Состояние нейромоторного аппарата крысы при экспериментальной травме позвоночника

Размещено на http://www.allbest.ru/

Состояние нейромоторного аппарата крысы при экспериментальной травме позвоночника

Плещинский И.Н.

Болтина Т.В.

Еремеева А.А.

Ибрагимов Я.Х.

Яфарова Г.Г.

Дана оценка проводниковой и рефлекторной функций спинного мозга после вертебротомии первого поясничного позвонка. Показано, что вертебротомия не вызывает значимых изменений параметров ответов икроножной мышцы крысы при транскраниальной магнитной стимуляции и не приводит к существенным нарушениям проводниковой функции спинного мозга. Однако функциональное состояние спинальных двигательных центров изменяется, что может быть использовано в диагностических целях.

Электромиографические паттерны, вызванные активацией мышц пассивной и произвольной модуляцией рефлекторных реакций, обнаруживают изменения в характере управления движениями, не выявляемые при клиническом обследовании. Эти данные могут объяснить парадоксы различия двигательных реакций у пациентов с одинаковыми повреждениями ЦНС [11]. В ряде случаев изменения состояния вначале диагностируются нейрофизиологически, а затем уже клинически. Так, клинические симптомы патологии нервной системы часто появляются уже после явного изменения соматосенсорных вызванных потенциалов [12, 14]. Определенное несовпадение этих показателей обнаруживается также при сопоставлении количественных электромиографических характеристик у больных, демонстрирующих восстановление двигательной функции после спинальной травмы, столь же низкая скорость центрального проведения, как и у больных со значительно более тяжелой степенью поражения [3, 9].

Для изучения нервной системы и ее патологических изменений, а также для выбора стратегии лечения широко используются экспериментальные модели на животных. Описаны результаты экспериментов, подтверждающие, что крыса может быть использована как адекватная модель для исследования функциональных и морфофизиологических изменений центральной нервной системы после травмы позвоночника [10].

Целью настоящего исследования была оценка проводниковой и рефлекторной функций спинного мозга после вертебротомии первого поясничного позвонка. Были поставлены следующие задачи:

1. Оценить проводимость спинного мозга методом транскраниальной магнитной стимуляции после вертебротомии первого поясничного позвонка.

2. Исследовать состояние периферической части нервно-мышечного аппарата после вертебротомии первого поясничного позвонка.

3. Определить рефлекторную возбудимость мотонейронов спинного мозга методом тестирования Н-рефлекса после операции.

Эксперименты были выполнены на 40 белых подопытных крысах. Регистрировали ответы икроножной мышцы при транскраниальной магнитной стимуляции двигательной зоны коры головного мозга. Для этого использовали исследовательский комплекс "Нейротестер" (АОЗТ Запсибмтк "Корум", Новосибирск) на базе транскраниального магнитного стимулятора "Нейромаг-ОП". Порог ответа икроножной мышцы вычисляли в процентах от мощности максимального заряда магнита, равного 4 Тл. Регистрировали рефлекторные (Н) и моторные (М) ответы икроножной мышцы при стимуляции седалищного нерва электростимулятором ЭСЛ-2, интенсивность стимула варьировала от 0,3 до 60,0 В, длительность стимула - 0,5 мс.

В опытной серии (30 животных) проводилось оперативное вмешательство под общим кетаминовым наркозом (0,5 мг/кг). Разрезом кожи по линии остистых отростков позвонков на уровне D12-L2 выделяли область дужек поперечных отростков с обеих сторон. Для удобства вертебротомии и предупреждения повреждения спинного мозга производили ламинэктомию L1 позвонка. Вводили плоский дугообразный распатор-защитник касательно тела L1 с последующим рассечением его в поперечном направлении, затем накладывали послойные швы.

Регистрацию электромиографических показателей осуществляли до операции и на 1, 7, 14 и 21-е сутки после оперативного вмешательства. В контрольной серии (10 животных) в тех же условиях производили фиксацию животного и через 10-15 минут электромиографическими методами оценивали функциональное состояние двигательных центров спинного мозга. Полученные результаты были обработаны с помощью пакета прикладных программ Origin 5.0 с использованием критерия Стьюдента.

