Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Воронков А.В. 1 Калашникова С.А. 1 Хури Е.И. 1 Поздняков Д.И. 1

---

1 Пятигорский медико-фармацевтический институт-филиал ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный медицинский университет»

Работа посвящена описанию моделирования черепно-мозговой травмы у животных методом свободного падения груза с последующей оценкой функциональных и структурных изменений. В исследовании были использованы биохимические, поведенческие и морфологические подходы в двух группах животных. В результате гистологических тестов было выявлено повреждение мозговых оболочек и вещества головного мозга. Проведение биохимических анализов позволило зафиксировать угнетение ферментов антиоксидантного звена и накопление продуктов перекисного окисления липидов. Данные тестов «открытое поле» и «приподнятый крестообразный лабиринт» отражали наличие психоэмоциональных и локомоторных нарушений в результате травматического повреждения головного мозга. Совокупность полученных данных свидетельствует о развитии и наличии черепно-мозговой травмы у экспериментальных животных (крыс), и, следовательно, новый методический подход можно считать валидным.

Статья в формате PDF

3474 KB

черепно-мозговая травма

экспериментальная модель

двигательные расстройства

неврологический дефицит

перекисное окисление липидов

1. Дмитриенко Е.В., Филатенкова Т.А., Рыбакина Е.Г. Поведенческие реакции животных после экспериментальной черепно-мозговой травмы: влияние препарата нуклеотидной природы // Вестник Санкт-Петербургского университета. - 2014. - Сер. 11. - Вып. 3. - С. 180-191.

2. Ельский В.Н., Зяблицев С.В., Якубенко Е.Д. Перекисное окисление липидов при черепно-мозговой травме // Общая реаниматология. - 2009. - Т. 4. - С. 24-30.

3. Новиков В.Е. Возможности фармакологической нейропротекции при черепно-мозговой травме // Психофармакол. биол. наркол. - 2007. – Т. 7, № 2. – С. 1500-1509.

4. Носов А.Т., Каджая Н.В. Морфофункциональные изменения ткани головного мозга при повторной множественной легкой черепно-мозговой травме (экспериментальное исследование) // Украинский нейрохирургический журнал. - 2006. - № 2. - С. 29-35.

5. Овсянников Д.М., Чехонацкий А.А., Колесов В.Н., Бубашвили А.И. Социальные и эпидемиологические аспекты черепно-мозговой травмы (обзор) // Саратовский научно-медицинский журнал. - 2012. - Т. 8, № 3. - С. 777-785.

6. Орехович В.Н. Современные методы в биохимии // Медицина. - 1977. - С. 60-65.

7. Цымбалюк В.И., Кочин О.В. Экспериментальное моделирование черепно-мозговой травмы // Украинский нейрохирургический журнал. - 2008. - № 2. - С. 10-12.

8. Mylonas C., Kouretas D. Lipid peroxidation and tissue damage // In Vivo. - 1999. - 13 (3). - P. 295-309.

На сегодняшний день черепно-мозговая травма (ЧМТ) остается одной из главных проблем медицины как в нашей стране, так и за рубежом. В Российской Федерации смерть в результате травм занимает второе место, летальность от тяжелой ЧМТ составляет 60-80% и более [5].

ЧМТ приводит к различным по степени и распространенности структурно-функциональным повреждениям мозга с моторными и когнитивными нарушениями. Сложность патофизиологических механизмов, возникающих в процессе травмы, обуславливает постоянный поиск эффективных экспериментальных моделей нанесения повреждений [3].

В зависимости от способа нанесения травмы выделяют следующие модели:

- инерционные;

- ударные;

- с непосредственной деформацией мозга.

Наиболее близкой к реальным условиям получения травмы у человека, легко воспроизводимой и общепризнанной, является модель ЧМТ свободного падения груза на голову животного [7]. В последние десятилетия наука достигла огромных успехов в исследованиях, которые посвящены механизмам травмы и лечению, однако многие аспекты этой проблемы еще не изучены. Поэтому проблема моделирования ЧМТ у лабораторных животных остается актуальной на сегодняшний день [7].

Цель исследования. Цель данного исследования состояла в моделировании ЧМТ у лабораторных животных методом свободного падения, с последующей оценкой морфофункциональных и биохимических изменений.

Материалы и методы исследования. Исследование проводилось на 20 крысах-самцах линии Wistar, массой 250-280 граммов. Животных содержали в индивидуальных боксах с естественной 12-часовой сменой света и темноты, влажностью воздуха 60% и его температурой 22 ± 2 °С, со свободным доступом к воде и пище. Работу с лабораторными животными проводили с соблюдением основных нормативных и этических требований к проведению лабораторных и иных опытов с участием экспериментальных животных разных видов.

