CC BY
33
ш
М1ЖНАРОДНИЙ НЕВРОЛОГ1ЧНИЙ ЖУРНАЛ
INTERNATIONAL NEUROLOGICAL JOURNAL |
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НЕВРОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ ОРИГШАЛЬШ ДОСЛЩЖЕННЯ /ORIGINAL RESEARCHES/
УДК 617.832-001-089.843-003.93:616-74:[615.46+611.813-018.1]:57.085.25:541.1/.49
DOI: 10.22141/2224-0713.1.87.2017.96533
Цимбалюк B.I.1, Медведев В.В.2, Васильев Р.Г.34, Рибачук О.А.34, Козявкн B.I.5, Арагунцова Н.Г.1
1АУ «1нститутнейрох/рургИ/м. акад. А.П. Ромоданова НАМН Укра/ни», м. Ки/в, Укра/на
2 Нац/ональний медичний ун/верситет ¡мен/ О.О. Богомольця, м. Ки/в, Укра/на
3 АУ «1нститут генетично/ та регенеративно/ медицини НАМН Укра/ни», м. Ки/в, Укра/на
4 Медична компаня «Ilaya», м. Ки/в, Укра/на
5 М/жнародна кл/нка в/дновного л/кування, м. Трускавець, Укра/на
Вплив ¡мплантацп NeuroGel™ у поеднанш з ксеногенними стовбуровими кл^инами нервового гребеня на переб1г синдрому спастичност шсля експериментальноТ травми спинного мозку
Резюме. Мета — до^дити вплив iMmaHma^i NeuroGel™, асоцшованого si стовбуровими клтинами нервового гребеня (СКНГ), на динамку синдрому cnacmuuHocmi в паретичнш заднш ктщвщ щура nic-ля травми спинного мозку. MaTepiara та методи. Тварини — 6wi безпородш щури (5 мс., 250 г); групи: 1 — травма спинного мозку (самщ; n = 16); 2 — травма спинного мозку + гомототчна iмnлaнmaцiя фрагмента NeuroGel™ (самщ; n = 20); 3 — травма спинного мозку + гомототчна iмnлaнmaцiя фрагмента NeuroGel™, асоцшованого ^i СКНГмишi (n = 12). Група 3 включала тварин чоловiчоi (n = 6) та жточоi cmami (n = 6) — тдгрупи 3ч та 3ж вiдnовiдно. Модель травми — лiвобiчний перетин половини спинного мозку на рiвнi Ти; термт спостереження — 28 тижшв; оцтка показника функцп (ПФ) та показника cnacmичноcmi (ПС) задньоi тсилатеральноi ктщвки (З1К) — шкала Basso — Beattie — Bresnahan (ВВВ) та шкала Ashworth вiдnовiдно. Результата. ПС З1К станом на 28-й тиждень експерименту в груш
1 становив 2,5 ± 0,4 бала за Ashworth, у грут 2 — 1,7 ± 0,2 бала, у грут 3 — 1,6 ± 0,3 бала, у тдгруп 3ч — 1,6 ± 0,5 бала, у тдгруп 3ж — 1,7 ± 0,3 бала за Ashworth. Значущу рiзницю (р < 0,05) мiж значеннями ПС З1Ку групах 1 i 2 выявляли на 7-му добу, на 5-7-му та 12-24-му тижш, мiж групами 1 i 3 — на 2, 4—7 та 20-му тижш; максимальну рiзницю ПС З1К мiж групами 2 i 3 виявляли на 7-му добу спостереження (р = 0,13). Р1зниця мiж значеннями ПС З1Ктдгрупи 3ц та групи 2, а також тдгруп 3ч i 3ж значуща протягом 1-2-го тижня (р < 0,05), р1зниця мiж ПС З1К тдгруп 3ч та 3ж максимальна протягом 3-го мсяця, сягае 0,83 бала за Ashworth (р = 0,124). Динамжа ПС З1К у груп 3р1знитьс.я вiд показни^в групи
2 наявшстю значущого приросту протягом 3-го, 7-го тижня, 4-го та 5-го мюяця. На вiдмiну вiд групи 1, у групах 2 i 3 при вiд'емнiй кореляци iндивiдуaльних значень ПФ та ПС З1Ку межах кожного з термтв спостереження наявна сильна додатна корелящя значень обох показни^в, усереднених по групах, протягом перюду спостереження. Висновки. Ксенотрансплантащя СКНГ у комплека з NeuroGel™ не призводить до значущих змш рiвня cnacmичноcmi nорiвняно з 1зольованою iмnлaнmaцiею NeuroGel™, однак суттево змтюе динамжу цього ускладнення з тенденщею до nогiршення перебщ у вiддaленому nерiодi травми за умов рiзноcmamевоcmi донора та рецитента.
