CC BY
26
УДК 616.833.115-001-092.9.259
Цимбалюк В.1., Шамаев М.1., Малишева Т.А., Цимбалюк Ю.В., Медведев В.В. Моделювання травматичного пошкодження штракрашального вщдшу зорового нерва кроля
1нститут нейрохГрургп iм. акад. А.П. Ромоданова НАМН Украши, м. Кшв
Вступ. Розробка ефективних метод1в виновного лшування порушень зору е актуальною проблемою сучасноi нейрохiрургii, неврологii та офтальмологи. Втрата працездатносл особами при порушенш фун-кцii зорового аналiзатора, необхiднiсть залучення значних коштiв шд час проведення реабiлiтацii та сощально'1 адаптацii таких хворих зумовлюе соцiально-економiчну значущiсть проблеми.
Травматична оптична нейропаия (ТОН) — пошкодження зорового нерва у будь-якш його частинi, яке завершуеться частковою або повною втратою його функцiй. ТОН е рщюсним, проте, дуже тяжким ускладненням травми очей та черепно-моз-ково'1 травми. Пащенти з ТОН в основному молодого вшу, у 50% з них ТОН супроводжуеться значним зниженням функцп зору [1].
За прямо'1 ТОН вГдзначають безпосереднш вплив травматичного чинника на зоровий нерв та його оболонки. При цьому фактично пошкоджуеться ана-томiчна структура зорового нерва вГд склерального юльця до хiазми з подальшою iшемiею або утворен-ням iнфаркту, а також кровотечi у зоровому нервi та його оболонках. Пряма ТОН майже завжди пов'язана з значним зниженням гостроти зору.
Вивчення ефективност виновного лшування травми зорового нерва можливе лише за умови ви-користання спецiальних експериментальних моделей, яю дозволяють дослiдити ту чи шшу особливiсть позитивного ефекту. Ефектившсть регенерацiйного росту аксонiв через зону травми зорового нерва, ви-повнену матриксними речовинами оргашчжй природи чи аутогенним матерiалом [2, 3], дощльно вивчати на моделях повного переычення зорового нерва.
Найбiльш поширеними моделями травматичного пошкодження зорового нерва е його повне переычення або розчавлення в очноямковш частиш рет-робульбарно [4-6].
Мета дослщження: створити адекватну модель травматичного пошкодження зорового нерва кроля для вивчення методiв впливу вiдновного лiкування на перебГг регенерацiйного процесу.
Матер1али 1 методи дослщження. Експеримент проведений на статевозрших кролях-самцях масою тiла у середньому 2,5 кг. ДослГдження проведен вГд-повiдно до украшських та мiжнародних стандартiв та схваленi етичною комiсiею 1нституту. Тварини роз-подшеш на 6 груп залежно вГд використання варГан-тiв пересiчення лiвого зорового нерва: 1-ша група — переычення внутршньочерепжй частини зорового нерва мiж зоровою хiазмою та виходом зорового нерва з зорового каналу з використанням верхнього бiчного доступу (5 тварин); 2-га група — аналогiчне переычення зорового нерва з використанням субфронтального доступу з резекщею нюхово'1 цибулини (5 тварин); 3-тя група — аналопчне пересiчення з використанням транскальозного доступу (5 тварин);
4-та група — екстракранiальне пересiчення зорового нерва з використанням ретробульбарного доступу (5 тварин); 5-та група — переычення внутрГшньоче-репно'1 частини зорового нерва мiж хiазмою та ви-ходом з зорового каналу з використанням верхнього бiчного екстрадурального доступу (5 тварин); 6-та група — аналогiчне переычення зорового нерва з використанням верхнього бiчного екстрадурального доступу з негайною iмплантацiею в зону переычення фрагмента синтетичного макропористого пдрогелю (5 тварин).
У кожно'1 тварини були номер i мика. Рацiон був стандартним i не змшювався пiд час експерименту. Тварин утримували з вшьним доступом до води та корму при температурi повггря 19...21°С i вiдноснiй вологосл 70-80%.
