CC BY
26
УДК 612.7; 591.17
СОСТОЯНИЕ СПИНАЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА В УСЛОВИЯХ ПОСТТРАВМАТИЧЕСКОЙ РЕОРГАНИЗАЦИИ МОТОРНОЙ ФУНКЦИИ
Чеботарев М.А., Еремеев A.A., Болтина Т.В., Плещинский И.Н. Казанский государственный университет, г. Казань, Россия,
Оценивали рефлекторную активность спинального двигательного центра икроножной мышцы при нарушении моторики. Эксперименты проводили на 22 нелинейных лабораторных крысах в следующих опытных сериях: 1) при пережатии седалищного нерва; 2) при односторонней тенотомии. Контрольными служили данные, полученные при исследовании интактных животных. В работе использовали электромиографические методы исследования. Обнаружено, что через 5 суток после выключения одной из конечностей из общего паттерна моторики наблюдаются преобразования функционального состояния спинального двигательного центра в виде повышения его рефлекторной активности. Изменения носят компенсаторный характер и, очевидно, являются следствием трансформации афферентного и/или аксоплазматического притока. Ключевые слова: двигательная функция, двигательный центр.
Введение
Одним из наиболее важных и актуальных направлений медицины и физиологии, требующим особого внимания, является изучение природы двигательных патологий и разработка систем их профилактики.
Известно, что травма соматического нерва приводит к значительным функциональным изменениям во всех звеньях поврежденной нейро-моторной системы. В этих случаях происходит мобилизация целого ряда физиологических механизмов, к числу которых относятся: способность сохранившихся мотонейронов к восприятию сигнала о наличии денервированных мышечных волокон; ветвление аксонов (спраутинг); способность вновь образованных нервных тер-миналей находить денервированные волокна, вступать с ними в контакт, создавать нервно-мышечный синапс и затем подчинять генетический и биохимический аппараты мышечной клетки своему контролю [1; 2 и др.]. Ряд денервационноподобных изменений в мышце наблюдается и в случае ограничения ее двигательной функции без нарушения иннервации (те-нотомия, иммобилизация). В этих условиях показана атрофия мышечных волокон [3]; появление внесинаптических ацетилхолинорецепторов [4; 5]; изменения фенотипа мышцы [6; 7]; терминальный спраутинг в концевых пластинках [8]. Однако функциональное состояние центральных структур нейро-моторной системы в условиях реорганизации моторики остается недостаточно изученным.
Целью настоящей работы являлась оценка рефлекторной активности спинального двигательного центра икроножной мышцы (ИМ) крысы при нарушении моторики.
Материалы и методы исследования
Исследование проводили на 22 нелинейных лабораторных крысах массой 130 - 150 г в следующих экспериментальных сериях:
1) При травме седалищного нерва (8 животных).
Повреждение осуществляли по стандартной методике ^ De Angelis et al., [9]. Под общим
эфирным наркозом в асептических условиях препарировали ствол нерва и накладывали на него зажим типа «москит» на 40 секунд; протяженность участка пережатия составляла 2 мм; место сдавливания — на 1.5 - 2 см выше коленного сустава.
2) При односторонней тенотомии (7 животных).
Под общим эфирным наркозом в асептических условиях выделяли пяточное (ахиллово) сухожилие в месте прикрепления к стопе и иссекали его фрагмент длиной 2 - 3 мм.
Через 5 суток после предварительной операции у спинализированных животных в ипсилате-ральной ИМ регистрировали электрические потенциалы, вызванные раздражением седалищного нерва одиночными прямоугольными импульсами. Интенсивность стимулов варьировала от 0.1 до 40.0 В, длительность 0.5 мс. Для регистрации ответов была использована оригинальная экспериментальная установка на базе электромиографа MG-42 фирмы «Медикор», пpoцeccopa Pentium и программного обеспечения «Miograf».
