CC BY
39
612.813
ВИКЛИКАНА Б1ОЕЛЕКТРИЧНА АКТИВН1СТЬ ЕФЕРЕНТНИХ ВОЛОКОН С1ДНИЧНОГО НЕРВА Б1ЛИХ ЩУР1В ЗА УМОВ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНО1 МЕНОПАУЗИ
ДЗ «Днтропетровська медична академiя МОЗ Украти» кафедра фiзiологii
(зав. - д. мед. н., проф. О.Г. Родинський) вул. Дзержинського, 9, Днтропетровськ, 49044, Украна SE «Dnipropetrovsk medical academy of Health Ministry of Ukraine» Department of physiology
Dzerzhinsky str., 9, Dnipropetrovsk, 49044, Ukraine e-mail: [email protected]
Ключовi слова: експериментальна менопауза, електрофiзiологiчнi до^дження, вентральт корiнцi Key words: experimental menopause, electrophysiological studies, ventral roots
Реферат. Вызванная биоэлектрическая активность эфферентных волокон седалищного нерва белых крыс в условиях экспериментальной менопаузы. Родинский А.Г., Ткаченко С.С., Гузь Л.В. Целью исследования было изучение биоэлектрической активности эфферентных волокон седалищного нерва в условиях экспериментальной менопаузы. Эксперименты были проведены на 25 белых крысах-самках, разделенных на подопытную и контрольную группы. Менопауза моделировалась путем тотальной овариогистерэктомии. Через 120 дней после начала моделирования регистрировали вызванные потенциалы действия волокон изолированного вентрального корешка L5 при стимуляции ипсилатерального седалищного нерва прямоугольными импульсами. Анализировали порог, хронаксию, латентный период, амплитуду и длительность потенциала действия (ПД). Явление рефрактерности исследовали с помощью нанесения парных стимулов с интервалом от 2 до 20 мс. В условиях длительной гипоэстрогенемии порог возникновения ПД составил 55,32±7,69%, хронаксия 115,09±2,67%, латентный период 112,62±1,74% по сравнению с контрольной группой животных (р<0,01). При нанесении парных раздражений наблюдалось отставание восстановления амплитуды ответа на тестирующий стимул у животных с овариогистерэктомиией на интервалах 3 и 4 мс и составляло соответственно 61,25±36,45% и 53,48±18,64% (р<0,05).
УДК 616.833.5:612.662.9-092.9-073.7:
О.Г. Родинський, С. С. Ткаченко, Л.В. Гузь
Abstract. Evoked bioelectrical activity of efferent fibers of the sciatic nerve of white rats in experimental menopause. Rodinsky A.G., Tkachenko S.S., Guz L.V. The aim of our work was analysis of the bioelectrical activity of efferent fibers of the sciatic nerve in experimental menopause condition. Experiments were performed on 25 female white rats, divided into experimental and control groups. Menopause was modeled by total ovariohysterectomy. In 120 days after modeling we had recorded evoked action potentials of fibers of isolated ventral root L5 induced by stimulation of sciatic nerve with rectangular pulses. Threshold, chronaxia, latency, amplitude and duration of the action potential (AP) were analysed. Refractory phenomenon was investigated by applying paired stimuli at intervals of 2 to 20 ms. In the context of long-term hypoestrogenemy threshold of AP appearance was 55,32±7,69%, chronaxy -115,09±2,67%, latent period - 112,62±1,74% as compared with the control animals (p<0.01). In conditions of paired stimuli applying the amplitude of response to the testing stimulus in animals with ovariohysterectomy at intervals 3 and 4 ms was 61,25±36,45% and 53,48±18,64% (p<0.05) respectively.