Ключовi слова: травма спинного мозку; синдром cnacmичноcmi; вiдновнa нейрохiрургiя; тканинна нейроiнженерiя; штучний тканинний матрикс; cmовбуровi клтини нервового гребеня
© <^жнародний невролопчний журнал», 2017 © «International Neurological Journal», 2017
© Видавець Заславський О.Ю., 2017 © Publisher Zaslavsky O.Yu., 2017
Для кореспонденцп: Цимбалюк Вггалш 1ванович, академик НАМН Украши, доктор медичних наук, професор, ДУ «1нститут нейрохiрурriT
iM. акад. А.П. Ромоданова НАМН Укратни», вул. Платона Майбороди, 32, м. Ки'Тв, 04050, Укра'Тна; e-mail: [email protected]
For correspondence: Vitalii Tsymbaliuk, Academician of NAMS of Ukraine, MD, PhD, Professor, SI "Institute of neurosurgery named after academician
AP Romodanov of NAMS of Ukraine", Platona Mayborody st., 32, Kyiv, 04050, Ukraine; e-mail: [email protected]
Вступ
Спастичнiсть визначають як розлад функци денер-вовано! еферентно! ланки рухового апарату, для якого характерне посилення рефлексiв розтягу (мiотатичних рефлексiв), обумовлене надмiрною збудливiстю нейро-нального апарату спинного мозку, що е компонентом синдрому центрального парезу1 [1, 2]. Усталена думка, що спастичнiсть е «пасивним», виключно рефлексивним розладом нервового апарату. Однак деяю автори розгля-дають це ускладнення в одному ряду з продуктивними симптомами центрального парезу — судомами, гшерреф-лекшею, клонусами, спiнальними автоматизмами [3, 4].
Як i у випадку будь-якого продуктивного розладу, в основi спастичносп з патофiзiологiчно!' точки зору повинна лежати надмiрна спонтанна активнють (модель ендогенного стосовно мозку генератора збудження) або надмiрна рефлексившсть мотонейронiв за наявностi постiйного зовшшнього подразнювача (модель екзо-генного стосовно мозку генератора збудження). Сучасш уявлення про мехашзми спастичностi пiсля стнально'! травми свiдчать, що цей розлад е наслщком неадекватно! компенсаци втрати збуджуючих супрасшнальних впливiв на мотонейрони нижче вщ рiвня травми. У нормi у вiдповiдь на супрасшнальш серотонiн- та норадре-нерпчш впливи мотонейрони генерують платоподiбнi пiдпороговi деполяризацiйнi потенцiали; за !х наявносп iншi збуджуючi низхiднi впливи, наприклад ырково-спинномозковi, призводять до розрядження мотонейрона, достатнього для збудження та скорочення м'яза [4, 5]. Шсля стнально! травми денервоваш мотонейрони набу-вають пiдвищено! чутливостi до глутаматерпчних впли-вiв [6] на xni збiльшення активностi глутаматергiчних аференпв [7]. У подальшому мотонейрони набувають здатностi до генерування плато-потенцiалiв без супра-спiнальних впливiв [4, 8], що пов'язано передушм з екс-пресiею серотонiнових рецепторiв 5-НТ2С, пре-мРНК яких не редагуеться у звичних для нормального стану сайтах [9—14]. Редагування здшснюеться деамшазою ADAR2 (adenine deaminase acting on RNA 2), експресiя яко! в тканиш спинного мозку нижче вщ рiвня травми зменшуеться, ймовiрно, у зв'язку з наявшстю типового запального процесу в перифокальнш зонi [10].
Трансплантащя стовбурових клiтин нервового гребеня (СКНГ) при сшнальнш травмi спричиняе протизапальну, нейропротекторну, антиапоптотичну та ремiелiнiзуючу дiю, покращуючи результати функ-цюнально! регенерацп спинного мозку, тобто реш-нерваци мотонейронiв нижче вщ рiвня травми [15, 16]. Це означае, що СКНГ повинш впливати й на перебiг синдрому посттравматично! спастичностi. Наявнi по-одиноы роботи, що торкаються цього питання [17]. Це актуал1зуе дослiдження впливу СКНГ у комплексi
1 Дослвно: «motor disorder characterized by a velocity dependent increase in the tonic stretch reflex (muscle tone) with exaggerated tendon jerks, resulting from hyper excitability of the stretch reflex, as one component of the upper motor neurone syndrome» [1]. За шшою вермею, спастичтсть — це «disordered sensori-motor control, resulting from an upper motor neurone lesion, presenting as intermittent or sustained involuntary activation of muscles» [3].
з прорегенеративним матриксом на перебЬ синдрому спастичносп при сшнальнш травмь
Мета роботи — дослщити вплив iмплантацi!' NeuroGel™, асоцшованого зi СКНГ, на динам^ спас-тичностi в паретичнш заднiй кiнцiвцi щура шсля травми спинного мозку.
Матер1али та методи
Дослiдження виконано з дотриманням юнуючих норм бiоетики на бших безпородних щурах (вiварi!' ДУ «1нститут нейрохiрургi! iменi акад. А.П. Ромоданова НАМН Укра!ни» та 1нституту фiзiологi! iменi О.О. Бого-мольця НАН Укра!ни), вiком 5 мiс., масою 250 г, утри-муваних у стандартних умовах. Сформовано 3 експери-ментальнi групи: «контроль» — травма спинного мозку (щури-самщ, n = 16); «нейрогель» — травма спинного мозку + гомототчна iмплантацiя фрагмента NeuroGel™ (щури-самщ, n = 20); «нейрогель + СКНГ» — травма спинного мозку + гомототчна iмплантацiя фрагмента NeuroGel™, асоцшованого iз СКНГ зрто! мишьсам-ця (n = 12). Остання група включ^а двi рiвновеликi пiдгрупи: «нейрогель + СКНГч» (щури-самцi, n = 6) та «нейрогель + СКНГж» (щури-самки, n = 6). Термiн спостереження — 24 тижш.