Рефлекторную активность двигательного центра оценивали методом тестирования рефлекторного (Н-) ответа, представляющего собой реакцию спинальных мотонейронов на афферентную стимуляцию. Определяли порог возникновения и максимальную амплитуду потенциала. Также регистрировали моторный (М-) ответ, являющийся электрическим потенциалом мышцы, возникающим при раздражении эффе-рентов. Вычисляли отношение максимальных амплитуд рефлекторного и моторного ответов [(Нтах/Мтах)*100%].
В качестве контрольных использовали данные, полученные при исследовании интактных животных (n=7). Статистическую обработку производили с использованием пакета прикладных программ «Origin». Достоверность результатов определяли по t- критерию Стьюдента.
Результаты исследования и их обсуждение
Экспериментальная травма седалищного нер-
" Поддержано грантом РФФИ № 07-04-01599
ва не приводила к полному прекращению проведения по нему, однако изменения амплитуды и порога, регистрируемых рефлекторных ответов ИМ свидетельствовали о безусловном воздействие пережатия на функциональное состояние ипсилатеральной нейро-моторной системы. Так, через 5 суток после повреждения нервного волокна интенсивность порогового для возникновения Н-ответа ИМ раздражения уве-
личилась и составила 240.6±10% (р<0.01), максимальная амплитуда рефлекторного ответа снижалась до 23.2±3% (р<0.01) по сравнению с данными, полученными при исследовании ин-тактных животных. Величина отношения максимальных амплитуд Н- и М-ответов составила 134±4% (р<0.01). Результаты представлены на рисунке 1.
% 250 200 150 100 50 0
% 250 200 150 100 50 0
су т.
I ~ I 5
% 250 200 150 100 50 0
сут.
сут.
Рис. 1. Значения параметров рефлекторного ответа ипсилатеральной икроножной мышцы крысы
через 5 суток после пережатия седалищного нерва. По оси абсцисс обозначены сутки после операции. По оси ординат: А - значения порога, Б - значения максимальной амплитуды рефлекторного ответа, В - значение Нтах/Мтах, выраженные в процентах по отношению к контролю. Прерывистой линией обозначены контрольные данные,
принятые за 100%. **- достоверность, р<0.01.
Показано, что развитие патологического процесса в различных участках нервной системы сопровождается преобразованием функционального состояния сегментарного аппарата в виде изменения рефлекторной возбудимости, что и отражается на различных параметрах Н-ответа [10; 11 и др.]. При посттравматической дегенерации аксонов и их терминалей денерви-рованная часть клеток - мишеней может становиться увеличенно чувствительной к оставшемуся афферентному входу. Подобное явление известно, как «закон денервации» [12]. Денер-вационная суперчувствительность может вести к увеличению рефлекторной активности [13]. Сходные результаты были получены и в наших исследованиях: увеличение значения Нтах/Мтах ИМ свидетельствовало о повышении рефлекторной возбудимости соответствующего двигательного центра и расширении мотонейронного пула реагирующего на стимуляцию. В то же
время, порог Н-ответа ИМ после пережатия седалищного нерва был увеличен, максимальная амплитуда снижена. Такие изменения, на наш взгляд, являются следствием нарушения проведения по нервному волокну в результате механического повреждения.
Результаты, полученные в условиях перерезки пяточного сухожилия, также указывали на увеличение рефлекторной возбудимости спиналь-ных мотонейронов ИМ. Так, через 5 суток после нарушения моторики без ограничения проведения по нерву порог Н-ответа уменьшался до 40±10% (р<0.01), амплитуда возрастала и достигала 171 ±11% (р<0.01). Значение отношения максимальных амплитуд рефлекторного и моторного ответов увеличивалось и составляло 160±10% (р<0.01), по сравнению сданными контрольной серии экспериментов. Результаты представлены на рисунке 2.
% 200 -| 150 -100 -50 -
**
% 200 -| 150 -100 50 Н 0
% 200 150 100 50
сут.