При ктмакс або в передктмактеричний перюд жшки часто скаржаться на m'h30bí бол^ м'язову напругу, судоми, слабюсть та втому [12]. Враховуючи модулюючий вплив естрогешв на периферичну нервову систему [8], вщсутнють його може зробити вщчутний внесок у ви-никнення перелiчених симптомiв. У наших по-передшх дослщженнях [3] було встановлено, що в умовах гшоестрогенеми суттево шдвищуетъся збудливють нервово-мязового комплексу: пори виникнення потенщалу ди литкового мязу змен-шився як при прямому, так i непрямому
подразненш на фош збшьшення часових па-раметрiв (хронакшя, латентний перюд). Нез'ясо-ваними залишаються питання щодо ролi ефе-рентних волокон, стан яких може впливати на вищевказаш параметри. Метою цього дослщ-ження було бшьш детально проанатзувати стан еферентно! ланки рефлекторно! дуги СМ шляхом аналiзу викликаних потенщатв ди (ПД) вентрального коршця (ВК) за умов експеримен-тально! менопаузи через 4 мюящ вщ початку моделювання.
МАТЕР1АЛИ ТА МЕТОДИ IX ДОСЛ1ДЖЕНЬ
Експерименти були проведет на 25 бших статевозрших щурах-самицях лши Вiстар вагою 200-250 г, яких було роздшено на 2 групи (11 ш-тактних тварини та 14 тварин з екс пери-ментальною менопаузою). Менопауза була мо-дельована шляхом тотально! оварюпстеректоми [3]. Тваринам контрольно! групи виконували серединну лапаротомда без видалення матки та яeчникiв для виключення впливу постопе-рацiйного стресу на результати дослщження. Обидвi групи тварин утримувалися у стандартних умовах вiварiю (t° 22±2°С, св№ лий/темний цикл - 12/12 год.) на стандартнш дieтi протягом 120 дiб, тсля чого тварин брали в гострий експеримент [5]. Щд тiопенталовим наркозом (50 мг/кг) проводили розтин м'яких тканин та ламшектомда, скляним гачком роз-тинали тверду мозкову оболонку, видшяли вентральний корiнець (ВК) сегмента L5 спинного мозку (СМ) та перетинали його бшя мiсця входу в СМ. Сщничний нерв видшяли на стегш та пе-рев'язували бiля входу в м'яз. Вщведення викли-кано! активностi проводили вщ проксимально! дiлянки ВК при стимуляци iпсилатерального сiдничного нерва iмпульсами тривалютю 0,3 мс та силою вщ 1 до 5 порогiв (П). Подальше збшь-шення iнтенсивностi подразнення не викликало тдвищення амплiтуди вщповда. Аналiзували такi параметри ПД ВК: порщ хронаксiя, ла-тентний перюд (ЛП), амплiтуда та тривалiсть ПД. Аналiз динамiки збудливостi проводили
шляхом нанесення на сщничний нерв стимулiв зростаючо! iнтенсивностi (вiд 1,1 П до 2 П), а також дослщжували явище рефрактерностi за допомогою нанесення парних стимулiв з ш-тервалом вiд 2 до 20 мс [1]. Дослщження проводили за допомогою стандартно! електрофiзiо-лопчно! апаратури (електростимулятор ЕСУ-2, пiдсилювач УБП 2-03, аналого-цифровий пе-ретворювач з реестращею на комп'ютер). Обробку отриманих даних проводили за до-помогою стандартних методiв варiацiйно! статистики. Достовiрнiсть даних оцiнювали за допомогою методiв параметрично! (критерiй Стьюдента) та непараметрично! статистики (кри-терiй Манна-Уiтнi). Змiни визнавали статистично достовiрними при р<0,05. Вс експериментальнi процедури були виконанi вщповщно до Свро-пейсько! директиви Ради ствтовариств вiд 24 листопада 1986 р. (86/609/ЕЕС), евтаназiю здiй-снювали за допомогою введення летально! дози тюпенталу натрiю.
