптической мембраны в синапсах почти не выявляется, видны лишь следы их ультраструктур. Весьма любопытным является и то, что у данных животных, находящихся в состоянии искусственного сна под влиянием барбитуратов происходит усиленное накопление гранул гликогена в астроглии. Особенно много их образуется в глиальных отростках, окружающих синапсы, отростки и тела нервных клеток. По-видимому, нарушение обычного суточного ритма бодрствования и сна в сторону длительности последнего, приводит к повышению углеводного синтеза, в частности гликогена. Необходимо отметить, что в опытах с барбитуратами во многих синапсах сохраняются активные зоны, не имея вышеописанных отличий. Так, аксодендритический синапс с шипиковым аппаратом, контактирующий с перикарионом нейрона, имеет все характерные признаки активного синапса, хотя другие литературные данные указывают, что обычно шипики в коре головного мозга у крыс находятся на мелких дендритических веточках вдали от тела клетки. Этот аксодендритический синапс в аксонной терминали имеет огромное количество синаптических пузырьков, его активная зона занимает почти всю протяженность контакта, фибриллярные структуры постсинаптической мембраны по своим размерам также несколько превышают таковую в норме. Шипиковый аппарат в дендритической терминали, контактирующий с телом нейрона, тоже состоит из значительного количества вакуолей, занимая большую часть площади [3, 161, 166].

Вышеизложенное позволяет заключить, что суточный покой ЦНС (торможение) под влиянием барбитуратов приводит к понижению активности синаптических аппаратов головного мозга у животных. Вместе с тем отмечается значительное накопление гранул гликогена в астроцитарной глии, что указывает на повышение углеводного синтеза в ЦНС животных во время длительного покоя (искусственного сна).

В последние годы появились более полные данные о хроническом влиянии барбитуратов на морфологию двигательных центров спинного мозга крыс разного возраста в зависимости от вида и дозы указанных препаратов, а также длительности эксперимента [139, 140, 148, 173, 197, 198, 199, 200, 201, 202].

Таким образом, данные имеющейся литературы свидетельствуют, что морфология МТ, надсегментарного центра вегетативной нервной системы и важнейшей структуры лимбической системы головного мозга, после хронического влияния барбитуратами ни у человека, ни у животных не являлась предметом исследования.