Введение
Высокая частота позвоночно-спинальной травмы сочетается со сложностью патогенеза травматической болезни спинного мозга [1; 7; 9]. Отсутствие в настоящее время адекватных методов лечения и реабилитации пациентов с последствиями тяжелых повреждений спинного мозга выносит эту проблему за рамки чисто медицинских аспектов [4]. Понимание механизмов адаптационной реакции нервно-мышечного аппарата на травму позволит обоснованно и эффективно восстанавливать утраченные двигательные функции. Целью работы было оценить состояние тонических и фазных мышц голени крысы в условиях травматического повреждения спинного мозга.
Материалы и методы исследования
В ходе экспериментов было обследовано 44 лабораторных крыс массой 160-240 граммов. Все эксперименты были выполнены с соблюдением биоэтических норм.
Электромиографическими методами производили оценку состояния периферической части нервно-мышечного аппарата крыс. Регистрировали моторный ответ (М-ответ) мышцы. Определяли максимальную амплитуду, длительность, порог возникновения и латентный период ответов.
Животному внутримышечно вводили кетамин в дозе 5,5 мг на кг животного. Стандартную спинномозговую травму (перерезка спинного мозга) наносили между позвонками Тh3-Тh4. С целью профилактики инфекционных осложнений в течение недели животным внутримышечно вводили ампициллин из расчета 50 мг/кг веса. Параметры электрических ответов мышц анализировались в сроки: 1, 2, 3, и 5 месяцев после оперативного вмешательства.
Полученные результаты были обработаны с помощью пакета прикладных программ Origin 5.0 с использованием критерия Стьюдента.
Результаты исследования и их обсуждение
Изменения параметров М-ответа большеберцовой мышцы крысы после травмы спинного мозга
После повреждения спинного мозга у крыс амплитуда М-ответа большеберцовой мышцы (ББМ) в послеоперационном периоде снижалась (р<0.05) (рис. 1). Порог возникновения М-ответов ББМ через месяц уменьшился на 38% (р<0.05), к 5 месяцу восстановился до контроля. Величина латентного периода (ЛП) М-ответа ББМ крысы через 1 месяц после травмы спинного мозга увеличилась на 60% (р<0.05), к 5 месяцу величина ЛП М-ответа составляла 122% по отношению к интактным животным (р<0.05). Длительность М-ответа ББМ в послеоперационном периоде к 1 месяцу увеличилась, ее величина составила 118% от контроля (р<0.05). В дальнейшем происходило уменьшение данного показателя, и к 5 месяцу длительность М-ответа ББМ составила 80% (р<0.05) (рис. 1).
Рисунок 1 - Изменение параметров М-ответа большеберцовой мышцы крыс после травмы спинного мозга
По оси абсцисс отложено время обследования после операции; по оси ординат отложены параметры М-ответа в процентах от контрольных значений, значение контрольных параметров - 0: 1 - амплитуда М-ответа; 2 - порог; 3 - латентность; 4 -длительность; разными оттенками серого показаны сроки после операции – 1, 2, 3 и 5 месяц соответственно.
Изменение параметров М-ответа медиальной головки икроножной мышцы крысы после травмы спинного мозга
Амплитуда и порог М-ответа МИМ после травмы спинного мозга снижались (р<0.05) (рис. 2). Величина ЛП М-ответа медиальной головки икроножной мышцы крысы на 3 месяце после операции увеличилась до 120% (р<0.05). Через 5 месяцев ЛП М-ответа МИМ восстановился до контрольных значений. Длительность М-ответа МИМ в послеоперационном периоде увеличилась, ее величина к 1 месяцу составила 165% (р<0.05). Через 3 месяца длительность уменьшилась, и к 5 месяцу величина длительности М-ответа МИМ составила 87% (р<0.05) по отношению к интактным животным (рис. 2).
Рисунок 2 - Изменение параметров М-ответа медиальной головки икроножной мышцы крыс после травмы спинного мозга
Обозначения как на рис. 1.
Изменение параметров М-ответа латеральной головки икроножной мышцы крысы
Через 1 месяц после операционного вмешательства максимальная амплитуда и порог М-ответа латеральной головки икроножной мышцы (ЛИМ) уменьшилась по-сравнению с контролем (р<0.05) (рис. 3).