РЕЗУЛЬТАТИ ТА IX ОБГОВОРЕННЯ
Аналiз порогу виникнення сумарного ПД волокон ВК показав, що у тварин з експе-риметальною менопаузою спостертаетъся його зниження майже в 2 рази i становить 55,32±7,69% порiвняно з контрольною групою тварин (р<0,01), параметри яко! в цьому та подальших дослiдах прийнятi за 100% (рис. 1). Хронакая ПД ВК порiвняно з iнтактними щурами збiльшилася на 15,09±2,67% (р<0,01) (рис. 1).
140 120 100 80 60 40 20 0
**
**
1
2
Рис. 1. Змша napaMeTpiB збудливост еферентних волокон сщничного нерва (I - nopir, II - хроиаксш, III - латентний перiод) за умов експериментальноТ менопаузи, пopiвнянo з iнтактнoю групою (взято за 100%). 1-штактш тварини, 2-тварини з експериментальною менопаузою. ** p<0,01 - дoстoвipнiсть моршнчно з контролем
16/ Том XXI/1
5
За умов дефщиту естрогешв латентний перюд ПД ДК при нанесены супрамаксимально! стимуляцi! (5П) збшьшився на 12,62±1,74%,
140 120 100 80
о4
60 40 20 0
(I -
При аналiзi динамши вiдновлення амплiтуди другого ПД при нанесенш парних подразнень спостершалося вiдставання вiдновлення ампл> туди вщповщ на другий стимул у тварин з оварiогiстеректомiею на штервалах 3 та 4 мс (рис. 3, 4) та становило вщповщно 61,25±36,45% та 53,48±18,64% (р<0,05).
Зменшення порогу активаци еферентних волокон сiдничного нерва, насамперед, може бути пов'язане зi зрушенням потенцiалу залежностi активацi! натрiевих каналiв таким чином, що для досягнення порогу й генераци натрiевого струму нормально! величини потрiбнi меншi рiвнi де-поляризацi! [9]. Причиною цього може бути зниження рiвня кальцiю у кровi, а отже i в мiж-клiтиннiй рщиш, зумовлене дефiцитом естро-генiв шсля оварiоектомi! [11], оскiльки останнi впливають на рiвень кальцiю у плазмi кровi, сприяючи його всмоктуванню в кишечнику шляхом активацi! 25(OH)2-1-a-гiдроксилази, не-обхiдно! для створення активного метабол^у вiтамiну D, а також завдяки прямому впливу на реабсорбщю кальщю в нирках [14].
Також за умов ранньо! хiрургiчно! менопаузи, повязано! з оварiогiстеректомiею, спостершаеть-ся зниження рiвня магнiю в сироватцi кровi [11]. Це призводить до зменшення порогу збудження аксону, а отже, шдвищенню збудливосп нервiв та м,язiв, що спостерiгалося i в наших цьому та попередньому дослщженнях [3]. Кттинною
(р<0,01). Загальна тривалiсть та ампл^уда ПД ДК при ппоестрогенеми не вiдрiзнялись вiд параметрiв штактно! групи щурiв (рис. 2).
основою цих змiн е збiльшення внутршньо-клiтинного вмiсту кальцiю [10].
Зафшсоване нами збiльшення ЛП викликано! вщповщ у тварин в експериментальнiй груш можна пояснити демiелiнiзацiею нервових волокон мякотного типу через порушення синтезу мiелiну Шванiвськими клiтинами за умов нестачi естрогенiв та особливо прогестишв [7, 16], а також деструктивними змшами фiзично! орга-шзацп аксолеми внаслiдок порушення орга-шзацп мiкротрубочок аксонiв, особливо в мiелiнiзованих волокнах, що негативно впливае на швидюсть проведення iмпульсу [5].