Для знеболювання вводили сумГш розчинiв кси-лазину й кетамшу (вiдповiдно 15 i 75 мг/кг маси лла тварини). Мiкрохiрургiчнi маншуляцп виконували з застосуванням операцiйного мшроскопа (Zeiss, Jena). Пiсля пересiчення зорового нерва, припинення кровотечi та (у 6-й груш) iмплантацii синтетичного макропористого пдрогелю тверду оболонку головного мозку (ТОГМ), м'яю тканини i шюру в зонi операцш-но'1 рани зашивали крученими полiамiдними хГрур-пчними нитками (умовнi номери 0, 1, Кшвське ПО «ХГмволокно»), накладали два ряди вузлових швiв. Дiлянку рани обробляли 5% спиртовим розчином йоду. Шсля проведення хiрургiчних манiпуляцiй тварин протягом 2-4 год утримували в примщенш з шдвищеною температурою повггря (30...33°С), що е необхiдною вимогою при застосуванш ксилазину. З метою попередження шфекцшних ускладнень внутрГшньом'язово вводили розчин бщилшу-5 (ОАО «Киевмедпрепарат») у звичайнш дозг Як протиза-пальну Г протинабрякову терапш внутрГшньом'язово вводили розчин дексаметазону (KRKA, Словешя) у дозГ 1 мг/кг маси тша тварини.
Одразу шсля виведення тварини з експерименту шляхом передозування зазначених наркотичних засобГв головний мозок разом з зоровими нервами та очними яблуками видаляли, вмщували у 10% розчин нейтрального формалшу. Через 3-4 тиж з фшсованих блоюв шляхом мшропрепарування видаляли окремГ дГлянки зорового нерва. МатерГал оцшювали вГзуально, шсля чого з отримажй дшянки зорового нерва лезами висшали зону травми дов-жиною 5 мм.
Морфолопчш дослГдження проводили з використанням свГтлооптичних спецГальних, оглядових та субмшроскошчних методГв. Вивчали структурш змши рГзних дГлянок зорового аналГзатора. Для мiкроскопiчних дослiджень отримаш фрагменти тканини фiксували у розчинах нейтрального формалшу зростаючо'1 концентрацп (5-7-10%) та заливали в парафш. Мiкротомнi зрiзи (5 мкм) фарбували гема-
токсилшом та еозином, шкрофуксином за методом Кульчицького та тюншом.
Результати та 'Чх обговорення. Пересгчення внутргшньочерепног частини зорового нерва мгж хгазмою та виходом з зорового каналу з використанням верхнього бгчного доступу. Шсля введення у стан глибокого наркотичного сну тварину фшсували на операцшному столику черевцем донизу. Шюру на поверхш голови голили та обробляли розчином йоду. Проводили лшшний розрiз шюри над саптальним швом. Передньою межею розрiзу вва-жали умовну лiнiю, проведену на 1 см ростральшше вiд передньо! надочно! вирiзки, задньою — на 1 см каудальшше брегми. Оюстя вiдшаровували тупим шляхом. Здiйснювали гемостаз, за допомогою високо-частотного стоматолопчного бора накладали фрезовi отвори, якими окреслювали зону трепанацп. Ана-лопчним методом отвори з'еднували один з одним. Фрагмент випиляно! кiстки мав вигляд правильно! трапецп, верхня (менша) основа яко! спрямована рострально, нижня — каудально. Передня межа трепанацiйного отвору — по вшцевому шву, задня — по ламбдоподiбному. ТОГМ розрiзали поздовжньо, лiворуч вiд сагiтального синусу. Тонкий шпатель опускали вглиб порожнини черепа по внутршнш поверхш його лiво'i стшки в дiлянцi трепанацшного вiкна, вiдтискаючи речовину мозку до середини i дозаду.
