НЕЙРОХИМИЯ, 2012, том 29, № 1, с. 63-74
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
УДК 577
ДИНАМИКА НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНЫХ И РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ В ФЛЕКСОРНОМ И ЭКСТЕНЗОРНОМ ОТВЕТВЛЕНИЯХ СЕДАЛИЩНОГО НЕРВА ПОСЛЕ РАЗДАВЛИВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОЛИНОМ - ОБОГАЩЕННОГО ПЕПТИДА (PRP-1)
© 2012 г. А. Л. Минасян1, А. В. Азнаурян1, В. А. Чавушян2, И. Б. Меликсетян2, Дж. С. Саркисян2, *
Ереванский государственный медицинский университет им. М. Гераци, Ереван, Армения 2Институт физиологии им. Л.А. Орбели НАН РА, Ереван, Армения
On-line регистрация и программный математический анализ импульсной активности в мотонейронах (МН) спинного мозга на высокочастотную стимуляцию n. Gastrocnemius (G) и n. Peroneus communis (P) выявил возбудительные и тормозные проявления активности у интактных крыс, на 32—35 дни без-(контроль) и в условиях применения пролином-обогащенного пептида (PRP-1) на 5-й, 7-й и 9-й дни после раздавливания седалищного нерва (СН). Сравнительное изучение динамики и степени развития нейроде- и регенеративных процессов в указанных флексорных и экс-тензорных нервах нижней конечности по анализу спайковой активности отдельных МН в отмеченных условиях выявило формирование ответов в виде тетанической потенциации (ТП) и депрессии (ТД) с посттетанической потенциацией (ПТП) и депрессией (ПТД). Самый высокий уровень возбудительной активности МНСМ у леченных животных на стимуляцию нерва G (ТП + + ПТП) выявляли на 7-й день после раздавливания СН (почти в 5 раз выше такового к 5-му дню и в два с лишним раз выше нормы), который на 9-й день снижался до четырех раз, но продолжал превышать уровень нормы; к тому же самый низкий возбудительный эффект имел место в контроле. При стимуляции нерва P возбудительные проявления активности МН СМ показали высокие, приближающиеся к норме уровни на 7-й и 9-й дни, а на 5-й день почти втрое превышающие таковой в норме и почти 3-кратно — уровень в контроле. Тем не менее при таком успешном восстановлении активности обеих ответвлений СН у леченных PRP-1 следует отметить несколько лучшие показатели для экстензорного нерва по сравнению с флексорным.
Ключевые слова: раздавливание нерва, мотонейроны спинного мозга, высокочастотная стимуляция, экс-тензорный и флексорный ответвления седалищного нерва, пролином — обогащенный пептид (РВР-1).
ВВЕДЕНИЕ
При экологических катастрофах возрастает актуальность успешной реабилитации поражений отдельных органов и систем, в особенности нервной, связанных с краш-синдромом. За последние две декады, несмотря на многочисленные изучения механизмов развития и предотвращения данной патологии, существующие средства и перспективные мишени терапии, продолжает сохраняться определенная тематическая ограниченность подобных исследований. Возможность предотвращения инвалидизации и поиска оптимальной терапевтической стратегии при периферических нервных (ПН) повреждениях [1], в частности раз-
* Адресат для корреспонденции: 0028, Республика Армения, Ереван, ул. Бр. Орбели, 22; тел.: 8-58-374-10- 27-38-63, e-mail: johnsarkissyan@gmail.com.
давливании (краше или компрессии) нерва, интенсивно изучается на междисциплинарном уровне с испытанием целого ряда средств, включающих физическое воздействие, факторы роста, нейротрофины, гормоны, экзогенные пептиды и другие физиологически активные соединения [2—7 и др.]. Показано, что после раздавливания нерва не обнаруживалось в достаточном количестве больших регенерированных волокон в результате их прорастания в измененном направлении без восстановления функциональной реиннерва-ции. К тому же имели место ретроградная атрофия и дегенерация, непропорциональная регенерация волокон малого диаметра с клеточной альтерацией в участке повреждения, которые тормозили нервный рост [8]. Выявлено, что хроническая нервная компрессия вызывает конкурентный апоптоз и
пролиферацию Шванновских клеток (ШК), оборот последних с минимальным аксонным повреждением, что подкрепляет идею прямого митоген-ного эффекта механических стимулов на ШК [9]. Показано, что после краша нерва скорость проведения регенерированных аксонов в дистальной культе нерва достигала нормы к 6 мес., а спустя 18 мес. после перерезки нерва — лишь до 50% нормы [10]. Краш-повреждение лишает нерв способности проводить импульс, а минимальное повреждение миелина может значительно повлиять на активность ионных каналов и последующую генерацию импульса [11]. Проведено сравнение регенерирующих моторных и сенсорных миелинизи-рованных аксонов в ПН. Обнаружено, что в течение регенерации как моторные, так и сенсорные миелинизированые волокна достигают одинаковой скорости роста и созревания [12]. Представляет особый интерес использование при повреждении ПН пептида, относящегося к паратирео-идному гормону в качестве фенотипа ШК [13], которому было посвящено предыдущее наше исследование [14]. Наконец, отсутствуют данные по разной степени выраженности и скорости регенерации флексорной и экстензорной иннервации соответствующих мышц в условиях нервного краша и развития нейроде- и регенеративных процессов под сегментарным и супрасегментарным контролем. Указанный фактор имеет важное значение в связи с их эволюционной отставленно-стью. Иными словами, сегментарные флексорные структуры по сравнению с экстензорными больше подвержены надсегментарному контролю, являются более ранимыми и запаздывающими в отношении регенерации. Учет этого явления имеет важное практическое значение, в особенности в условиях направленного использования эндо- и экзогенных модуляторов широкого спектра действия.
