ВЛИЯНИЕ  АТОРВАСТАТИНА  И  РОЗУВАСТАТИНА  НА  ПРОЦЕССЫ  ОБУЧЕНИЯ  И  ПАМЯТЬ  У  КРЫС  С  ИНДУЦИРОВАННОЙ  ГИПОКСИЕЙ

Георгиева-Котетарова  Мария  Тодорова

ассистент,  Кафедра  Фармакологии  и  Клинической  фармакологии,  Медицинский  Факультет,  Медицинский  Университет,  г.  Пловдив,  Болгария

E-mail: 

Костадинова  Иванка  Илиева

профессор,  Кафедра  Фармакологии  и  Клинической  фармакологии,  Медицинский  Факультет,  Медицинский  Университет,  г.  Пловдив,  Болгария

EFFECT  OF  ATORVASTATIN  AND  ROSUVASTATIN  ON  LEARNING  AND  MEMORY  IN  RATS  WITH  INDUCED  HYPOXIA

Georgieva-Kotetarova  Maria  Todorova

assistant  professor,  Department  of  Pharmacology  and  Clinical  Pharmacology,  Faculty  of  Medicine,  Medical  University  -  Plovdiv,  Bulgaria

e-mail: 

Kostadinova  Ivanka  Ilieva

professor,  Department  of  Pharmacology  and  Clinical  Pharmacology,  Faculty  of  Medicine,  Medical  University  -  Plovdiv,  Bulgaria

Аннотация

Цель  настоящей  работы  -  исследование  влияния  на  процессы  обучения  и  память  крыс  с  моделью  гипоксии,  индуцированной  NaNO₂,  после  двухнедельного  приема  аторвастатина  и  розувастатина  в  дозировке  10  и  20  mg/kg  bw.  В  исследовании  использованы  белые  самцы  крыс  породы  Wistar.  Исследованы  когнитивные  способности  животных  после  индуцирования  гипоксии  с  помощью  теста  активного  обучения  посредством  automatic  reflex  conditioner  (shuttle  box)  и  пассивного  обучения  с  помощью  passive  аvoidance  controller(step-through).  На  основании  результатов  исследования  сделаны  выводы,  что  аторвастатин  и  розувастатин  в  дозировке  10  и  20  mg/kg  bw  после  двухнедельного  применения  не  оказывают  влияния  на  когнитивную  дисфункцию  моделей  с  химической  гипоксией,  индуцированной  NaNO2.

ABSTRACT

The  aim  of  the  present  study  was  to  investigate  the  effect  of  two-week  administration  of  atorvastatin  and  rosuvastatin  in  adose  10  and  20  mg/kg  bw  on  the  processes  of  learning  and  memory  in  rats  with  NaNO₂  induced  hypoxia.  Male  Wistar  rats  were  used  in  the  study.  Cognitive  function  of  the  animals  was  examined  after  the  induction  of  hypoxia  with  active  avoidance  test  using  automatic  reflex  conditioner  (shuttle  box)  and  passive  avoidance  test  (step-through).  The  results  from  our  study  give  us  reason  to  conclude  that  atorvastatin  and  rosuvastatin  in  dose  10  and  20  mg/kg  bw  after  two-week  treatment  did  not  improve  cognitive  function  in  rats  with  induced  hypoxia.

Ключевые  слова:  статины,  активное  обучение,  пассивное  обучение,  гипоксия.

Keywords:  statins,  active  avoidance,  passive  avoidance,  hypoxia.       

Введение

Частое  и  продолжительное  употребление  статинов  в  качестве  липидопонижающих  препаратов  ставит  вопрос  об  их  плейотропных  эффектах  и  расширении  показаний  к  их  клиническому  применению.  В  последнее  десятилетие  появились  данные  о  нейропротективном  действии  статинов.  Клиническими  исследованиями  доказано,  что  замедляется  появление  когнитивного  дефицита  у  пациентов  с  болезнью  Альцгеймера,  принимавших  статины  [10,  с.  5].  Нейропротективный  эффект  статинов  исследуется  и  при  множественном  склерозе  [6],  и  при  травматическом  повреждении  мозга  [9].  В  экспериментальных  условиях  на  различных  моделях  нарушенной  памяти  проводятся  исследования  действия  статинов,  применяемых  чаще  всего,  таких  как  симвастатин,  аторвастатин.  Данные  этих  исследований  противоречивы,  что  можно  объяснить  различной  степенью  когнитивного  дефицита.  В  ряде  исследований  после  травматического  повреждения  мозга  у  моделей  с  сосудистой  деменции  и  амнезией  установлено  улучшение  процессов  обучения  и  памяти  при  применении  статинов  [10,  с.  7].  У  модели  ольфакторно  бульбектомированных  мышей  с  выраженным  когнитивным  дефицитом  не  зарегистрировано  улучшения  процессов  обучения  и  памяти  после  применения  статинов  [8].  В  доступной  нам  литературе  данных  о  влиянии  аторвастатина  и  розувастатина  на  процессы  обучения  и  память  у  экспериментальной  модели  гипоксии,  вызванной  нитритом  натрия,  не  достаточно. 