Зростання часових параметрiв - хронаксi! та ЛП також може бути проявом порушення кро-вопостачання нервових стовбурiв, викликаного нестачою естрогенiв [2,4], та вщсутшстю !х нейропротекторного впливу через зниження про-дукцi! судинного ендотелiального фактора росту в умовах гшоксп [15]. Крiм того, естрадiол пригшчуе активнiсть клiтин мiкроглi!, опосеред-ковуе таким чином протективш механiзми через зниження секреци останнiми прозапальних факторiв, що беруть участь у прогресивному нейрональному пошкодженнi [6]. До того ж, естрогени знижують експресiю NO-синтетази i концентрацiю N0 в мшрогли, модулюючи до-датковий протизапальний ефект, що зменшуе ступiнь пошкодження нейрошв в умовах iшемi! [17]. Таким чином, нестача естрогешв може
2
I
II
Рис. 2. Змша параметрiв потенщалу дГ1 еферентних волокон свдничного нерва амплiтуда, II - тривалкть) за умов експериментально'1 менопаузи, порiвняно з iнтактною групою (взято за 100%). 1-штактш тварини, 2-тварини з експериментальною менопаузою
призвести до шемп нейрошв та нервових ендотелiального фактора росту, проявляе себе у стовбурiв, котра, на тлi шдвищено! чутливостi до збiльшеннi часових параметрiв збудливостi та гшоксп через зниження продукци судинного подовженнi перiодiв рефрактерностi.
5 мс
2 мс
3 мс
4 мс
5 мс
6 мс
7 мс
8 мс
9 мс
10 мс
15 мс
20 мс
т
5 мс
2 мс
3 мс
4 мс
5 мс
6 мс
7 мс
8 мс
9 мс
10 мс
15 мс
20 мс
2
Рис. 3. Осцилограми викликаних ввдмоввдей еферентних волокон свдничного нерва при модразненш модвшними стимулами
Прим1тки: 1 - штактш тварини, 2 - тварини шсля оварюектоми.
1
Значне запiзнення вщновлення амплiтуди вiдповiдi на другий стимул у випадку подразнення нерва парними iмпульсами за умов дефщиту естрогешв (рис. 3, 4) можна пояснити зниженням активной Na /К -АТФази, ^ як наслiдок, уповшьненням вiдновлення нормального трансмембранного градiенту iонiв пiсля збудження мембрани [13].
Пщсумовуючи вищевикладене, можна ска-зати, що за умов раннього виникнення та три-валого iснування дифщиту естрогенiв пiд час хiрургiчноl менопаузи спостерпаеться тдвищен-ня збудливостi нервових волокон на фош погiр-шення часових характеристик та зниження ла-бшьносп, що вiдповiдае даним, отриманим нами при дослщженш збудливостi нервово-мязового комплексу за аналопчних умов [3].
16/ Том XXI/1
7
Рис. 4. Динамжа вщновлення ампл^уди другого потенцiалу дГ1 при стимуляци еферентних волокон сiдничного нерва парними iмпульсами зi змiною часового пром1жку. Амплiтуда першого потенцiалу ди взята за 100%. 1-iнтактнi тварини, 2-тварини з експериментальною менопаузою
Примаки: * р<0,05; ** р<0,01 - достовiрнiсть порiвняно з контролем.
ЩДСУМОК
Виявленi нами змiни спонукають до бшьш детального вивчення процесiв, яю проходять у вентральных корiнцях СМ в умовах гшоестро-
генеми, зокрема стан синаптично! передачi та моносинаптичш реакци ще! структури, що буде розглянуто в наших подальших дослщженнях.
СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ
1. Викликана актившсть аферентних та еферентних волокон адничного нерву щур1в в умовах експе-риментального гшертиреощизму / Е.А. Макш, П.О. Неруш, О.Г. Родинський, В.А. М'якушко // Нейроф1з1олог1я. - 2002. - Т. 34, № 1. - С. 51-59.