Порог ответа на транскраниальную магнитную стимуляцию при дооперационном обследовании составлял в среднем 38±1% от максимальной мощности заряда магнита. Достоверных изменений порога ответа мышц не происходило (табл. 1).

Латентный период (ЛП) ответа до операции был равен в среднем 7,2±0,1 мс. В дальнейшем наблюдалось уменьшение ЛП к третьим суткам и увеличение к двадцать первым суткам после операции по сравнению с дооперационными значениями (табл. 1). Максимальная амплитуда ответа икроножной мышцы крысы на транскраниальную магнитную стимуляцию составляла 2,8±0,2 мВ. После оперативного вмешательства было зарегистрировано увеличение максимальной амплитуды ответа к двадцать первым суткам (р<0,05).

Вертебротомия не вызывала достоверных изменений параметров ответов икроножной мышцы крысы при транскраниальной магнитной стимуляции. Однако увеличение латентного периода и амплитуды ответов икроножной мышцы свидетельствует об изменении функционального состояния спинного мозга. Увеличение латентности двигательных потенциалов связывают с демиелинизацией быстропроводящих волокон кортикоспинального тракта [3, 4, 13]. Спинальные нарушения сопровождаются также изменениями моторного ответа мышц при транскраниальной магнитной стимуляции. Так, увеличение амплитуды моторного ответа у больных с неполным перерывом спинного мозга было оценено как функциональная адаптация кортико-спинальной системы после травмы спинного мозга [6].

При стимуляции седалищного нерва у всех крыс до оперативного вмешательства регистрировались электрические ответы икроножной мышцы на стороне стимуляции, возникающие с различными латентными периодами. Коротколатентные ответы возрастали по амплитуде с увеличением интенсивности стимула, достигали максимального значения и в дальнейшем не изменялись. Такая динамика характерна для М-ответов. Длиннолатентные ответы увеличивались по амплитуде с повышением интенсивности раздражения, достигали максимума и затем уменьшались вплоть до полного исчезновения. Эти ответы аналогичны Н-ответу (рефлекс Хоффмана).

При дооперационном обследовании порог М-ответа икроножной мышцы крыс составлял в среднем 1,2±0,1 В. В первые и третьи сутки после операции порог ответа увеличивался. Далее происходило снижение порога М-ответа, который к двадцать первым суткам достигал дооперационного значения (табл.2). ЛП М-ответа икроножной мышцы крысы до операции равнялся в среднем 1,6±0,1 мс. На четырнадцатые сутки после оперативного вмешательства он уменьшался, а к двадцать первым суткам увеличивался по сравнению с дооперационными значениями (табл. 2). Максимальная амплитуда М-ответа икроножной мышцы крысы до операции составляла в среднем 13,6±0,3 мВ. На первые сутки после вертебротомии она снижалась до 12,6±0,5 мВ (р<0,05), на четырнадцатые сутки повышалась и к двадцать первым суткам достигала дооперационных значений.

При обследовании крыс до операции порог Н-ответа икроножной мышцы крысы составлял в среднем 1,1±0,1 В. На первые сутки после вертебротомии он увеличивался, на третьи - снижался и к двадцать первым суткам достигал контрольных значений (табл.3). ЛП Н-ответа до операции составлял в среднем 4,7±0,3 мс, к двадцать первым суткам увеличивался на 26% (р <0,05). Максимальная амплитуда Н-ответа до операции составляла в среднем 1,4 ± 0,5 мВ. На первые сутки после операции происходило ее уменьшение до 0,7 (± 0,5) мВ. При дальнейшем исследовании она варьировала.

Таким образом, рефлекторная возбудимость спинального двигательного центра икроножной мышцы крысы через сутки после вертебротомии снижалась, затем постепенно возрастала, достигая контрольных значений к двадцать первым суткам.