5 сут. 5 сут. 5
Рис. 2. Значения параметров рефлекторного ответа ипсилатеральной икроножной мышцы крысы
через 5 суток после односторонней перерезки пяточного сухожилия. По оси абсцисс обозначены сутки после операции. По оси ординат обозначены: А - порог, Б - амплитуда рефлекторного ответа, В - значение отношения Нтах/Мтах выраженные в процентах по отношению к контролю. Прерывистой линией обозначены контрольные данные, принятые за
100%. **- достоверность, р<0.01. Регистрируемое в наших экспериментальных условиях повышение рефлекторной активности
5
5
0
0
двигательного центра ИМ означает, очевидно, развитие определенной стадии компенсации нарушения моторики. Известно, что нервная система адаптируется к ограничению движений [14 и др.]. Изменение состояния двигательных центров может являться следствием нарушения опорной афферентации, которой отводится высокая степень участия в двигательном контроле [15]. Снижение или устранение поступления афферентной импульсации к мотонейрону может приводить к повышению его возбудимости [16; 17 и др.]. Увеличение ЭМГ- активности, наблюдаемое в результате пребывания в условиях моделируемой микрогравитации, объясняется исследователями как компенсаторное повышение нисходящих нервных влияний в ответ на снижение сократительных способностей мышечных волокон [18].
В качестве другой причины изменения состояния центров, не исключающей первую, можно рассматривать транспортируемые по аксонам к телу нервной клетки с периферии те или иные вещества. Так, показано, что введение аксо-плазмы из поврежденного нерва в непострадавший нейрон вызывает электрофизиологические изменения, сходные с посттравматическими [19].
Таким образом, при выключении одной из конечностей из общего паттерна моторики наблюдаются преобразования функционального состояния спинального двигательного центра в виде повышения его рефлекторной активности. Изменения носят компенсаторный характер и, очевидно, являются следствием трансформации афферентного и/или аксоплазматического притока.
Литература
1. Zhang Z. Long-term evaluation of rat peripheral nerve repair with end-to-side neurorhaphy / Z. Zhang, P.N. Soucacos, A.E. Beris [at al.] // Microsurg.- 2000.- V. 16, № 4.- P. 303-311.
2. Koob J.W. Induction of regional collateral sprouting following muscle denervation // J.W. Koob, A. Mo-radzadeh, A. Tong [et al.] // Laryngoscope - 2007. -V. 117, № 10. - P. 1735-1740.
3. Wang Y.Y. Expression of myosin heavy chain IIx mRNA as a molecular marker of disuse of soleus muscle in rats / Y.Y. Wang, Z.B. Yu, M.J. Xie [et al.] // Space Med. Eng. (Beijing). - 2002. - V. 15. - P. 260264.
4. Волков E.M. Факторы нейротрофического контроля ацетилхолиновой рецепции скелетных мышц / Е.М. Волков // Успехи физиол. наук. - 1989. - Т. 20, № 2. - С. 26-45.
5. Zhang L. Vascular adaptation to microgravity / Zhang L., Papadopoulos A., Delp M. // J. Appl. Physiol. -2004. - V. 97. - P. 1584 - 1587.
6. Noirez P. Differential modification of myosin heavy chain expression by tenotomy in regenerating fast and slow muscles of the rat / P. Noirez, O. Agbulut, A. Ferry // Exp. Physiol. - 2000. - V. 85, № 2. - P. 187191.
7. Yu Z.B. Differential regulation of myofilament protein isoforms underlying the contractility changes in skeletal muscle unloading / Z.B. Yu, F. Gao, H.Z. Feng [et al.] // Am. J. Physiol. Cell Physiol. - 2007. - V. 292, № 3. - P. 1192-1203.
8. English A.W. Cytokines, growth factors and sprouting at the neuromuscular junction / A.W. English // J. Neurocytol. - 2003. - V. 32. - P. 943-960.