2. Маличенко С.Б. Системные изменения в климактерии. Роль дефицита кальция и витамина D в формировании постменопаузального симптомоком-плекса / С.Б. Маличенко, В.А. Волкова, К.К. Халидова // Соврем. ревматология. - 2008. - № 1. - С. 20-31
3. Родинський О.Г. Електроф1зюлопчний анал1з збудливосп нервово-м'язового комплексу за умов експериментально! менопаузи / О.Г. Родинський, С.С. Ткаченко, О.В. Мозгунов // Експерим. та клшч. ф1зюлопя i бюх1м1я. - 2014. - № 3. - C. 7-13.
4. Федотова Ю.О. Эффекты эстрогенов в центральной нервной системе / Ю.О. Федотова, Н.С. Сапронов // Успехи физиол. наук. - 2007. - Т. 38, № 2. - С. 46-52.
5. A new hypothesis about neuronal degeneration appeared after a rat model of menopause / D. Unal, Z. Ha-lici, Z. Altunkaynak [et al.] // Neurodegener Diseases. -2012. - Vol. 9, N 1. - P. 25-30.
6. Antiinflammatory effects of estrogen on micro-glia activation / A.J. Bruce-Keller, J.L. Keeling, J.N. Keller [et al.] // J. Endocrinology. - 2000. - Vol. 141. -P. 3646-3456.
7. Baulieu E.E. Progesterone as a neuroactive neu-rosteroid, with special reference to the effect of
progesterone on myelination / E.E. Baulieu, M. Schumacher // Human Reproduction. - 2000. - Vol. 15, N 1. -P. 1-13.
8. Effect of steroid hormones on the peripheral nervous system / M. Koszykowska, J. Wojtkiewicz, M. Majewski, B. Jana // J. Animal Feed Sciences. - 2008. - N 17. - P. 3-18.
9. Frankenhaeuser B. The action of calcium on the electrical properties of squid axons / B. Frankenhaeuser,
A.L. Hodgkin // J. Physiology. - 1957. - Vol. 137, N 2. -P. 218-244.
10. Hypomagnesemia. Medscape Reference (formerly eMedicine) from WebMD / T. Fulop, M. Agarwal, M. Agrahankar [et al.]. - 2013. Available at: http://emedi-cine.medscape.com/article/2038394-overview.
11. Magnesium and Calcium levels in early surgical menopause / T.G. Sreekantha Satisha, S.S. Avinash,
B.K. Manjunatha Goud, G.K. Remya Sudhakar [et al.] // J. Clin. Diagnostic Research. - 2011. - Vol. 5, N 1. -P. 55-57.
12. Mburu D. Menopause muscle pain and muscle tension: symptoms, causes, treatments. 2014. Last Modified: 2014. https://www.consumerhealthdigest.com/me-nopause-center/menopause-muscle-pain-and-tension.html
13. N-myc downstream-regulated gene 2, a novel estrogen-targeted gene, is involved in the regulation of Na+/K+-ATPase / Li Y., Yang J. [et al.] // J. Biological Chemistry. -2011. - Vol. 286. - P. 32289-32299.
14. O'Loughlin P.D. Oestrogen deficiency impairs intestinal calcium absorption in the rat / P.D. O'Loughlin, H.A.Morris // J. Physiology. - 1998. - Vol. 511, N 1. -P. 313-322.
15. Paracrine and autocrine functions of neuronal vascular endothelial growth factor (VEGF) in the central nervous system / O.O. Ogunshola, A. Antic [et al.] // J. Biological Chemistry. - 2002. - Vol. 277, N 13. -P. 11410-11415.
16. Steroid hormone signaling between schwann cells and neurons regulates the rate of myelin synthesis / M.R. Paul, J.L. Andrew, K.N. Benjamin, S.Z. Thant [et al.] // Annal New York Academy Sciences. - 2003. -Vol. 1007. - P. 340-348.
17. Verthelyi D. Female's heightened immune status: estrogen, T cells, and inducible nitric oxide synthase in the balance / D. Verthelyi // J. Endocrinology. - 2006. -Vol. 147, N 2. - P. 659-661.