Детальное исследование сигнальных молекул нейроэндокринной иммунной системы мозга акад. А.А. Галояном и сотр. выявило широкий спектр биологической активности пролином — обогащенного пептида (PRP-1), нейротрофино-подобного пептида мозга, продуцируемого ней-росекреторными клетками гипоталамических ядер (nucleus paraventricularis — NPV и nucleus su-praopticus — NSO). В патологических условиях PRP-1 выступает в качестве ингибитора проапо-птотических каспаз-3 и -9, иммуномодулятора и стимулятора иммунокомпетентных клеток, активатора образования IL—1, IL—6 и TNF-a в фибробластах, макрофагах и астроцитах, протектора против многих токсических продуктов и т.д. [15, 16]. В целом, результаты исследований,
касающихся нейропротекторных эффектов PRP-1, свидетельствуют о противодействии PRP-1 дегенеративным процессам и содействии таковым регенеративным при острой и хронической неспецифической нейродегенерации токсического и травматического происхождения [17—28]. Иными словами, в отличие от сложностей, касающихся многокомпонентной терапии, использование PRP-1, в частности, после геми-секции спинного мозга (СМ) стимулирует ре-рост перерезанных спинальных трактов, имеет вклад в выживание нейрональных элементов серого вещества как в поврежденной области, так и ниже нее. PRP-1 противодействует формированию рубца, пролиферации, миграции и аккумуляции глиальных элементов в участке повреждения, с последующим восстановлением моторной функции нижней конечности на стороне повреждения. PRP-1 может быть потенциальным терапевтическим агентом и для специфических нейродегенеративных заболеваний [29, 30]. Вышеотмеченное предусматривает необходимость его использования в настоящем изучении, основываясь на терапевтическом преимуществе, связанном с предотвращением нейродегенера-тивных процессов, модулированием апоптоти-ческого каскада, регулированием противовоспалительных и нейропротекторных событий.
В настоящей работе проведено сравнительное электрофизиологическое изучение динамики и степени развития нейроде- и регенеративных процессов флексорных (n. Gastrocnemius — G) и экс-тензорных (n. Peroneus communis — P) нервов нижней конечности после раздавливания седалищного нерва (СН) без- и в условиях применения PRP-1 на примере регистрации их эффектов в соответствующих мотонейронах (МН) СМ.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эксперименты проводили на крысах-самцах Альбино (250 ± 30 г): интактных (n = 7), подверженных одностороннему раздавливанию СН (контроль, n = 11) и таковых в условиях применения PRP-1 (n = 6). Раздавливание СН производили под нембуталовым наркозом (40 мг/кг в/б) в верхней трети бедра (4 мм выше места три-фуркации) посредством сжатия кровоостанавливающим зажимом в положении первого зубца в течение 60 с [31]. PRP-1 вводили со следующего дня после раздавливания СН в/м ежедневно в течение 3 дней по 0.1 мг/кг в/м со следующего дня после операции. Проводили сравнительный анализ сенсорного (тест рефлекса отведения — ТРО) и моторного (статический седалищный
53 45 32 21 11 0
830 664 498 232 166 0
133 107 80 53 27 0
40 30 20 10 0 812 696 580 348 232 116 0
125 100 75 50 25 0
спайки " Стимул. Р - 50 Гц ТП + ПТП
PETH Average A
Дни: Группы:
Введение PRP-1 *7 —А 10 ^^
после раздавл. .7 Б 22 исп.
t9 - В 15 исп. Контроль 35 Г 29 исп. Норма Д 15 исп. бин = 400 мс
-3.0
спайки Стимул. Р - 50 Гц -ТП + ПТП
0
3.0 5.9 8.9 сек PETH Average Б
Дни: Группы:
Введение PRP-1' 5 А И исп 7 .......Б 16 исп.
после раздавл.
Контроль 35 Г 21 исп. Норма Д 15 исп. бин = 400 мс
7 15 22
Frequency Average
22 18 16 12 8 4 0
144
120 96 72 48 24 0
120
100 80 60 40 20 0
спайки Стимул. Р
50 Гц ТД + ПТД 1-ТД + ПТП
PETH Average B
Дни: Группы:
Введение PRP-1.—А 8 исп.
после раздавл. 7 Б 4 исп.
9 В 2 исп. Контроль 35 Г 7 исп. Норма Д 19 исп. бин = 400 мс
-7 С 7 15 22 бин
Cumulative Average
- спайки
- ..........--''*
| бин = 400 мс 1 1 1
спайки/сек
7 15 22
Frequency Average
бин
ДиЦ^-И' 1. в^ S3 Ш \ h П »n i 11 ^т
9 В 22 исп.
16 12 8 4
0
324 270 216 162 108 54 0 60 40 30 20 10 0
-3.0
спайки Стимул. Р
50 Гц ТД + ПТД ТД + ПТП
3.0 5.9 8.9 сек PETH Average Г
Дни: Группы:
Введение PRP-1 *7 А 6 исп. после раздавл. t9 _В 1 исп' Контроль 35 Г 4 исп. Норма Д 17 исп. бин = 400 мс
7 15 22
Cumulative Average
бин
-7 0 -спайки/сек
7 15 22
Frequency Average
бин
8.9 сек
0
0
Рис. 1. Усредненные перистимульные (РЕТН Average), кумулятивные (Cumulative Average) и гистограммы частоты (Frequency Average) возбудительных (А, Б), депрессорных и смешанных (В, Г) постстимульных п
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.