Нейропротекторная эффективность креатин-аминокислотного комплекса в модели ишемического инсульта у крыс

Введение. По данным ВОЗ, инсульт и его последствия занимают 2-е место по смертности после ишемической болезни сердца. Сотни клинических исследований дали лишь одно разрешенное к применению средство – внутривенное введение рекомбинантного активатора плазминогена, т. е. средство для реканализации. Средства для эффективной нейропротекции, несмотря на огромное число исследований, так и остаются не найденными.

Цель работы – in vivo изучение нейропротекторного действия нового амида креатина (AC-PfA) в отношении неврологических и когнитивных нарушений в модели ишемического инсульта у крыс.

Материал и методы. Модель инсульта (ФИМ) воспроизводили путем окклюзии проксимального участка средней мозговой артерии. Неврологические нарушения оценивали по латентности инициации движения (ЛИД), для исследования когнитивных нарушений использовалась пространственная версия водного теста Морриса. В исследовании использованы 4 группы животных: (1) негативного контроля (ФИМ с в/б-введением физиологического раствора); (2) позитивного контроля (ФИМ с управляемой гипотермией); (3) исследуемого вещества (ИВ, ФИМ с в/б-введением AC-PfA) и (4) ложнооперированных животных.

Результаты. По сравнению с негативным контролем животные, получавшие AC-PfA, демонстрировали более низкую латентность инициации движений уже через день после ФИМ, что свидетельствует о лучшем функциональном состоянии базальных ганглиев и ассоциативных областей коры. Гипотермия во время ФИМ полностью устраняла эффект увеличения ЛИД. В водном тесте Морриса животные, получавшие AC-PfA, в отличие от группы негативного контроля, демонстрировали снижение времени поиска платформы по ходу обучения, а в пробной попытке статистически достоверно отличались по таким показателям, как время на периферии и число пересечений места локализации платформы. Гипотермия не была столь эффективна – животные этой группы обучались медленнее, хотя в пробную попытку уже не отличались от группы с ИВ.

Выводы. Новое производное креатина – его комплексное соединение с аминокислотами – обладает выраженной лечебной эффективностью в отношении когнитивных нарушений, а также улучшает функциональное состояние систем контроля двигательной активности животных после инсульта. При этом по силе положительного воздействия оно превосходит или приближается к воздействию гипотермии, известной как эффективный нейропротекторный прием.

1. World Health Organization Global Health Observatory (GHO) data; Mortality and global health estimates. Available at: https://www.who.int/gho/mortality_burden_disease/en/ (accessed: 04.06.2019).

2. Krishnamurthi RV, Moran AE, Feigin VL, Barker-Collo S, Norrving B, Mensah GA, Taylor S, Naghavi M, Forouzanfar MH, Nguyen G, Johnson CO, Vos T, Murray CJ, Roth GA; GBD 2013 Stroke Panel Experts Group. Stroke Prevalence, Mortality and Disability-Adjusted Life Years in Adults Aged 20-64 Years in 1990–2013: Data from the Global Burden of Disease 2013 Study. Neuroepidemiology. 2015;45(3):190–202. Doi: 10.1159/000441098.

3. Benjamin EJ, Blaha MJ, Chiuve SE, Cushman M, Das SR, Deo R, de Ferranti SD et al. Heart Disease and Stroke Statistics-2017 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 2017;35(10):e146–e603. Doi: 10.1161/CIR.0000000000000485.

4. Broderick JP, Hacke W. Treatment of acute ischemic stroke part I: Recanalization strategies. Circulation. 2002;106:1563–1569. Doi: 10.1161/01.cir.0000030406.47365.26.

5. Broderick JP, Hacke W. Treatment of acute ischemic stroke part II: Neuroprotection and medical management. Circulation. 2002;106:1736–1740. Doi: 10.1161/01.cir.0000030407.10591.35.

6. Furlan AJ. Challenges in acute ischemic stroke clinical trials. Curr. Cardiol. Rep. 2012;14(6):761–766. Doi: 10.1007/s11886-012-0311-9.

7. Neuhaus AA, Rabie T, Sutherland BA, Papadakis M, Hadley G, Cai R, Buchan AM. Importance of preclinical research in the development of neuroprotective strategies for ischemic stroke. JAMA Neurol. 2014;71(5):634–639. Doi: 10.1001/jamaneurol.2013.6299.

