Заболевания сердечно-сосудистой системы являются самыми распространенными в мире. Ими страдают около 3,5% населения земного шара. Занимая первое место среди причин потери трудоспособности и смертности больных, они служат причинами более трети летальных исходов [1].
Во всем мире постоянно ведется поиск новых лекарственных препаратов для коррекции нарушений сердечно-сосудистой системы. Определенный интерес в этом плане представляет бензотриазол и его производные. Широкий спектр действия и высокая активность триазола и его производных обусловили их значение в качестве фармакологически активных соединений, но в качестве препаратов для коррекции сердечно-сосудистой деятельности триазольные производные изучены крайне мало.
Бензотриазол представляет собой гетероциклическое соединение, содержащее три атома азота, с химической формулой C6H5N3. Бензотриазол - это простейший представитель класса бензотриазолов, который состоит из бензольного ядра, объединенного с 1H-1,2,3-триазольным кольцом.
У бензотриазола и его производных кумулятивные свойства не выражены. Тем не менее, при длительном введении их в организм у животных развивается хроническая интоксикация [2].
Ядро триазола присутствует в качестве основного структурного компонента во множестве категорий лекарственных средств, таких как противомикробные, противовоспалительные, анальгетические, противоэпилептические, противовирусные, противоопухолевые, антигипертензивные, противомалярийные, местные анестетики, противотревожные, антидепрессантные, антигистаминные, антиоксидантные, противотуберкулезные, противодиабетические средства, средства против ожирения, иммуномодуляторы и т. д. Широкий спектр действия и высокая активность триазола и его производных обусловили их значение в качестве фармакологически активных соединений.
Реакционная способность бензотриазолов позволяет их использовать для получения других гетероциклических соединений в результате разнообразных реакций, приводящих к раскрытию цикла и образованию реакционноспособных интермедиатов [3].
Учитывая такие разнообразные эффекты, можно предположить, что бензотриазол и 1H-бензотриазол-1-ил-метанол могут обладать кардиотропным действием.
Условия и методы исследования
В целях исключения сложных и многообразных регулирующих влияний, имеющих место в целостном организме и могущих повлиять на чистоту эксперимента, исследования проводились на модели, в качестве которой использовался препарат изолированного по Штраубу сердца лягушки.
В экспериментах определялись следующие показатели сердечной деятельности: частота сердечных сокращений (определялась визуально по секундомеру), ударный объем, минутный объем сердца.
Для точного определения объемных показателей методика была слегка модифицирована, а именно применялась градуированная канюля, зная внутренний радиус которой и визуально определяя подъем столба жидкости во время систолы, можно было достаточно точно определить величину ударного объема сердца. В качестве исходного раствора в эксперименте использовали раствор Рингера следующего состава (в г/л):
NaCl – 6,5; KCl – 0,2; CaCl – 0,2; NaHCO3 – 0,1.
Исследование включало в себя две серии экспериментов. Были исследованы эффекты каждого из препаратов в отдельности на силу и частоту сокращений изолированного сердца лягушки. Изучалось изменение параметров сердечной деятельности под влиянием бензотриазола и его химического производного 1H-бензотриазол-1-ил-метанола.
В первой серии из шести экспериментов был использован раствор 1H-бензотриазол-1-ил-метанола в следующих концентрациях: 10-8 М, 10-6 М, 10-4 М, 10-2 М.
Во второй серии из шести экспериментов был использован раствор бензотриазола в тех же концентрациях:
Для определения зависимости сердечного выброса от величины пост-нагрузки и проявления закона Франка–Старлинга градуированная канюля последовательно заполнялась следующими объемами исследуемых растворов: 54 мкл, 108 мкл, 162 мкл, 216 мкл, 270 мкл, 324 мкл (0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 делений шкалы соответственно).
Для обеспечения физиологических условий деятельности сердца, а именно с целью предотвращения подсыхания его наружной поверхности, сердце периодически орошалось раствором Рингера для холоднокровных.
Результаты экспериментов были подвергнуты статистической обработке с применением критерия Стьюдента. Все данные представлены как средние значения ± стандартные ошибки. Для построения графиков пользовались программным пакетом Sigma Plot. Статистически значимыми считались изменения со значениями: * – р<0,05; ** – р<0,01; *** – р<0,001.