Макропористий гiдрогель NeuroGel™ (полЦ^ (2-гiдроксипропiл)-метакриламiд]) е комерцiйним препаратом, синтезованим у лаборатори E. Pinet (FISO Technologies Inc., Quebec, Канада) шляхом гетерогенно! полiмеризацi! та асощаци, мае пори рiзного дiаметра — менше вщ 2 нм, 2—50 та 51—300 нм [18].
СКНГ отримували з експлантав потовщення тхви фолiкула вiбриси зрiло!' мишi-самця лшп FVB-Cg-Tg(GFPU)5Nagy/J (трансгеннi за геном зеленого бтка флуоресценцГ!). Капсулу фолшула розрiз^и вздовж, фолiкул пересiкали поперечно вище та нижче вщ потовщення, що видтяли з капсули та вмщували в чашку Петр^ вкриту колагеном. Пiсля прикрiплення протягом одше! години експлантати заливши середовищем росту: aMEM (Sigma, США) з додаванням 10% фетально! телячо! сироватки (Sigma, США), 5 нг/мл основного фактора фiбробластiв (Sigma, США), 10 нг/мл етдер-м^ьного фактора росту (Sigma, США), 1% розчину вггамМв MEM (Sigma, США), 1% поживно! добавки В27 (Gibco, США), 2 мМ глютамiну, 100 од/мл пенщиль ну, 100 мкг/мл стрептомщину, 2,5 мкг/мл амфотерицину В. Культивування проводили в СО2-iнкубаторi в умовах зволоженого повпря з 5% СО2 при температурi 37 °С. Перший пасаж проводили на десяту добу в культураль-ний флакон 25 см2, культивували до конфлуентного стану. Пасажування проводили за допомогою 0,05% розчину трипсину в 0,53 мМ розчиш Na2EDTA (Sigma, США).
Фенотипування кштин здiйснювали шляхом визна-чення експрес!! маркерiв Nestin, Sca-1, CD44, CD45, CD73, CD90, CD117 з використанням моноклональних антитiл, мiчених флуорохромами, зпдно з рекомен-дацiями фiрми-виробника (Becton Dickinson, США). Визначення штенсивносл проводили на лазерному проточному цитофлуориметрi-сортерi BDFACSAria (Becton Dickinson, США) за допомогою комп'ютерно! програми
BDFACS Diva 6.1, виражали у вщсотках, аналiзували з використанням U-тесту Манна — Уггш.
Кпiтини експресували Nestin (98 %), Sca-1 (97,7 %), маркери кштин нервового гребеня — Sox10 та p75 (CD271), маркери мультипотентних стромальних клiтин юсткового мозку — CD44 (97,7 %), CD90 (99,8 %), CD73 (95 %), маркер клгган нервового гребеня та меланобласпв c-Kit (CD117; 30—45 %). У культурi не виявляли значущих рiвнiв експреси' CD45 — маркера гемопоетичних клiтин.
Клiтини культури дослщжували на здатнiсть до на-правленого диференцшвання в адипогенному та ос-теогенному напрямках. Адипогенне диференцiювання активували шляхом культивування в середовищi DMEM i3 високим вмiстом глюкози (4,5 г/л; Sigma, США), 5% конячо! сироватки та 10% ембрюнально! телячо! сироватки (Sigma, США), 1 мкл дексаметазону (Sigma, США), 200 мкл шдометацину (Sigma, США), 500 мкл iзо-бутилметилксантину (Sigma, США) та 5 мкг/мл iнсулiну (Sigma, США); середовище змiнювали тричi на тиждень; тривалiсть диференцiювання — 14 дiб. Середовище для остеогенного диференцiювання мютило DMEM iз низьким вмiстом глюкози (1 г/л; Sigma, США), 10% ембрюнально! телячо! сироватки (Sigma, США), 100 нМ дексаметазону (Sigma, США), 10 мМ Р-глщерофосфату (Sigma, США) та 50 мкг/мл аскорбат-2-фосфату (Sigma, США). Середовище змшювали тричi на тиждень; три-валiсть диференцiювання — 30 даб.
За сукупнiстю ознак бiльшiсть культивованих клiтин вiдповiдали фенотипу СКНГ.
Через 5 дiб культивування в середовище укладали фрагменти NeuroGel™ розмiром 16 мм3, культивували протягом 10 даб, до моменту трансплантаци'. Безпосе-редньо перед трансплантацieю фрагменти розтинали на рiвновеликi частини розмiром 2 мм3, одну з яких фшсували для iмуногiстохiмiчноï верифiкацiï асоцшо-ваних кпiтин у товщi матриксу, iншi використовували для трансплантацiï'. За даними iмуногiстохiмiчного дослiдження, СКНГ добре проникають у товщу гелю, колошзують наявнi в ньому пори, проявляють ознаки активно].' життедгяльносп та диференцшвання.