Закрытую ЧМТ воспроизводили с помощью свободно падающего груза массой 150 г из полой трубы высотой 50 см и ее диаметром на теменно-затылочную область головы. Во избежание перелома челюсти голову животного фиксировали на мягкой подкладке. Всех животных наркотизировали внутрибрюшинным введением хлоралгидрата (350 мг/кг) и делили на 2 группы. Первую из них составили животные, которых фиксировали в установке, но травму не наносили (контрольная, n=10). Вторую (опытную) - животные, которых подвергли ЧМТ.

Для оценки психоэмоциональных нарушений у животных, возникающих в результате травматического воздействия, были использовали тесты «открытое поле» и «приподнятый крестообразный лабиринт». Психотропные тесты проводили в 1-е сутки эксперимента до моделирования ЧМТ и на 7-е сутки после травмы.

После проведенных тестов всех животных декапитировали и извлекали мозг для дальнейшего использования в биохимических и морфологических анализах. Для гистологического исследования мозг немедленно фиксировали в жидкости Буэна, после уплотнения заливали парафином с последующим изготовлением микропрепаратов и окраской гематоксифилином и эозином [4]. Для проведения биохимических тестов готовили гомогенат и определяли в нем содержание диеновых конъюгатов по методу Стальной [6]. Активность каталазы определяли спектрофотометрически.

Результаты опытов обрабатывали методом вариационной статистики. Вычисляли среднее значение и стандартную ошибку среднего значения. Полученные данные проверяли на нормальность распределения с использованием критерия Колмогорова-Смирнова. В случае нормального распределения данных использовали параметрический t-критерий Стьюдента. При ненормальном распределении результатов эксперимента дальнейшую статистическую обработку данных проводили с использованием U-критерия Манна-Уитни.

Результаты исследования и их обсуждение. Результаты исследований по изучению изменений двигательной активности животных в тесте «открытое поле» до и после ЧМТ приведены в таблице 1. У животных контрольной и опытной групп до травмы не было выявлено достоверных различий.

Через 7 дней после травмы крысы с травмой пересекли 6,9±2,5 квадрата «открытого поля» (Р<0,001), сделали 1,9±0,8 вертикальной стойки (Р<0,001) и заглянули в 1,7±0,5 отверстия в полу (Р<0,02), провели 0,5±0,1 секунды в центре (Р<0,001), что было существенно меньше по сравнению с аналогичными показателями в контрольной группе животных. На фоне ЧМТ у опытной группы животных было зафиксировано увеличение количества груминга (7,3±0,67 (Р<0,001)).

Таблица 1

Результаты теста «открытое поле»

Примечания: *- Р<0,001, ** - Р<0,02 - достоверные различия по сравнению с аналогичными данными у крыс контрольной группы.

Таким образом, проведение теста «открытое поле» показало нарушение психоэмоционального состояния и локомоторной активности у животных с экспериментально вызванной ЧМТ по сравнению с контрольной группой, что может свидетельствовать о наличии травмы центральной нервной системы у животных опытной группы [2].

Для подтверждения результатов, полученных в тесте «открытое поле», был проведен тест «приподнятый крестообразный лабиринт».

Было установлено, что в результате полученного повреждения у животных опытной группы наблюдается достоверное уменьшение времени, проведенного в открытых рукавах, а также нарастает тенденция предпочтения животными темных, закрытых пространств, снижается число пересеченных квадратов, зафиксировано увеличение груминга по сравнению с контрольной группой животных (табл. 2).

Результаты теста «приподнятый крестообразный лабиринт» коррелируют с данными теста «открытое поле» у этих же животных.

Таблица 2

Результаты теста «приподнятый крестообразный лабиринт»

Примечания: * - Р<0,02, **- Р<0,001 - достоверные различия по сравнению с аналогичными данными у животных контрольной группы.

При морфологическом исследовании срезов головного мозга у животных опытной и контрольной групп были выявлены достоверные различия в областях проекций, соответствующих месту травмы, что соответствует литературным данным [4].

Рис. 1. Ткань головного мозга животных контрольной группы.

Окраска гематоксилином и эозином. Ув. х20

Рис. 2. Мозжечок животных контрольной группы.

Окраска гематоксилином и эозином. Ув. х20

При проведении комплексной морфологической оценки церебральных нарушений, обусловленных закрытой тупой черепно-мозговой травмой, в тканях головного мозга у животных опытной группы было выявлено полнокровие сосудов мозговых оболочек и эпендимы. Со стороны глиального окружения отмечался умеренный отек ткани, более выраженный в коре головного мозга (рис. 3, 4).