Рисунок 3 - Изменение параметров М-ответа латеральной головки икроножной мышцы крыс после травмы спинного мозга
Обозначения как на рис. 1.
Величина ЛП М-ответа ЛИМ после спинализации увеличивалась, и к 5 месяцу величина латентного периода составила 140% по отношению к интактным животным (р<0.05). Длительность М-ответа ЛИМ к 1 месяцу после травмы спинного мозга уменьшилась. В дальнейшем к 5 месяцу происходило увеличение длительности М, но все значения не отличались достоверно от контроля.
Изменение параметров М-ответа камбаловидной мышцы крысы после травмы спинного мозга
Максимальное уменьшение амплитуды М-ответа камбаловидной мышцы (КМ) наблюдали на 3 месяце исследования (р<0.05) (рис. 4). Порог М-ответа КМ через 1 месяц после оперативного вмешательства уменьшился на 6%, к 5 месяцу послеоперационного периода она составил 42% от контроля (р<0.05). Величина ЛП М-ответа КМ с 1 по 5 месяцы послеоперационного периода увеличивалась (р<0.05). Длительность М-ответа КМ увеличивалась в послеоперационном периоде. К 5 месяцам величина длительности М- ответа КМ снизилась и составила 15% по отношению к интактным животным (р<0.05).
Рисунок 4 - Изменение параметров М-ответа камбаловидной мышцы крыс после травмы спинного мозга
Обозначения как на рис. 1.
Таким образом, в хроническом периоде после травмы спинного мозга мы наблюдали уменьшение максимальной амплитуды, порога и длительности М-ответа и увеличение латентного периода у всех исследуемых мышц.
Поскольку параметры М-ответа зависят от числа и скорости возбуждающихся эфферентных волокон, наши результаты свидетельствуют о выраженном поражении двигательных волокон и определенном снижением количества функционирующих двигательных единиц исследуемых мышц [3]. Отмеченное снижение длительности М-ответа, возможно, является результатом уменьшения дисперсии между ответами различных двигательных единиц. Аналогичное уменьшение длительности М-ответа камбаловидной мышцы после частичного повреждения спинного мозга было показано Бутиновой с соавт., (2004) [2], которые связали это изменение с нарушением нейротрофического контроля мышцы со стороны ЦНС. Во всех мышцах через 5 месяцев после спинальной травмы отмечали восстановление параметров М-ответа, что свидетельствует о процессах регенерации и перестройки мышечных волокон к этому посттравматическому периоду. Исключением являлась камбаловидная мышца, значительно отличающаяся от остальных по составу МВ. Нарастающие регенеративные процессы находят отражение в показателях М-ответа икроножной мышцы уже через 3 месяца после травмы. Как отмечается в литературе, регенерация мышечных волокон может происходить как за счет увеличения электрической активности и гипертрофии сохранившихся мышечных волокон, так и за счет образования новых [6]. Регенерация камбаловидной мышцы, по-видимому, отсрочена по сравнению с икроножной мышцей. Подобную задержку в адаптивных процессах отмечали при исследовании действия микрогравитации на двигательный аппарат [5]. Так как чувствительность различных мышц голени при уменьшении/устранении опорной нагрузки определяется степенью их гравитационной зависимости, наибольшее снижение сократительных свойств при опорной разгрузке регистрируется в камбаловидной мышце, являющейся тоническим разгибателем, а наименьшее в передней большеберцовой мышце - фазическом сгибателе у человека [8].
Таким образом, степень чувствительности к травме спинного мозга различных мышц голени неодинакова: наибольшая глубина изменений отмечается в позно-тоническом флексоре крысы – камбаловидной мышце.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 13-04-01746 а). This research was supported by the Russian Foundation for Basic Research № 13-04-01746 а.
Рецензенты:
Гайнутдинов Х.Л., д.б.н., профессор, в.н.с., зав. лабораторией клеточных механизмов формирования памяти КФУ, г. Казань.
Гришин С.Н., д.б.н., профессор НИИ «Прикладной электродинамики, фотоники живых систем» Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева – КАИ, г. Казань.