Для вщтворення спiнальноï травми використали модель лiвобiчного пересiчення поперечника спинного мозку зртого щура на рiвнi Тп [19]. Оперативнi втручання здшснювали при загальному знеболюваннi (внутрш-ньоочеревинне введення сумiшi розчинiв ксилазину (Sedazin, Biowet, Польща; 15 мг/кг) i кетамiну (Calypsol, «Гедеон Рiхтер А.О.», Угорщина; 70 мг/кг)). У тварин групи «нейрогель» у рану спинного мозку iмплантували фрагмент NeuroGelTM розмiром ~2 мм3, у тварин групи «СКНГ + нейрогель» — фрагмент NeuroGel™, асоцшова-ний iз СКНГ. У тварин уах експериментальних груп вiкно доступу в хребтовий канал прикривали фрагментом тд-шкiрноï фасци', м'як1 тканини та шк1ру з'еднували круче-ними полiамiдними хiрургiчними нитками (ум. № 1, ПАТ «Кшвимволокно») у два ряди вузлових швiв, делянку рани обробляли 5% спиртовим розчином йоду. У задню ший-ну далянку пiдшкiрно вводили розчин бщилшу-5 (ПАТ «Кш'вмедпрепарат»; ~150—200 тис ОД на 1 тварину), внутршньоочеревинно — розчин дексаметазону (КККА,
Словешя; 6 мг/кг). Пiсля вказаних маншуляцш тварини протягом 2—4 годин утримували в примiщеннi з пщви-щеною температурою повiтря (30° C), надалi — у кликах по 3—6 особин при середнш температурi 21—24 °C.
Показник функцп' (ПФ) задньо! шсилатерально! щодо зони травми кшщвки (З1К) визначали згiдно 3i шкалою Basso — Beattie — Bresnahan (ВВВ) [19, 20]. Показник спастичносп (ПС) З1К визначали на рiвнi надп'ятково-гомiлкового та колiнного суглобiв, ви-користовуючи загальновiдому шкалу Ashworth [21]. Дiапазон ПФ З1К зпдно зi шкалою ВВВ — 0—21 бал, дiапазон ПС З1К зпдно зi шкалою Ashworth — 0—4 бали. Тестування здшснювали протягом перших 2 мюящв — наприкiнцi кожного тижня, у подальшому — наприкшщ кожного мiсяця. Тривалють спостереження для тварин ушх експериментальних груп становила 28 тижнi; ви-ведення тварин з експерименту здшснювали шляхом передозування вказаних вище наркотичних препарапв.
Статистичну обробку даних здiйснювали за допо-могою програмного пакета Statistica 10.0, для встанов-лення вiрогiдностi рiзницi середнiх значень ПФ З1К мiж групами використовували U-тест Манна — Уггш (Mann — Whitney U-test), результати оцшки вiрогiдностi подавши у виглядi значень показника р iз звичним ix трактуванням. Вiрогiднiсть рiзницi ПФ та ПС З1К на рiз-них термiнаx спостереження кожно! окремо взято! групи оцiнювали за Ушкоксоном (Wilcoxon). Кореляцiю мiж значеннями ПС та ПФ З1К тварин групи на кожному з термШв дослщження, на рiзниx термiнаx спостереження кожно! тварини, а також середшх по групi значень ПФ та ПС З1К упродовж експерименту ощнювали за допомогою непараметричного коефiцieнта рангово! кореляцй' Спiрмена (Srearman), результати оцiнки ви-ражали у виглядi значення коефiцieнта r зi звичним ix трактуванням.
Результати та обговорення
Iмплaнтaцiя NeuroGelTM та трансплантацiя СКНГ, асоцшованих з NeuroGelTM, нормaлiзуe розподт значень ПС З1К (рис. 1).
<о 4 со
t-
Î 3 о
's2
с * 1
PiBeHb спастичностi, бали за шкалою Ashworth
Рисунок 1. Розподл значень ПС З1К у rpyni «нейрогель + СКНГ» на 28-му тижн спостереження Примтка: у випадку нецлого значення ПФ З1К показник тварини зараховували до обох сум1жних цлих значень.
8
7
6
5
0
1нтенсивний лiнiйний прирiст значень ПС З1К у гру-ni «контроль» спостеркали протягом 1-го мiсяця (рис. 2); протягом 6-8-го тижня вiдбувалося збтьшення показ-ника з однаковою швидтстю (протягом 6-7-го тижня — значуще, р < 0,05), протягом 5-го мюяця — значуще (р < 0,05) збтьшення показника до 2,6 ± 0,4 бала за Ashworth, у подальшому — невiрогiдне зменшення до 2,5 ± 0,4 бала за шкалою Ashworth, що втповтае суттевому пiдвищенню мимовiльного опору м'язiв З1К при пасивних рухах у тестованих суглобах з обмеженням дiапазону пасивних р^в.