Подавление или отсутствие Н-рефлекса отмечалось рядом авторов в остром периоде после травмы [7, 8]. Предполагается, что степень и длительность подавления Н-рефлекса отражают степень повреждения спинного мозга [8]. Наши результаты показали, что оперативное вмешательство привело к снижению возбудимости мотонейронов спинного мозга ниже места повреждения. Наблюдаемое нами дальнейшее облегчение Н-рефлекса в хроническом посттравматическом периоде свидетельствует о восстановлении рефлекторной возбудимости альфа-мотонейронов спинного мозга, что также отмечается в литературе [2, 5]. Амплитуда Н-ответа определяется состоянием альфа-мотонейронов и уровнем пресинаптического торможения афферентов 1а [1]. Увеличение амплитуды Н-ответа является, возможно, следствием усиления передачи в системе афферентов 1а [8]. В работах В. Calancie et al. (1993) вибрация сухожилия приводила к заметному ослаблению Н-рефлекса в остром периоде и не влияла на него в хроническом. На основании этого сделан вывод о нарушении при спинальных травмах супраспинального контроля нейронов системы пресинаптического торможения [5]. Кортикальная модуляция амплитуды Н-ответа у больных с травмами спинного мозга зависит от степени нарушения двигательной функции. Так, облегчение Н-ответа обнаруживается у больных с частичным перерывом спинного мозга [3, 15].

Выводы

1. Параметры ответов икроножной мышцы крысы на транскраниальную магнитную стимуляцию после вертебротомии первого поясничного позвонка у крысы не изменяются по сравнению с дооперационными значениями, что свидетельствует об отсутствии существенных нарушений в этих условиях проводниковой функции спинного мозга.

2. Рефлекторная возбудимость спинальных мотонейронов икроножной мышцы крысы после вертебротомии вначале снижается, затем возрастает, достигая контрольных значений к 21-м суткам после оперативного вмешательства, что демонстрирует изменение функционального состояния спинальных двигательных центров в этих условиях. Данный феномен может быть использован в диагностических целях.

Литература

вертебротомия поясничный позвонок двигательный спинной

1. Персон Р.С. Спинальные механизмы управления мышечным сокращением. - М., 1985.

2. Старобинец М.Х., Волкова Л.Д. // Физиология человека.- 1988. - № 2. - С. 237-247.

3. Alexeeva N., Broton J.G., Suys S., Calancie B. // Exp. Neurology. - 1997. - Vol. 148. - P. 399-406.

4. Brouwer B., Bugaresti J., Ashby P. // J. Neurol. Neurosurg. Psychiatr. - 1992. - Vol. 55. - P. 20-24.

5. Calancie В., Broton I.G., Klose K.I., Traad M., Difini I., Ayyar D.R. // J. Electroenceph. Clin. Neurophysiol. - 1993. - Vol. 89.-P. 177-186.

6. Davey N.S., Smith H.C., Savic G., Maskill D. W., Ellaway P.H., FrankelH.L. // Exp. Brain. Res. - 1999. - Vol. 127(4). - P. 382-390.

7. Hiersemenzel I.P., Curt A., Dietz. V. // Neurology. - 2000. - Vol. 54(8). - P. 1574-1582.

8. Leis A.A., Kronenberg M.F., Stetharova I., Raske N.C., Stokic D.C. // J. Neurology. - 1996. - Vol. 47(1). P. 231-745.

9. Lewko J.P., Tarkka I.M., Dimitrijevic M.R. // Restorative Neurology and Neuroscience. - 1995. - Vol. 7. - P. 225-234.

10. Metz G.A., Curt A., Vandemunt H., Klusman L., Schwab M.E., Dietz К. // J. Neurotrauma. - 2000. - Vol. 17(1). -P. 1-17.

11. Sarnowski R.J., Cracco R.Q., Vogel H.B. // J. Neurosurg.- 1975. - Vol. 43. - P. 329-336.

12. Sherwood A.M., McKay W.B., Dimitrijevic M.R. // J. Muscle-Nerve. - 1996. - Vol. 19(8). - P. 966-979.

13. Tang S.F., Tuel S.M., McKay W.B. Dimitrijevic M.R. // J. Phys. Med. Rehabil. - 1994. - Vol. 73(4). - P. 268-274.

14. Taylor S., AshbyP. Verrier M. // J. Neurology, Neurosurg. and Psychiatry. - 1984. - Vol. 47. - P. 1102-1108.

15. Ugawa Y., Genba-Shimizu K. and Kanazawa I. // Can. J. Neurol. Sci. - 1995. - Vol. 22. - P. 36-42.

Размещено на Allbest.ru