Цель  настоящего  исследования  —  исследовать  влияние  на  процессы  обучения  и  память  крыс  с  моделью  гипоксии,  индуцированной  NaNO_2,  после  двухнедельного  приема  аторвастатина  и  розувастатина.

Материал  и  методы

В  исследовании  использованы  48  белых  самцов  крыс  породы  Wistar,  средний  вес  которых  180—200  г,  выращенных  в  стандартных  лабораторных  условиях  с  доступом  к  еде  и  воде  ad  libitum.  Исследование  одобрено  на  заседании  комиссии  по  этике  при  Медицинский  Университет  г.  Пловдива  и  Болгарским  агентством  по  безопасности  продуктов  питания.  Животные  ежедневно  обрабатывались  в  течение  двух  недель.  Разделены  на  6  группы  по  8  животных  (n=8). 

Группа  I  —  (контрольная  группа)  —  животные,  обрабатываемые  физиологическим  раствором  1  ml/100  g  bw  (без  гипоксии).

Группа  II  —  (контрольная  группа)  —  животные,  обрабатываемые  физиологическим  раствором  1  ml/100  g  bw  (с  гипоксией).

Группа  III  —  животные,  обрабатываемые  перорально  аторвастатин  (АТ)  10  mg/kg  bw.

Группа  IV  —  животные,  обрабатываемые  перорально  аторвастатин  (АТ)  20  mg/kg  bw.

Группа  V  —  животные,  обрабатываемые  перорально  розувастатин  (RS)  10  mg/kg  bw.

Группа  VI  —  животные,  обрабатываемые  перорально  розувастатин  (RS)  20  mg/kg  bw.

После  двухнедельного  периода  начато  исследование  когнитивных  способностей  животных.  Ежедневно,  кроме  приема  исследуемых  веществ,  животным  вводился  подкожно  NaNO₂  в  дозировке  50  mg/kg  bw  для  вызывания  химической  гипоксии. 

Через  60  минут  начато  исследование  процессов  обучения  и  памяти  животных  путем  активного  и  пассивного  обучения.  Для  активного  обучения  использовался  стандартный  автоматический  аппарат  для  побега  в  двух  направлениях  (automatic  reflex  conditioner)  (shuttle  box)  (Ugo  Basile,  Italy).  Продолжительность  сессии  обучения  —  5  дней,  ежедневно  проводится  по  30  тренировок,  каждая  из  которых  сопровождается  6-секундным  световым  и  звуковым  стимулом  (670  Hz  и  70  dB),  при  этом  в  последние  3  секунды  включается  электростимуляция  по  решетчатому  полу  клетки  (0?4  mА).  После  каждой  тренировки  следует  промежуточная  пауза  продолжительностью  12  секунд.  Через  7  дней  после  сессии  обучения  (на  12^ый  день)  проводится  однодневный  ретест,  чтобы  проследить  сохранение  памятных  следов.  Были  сняты  следующие  параметры:  число  условных  ответов,  число  безусловных  ответов  (побегов),  число  промежуточных  между  тренировками  прохождений  [1].

Тест  на  пассивное  обучение  путем  passive  avoidance  controller  (step  through)  (Ugo  Basile,  Italy)  проведен  в  клетке  с  двумя  отсеками  step  through,  один  из  которых  затемнен.  Обучение  и  исследование  кратковременной  памяти  проведено  в  течение  трех  дней,  продолжительность  каждой  тренировки  —  3  минуты,  ежедневно  проводилось  по  3  тренировки  при  следующих  параметрах:  открытие  дверцы  между  отсеками  через  7  секунд,  электростимуляция  по  полу  клетки  продолжительностью  9  секунд  и  интенсивностью  0,4  mA.  Проведен  тест  для  фиксирования  наличия  долгосрочной  памяти  на  9^ый  день.  Исследуемый  показатель  —  латентный  период  в  секундах  (простой  животного  в  освещенной  части  клетки)  [2].