Значущий (р < 0,005) прирiст ПС З1К у груш «нейрогель» (рис. 2) виявляли протягом 3-го, 7-го тижня та 5-го мюяця. Станом на 28-й тиждень спостереження ПС З1К становив 1,7 ± 0,2 бала за шкалою Ashworth, що втповщае суттевому пiдвищенню мимовтьного опору м'язiв З1К при пасивних рухах у тестованих суглобах без обмеження обсягу пасивних р^в.
Динамка ПС З1К групи «нейрогель + СКНГ» нагаду-вала динамiку в груш «нейрогель» (рис. 2), в!^зняючись наявшстю значущого приросту протягом 3-го й 7-го тижня, 4-го та 5-го мюяця. Станом на 28-й тиждень спостереження ПС З1К у груш становив 1,6 ± 0,3 бала за шкалою Ashworth.
Значуще збтьшення ПС З1К у шдгруш «нейрогель + СКНГ» спостеркали лише протягом 3-го тижня (р = 0,028), у шдгруш «нейрогель + СКНГж» — протягом 3, 7 та 8-го тижшв. Щкаво, що станом на 28-й тиждень екс-перименту значення ПС З1К у обох пiдгрупах практично збЬалися з показниками групи «нейрогель» (рис. 2б).
Значущу рiзницю мiж значеннями ПФ З1К у гру-пах «нейрогель» та «контроль» виявляли на 7-му добу, на 5-7-му та 12-24-му тижш, мiж групами «нейрогель + СКНГ» та «контроль» — на 2, 4—7 та 20-му тижш; максимальну рiзницю ПС З1К мiж групами «нейрогель + СКНГ» та «нейрогель» вiдмiчали на 7-му добу спостереження (р = 0,13).
Рiзниця мiж значеннями ПС З1К пiдгрупи «нейрогель + СКНГ » та групи «нейрогель», а також птгруп
«нейрогель + СКНГ» i «нейрогель + СКНГж» значуща протягом 1-2-го тижня (р < 0,05), рiзниця мiж ПС З1К пiдгруп «нейрогель + СКНГч» та «нейрогель + СКНГж», максимальна протягом 3-го мюяця, сягала 0,83 бала за шкалою Ashworth (р = 0,124).
Бтьш щадний варiант перебiгу синдрому посттрав-матично'1 спастичносп в пiдгрупi «нейрогель + СКНГч» протягом 1-2-го та 3-го мюяця, на нашу думку, пов'язаний з позитивним впливом СКНГ на переб^ сшнально'1 травми та регенерацiйного процесу, його вщ-сутнiсть у шдгруш «нейрогель + СКНГж» може бути пояснена негативним iмунним впливом на трансплантоваш клiтини з боку рецишента — тварини протилежно'1 стать Багатьма дослщженнями встановлено негативний ефект рiзностатевостi донора та реципiента (sex-mismatched transplantation) на результатившсть трансплантаци' [22, 23], що обумовлено наявшстю кодованих статевими хромосомами другорядних антигешв пстосумюносл (minor histocompatibility antigens, mHAs; Y-H та Х-Н) [23].
При анал!з! кореляцй' iндивiдуальних значень ПФ та ПС З1К кожно'1 тварини на р!зних термiнах спостереження в груш «контроль» виявлено 18,8 % тварин з по-м!рною та сильною вт'емною кореляцiею (р < 0,05); у груш «нейрогель» — 20 % тварин з пом!рною додатною кореляшею (р < 0,05); у груш «нейрогель + СКНГ» — 2 тварини 1з сильною (r = 0,82, r = 0,94) та 4 — з пом!рною додатною корелящею (0,61 < r < 0,7).
При анал!з! кореляцй' iндивiдуальних значень ПФ та ПС З1К р1зних тварин на кожному з термшш спостереження у груш «контроль» виявлено пом!рну та сильну вiд'емну кореляцш на 3-6-му та 8-28-му тижнях (р < 0,05); у груш «нейрогель» — сильну та пом!рну вт'емну кореляцiю на 12-28-му та 3-8-му тижнях в1дпов1дно (р < 0,05); у груш «нейрогель + СКНГ» — сильну (7, 8, 16, 20-й тиждень, r < -0,77; р < 0,05) та шмрну (7-ма доба, 12, 16, 24, 28-й тиждень, -0,71 < r < -0,59; р < 0,05) вщ'емну кореляцш.
При анал!з! кореляцй' середшх по груп1 значень ПФ та ПС З1К на р!зних термiнах спостереження для групи «контроль» виявлено пом!рну додатну кореляцш
а б
Рисунок 2. Динамка ПС З1К протягом перюду спостереження: а) у групах «контроль», «нейрогель» i «нейрогель + СКНГ»; б) у груп '1 «нейрогель» та п'щгрупах «нейрогель + СКНГч» i «нейрогель + СКНГж»
Прим1тка: р'зниця мж групами «нейрогель» i «контроль» значуща на 7-му добу, на 5-7-му та 12-24-му тижнi, мж групами «нейрогель + СКНГ» i «контроль» — на 2, 4-7 та 20-му тижнях; р'зниця мжп'щгрупою «нейрогель + СКНГч» i групою «нейрогель», а також м'ж п'щгрупами «нейрогель + СКНГ'» i «нейрогель + СКНГж» значуща протягом/ 1-2-го тижня (р < 0,05).