Кiнцем шпателя доходили до вирiзки на ос-новi черепа, в якiй мiстяться зоровi нерви. Частiше виникала значна кровотеча внаслщок порушення цiлiсностi очно! артерп. Для припинення кровотечi застосовували гемостатичну губку i пiдходили до зорових нервiв, повiльно перемiщуючись медiально i дозаду. Пiсля вiзуалiзацi'! зорового нерва його пе-рерiзали лезом або офтальмолопчними ножицями. В дiлянку мiж куксами нерва укладали фрагмент пдрогелю. Кра! ТОГМ зшивали. Дефект черепа ви-повнювали фрагментом кiстки, який фшсували за допомогою протакрилу. На апоневроз i шкiру накладали пошаровi вузловi шви. Смертнiсть тварин за такого варiанта хiрургiчного втручання становила 90%.
Пересгчення внутргшньочерепног частини зорового нерва на аналоггчному промгжку з використанням субфронтального доступу з резекцгею нюховог цибулини. Особливосл форму-вання операцшно! рани аналопчш наведеним. Шсля розрiзання ТОГМ здшснювали щадну резекцiю лiво! лобово! частки, !! полюса та лiво! нюхово! цибулини. Шсля проведення гемостазу залишки речовини мозку, розташоваш базально, выводили медiально та дозаду. Пiд час маншуляцш поблизу зони залягання зорових нервiв виникала значна кровотеча внаслщок порушення цiлiсностi внутрiшньочерепно! частини внутршньо! сонно! артерi! або середньо! мозково! артерi!. Пiсля досягнення гемостазу та вiзуалiзацi! зорових нервiв пересiкали лiвий зоровий нерв. Мiж куксами укладали фрагмент пдрогелю. Подальшi етапи операцп аналогiчнi наведеним вище. Смерт-шсть тварин за такого варiанту втручання становила 90%.
Пересгчення внутргшньомозковог частини зорового нерва на аналоггчному промгжку з використанням транскальозного доступу. Цей метод
характеризуемся переыченням колша мозолистого лла i формуванням доступу до основи черепа крiзь III шлуночок. Смертнiсть тварин становила 80%.
Екстракрангальне пересгчення зорового нерва з використанням ретробульбарного доступу. Шюру розрiзали по лiвому верхньому краю очно! ямки. Скелетували кiстковi структури, мобШзували м'язи, фiксованi у цш зонi. Пiсля видалення ретро-бульбарно! жирово! клiтковини шпателем вщтискали очне яблуко вперед и донизу.
При спробi вiзуалiзувати зоровий нерв виникала значна венозна кровотеча внаслщок травматизацп верхньо! очно! вени. Шсля досягнення гемостазу у глибиш рани перестали зоровий нерв. Цей споыб виключае можливiсть контролю повноти переачення через наявнiсть щiльних зрощень нерва з навколиш-нiми м'якими оболонками. Укладання пдрогелю мiж куксами не мае сенсу, осюльки вiдсутнiсть чико! фш-сацi! частин зорового нерва унеможливлюе ймовiрну регенерацiю його волокон. При цьому смертшсть тварин досягала 90%.