8. Bhaskar S, Stanwe P, Cordato D, Attia J, Levi C. Reperfusion therapy in acute ischemic stroke: dawn of a new era? BMC Neurology. 2018;18(1):8. Doi: 10.1186/s12883-017-1007-y.

9. Hong JM, Lee JS, Song HJ, Jeong HS, Choi HA, Lee K. Therapeutic hypothermia after recanalization in patients with acute ischemic stroke. Stroke. 2014;45:134–140. Doi: 10.1161/strokeaha.113.003143.

10. Gu LJ, Xiong XX, Ito T, Lee J, Xu BH, Krams S, Steinberg GK, Zhao H. Moderate hypothermia inhibits brain inflammation and attenuates stroke-induced immunodepression in rats. CNS Neurosci Ther. 2014;20(1):67–75. Doi: 10.1111/cns.12160.

11. Chamorro A. Neuroprotectants in the Era of Reperfusion Therapy. Journal of Stroke. 2018;20(2):197–207. Doi: 10.5853/jos.2017.02901.

12. Rebaudo R, Melani R, Carita F, Rosi L, Picchio V, Ruggeri P, Izvarina N, Balestrino M. Increase of cerebral phosphocreatine in normal rats after intracerebroventricular administration of creatine. Neurochemical Research. 2000;25(11):1493–1495. Doi: 10.1023/A:1007628226044.

13. Balestrino M, Lensman M, Parodi M, Perasso L, Rebaldo R, Melani R, Polenov S, Cupello A. Role of Cr and PCr in neuronal protection from anoxic and ischemic damage. Amino Acids. 2002;23(1–3):221–229. Doi: 10.1007/s00726-001-0133-3.

14. Lensman M, Korzhevskii D, Mourovets V, Kostkin V, Izvarina N, Perasso L, Gandolfo C, Otellin V, Polenov S, Balestrino M. Intracerebroventricular administration of creatine protects against damage by global cerebral ischemia in rat. Brain Res. 2006;1114(1):187–194. Doi: 187-194. /10.1016/j.brainres.2006.06.103.

15. Pardridge WM. Blood-brain barrier drug targeting: the future of brain drug development. Molecular Interventions. 2003;3(2):90–105. Doi: 10.1124/mi.3.2.90.

16. Perasso L, Lunardi GL, Risso F, Pohvozcheva AV, Leko MV, Gandolfo C, Florio T, Cupello A, Burov SV, Balestrino M. Protective effects of some creatine derivatives in brain tissue anoxia Neurochemical Research. 2008;33(5):765–775. Doi: 10.1007/s11064-007-9492-9.

17. Vennerstrom JL, Miller DW. Creatine ester pronutrient compounds and formulations. Patent. Patent number WO0222135. USA, 2002.

18. Wheelwright DC, Ashmead SD. Bioavailable chelates of creatine and essential metals. Patent. Patent number US 6.114.379. 2000.

19. Заявка РФ, МПК 7 А61К 31/661/2. Противоишемический препарат / Применение бензилового эфира креатина в качестве противоишемического препарата / C. А. Поленов, М. В. Ленцман, В. О. Муровец и др.; приоритет 02.04.06. [Polenov CA, Lencman MV, Murovec VO, Izvarina NL, Burov SV, Pohvoshheva AV. Patent application RU, MPK 7 А61К 31/661/2. Anti-Ischemic Drug / Administration of creatinebenzyl ester as the anti-ischemic drug. Priority 02.04.06. (In Russ.)].

20. Lunardi G, Parodi A, Perasso L, Pohvozcheva AV, Scarrone S, Adriano E, Florio T, Gandolfo C, Cupello A, Burov SV, Balestrino M. The creatine transporter mediates the uptake of creatine by brain tissue, but not the uptake of two creatinederived compounds. Neuroscience. 2006;142(4):991–997. Doi: 10.1016/j.neuroscience.2006.06.058.

21. Burov S, Leko M, Dorosh M, Dobrodumov A, Veselkina O. Creatinyl amino acids – new hybrid compounds with neuroprotective activity. J. Pept. Sci. 2011;17:620–626. Doi: 10.1002/psc.1379.

22. Патент 2428414 РФ. Способ получения амидов креатина / С. В. Буров, О. С. Веселкина, М. В. Леко; заявл. 11.03.2009; опубл. 10.09.2011. [Burov SV, Veselkina OS, Leko MV. Method of producing creatine amides. Patent. Patent number RU 2428414. 11.03.2009. (In Russ.).]