Результаты и их обсуждение
В результате проведенных исследований было установлено, что бензотриазол и 1Н-бензотриазол-1-ил-метанол оказывают выраженное влияние на функциональное состояние сердца. Общая тенденция влияния исследуемого вещества на препарат изолированного сердца лягушки была следующая.
По сравнению с контролем, в качестве которого был эксперимент с раствором Рингера для холоднокровных, наблюдались следующие процентные изменения.
На рис.1 видны изменение частоты сердечных сокращений при использовании растворов бензотриазола. В концентрациях от 10−6 М до 10-2 М раствор бензотриазола вызвал отрицательный хронотропный эффект. При концентрации 10−8 М статистически значимых изменений не наблюдалось. По мере увеличения концентрации эффект становится более выраженным.
Рисунок 1. Изменение частоты сердечных сокращений при действии бензотриазола на изолированное сердце лягушки.
*– р<0,05; ** – р<0,01; *** – р<0,001.
При использовании раствора бензотриазола в концентрации 10-6 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузках 270 мкл, 324 мкл и составили -45,5±7,8% (р<0,05), -55,6±6,0% (р<0,01).
При использовании раствора бензотриазола в концентрации 10-4 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузках 108 мкл, 216 мкл, 270 мкл, 324 мкл и составили -31,8±7,8% (р<0,05), -44,9±7,9% (р<0,05), -54,0±5,8% (р<0,001), -65,2±1,8% (р<0,001) соответственно.
При использовании раствора бензотриазола в концентрации 10-2 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузках 162 мкл, 216 мкл, 270 мкл, 324 мкл и составили -93,2±3,9% (р<0,001), -97,9±1,4% (р<0,001), -100,0±0% (р<0,001), -100±0% (р<0,001) соответственно.
На рис. 2 видны изменения частоты сердечных сокращений при использвании растворов 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола. В концентрациях от 10−8 М до 10-2 М раствор 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола вызвал отрицательный хронотропный эффект. Изменения не имели четкой корреляции с дозой препарата.
Рисунок 2. Изменение частоты сердечных сокращений при действии 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола на изолированное сердце лягушки.
*– р<0,05; ** – р<0,01; *** – р<0,001.
При использовании раствора 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола в концентрации 10-8 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузках 54 мкл, 162 мкл, 216 мкл и составили -45,2±5,5% (р<0,05), -37,3±3,5% (р<0,05), -30,5±0,4% (р<0,01), соответственно.
При использовании раствора 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола в концентрации 10-6 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузках 54 мкл, 162 мкл, 216 мкл, 324 мкл и составили -42,8±3,2% (р<0,01), -32,7±2,4% (р<0,05), -30,3±1,5% (р<0,01), -30,4±0,8% (р<0,01), соответственно.
При использовании раствора 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола в концентрации 10-4 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузках 54 мкл, 108 мкл, 162 мкл, 216 мкл, 270 мкл и составили -41,7±4,9% (р<0,05), -39,2±2,5% (р<0,01), -32,7±3,1% (р<0,05), -30,3±2,8% (р<0,01), -26,3±0,5% (р<0,001) соответственно.
При использовании раствора 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола в концентрации 10-2 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузках 54 мкл, 108 мкл, 162 мкл, 270 мкл, 324 мкл и составили -62,5±5,2% (р<0,01), -66,8±5,4% (р<0,001), -71,0±5,5% (р<0,01), -78,5±15,2% (р<0,05), -80,8±15,4% (р<0,05) соответственно.
Как видно из рис. 3 бензотриазол вызывал положительный инотропный эффект. В области максимальных концентраций эффект сменился на противоположный.
Рисунок 3. Изменение ударного объёма при действии бензотриазола на изолированное сердце лягушки.
*– р<0,05; ** – р<0,01; *** – р<0,001
При использовании раствора бензотриазола в концентрации 10-6 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузках 108 мкл, 162 мкл, 216 мкл, 324мкл и составили 53,4±12,1% (р<0,05), 39,6±8,3% (р<0,01), 44,3±5,3% (р<0,01), 33,2±4,2% (р<0,01) соответственно.
При использовании раствора бензотриазола в концентрации 10−4 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузке 108 мкл, 270 мкл, 324 мкл и составили 57,6±15,4% (р<0,05), 33,8±8,8% (р<0,05), 33,9±6,8% (р<0,05) соответственно.