со
_ ä
Ез и о<
т 2
и ¡с
S3 з
£ рЭ
- Спастичыстъ З1К
- Функцiя З1К
14 12
m * 9
10 n« §
8 ï S
6 .a <c
z n
<u s
ш с
4 ÖlS
Ю
2 0
3 4 5 6 7 8 12 16 20 24 28
Тривалють спостереження, тижш
Рисунок 3. Зставлення в часi динамки ПФ та ПС З1К у rpyni «нейрогель + СКНГ»
(р < 0,05), для групи «нейрогель» — сильну додатну кореляцш (г = 0,94; р < 0,01), для групи «нейрогель + СКНГ» — сильну додатну кореляцш (г = 0,92; р < 0,01), що вповш вщповщае картиш, отриманш при зютавленш динамiки обох показниыв у чаш (рис. 3).
Висновки
1. Ксенотрансплантащя СКНГ у комплекс з NeuroGel™ не призводить до значущих змiн вели-чини ПС З1К порiвняно з iзольованою iмплантацiею NeuroGel™, однак вiрогiдно змiнюе динамку синдрому спастичностi.
2. Динамiка ПС З1К пiдгрупи «нейрогель + СКНГж» близька до динамiки групи «нейрогель», динамша ПС З1К пiдгрупи «нейрогель + СКНГ» суттево рiзнить-ся, характеризуеться нижчими значеннями показника, особливо протягом 1-2-го та 8-го тижня.
3. На вщмшу вiд групи «контроль», у випадку iмп-лантаци NeuroGel™ та NeuroGel™ у комплекс з СКНГ при вiд'емнiй кореляци iндивiдуальних значень ПФ та ПС З1К у межах кожного з термшв спостереження наявна сильна додатна корелящя значень обох показниыв, усереднених по групах, протягом перюду спо-стереження.
Конфлiкт iffrepeciB. Автори заявляють про вiдсутнiсть конфлiкту iнтересiв при шдготовщ дано! статтi.
Список л1тератури
1. Lance J.W. The control of muscle tone, reflexes, and movement: Robert Wartenberg Lecture [Text] / J.W. Lance // Neurology. - 1980. - Vol. 30, № 12. - P. 1303-1313.
2. Nielsen J.B. The spinal pathophysiology of spasticity — from a basic sciencepoint ofview/ J.B. Nielsen, C. Crone, H. Hultborn// Acta Physiol. (Oxf)). - 2007. - Vol. 189, № 2. - P. 171-180.
3. Spasticity: Clinical perceptions, neurological realities and meaningful measurement [Text] / A.D. Pandyan et al. // Disabil. Rehabil. - 2005. - Vol. 27, № 1-2. - P. 2-6.
4. Recovery ofneuronal and network excitability after spinal cord injury and implications for spasticity [Text] / J.M. D'Amico et al. // Front. Int. Neurosci. - 2014. - Vol. 8, Article 36. - P. 1-24, doi: 10.3389/fnint.2014.00036.
5. Heckman C.J. Persistent inward currents in motoneuron dendrites: implications for motor output [Text] / C.J. Heckman, M.A. Gorassini, D.J. Bennett//Muscle Nerve. - 2005. - Vol. 31, № 2. - P. 135-156.
6. Global gene expression analysis of rodent motor neurons following spinal cord injury associate molecular mechanisms with development of post-injury spasticity [Text] / J. Wienecke et al. // J. Neurophysiol. - 2010. - Vol. 103, № 2. - P. 761-778.
7. Spinal shock revisited: a four-phase model [Text] / J.F. Di-tunno et al. //Spinal Cord. - 2004. - Vol. 42, № 7. - P. 383-395.
8. The time course ofserotonin 2C receptor expression after spinal transection of rats: an immunohistochemical study [Text]/ L.-Q. Ren et al. //Neuroscience. - 2013. - Vol. 236. - P. 31-46.
9. Recovery of motoneuron and locomotor function after spinal cord injury depends on constitutive activity in 5-HT2C receptors [Text] / K.C. Murray et al. // Nature Med. - 2010. - Vol. 16, № 6. - P. 694-701.
10. Decrease ofmRNA editing after spinal cord injury is caused by down-regulation of ADAR2 that is triggered by inflammatory response [Text]/A.F. Di Narzo et al. // Sci. Rep. - 2015. - Vol. 5, Article 12615. - P. 1-15, doi: 10.1038/srep12615.
11. Serotonergic transmission after spinal cord injury [Text] / R. Nardone et al. // J. Neural. Transm. (Vienna). — 2015. — Vol. 122, № 2. - P. 279-295, doi 10.1007/s00702-014-1241-z.
12. Regulation of serotonin-2C receptor G-protein coupling by RNA editing [Text] / C.M. Burns et al. // Nature. - 1997. -Vol. 387, № 6630. - P. 303-308.
13. RNA editing of the human serotonin 5-hydroxytryptamine 2C receptor silences constitutive activity [Text] / C.M. Niswender et al.// J. Biol. Chem. - 1999. - Vol. 274, № 14. - P. 9472-9478.