Пересгчення внутргшньочерепног частини зорового нерва на промгжку мгж хгазмою та ви-ходом з каналу зорового нерва з використанням верхнього бгчного екстрадурального доступу. Зважаючи на недолши апробованих методiв пересi-чення зорового нерва, ми запропонували нову модель цього виду патологи. Шсля лшшного розрiзу шкiри на
1 см латеральшше сагiтального шва та скелетування поверхш черепа формували трепанацшне вшно величиною, наполовину меншою тако! для першого виду доступу; переднш край спiвпадав з лiвою половиною вшцевого шва, серединний — лiвiше вiд сагiтального шва, заднiй — сшвпадав з лiвою половиною ламбдо-подiбного шва, бiчний — по основi надочноямкового виростку черепа. Таким чином, саптальний синус залишався штактним. Не порушуючи цiлiсностi ТОГМ, !! вiдшаровували вiд л1во'Ч бiчно! стшки черепа в межах доступу. Надочноямковий вщросток скелетували i видаляли. Видаляли залишки м'язово! та жирово! тканини i формували доступ до верхнього краю бiчноi стiнки очно! ямки — юстково! пластинки, з яко! виступав надочноямковий вщросток. Ця пластинка формуе верхню i присередню стшки очно! ямки i розташована практично вертикально. Здшснювали резекцш ще! пластинки, опускаючись углиб рани. Резекцш припиняли, коли хщ пластинки змшювався з вертикального на похилий i наближався до горизонтального (рис. 1 кольоровог вкладки). В цш дшянщ (зона над отвором зорового каналу з боку очно! ямки) шд тонким залишком пластинки розта-шований зоровий нерв (в одноiменному канал^.
З боку порожнини черепа для формування доступу до внутршньочерепно! частини зорового нерва выводили тканину мозку у збереженому дуральному мшку медiально i дозаду. Формували доступ до заглиблення на основi черепа, в якому розташоваш зоровi нерви. Проте, над цим заглиб-ленням виявляеться сформована внаслщок змiщення тканини мозку дублшатура ТОГМ, фiксована до кутоподiбного краю заглиблення. Пiсля перфорацп ТОГМ формуеться доступ до зорових нервiв (рис.
2 А, Б кольоровог вкладки). Внутршня сонна та середня мозкова артерп розташоваш дещо дозаду,
що виключае ÍMOBÍpHÍCTb 'ix травмування. Подальшi маншуляцп аналогiчнi наведеним вище. CMepTHicTb при такому варiантi доступу становила 30%.
Вивчення макропрепарапв, спостережень подiб-них втручань свiдчить про повноту переычення зорового нерва, низький стушнь травмування навко-лишнix тканин (рис. 3 колъоровог вкладки).
На свилооптичному рiвнi виявляють дегенера-тивш змiни пошкодженого нерва, переважно його дистально' частини: зменшення дiаметра, зморщу-вання, фокальне розростання сполучно' тканини, неоангюматоз (рис. 4 колъоровог вкладки). Виявлеш «реактивш» змiни пошкодженого нерва: фокальне вростання сполучно' тканини з боку оболонки, виражена вогнищева гiперплазiя астроглп та стро-мальних макрофапв (рис. 5 колъоровог вкладки). П^вняно з iнтактним нервом виявлеш реактивш гiперпластичнi змiни оболонок: потовщення, фо-кальний склероз волокнистих структур, гiперплазiя i пролiферацiя фiбробластiв i пстюципв (рис. 6, 7 колъоровог вкладки).
Таким чином, за сумою показниюв (стушнь травмування речовини мозку , xiрургiчна доступ-нiсть об'екту втручання, можлив^ть iмплантацii у зону пошкодження, можлив^ть вiдтворення моделi) варiант пересiчення зорового нерва кроля з вико-ристанням штракрашального бiчного екстраду-рального доступу, модифшований нами, переважае альтернативнi i може бути усшшно використаний для вдосконалення методiв вiдновного лiкування травматичного пошкодження зорового нерва.
Список лггератури
1. Шеремет Н.Л. Травматическая оптическая нейропатия / Н.Л. Шеремет, О.К. Воробьева // Материалы X науч.-практ. нейроофтальмол. конф. «Актуальные вопросы нейроофтальмологии». — М., 2008. — С.31—35.
2. Light-induced EEG desynchronization and behavioural arousal in rats with restored retinocollicular projection by peripheral nerve graft / H. Sasaki, P. Coffrey, M.P. Villegas-Perez [et al.] // Neurosci. Lett. — 1996. — V.218.
— P.45-48.
3. Thanos S. Regenerating ganglion cell axons in the adult rat establish retinofugal topography and restore visual function / S. Thanos, R. Naskar, P. Heiduschka // Exp. Brain Res. — 1997. — V.114. — P.483-491.