23. Заявка WO2010074591A1 РФ. Амиды креатина, способ их получения, средство, обладающее нейропротекторным действием / С. В. Буров, А. Н. Хромов; опубл. 01.07.2010; приоритет 24.12.2008. [Burov SV, Khromov AN. Creatine amides, a method for the production thereof and an agent exhibiting a neuroprotective action. Patent. Patent number WO2010074591A1. Priority 24.12.2008. (In Russ.)].

24. Burov SV, Khromova NV, Khromova AA, Khromov PA. Amides of creatine, method of their preparation, and remedy possessing a neuroprotective activity. Patent. Patent number US 8.350.077 B2. 08.01.2013.

25. Burov SV, Veselkina OS, Leko MV. Process for preparing creatine amides. Patent. Patent number US 8.735.623 B2. 27.05.2014.

26. Власов Т. Д., Чефу С. Г., Байса А. Е. и др. Амиды креатина: перспективы нейропротекции. Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. – 2011. – Т. 97, № 7. – С. 708–717. [Vlasov TD, Chefu SG, Bajsa AE, Leko MV, Burov SV, Veselkina OS. Amidy kreatina: perspektivy nejroprotekcii. Russian Journal of Physiology. 2011;97(7):708–717. (In Russ.)].

27. Bederson JB, Pitts LH, Tsuji M. Rat middle cerebral artery occlusion: evaluation of the model and development of a neurologic examination. Stroke. 1986;17:472–476. Doi: 10.1161/01.STR.17.3.472.

28. Golani I, Wolgin DL, Teitelbaum P. A proposed natural geometry of recovery from akinesia in the lateral hypothalamic rat. Brain Res. 1979;164(1–2):237–267. Doi: 10.1016/0006-8993(79)90019-2.

29. Morris RGM. Spatial localization does not require the presence of local cues. Learning and Motivation. 1981; 12(2):239–260. Doi: 10.1016/0023-9690(81)90020-5.

30. Vorhees CV, Williams MT. Value of water mazes for assessing spatial and egocentric learning and memory in rodent basic research and regulatory studies. Neurotoxicology and Teratology. 2014;45(A):93–108. Doi: 10.1016/j.ntt.2014.07.003.

31. Hauber W. Impairments of movement initiation and execution induced by a blockade of dopamine D1 or D2 receptors are reversed by a blockade of N-methil-D-aspartate receptors. Neuroscience. 1996;73(1):121–130. Doi: 10.1016/0306-4522(96)00036-x.

32. Markgraf CG, Green EJ, Hurwitz BE, Morikawa E, Dietrich WD, McCabe PM, Ginsberg MD, Schneiderman N. Sensorimotor and cognitive consequences of middle cerebral artery occlusion in rats. Brain Res. 1992;575(2):238–246. Doi: 10.1016/0006-8993(92)90085-n.

33. Yonemori F, Yamada H, Yamaguchi T, Uemura A, Tamura A. Spatial memory disturbance after focal cerebral ischemia in rats. J. Cereb. Blood Flow Metab. 1996;16(5):973–980. Doi: 10.1097/00004647-199609000-00022.

34. Dietrich WD, Bramlett HM. Therapeutic hypothermia and targeted temperature management in traumatic brain injury: Clinical challenges for successful translation. Brain Res. 2016;1640(A):94–103. Doi: 10.1016/j.brainres.2015.12.034.

35. Schwab S, Schwarz S, Spranger M, Keller E, Bertram M, Hacke W. Moderate hypothermia in the treatment of patients with severe middle cerebral artery infarction. Stroke. 1998;29(12):2461–2466. Doi: 10.1161/01.str.29.12.2461.

36. Busto R, Dietrich WD, Globus MY, Valdes I, Scheinberg P, Ginsberg MD. Small differences in intraischemic brain temperature critically determine the extent of ischemic neuronal injury. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 1987;7:729–738. Doi: 10.1038/jcbfm.1987.127.

37. Worp HB van der, Sena ES, Donnan GA, Howells DW, Macleod MR. Hypothermia in animal models of acute ischaemic stroke: a systematic review and meta-analysis. Brain. 2007;130(12):3063–3074. Doi: 10.1093/brain/awm083.