14. New insights into the biological role of mammalian ADARs; the RNA editing proteins [Text] / N. Mannion et al. // Biomolecules. — 2015. - Vol. 5, № 4. - P. 2338-2362, doi:10.3390/biom5042338.
15. Concise review: spinal cord injuries - how could adult mesenchymal and neural crest stem cells take up the challenge? [Text] / V. Neirinckx et al. // Stem. Cells. - 2014. - Vol. 32, № 4. - P. 829-843, doi: 10.1002/stem.1579.
16. Oliveri R.S. Mesenchymal stem cells improve locomotor recovery in traumatic spinal cord injury: systematic review with meta-analyses of rat models [Text]/R.S. Oliveri, S. Bello, F. Biering-Sarensen // Neurobiol. Dis. - 2014. - Vol. 62. - P. 338-353, doi: 10.1016/j.nbd.2013.10.014.
17. Potential of olfactory ensheathing cells from different sources for spinal cord repair [Text] / A. Mayeur et al. // PLoS ONE. — 2013. - Vol. 8, № 4. - P. 1-12, doi:10.1371/journal.pone.0062860.
18. Reconstruction of the transected cat spinal cord following NeuroGel implantation: axonal tracing, immunohistochemical and ultrastructural studies [Text] / S. Woerly et al. // Int. J. Dev. Neurosci. - 2001. - Vol. 19, № 1. - P. 63-83.
19. Модель пере^чення половини поперечника спинного моз-ку. I. Технiчнi, паmоморфологiчнiтаклтко-експериментальш особливостi[Текст]/В.1. Цимбалюкта т.//Укр. нейрохiрург. журнал. - 2016. - № 2. - С. 18-27.
20. A Sensitive and Reliable Locomotor Rating Scale for Open Field Testing in Rats [Text]/D.M. Basso, M.S. Beattie, J.C. Bres-nahan // J. Neurotrauma. — 1995. — Vol. 12, № 1. — P. 1-21.
21. Модель поперечного пере^чення половини спинного мозку. Частина 11. Стан нервово-м'язового апарату, синдром посттравматичног спастичностi та хронiчний больовий синдром [Текст] / В.1. Цимбалюк та ш. // Укр. нейрохiрург. журнал. — 2016. — № 3. — С. 5-13.
22. Clinical impact of H-Yalloimmunity [Text]/ Popli R., SahafB., Nakasone H. et al. //Immunol. Res. — 2014. — Vol. 58, № 2-3. - P. 249-258, doi: 10.1007/s12026-014-8514-3.
23. Spierings E. Minor histocompatibility antigens: past, present, and future [Text]/E. Spierings// Tissue Antigens. — 2014. — Vol. 84, № 4. - P. 347-360, doi: 10.1111/tan.12445.
Отримано 03.10.2016 ■
2
0
ЦымбалюкВ.И.1, Медведев В.В.2, Васильев Р.Г.3-4, Рыбачук O.A.3-4, Козявкин В.И.5, Драгунцова Н.Г.1
1 ГУ «Институт нейрохирургии им. акад. A.n. Ромоданова НАМН Украины», г. Киев, Украина
2 Национальный медицинский университет имени A.A. Богомольца, г. Киев, Украина
3 ГУ «Институт генетической и регенеративной медицины НАМН Украины», г. Киев, Украина
4 Медицинская компания «Ilaya», г. Киев, Украина
5 Международная клиника восстановительного лечения, г. Трускавец, Украина
Влияние имплантации NeuroGel™ в сочетании с ксеногенными стволовыми клетками нервного гребня на течение синдрома спастичности после экспериментальной травмы спинного мозга
Резюме. Цель — изучить влияние имплантации NeuroGel™, ассоциированного со стволовыми клетками нервного гребня (СКНГ), на динамику спастичности в паретической задней конечности крысы после травмы спинного мозга. Материалы и методы. Животные — белые беспородные крысы (5 мес., 250 г); группы: 1 — травма спинного мозга (самцы; n = 16); 2 — травма спинного мозга + гомотопическая имплантация фрагмента NeuroGel™ (самцы; n = 20); 3 — травма спинного мозга + гомотопическая имплантация фрагмента NeuroGel™, ассоциированного с СКНГ мыши (n = 12). Группа 3 включала животных мужского (n = 6) и женского пола (n = 6) — подгруппы 3м та 3ж соответственно. Модель травмы — левостороннее пересечение половины спинного мозга на уровне Ти; длительность наблюдения — 28 недель; оценка показателя функции (ПФ) и показателя спастичности (ПС) задней ипсилатеральной конечности (ЗИК) — шкала Basso — Beattie — Bresnahan и шкала Ashworth соответственно. Результаты. ПС ЗИК по состоянию на 28-ю неделю эксперимента в группе 1 составил 2,5 ± 0,4 балла по шкале Ashworth, в групе 2 — 1,7 ± 0,2 балла, в группе 3 — 1,6 ± 0,3 балла, в подгруппе 3м — 1,6 ± 0,5 балла, в подгруппе 3ж — 1,7 ± 0,3 балла по шкале Ashworth. Достоверную (р < 0,05) разницу между значениями ПС ЗИК в группах 1 и 2 выявляли на 7-е сутки, на 5—7 и 12-24-ю неделю, между группами 1 и 3 — на 2, 4—7 и 20-ю