Рис. 3. Умеренный отек ткани головного мозга у животных опытной группы.

Окр. гематоксилином и эозином. Ув. х20

Рис. 4. Выраженный отек ткани головного мозга у животных опытной группы.

Окр. гематоксилином и эозином. Ув. х40

Морфологическим проявлением тупой черепно-мозговой травмы являлись нарушения проницаемости сосудистой стенки, обусловленные гипоксическим состоянием. В связи с этим определялись дегенеративно-дистрофические изменения клеточных структур коры головного мозга.

Оболочечные кровоизлияния характеризовались выраженным полиморфизмом: определялись периваскулярные кровоизлияния и скопления эозинофильных гомогенных масс, представляющие собой измененные эритроциты (рис. 5).

Рис. 5. Полнокровие и мелкоочаговые кровоизлияния мягкой мозговой оболочки животных опытной группы. Окр. гематоксилином и эозином. Ув. х20

Выявлены расстройства кровообращения, которые носили диффузный характер и проявлялись полнокровием сосудов микроциркуляторного русла и участками мелкоочаговых кровоизлияний с включениями в виде гранул гемосидерина, что соответствовало давности черепно-мозговой травмы (рис. 6).

Рис. 6. Мелкоочаговые кровоизлияния в вещество головного мозга животных опытной группы с включениями в виде гранул гемосидерина. Окр. гематоксилином и эозином. Ув. х20

В отдельных случаях происходило повреждение мозжечка, где морфологическая картина была аналогичной и представляла собой мелкоочаговые кровоизлияния (рис. 7).

Рис. 7. Мелкоочаговые кровоизлияния в мозжечок у животных опытной группы. Окр. гематоксилином и эозином. Ув. х20

Таким образом, при закрытой черепно-мозговой травме зафиксированы выраженные гемореологические расстройства, затрагивающие мозговые оболочки, вещество головного мозга и частично мозжечок. Морфологические изменения в структурах головного мозга животных опытной группы соответствовали давности повреждения и тяжести полученной тупой черепно-мозговой травмы. Все обнаруженные морфологические изменения свидетельствуют о наличии травмы у опытной группы животных и согласуются с литературными данными [4].

Данные, полученные в результате биохимических исследований, приведены в таблице 3. У животных опытной группы по сравнению с крысами контрольной группы была достоверно снижена активность каталазы (Р < 0.05), а также повышалось содержание диеновых конъюгатов после черепно-мозговой травмы.

Результаты биохимических исследований подтвердили воздействие травматического характера на центральную нервную систему у опытной группы животных, о чем свидетельствует активация процессов перекисного окисления липидов, что выражается в снижении активности антиоксидантного фермента – каталазы, при этом отмечается повышение концентрации продуктов перекисного окисления - диеновых конъюгатов [2; 8].

Таблица 3

Показатели липопероксидации в мозге

Примечание: * - Р < 0.05 - достоверные различия по сравнению с аналогичными данными у крыс контрольной группы.

Выводы

При оценке физического и психоэмоционального статуса по результатам теста «открытое поле» было показано статистически достоверное снижение локомоторной активности на 48,1%, вертикальной на 50% и горизонтальной активности на 26% относительно контрольной группы животных. Кроме того, было зафиксировано увеличение груминга на 108% у крыс, подвергшихся травме.

1. В тесте «приподнятый крестообразный лабиринт» регистрировалось повышение уровня тревожности, которое выражалось в уменьшении времени пребывания животными опытной группы в открытых рукавах креста в 3 раза по сравнению с показателями у крыс контрольной группы, было отмечено уменьшение количеств свешиваний на 68,7%, а также увеличение груминга на 138% относительно контроля, также было зафиксировано уменьшение числа переходов на 36% по сравнению с животными контрольной группы, что говорит о нарушении двигательной активности у животных с травмой.

2. На фоне травматического повреждения у опытной группы животных в головном мозге было выявлено повышение концентрации диеновых конъюгатов на 366%, а также снижение активности каталазы в 3 раза, что свидетельствует об активации процессов перекисного окисления липидов.

3. Предложенная модель черепно-мозговой травмы вызвала умеренный отек ткани, нарушение проницаемости сосудистой стенки, а также мелкоочаговые кровоизлияния в вещество головного мозга у опытной группы животных.

4. В результате анализа полученных совокупных данных можно утверждать, что модель черепно-мозговой травмы методом свободного падения груза массой 150 г из полой трубы высотой 50 см является валидной и может использоваться в экспериментальной практике.

Библиографическая ссылка