9. De Angelis C. Acetyl-L-carnitine prevents agede-pendent structural alterations in rat peripheral nerves and promotes regeneration following sciatic nerve injury in young and senescent rats / C. De Angelis, C. Scarfo, M. Falcinelli [et al.] // Exp. Neurol.- 1994.- V. 128.- P. 103-114.
10. Гехт Б.Н. Теоретическая и клиническая электромиография / Б.Н. Гехт - Л.: Наука, 1990.- 229 с.
11. Lagerquist O. Stimulus pulse-width influences H-reflex recruitment but not H(max)/M(max) ratio / O. Lagerquist, D.F. Collins // Muscle Nerve. - 2008. - V. 37, № 4. - P. 483-489.
12. Cannon W.B. The supersensitivity of denervated structures / W.B. Cannon, A. Rosenblueth - N. Y. : "The Macmillan Company", 1949. - 156 p.
13. Goldberger M.E. Motor recovery after lesions / M.E. Goldberger // Trends Neurosci.- 1980. - V. 3, № 11. -P.288-291.
14. Semmler J.G. Limb immobilization alters muscle activation patterns during a fatiguing isometric contraction / J.G. Semmler, D.V. Kutzscher, R.M. Enoka // Muscle Nerve. - 2000. - V.23. - P. 1381-1392.
15. Козловская И.Б., Григорьев А.И. Физиологические механизмы реализации опорных сигналов в двигательной системе млекопитающих / И.Б. Козловская, А.И. Григорьев // Отчет о НИР, М., - 2004. - С. 11.
16. Brooks V.B. The action of tetanus toxin on the inhibition of motoneurones / V.B. Brooks, D.R. Curtis, J. C. Eccles // J. Physiol. (Lond.). - 1957. - V. 135. - P. 655-672.
17. Cannon W.B. The supersensitivity of denervated structures / W.B. Cannon, A. Rosenblueth - N.Y. : "The Macmillan Company", 1949. - 156 p.
18. Kozlovskaya I. Gravitational mechanisms in the motor sistem. Studies in real and simulated weightlessness / I. Kozlovskaya, I. Dmitrieva, L. Grigorieva // Stance and Motion. Facts and Concepts. (eds. Gurfinkel V.S., Ioffe M.Ye., Massion J.). Plenum, N.Y. - 1988. - P. 37-48.
19. Ambron R.T. Axoplasm enriched in a protein mobilized by nerve injury induces memorylike alterations in Aplysia neurons / R.T. Ambron, M.F. Dulin, X.P. Zhang [et al.] // J. Neurosci. - 1995. - V. 15. - P. 34403446.
Реферат
СТАН СП1НАЛЫ-ЮГО РУХОВОГО ЦЕНТРУ В УМОВАХ П0СТТРАВМАТИЧН01' РЕОРГАН13АЦ11 MOTOPHOI ФУН-КЦ11
Чеботарьов М.А., Сремеев А.А., БалтшаТ.В., Плещинський I.H. Ключов1 слова: рухова функц1я, руховий центр.
Оцшювали рефлекторну активнють сшнального рухового центру ¡кроножного м'язу при порушены моторики. Експерименти проводили на 22 нелшшних лабораторних щурах у таких дослщних сер1ях: 1) при перетисненш сщничного нерву; 2) при одностороннш тенотомп. Контрольними служили даы, одержан! при дослщженш ¡нтактильних тварин. В робот1 використовували електромюграфчш методи до-слщження. Виявлено, що через 5 fli6 пюля виключення одые'Г з кшц1вок ¡з загального паттерну моторики спостер1гагаються перетворення функцюнального стану спшального рухового центра у вигляд1 nifl-вищення його рефлекторноТ активность Змши мають компенсаторний характер i очевидно е наслщком трансформаци афферентного i/ чи аксоплазматичного притоку.