REFERENCES
1. Makii EA, Nerush PA, Rodinskii AG, Mya-koushko VA. [Evoked Activity of Afferent and Efferent Fibers of the Sciatic Nerve in Rats under Conditions of Experimental Hyperthyroidism]. Neurophysiology. 2002;34(1):51-59. Ukrainian.
2. Malichenko SB, Volkova VA, Khalidova KK. [System changes in menopause. Role of deficiency of calcium and vitamin D in the formation of post-menopausal symptom]. Sovremennaya rheumatologiya. 2008;1:20-31. Russian.
3. Rodins'kiy OG, Tkachenko SS, Mozgunov OV. [Electrophysiological analysis of neuromuscular complex excitability in experimental menopause]. Eksperym ta klin fiziol and biohim. 2014;(3):7-13. Ukrainian.
4. Fedotov YO, Sapronov NS. [Effects of estrogen in the central nervous system]. Uspekhi fiziologicheskikh nauk. 2007;38(2):46-52. Russian.
5. Unal D, Halici Z, Altunkaynak Z, Keles ON, Oral E, Unal B. A new hypothesis about neuronal degeneration appeared after a rat model of menopause. Neurodegener Diseases. 2012;9(1):25-30.
6. Bruce-Keller AJ, Keeling JL, Keller JN et al. An-tiinflammatory effects of estrogen on microglia activation. J Endocrinol. 2000;141:3646-456.
7. Baulieu EE, Schumacher M. Progesterone as a neu-roactive neurosteroid, with special reference to the effect of progesterone on myelination. Hum Reprod. 2000;15(1):1-13.
8. Koszykowska M, Wojtkiewicz J, Majewski M, Jana B. Effect of steroid hormones on the peripheral nervous system. Journal of Animal and Feed Sciences. 2008;17:3-18.
9. Frankenhaeuser B, Hodgkin AL. The action of calcium on the electrical properties of squid axons. J Physiol. 1957 July 11;137(2):218-44.
10. Fulop T, Agarwal, M, Agrahankar M, Arnold JL, Blumstein HA, Chrousos GP, et al. Hypomagnesemia. Medscape Reference (formerly eMedicine) from WebMD. Updated May 16, 2013. Available at: http://emedicine.medscape.com/article/2038394-overview.
11. Sreekantha, Satisha TG, Avinash SS, Manjunatha Goud BK, Remya, Sudhakar GK, et al. Magnesium and Calcium levels in early surgical menopause. J Clin Diagn Res. 2011;(1):55-57.
12. Mburu D. Menopause muscle pain and muscle tension: symptoms, causes, treatments. 2014 May 3. Last Modified: October 21, 2014. Available at: https://www.consumerhealthdigest.com/menopause-center/menopause-muscle-pain-and-tension.html
13. Li Y, Yang J, et al. N-myc downstream-regulated gene 2, a novel estrogen-targeted gene, is involved in the regulation of Na+/K+-ATPase. J Biol Chem. 2011;286:32289-99.
14. O'Loughlin PD, Morris HA. Oestrogen deficiency impairs intestinal calcium absorption in the rat. J Physiol. 1998;511(1):313-22.
15. Ogunshola OO, Antic A, et al. Paracrine and autocrine functions of neuronal vascular endothelial growth factor (VEGF) in the central nervous system. J Biol Chem. 2002;277(13):11410-5.
16. Paul MR, Andrew JL, Benjamin KN, Thant SZ, Hedward C, Michael G. Steroid hormone signaling between schwann cells and neurons regulates the rate of myelin synthesis. Ann N Y Acad Sci. 2003;1007:340-8.
17. Verthelyi D. Female's heightened immune status: estrogen, T cells, and inducible nitric oxide synthase in the balance. J Endocrinol. 2006;147(2):659-61.
CraTra Hagmm^a go pegaKmi' 02.11.2015
♦
16/ TOM XXI/1
9