При использовании раствора бензотриазола в концентрации 10−2 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузке 270 мкл, 324 мкл и составили -100,0±0% (р<0,001), -100,0±0% (р<0,001) соответственно.
Изменение величины минутного объема представляет собой совокупность изменений ударного объема и частоты сердечных сокращений. На приведенных гистограммах видно, что статистически значимые изменения наблюдались при использовании раствора бензотриазола в концентрациях 10−6 М и 10-2 М.
При использовании раствора бензотриазола в концентрации 10−6 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузке 324 мкл и составили 40,3±9,5%(р<0,05).
При использовании раствора бензотриазола в концентрации 10−4 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузке 216 мкл, 270 мкл, 324 мкл и составили -23,2±7,8% (р<0,05), -37,5±6,2%(р<0,01), -53,2±3,9%(р<0,001).
При использовании раствора бензотриазола в концентрации 10−2 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузке 162 мкл, 216 мкл, 270 мкл, 324 мкл и составили -93,1±3,5% (р<0,001), -98,2±1,1%(р<0,001), -100,05±0%(р<0,001), -100,03±0%(р<0,001).
Как видно на рис. 4, в области низких концентраций 1Н-бензотриазол-1-ил-метанол также вызывал положительный инотропный эффект. При использовании 10-2 М раствора 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола в области максимальных пост-нагрузок эффект сменился на противоположный.
Рисунок 4. Изменение ударного объёма при действии 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола на изолированное сердце лягушки.
*– р<0,05; ** – р<0,01, *** – р<0,001.
При использовании раствора 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола в концентрации 10−8 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузках 108 мкл, 216 мкл, 270 мкл и составили 42,6±7,5% (р<0,05), 22,5±4,3% (р<0,05), 16,2±2,1% (р<0,05) соответственно.
При использовании раствора 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола в концентрации 10-6 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузках 270 мкл и составили 23,2±5,6% (р<0,05).
При использовании раствора 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола в концентрации 10-4 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузках 54 мкл, 108 мкл, 216 мкл, 270 мкл, 324 мкл и составили 93,0±24,3% (р<0,05), 62,3±12,4% (р<0,05), 36,3±6,4% (р<0,01), 27,8±3,2% (р<0,05), 24,3±6,3% (р<0,05) соответственно.
При использовании раствора 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола в концентрации 10-2 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузках 54 мкл, 270 мкл и составили 29,1±3,5% (р<0,001), -48,4±28,5% (р<0,05) соответственно.
Изменение величины минутного объема представляет собой совокупность изменений ударного объема и частоты сердечных сокращений. На приведенных гистограммах (рис 5, 6) видно, что при использовании растворов бензотриазола и 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола статистически значимые изменения наблюдались в концентрациях от 10−6 М до 10-2 М.
Рисунок 5. Изменение минутного объёма при действии бензотриазола на изолированное сердце лягушки.
*– р<0,05; ** – р<0,01; *** – р<0,001
При использовании раствора бензотриазола в концентрации 10−6 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузке 108 мкл и составили 34,3±9,1% (р<0,05).
При использовании раствора бензотриазола в концентрации 10−4 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузке 54 мкл и 108 мкл и составили 21,8±8,7% (р<0,01), 17,1±5,3% (р<0,05)
При использовании раствора бензотриазола в концентрации 10−2 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузке 162 мкл, 216 мкл, 270 мкл, 324 мкл и составили -93,1±3,5% (р<0,001), -98,2±1,1%(р<0,001), -100,0±0,2%(р<0,001), -100,0±0,2%(р<0,001).
Рисунок 6. Изменение минутного объёма при действии 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола на изолированное сердце лягушки.
*– р<0,05, ** – р<0,01.
При использовании раствора 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола в концентрации 10-6 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузке 54 мкл и составила 16,8±2,5% (р<0,05).
При использовании раствора 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола в концентрации 10-4 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузках 54 мкл, 108 мкл, 216 мкл и составили 26,6±3,9% (р<0,05), 11,8±1,2% (р<0,01), 9,9±2,1% (р<0,01) соответственно.
При использовании раствора 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола в концентрации 10-2 М статистически значимые изменения наблюдались при пост-нагрузках 54 мкл, 216 мкл, 270 мкл и составили -58,4±4,1% (р<0,01), -83,4±11,3% (р<0,05), -88,3±14,2% (р<0,01) соответственно.