Для  обработки  данных  использована  статистическая  программа  SPSS  17.0.  Для  каждого  показателя  определяется  среднее  арифметическое  значение  и  стандартная  погрешность  среднего  арифметического  при  степени  достоверности  р<0,05.  Для  сравнения  межгрупповых  показателей  использован  метод  ANOVA,  следуемый  Bonferoni  multiple  comparisons  test.

Результаты

При  тесте  на  активное  обучение  при  исследовании  показателя  «число  условных  ответов»  в  контрольной  группе  не  наблюдается  сигнификантного  различия  по  дням  исследования  относительно  первого  дня  этой  же  группы.  Не  установлена  сигнификантная  разница  в  группах,  принимавших  аторвастатин  и  розувастатин  10  и  20  mg/kg  bw,  по  отношению  к  контрольной,  принимавшей  нитрит  натрия  во  время  сессии  обучения  и  тесте  на  наличие  долгосрочной  памяти  (Рис.1). 

При  считывании  показателя  «число  безусловных  ответов»  в  контрольной  группе  не  наблюдается  сигнификантного  различия  по  дням  исследования  относительно  первого  дня  этой  же  группы.  В  группе,  обрабатываемой  аторвастатином  10  mg/kg  bw,  зарегистрировано  статистическое  значимое  увеличение  числа  побегов  (escape)  на  5^ый  день  сессии  обучения  по  сравнению  с  контрольной  с  гипоксией.  У  животных,  принимавших  аторвастатин  20  mg/kg  bw,  не  наблюдается  сигнификантной  разницы  по  отношению  к  контрольной  группе  с  гипоксией  по  дням  исследования.  У  животных,  обрабатываемых  розувастатином,  с  двумя  исследуемыми  дозировками  также  не  отмечается  сигнификантная  разница  по  отношению  к  контрольной  c  гипоксией  (Рис.2). 

Рисунок.  1  Влияние  аторвастатина  и  розувастатина  на  число  условных  ответов  при  тесте  на  активное  обучение  shuttle  box

Рисунок.  2  Влияние  аторвастатина  и  розувастатина  на  число  безусловных  ответов  при  тесте  на  активное  обучение  shuttle  box

При  считывании  числа  прохождений,  промежуточных  между  тренировками,  у  животных,  обрабатываемых  аторвастатином  и  розувастатином,  не  установлено  существенного  повышения  двигательной  активности,  что  является  основанием  для  принятия  данных  показателей  числа  условных  и  безусловных  ответов  за  достоверные. 

При  тесте  на  пассивное  обучение  step-though  не  наблюдается  сигнификантной  разницы  в  латентном  времени  у  групп,  обрабатываемых  статинами,  по  отношению  к  контрольной  группе,  подвергнутой  гипоксии  (Рис.  3)

Рисунок  3.  Влияние  аторвастатина  и  розувастатина  при  латентном  времени  при  тесте  на  пассивное  обучение  step-though

Обсуждение

Исследование  нейропротективного  действия  статинов  проводится  на  различных  экспериментальных  моделях  повреждений  мозга.  Парль  и  сотр.  исследовали  роль  статинов  в  экспериментальной  модели  амнезии,  индуцированной  алпразоламом,  и  установили  уменьшение  дефицита  памяти  при  применении  аторвастатина  и  симвастина  [7].  Бензодиазепины  осуществляют  часть  своих  эффектов  через  модулирование  пути  сигнала  NO/cGMP  [7].  При  формировании  памяти  NO  является  ретроградным  сообщением,  которое  модулирует  синаптическую  функцию  и  затрагивает  кратко-  и  долговременную  память  [4].  Установлено,  что  статины  увеличивают  экспрессию  еNOS  и  ингибируют  iNOS,  чем  увеличивается  уровень  NO  [10]. 

Нейропротективное  действие  статинов  исследовано  и  на  экспериментальной  модели  нейродегенеративного  повреждения,  вызванного  пренатальным  применением  железа,  которое  ведет  к  когнитивному  нарушению  у  взрослых  крыс.  Реч  и  сотр.  (2010)  установили,  что  трехнедельное  применение  розувастатина  улучшает  краткосрочную  память  при  тесте  на  распознавание  новых  предметов  у  животных,  принимавших  пренатально  железо,  и  улучшает  долгосрочную  память  у  крыс  с  дефицитом,  обусловленным  возрастом  когнитивным  [8].

Результаты  нашего  исследования  существенно  отличаются  от  указанных  исследований.  Выбранная  нами  модель  химической  гипоксии,  индуцированной  NaNO₂,  приводит  к  биохимическим  изменениям  в  мозге,  которые  по  процессу  сходны  со  старением.  Несмотря  на  то  что  в  клинических  исследованиях  статины  оказывают  благоприятный  эффект  на  когнитивные  способности  взрослых  пациентов,  в  нашем  исследовании  аторвастатин  в  различных  дозах  не  улучшает  процессы  обучения  и  память,  исследованные  через  активное  обучение  shuttle  box.