4. Time course profiling of the retinal transcriptome after optic nerve transection and optic nerve crush / M. Agudo, M. C. Pérez-Marín, U. Lönngren [et al.] // Mol. Vis. — 2008.
— V.14. — P.1050-1063.
5. Short and long term axotomy-induced ERG changes in albino and pigmented rats / L. Alarcón-Martínez, P. de la Villa, M. Avilés-Trigueros [et al.] // Mol. Vis. — 2009.
— V.15. — P.2373-2383.
6. Progressive damage along the optic nerve following induction of crush injury or rodent anterior ischemic optic neuropathy in transgenic mice / O. Dratviman-Storobinsky, M. Hasanreisoglu, D. Offen [et al.] // Mol. Vis. — 2008. — V.14. — P.2171-2179.
Одержано 03.11.10
До cmammi Цимбалюка В.1., Шамаева М.1., Малишевог Т.А., Цимбалюк Ю.В., Медведева В.В. «Моделювання травматичного пошкодження Ытракрашального вiддiлу зорового нерва кроля»
Рис. 1. Етап формування операцшного доступу шд Рис. 3. Макропрепарат. Головний мозок кроля
час моделювання переычення внутршньочерепно1 частини лiвого зорового нерва кроля. Стршками позначено латеральну поверхню лiвоï пiвкулi великого мозку шсля обмежежй резекцп бiчноï стшки черепа у цш дiлянцi.
через 10 м^ пiсля пересiчення зорового нерва та iмплантацiï гiдрогелю. М^це пересiчення вказане стрiлкою.
ШШШЖ
Рис. 2. 1нтраоперацшне спостереження. Стан шсля переычення зорового нерва (А) та iмплантацiï пдрогелю в зону переычення (Б), вико-наних з використанням штракрашального бiчного екстрадурального доступу. Зб.х12. Мiсце пересiчення та iмплантацiï вказане стрiлками.
Рис. 4. Мшрофото. Поперечний зрiз зорового нерва кроля через 9 м^ пiсля його переычення (вказане стршками) та iмплантацiï пдрогелю. Фрагменти зорових нервiв i оболонок мозку. Забарвлення гематоксилшом i пiкрофуксином. Зб.х125.
Рис. 5. Мшрофото. Зоровий нерв кроля через 9 м^ шсля його переычення та iмплантацiï пдрогелю. Забарвлення гематоксилшом i еозином. Зб.х400.
Рис. 6. Мшрофото. Зоровi нерви кроля через 9 мш пiсля ïx переычення та iмплантацiï гiдрогелю. 1нкапсульований фрагмент пдрогелю в товш^ спо-лучно'1 тканини (вказано стрiлками). Забарвлення гематоксилшом i еозином. Зб.х400.
Рис. 7. Мшрофото. У товш^ рубця, на м^щ пере-сiчення й iмплантацiï гiдрогелю виявленi його залишки (вказано стршками). Забарвлення гематоксилшом i еозином. Зб.х800
Цимбалюк B.I., Шамаев М.1., Малишева Т.А., Цимбалюк Ю.В., Медведев В.В.
Моделювання травматичного пошкодження штракрашального в1ддшу
зорового нерва кроля
1нститут нейрохiрурrií iM. акад. А.П. Ромоданова НАМН Укра!ни, м. Ки!в Представлено орипнальну модель повного пересiчення зорового нерва кроля в штракрашаль-ному вщдШ. Вивчено повноту пересiчення, можливiсть застосування негайно! iмплантацií в зону травми нерва синтетичного макропористого пдрогелю. Проаналiзованi альтернативнi варiанти нейрохiрургiчних доступiв для переачення зорового нерва з точки зору показниюв смертностi тварин у ранньому шсляоперацшному перiодi. Ключов1 слова: зоровий нерв, модел1 переЫчення.