На гистограммах, где показаны изменения ударного объема в абсолютных величинах, видно, что закон Франка–Старлинга строго соблюдался только при использовании растворов бензотриазола и 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола в концентрациях 10-8 - 10-4 М (Рис. 7,8). При концентрации раствора 10-2 М в области максимальных пост-нагрузок закон Франка-Старлинга нарушается.
Рисунок 7. Изменение ударного объёма при действии 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола на изолированное сердце лягушки.
*– р<0,05; ** – р<0,01; *** – р<0,001.
Рисунок 8. Изменение ударного объёма при действии 1Н-бензотриазол-1-ил-метанола на изолированное сердце лягушки.
*– р<0,05; ** – р<0,01; *** – р<0,001.
Результаты проведенных экспериментальных исследований показали, что бензотриазол и 1Н-бензотриазол-1-илметанол оказывают выраженное влияние на функциональное состояние сердца, а именно на частоту сердечных сокращений, ударный объём и минутный объём сердца (Рис 1 - 8).
Во многих исследованиях было выявлено, что бензотриазольные производные обладают свойствами активаторов и сенситайзеров Са2+, а также обладают способностью ингибировать действие фосфодиэстеразы-3 (ФДЭ-III). Они усиливают инотропную функцию в результате повышения уровня внутриклеточного кальция и увеличения чувствительности миофиламентов к кальцию. Кроме того, данная группа препаратов понижает порог концентрации кальция, при котором наступает инициация скольжения кардиальных волокон актина [5]. Точный механизм действия ингибиторов ФДЭ-III по-прежнему остается невыясненным. Известно, что основное количество ФДЭ-III в организме находится именно в сердечной мышце. Ингибирование данного фермента приводит к увеличению концентрации цАМФ; вход ионов кальция в клетку через кальциевые каналы растет, что увеличивает инотропный потенциал миокарда [6].
В НИИ фармакологии им. В.В. Закусова РАН длительное время изучают производные бензимидазола и других кольцевых структур [5]. Согласно их исследованиям препараты обладают свойствами блокаторов быстрых натриевых каналов и проявляют антиаритмическую активность [5]. Можно предположить, что бензотриазол и его исследуемое производное уменьшает скорость медленной диастолической деполяризации в пейсмекерных клетках синусового узла, вызывая снижение ЧСС. Как видно из вышеуказанных рисунков, при увеличении концентрации препарата отрицательный хронотропный эффект становится более выраженным, что свидетельствует о патологическом действии исследуемых веществ на сердце лягушки
Заключение
Таким образом, в данном исследовании было продемонстрировано, что бензотриазол и 1Н-бензотриазол-1-ил-метанол оказывают сходное воздействие на препарат изолированного сердца лягушки, а именно отрицательное хронотропное и положительное инотропное влияние. Наиболее выраженные изменения наблюдались при использовании растворов препаратов в концентрации 10-4 М. В высоких концентрациях отмечается патологическое действие исследуемых веществ. Нарушения закона Франка-Старлинга бензотризол и 1Н-бензотриазол-1-ил-метанол в концентрациях 10-8 М, 10-6 М и 10-4 М не вызывали.
Список литературы
- Амосова, К. М. Клиническая кардиология [Текст] / К. М. Амасова // Здоровье. – 1997. – 704 с.
- Паустовская, В. В. Структура ингибиторов коррозии металлов: токсичность, характер действия на организм [Текст] / В.В. Паустовская// Институт медицины труда АМН Украины. – 2010. – 212 с.
- Джоуль, Дж. Химия гетероциклических соединений [Текст] / Дж. Джоуль., К. Миллс // Москва: Мир. – 2004. –728 с.
- Роберто Хинес, М. Д. Новые кардиотонические препараты / пер. с англ. [Электронный ресурс]/ М.Д Роберто Хинес. – URL:http://rusanesth.com/stati/intensivnaya-terapiya/
- Гурова, Н. А. Производные бензимидазолов - новый класс кардиопротекторных средств [Текст]: диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук /Гурова Наталья Алексеевна. –В., 2015.–340 с.
- Роберто Хинес, М. Д. Новые кардиотонические препараты/ пер. с англ. [Электронный ресурс]/ М.Д Роберто Хинес. – URL:http://rusanesth.com/stati/intensivnaya-terapiya/ (дата обращения: 6.06.2023).