неделю; максимальную разницу ПС ЗИК между группами 2 и 3 выявляли на 7-е сутки наблюдения (р = 0,13). Разница между значениями ПС ЗИК подгруппы 3м и группы 2, а также подгрупп 3м и 3ж достоверная в течение 1-2-й недели (р < 0,05), разница между ПС ЗИК подгрупп 3м и 3ж максимальна в течение 3-го месяца, достигает 0,83 балла по АИдаэгШ (р = 0,124). Динамика ПС ЗИК в группе 3 отличается от показателей группы 2 наличием достоверного прироста в течение 3-й, 7-й недели, 4-го и 5-го месяца. В отличие от группы 1, в группах 2 и 3 при отрицательной корреляции индивидуальных значений ПФ и ПС ЗИК в пределах каждого термина наблюдения присутствует сильная положительная корреляция значений обоих показателей, усредненных по группам, на протяжении периода наблюдения. Выводы. Ксенотрансплантация СКНГ в комплексе с №шоОе1™ не приводит к значительным изменениям уровня спастичности в сравнении с изолированной имплантацией №шоОе1™, однако существенно изменяет динамику этого осложнения, с тенденцией к ухудшению течения в отдаленном периоде травмы в условиях несовпадения пола донора и реципиента. Ключевые слова: травма спинного мезга; синдром спастич-ности; восстановительная нейрохирургия; тканевая нейроин-женерия; искусственный тканевой матрикс; стволовые клетки нервного гребня
V.I. Tsymbaliuk1, V.V. Medvediev2, R.G. Vasiliev3,4, O.A. Rybachuk3,4, V.I. Kozyavkin5, N.G. Draguntsova1
1State Institution "Institute of Neurosurgery named after Academician A.P. Romodanov of the NAMS of Ukraine", Kyiv, Ukraine 2Bogomolets National Medical University, Kyiv, Ukraine
3State Institution "Institute of Genetic and Regenerative Medicine of the National Academy of Medical Sciences of Ukraine", Kyiv, Ukraine
4Medical Company "Ilaya", Kyiv, Ukraine 5International Clinic of Rehabilitation, Truskavets, Ukraine
The effect of NeuroGel™ with xenogenic neural crest stem cells implantation on the course of spasticity syndrome after experimental spinal cord injury
Abstract. The aim of the study was to examine NeuroGel™ with xenogenic neural crest stem cells (NCSC) implantation on the rat's paretic hind limb spasticity dynamics after experimental spinal cord injury. Materials and methods. Animals: outbred albino rats (5.5 months, 250 g); experimental groups: 1 — spinal cord injury only (males; n = 16); 2 — spinal cord injury + immediate homotopi-cal transplantation of NeuroGel™ (males; n = 20); 3 — spinal cord injury + analogous transplantation of NeuroGel™ in association with adult mouse NCSC (n = 12). Group 3 consisted of male (n = 6) and female (n = 6) animals — subgroups 3m and 3f, respectively. Model of injury — left-side spinal cord hemisection at Tn; the duration of observation — 28 weeks; ipsilateral hindlimb (IHL) function indicator (FI) and spasticity indicator (SI) determination — the Basso-Beattie-Bresnahan scale and Ashworth scale, respectively. Results. At the 28th week, in the group 1 IHL SI was 2.5 ± 0.4 points, in group 2 — 1.7 ± 0.2 points, in group 3 — 1.6 ± 0.3 points, in a subgroup 3m — 1.6 ± 0.5 points, in a subgroup 3f — 1.7 ± 0.3 points ofAshworth scale. Significant (p < 0.05) differences between the IHL SI in the group 1 and group 2 were noted at the 7th day, 5th—7th and 12th—24th weeks, between IHL FI in the group 1 and group 3 — at the
2nd, 4th—7th and 20th weeks. The maximum prevalence of group 3 IHL FI over the group 2 IHL FI was observed at the 7th day (p = 0.13). Significant difference between IHL FI in the subgroup 3m and group 2 and between IHL FI in the subgroup 3m and group 3f was found at the 1st—2nd week. Difference between IHL FI in the subgroup 3m and group 3f was maximal during 3rd month (0.83 points of the Ashworth scale; p = 0.124). Dynamics of the group 2 IHL FI and group 3 IHL FI differs by the presence of significant growth on the 3rd, 7th week, 4th and 5th month. Unlike group 1, in group 2 and group 3 a negative correlation was observed between individual IHL FI and SI values in each of the observation terms combined with the strong positive correlation between average IHL FI and SI values along the observation period. Conclusions. NCSC xenotransplantation in association with NeuroGelTM does not change the level of spasticity compared to the implantation of NeuroGelTM only, but significantly alters its dynamics, with the trend towards worsening in the remote period of injury in the case of different donor and recipient sexes. Keywords: spinal cord injury; spastisity syndrome; restorative neu-rosurgery; tissue neuroengineering; artificial tissue scaffold; neural crest stem cells