Цымбалюк В.И., Шамаев М.И., Малышева Т.А., Цымбалюк Ю.В., Медведев В.В.
Моделирование травматического повреждения интракраниального отдела
зрительного нерва кроля
Институт нейрохирургии им. акад. А.П. Ромоданова НАМН Украины, г. Киев Представлена оригинальная модель полного пересечения зрительного нерва кроля в инт-ракраниальном отделе. Изучены полнота пересечения, возможность использования немедленной имплантации в зону травмы нерва синтетического макропористого гидрогеля. Проанализированы альтернативные нейрохирургические доступы для пересечения зрительного нерва с точки зрения показателей смертности животных в раннем послеоперационном периоде. Ключевые слова: зрительный нерв, модели пересечения.
Tsymbalyuk V.I, Shamaev M.I., Malysheva T.A., Tsymbalyuk Yu.V., Medvedev V.V.
Rabbit's optic nerve intracranial traumatic damage modelling
Institute of Neurosurgery named after acad. A.P. Romodanov of National Academy of Medical Sciences of Ukraine, Kyiv An original model of intracranial optic nerve complete transaction is given. The completeness of transection, possibility of synthetic macroporous hydrogel immediate implantation into the nerve injury zone were studied. The alternative neurosurgical accesses for optic nerve transection were analyzed taking into account animals' mortality in early postoperative period. Key words: optic nerve, models of transection.
Коментар
до статтi Цимбалюка В.1. i ст'вавтор/в «Моделювання травматичного пошкодження ¡нтракрашального в/дд/лу зорового нерва кроля»
Оджею з причин втрати функцш зору е черепно-мозкова травма з ураженням перифершного нейрона зорового шляху, а саме: зорового нерва, зорового пере-хрестя, зорового тракту. Найчаспше травматична оптична нейропаля виникае при переломi юсток основи черепа в зоровому канал^ де зоровий нерв щтьно прилягае до навколишжх юсткових структур, а також у промiжку мiж хiазмою та штракрашальним входом у зоровий канал. Саме на цих дтянках зорового шляху можливе повне переачення зорового нерва, його стискання, виникнення шемп, втрата функцш зору.
Вщновне лкування мало ефективне, а при переа-ченж або шемп зорового нерва з повною втратою зору — взагалi безперспективне.
lмовiрно, ефективне лкування пошкодженого зорового нерва можливе шляхом вщновлення регенерацш-ного росту аксошв в зож травми.
Пщ час роботи виникла необхщжсть створити адекватну модель травматичного пошкодження зорового нерва кроля. Як свщчили результати п'яти апробованих варiантiв, ттьки штракражальне переачення зорового нерва мiж зоровим
перехрестям та виходом з зорового каналу з використан-ням верхнього бiчного екстрадурального доступу забез-печило зменшення смертност тварин до 30%, в шших спостереженнях смертнють становила 90%.
Слщ вщзначити, що автори запропонували новий метод моделювання цього виду патологи. В експеримен-тальних дослщженнях цей метод допоможе дослщникам з меншими втратами тварин бтьш усшшно здшснювати iмплантацiю синтетичного макропористого пдрогелю в зону ураження зорового нерва пщ час вивчення нагаль-них проблем вщновлення функцш зору при черепно-мозковш травмi.
£ неточний ви^в про можливiсть повного переачення або розчавлення зорового нерва в очноямковш частит ретробульбарно. Як правило, таке пошкодження виникае в зоровому каналi i на основi мозку.
Авторами проведена значна експериментальна робота, яка дае можливють глибше i цiлеспрямованiше вiдтворювати травматичне переачення зорового нерва на кролях з подальшим вивченням регенерацп росту аксошв в зож травми зорового нерва.
Л.В. Задояний, канд. мед. наук нейроофтальмолог, старший науковий спвроб1тник 1нституту нейрох/'рургп ¡м. акад. А.П. Ромоданова НАМН УкраУни