Summary
THE SPINAL MOTOR CENTER DURING THE POSTTRAUMATIC REORGANIZATION OF MOTOR FUNCTION Chebotarev M.A., Eremeev A.A., Baltina T.V., Pleschinsky I.N. Key words: motor function, motor center.
We estimated reflex activity of the spinal motor center of the gastrocnemius muscle under motility disturbance. 22 nonlinear rats were divided into three experimental groups: 1) control group; 2)group subjected to cross-clamping of sciatic nerve; 3) group subjected to unilateral tendotomy. During the testing we used electromyography research methods. In 5 days after deactivation of one of the limbs from the general motor pattern we observed the transformations of functional condition in the spinal center manifested by increasing its reflex activity. These changes are of compensatory pattern and, probably, they are the consequence of the transformation in afferent and/or axoplasmic inflow.
УДК 615.272.4/.355-06:616.36+616.381-002]-092.9
ВПЛИВ ГЛУТАРГ1НУ ТА РЕКСОДУ НА СТАН ПЕЧ1НКИ ТВАРИН 3 ГОСТРИМ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИМ ПЕРИТ0Н1Т0М
Черняшова В.В.
Тернопшьський державний медичний уыверситет ¡мен1 1.Я. Горбачевского
Введения аргшшовмсного препарату глутаргн (по 45 мг/кг маси тла внутришьоочеревинно, за 30 хв до I через 12, 24 та 36 год псля моделювання патологи) видновлюе пригничене при ГП утво-рення оксиду азоту I супроводжуеться пригниченням процесив лтопероксидаци, активуе антиокси-дантну систему та ферменти митохондрий, зменшуе ознаки ендогенноУ штоксикаци. Рексод (0,05 мг/кг маси тла внутришньоочеревинно, за 30 хв та через 12, 24 та 36 год писля моделюванням ГП) спричинюе пригничення ПОЛ та нормализуе активность АОС I ферментив митохондрий на фонI незна-чного пидвищення ривня оксиду азоту та зниженого вмисту середньомолекулярних пептидив. При комбнованому застосуванни глутаргн та рексод (внутришньоочеревинно, за 30 хв до I через 12, 24 та 36 год писля розвитку патологи) при ГП проявляють бшьш виражену гепатопротекторну дию, ниж при Iх монозастосуваннI.
Ключов1 слова: гострий перитоыт, глутарпн, рексод, печ1нь, ытрит-анюн, перекисне окисления л1пщ1в, антиокси-дантна система.
Протягом останнього десятил1ття проблема перитошту не втрачае свое'Г актуальное^ у зв'язку ¡з високими летальнютю та р1внем уск-ладнень [1, 2]. Вщомо, що важливою патогене-тичною ланкою ураження печшки при перитонт е надлишкове утворення втьнорадикальних сполук, що мають виражену токсичну \ прямуде-структивну дш на гепатоцити, ¡нщшючи процеси перекисного окисления л1п1д1в (ПОЛ). Надм1рна активац1я цих процеав на тл1 виснаження антиоксид антноТ системи (АОС) призводить до пода-льшого прогресування запального процесу, об-тяжуючи переб1г дано'Г патологи [3]. Наявш на сьогодш даш лп"ератури евщчать, що бюрегуля-торна система Ь-арпнш-оксид азоту (N0) вщь
грае неоднозначну роль у процесах цитопротек-ци р1зного генезу [4, 5, 6]. Тому з'ясування впли-ву арпншовмюного препарату глутарпну та препарату рексод, що мютить супероксиддисмутазу (СОД) - основний фермент антирадикального захисту, при ураженш печшки за умов перитошту сприятиме виршенню завдання профтактики та лкування вищевказаноТ патологи.
Мета роботи - встановити вплив лкувально-профтактичного введения глутарпну (Ь-арпншу-Ь-глутамат) \ препарату рексод (СОДгес) при окремому та комбшованому Тх застосуванш на стан печшки при гострому експериментальному перитонт.