Подобные  полученным  при  нашем  исследовании  данные  установлены  также  и  Дума  и  сотр.  Они  зарегистрировали,  что  симвастин  не  улучшает  поведение  при  тестах  открытого  поля,  пассивное  обучение  step-through  и  поиск  незнакомых  объектов  ольфакторно  бульбектомированных  мышей  с  когнитивной  дисфункцией  [3]. 

Модели  с  когнитивными  нарушениями  у  подопытных  животных  могут  рассматриваться  как  выражение  различной  степени  когнитивной  дисфункции  у  пациентов  с  дементными  проявлениями.  Модель  с  гипоксией,  вызванной  нитритом  натрия,  и  ольфакторной  бульбектомией  можно  сопоставить  с  тяжелыми  формами  деменции.  У  этих  моделей  статины  не  улучшают  процессы  обучения  и  память.  Эффект  статинов  на  когнитивные  функции  регистрируется  при  начальных  формах  деменции  с  замедлением  проявления  когнитивного  дефицита. 

Выводы

Аторвастатин  и  розувастатин  в  дозировке  10  и  20  mg/kg  bw  после  двухнедельного  применения  не  оказывают  влияния  на  когнитивную  дисфункцию  моделей  с  химической  гипоксией,  индуцированной  NaNO₂.

Список  литературы

1.Делев  Д.,  Костадинов  И.  Ранни  промени  в  клиниколабораторните  показатели,  обучението  и  паметта  при  изкуствено  предизвикана  андропауза  на  мъжки  плъхове.  Научни  трудове  на  съюза  на  учените  Пловдив,  Секция  Медицина,  Фармация  и  Стоматология.  —  Vol.  2.  —  P.  147—153.

2.Петков  ДВ.  Проблема  за  паметта  —  постижения  и  перспективи.  София.  Акад.  Издателство  „Проф.  Марин  Дринов“.  1998.  —  P.  23—32.

3.Douma  TN,  Borre  Y,  Hendriksen  H,  Oliver  B,  Oostring  RS.  Simvastatin  improves  learning  and  memory  in  control  but  not  in  olfactory  bulbectomized  rats.  Psychopharmacology.  —  2011;  —  Vol.  216(4).  —  P.  537—544.

4.Malenka  RC,  Nicoll  RA.  Long-term  potentiation-a  decade  of  progress?  Science.  —  1999;  —  Vol.  285(5435).  —  P.  1870—1874.

5.Masse  I,  Beordet  R,  Deplanque  D,  Al  Khedr  A,  Richard  F,  Libersa  C,  Paquer  F.  Lipid  lowering  drugs  are  associated  with  a  slower  cognitive  decline  in  Alzheimer’s  disease,  J  Neurol  Neurosurg  Psychiatry.  —  2005;  —  Vol.  76(12).  —  P.  1624—1629.

6.Neuhaus  O,  Hartung  HP.  Evaluation  of  atorvastatin  and  simvastatin  for  treatment  of  multiple  sclerosis.  Expert  Rev  Neurother.  —  2007;  —  Vol.  7(5).  —  P.  547—556.

7.Parle  M.,  Singh  N.,  Reversal  of  memory  deficits  by  Atorvastatin  and  Simvastatin  in  Rats,  Yakugaku  Zasshi.  —  2007;  —  Vol.  127(7).  —  P.  1125-37. 

8.Rech  RL,  de  Lima  MNM,  Dornelles  A,  Garcia  VA,  Alcalde  LA,  Vedara  G,  Schroder  N.  Reversal  of  age-associated  memory  impairment  by  rosuvastatin  in  rats.  Exp  Gerontol.  —  2010;  —  Vol.  45(5).  —  P.  351—356.

9.Tapia-Perez  JH,  Sanchez-Aquilar  M,  Torres-Conzo  JG,  Gordillo-Moscoso  A,  Martinez-Perez  P,  Madeville  P,  de  la  Cruz-Mendoza  E,  Chalita-Williams  J.  Effect  of  rosuvastatin  on  amnesia  and  disorientation  after  traumatic  brain  injury.  J.Neurotrauma  —  2008;  —  Vol.  25(8).  —  P.  1011—1017.

10.van  der  Most  P,  Dolga  A,  Nijholt  I,  Luiten  P,  Eisel  U.  Statins:  Mechanisms  of  neuroprotection,  Prog  Neurobiol.  —  2009;  —  Vol.  88(1).  —  P.  64—75.