Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.П. ОГАРЁВА»

Факультет биотехнологии и биологии

Кафедра биотехнологии, биоинженерии и биохимии

КУРСОВАЯ РАБОТА

Способы стимуляции регенерации поврежденных периферических нервов

Автор курсовой работы 25.12.17 О.В. Бочкарева

Обозначение курсовой работы КР-02069964-06.03.01-2-17

Направление 06.03.01 Биология

Саранск 2017

Содержание

Обозначения и сокращения

Введение

1. Строение миелинового нервного волокна

2. Клеточные реакции при травматическом повреждении нерва

3. Регенерация периферических нервов

4. Методы восстановления и стимуляции регенерации нервов

Заключение

Список использованных источников

Обозначения и сокращения

ER - рецептор эстрогена

FGF2 - основной фактор роста фибробластов

IСАМ-1 - молекула межклеточной адгезии 1 типа

PAR - Proteinase Activated Receptors

TNF - фактор некроза опухоли

VEGF - сосудистый эндотелиальный фактор роста

мРНК - матричная рибонуклеиновая кислота

НИЛИ - низкоинтенсивное лазерное облучение

ПНС - периферическая нервная система

СЖК - свободные жирные кислоты

ЦНС - центральная нервная система

ЭМИ КВЧ - электромагнитное излучение крайне высоких частот

Введение

В современной медицине проблема возможности регенерации соматических нервов является одной из наиболее актуальных. Повреждения нервного ствола вызывают расстройства движений, чувствительности и вегетативно-трофические нарушения. Высокая частота механических травм сочетается с недостаточной эффективностью методов лечения. Эффективность хирургических, физиотерапевтических и медикаментозных методов лечения остаётся довольно низкой [1]. Во многом это связано с недостатком сведений о динамике регенерации повреждённого нерва. Успех восстановления периферического нерва в значительной мере определяется выживаемостью после травмы нейронов, задействованных в его формировании.

Наиболее частыми формами травматического повреждения нервов, возникающими вследствие техногенного травматизма на производстве, при дорожно-транспортных происшествиях, в ходе военных действий, являются размозжение, ушиб, растяжение, а также сдавливание с наличием или отсутствием разрыва нервного ствола. Однако эффективность восстановления структуры и функции поврежденной ткани с применением лечебных мероприятий и лекарственных средств остается относительно низкой. Это во многом связано с малой изученностью динамики регенерации нервов после травмы. Для исследования воздействия модулирующих средств на посттравматический процесс необходимы более полные данные о динамике репаративной регенерации поврежденного нерва.

Учитывая важность проблемы, в современной медицине ведется активный поиск эффективных терапевтических средств для стимуляции регенеративных процессов после механической травмы. Среди различных средств стимуляции можно выделить две большие группы - это стимуляторы регенерации химической и физической природы.

1. Строение миелинового нервного волокна

Нервное волокно представляет собой один из отростков нейрона - аксон. Его диаметр колеблется в пределах от 1 до 20 мкм. Подавляющая часть нервного волокна покрыта липопротеиновой оболочкой, которая берет начало на некотором расстоянии от тела клетки и заканчивается на расстоянии примерно 2 мкм от синаптического окончания. Нервные волокна, которые окружены такими липопротеиновыми оболочками, называются миелинизированными. Основная роль миелиновой оболочки - быстрое распространение потенциалов действия вдоль аксонов, которые она обволакивает, путем скачкообразной проводимости (рисунок 1).

Рисунок 1 - Схема строения нерва: 1 ? аксон; 2 ? миелиновая оболочка; 3 ? эндоневрий; 4 ? кровеносные сосуды, снабжающие нерв; 5 ? эпиневрий; 6 ? жировая клетчатка; 7 ? пучок нервных волокон; 8 ? периневрий

Миелин в периферической нервной системе образован леммоцитами (шванновскими клетками).

Миелиновые оболочки на протяжении волокна прерываются через некоторые интервалы. Голые участки аксона между соседними миелиновыми междоузлиями называются перехватами Ранвье. Также в миелиновом нервном волокне на некотором расстоянии друг от друга располагаются насечки Шмидта-Лантермана, пересекающие в косом направлении миелиновую оболочку и образующиеся в ходе спирального наслаивания мембраны миелина (в процессе формирования миелинового волокна одного аксона), в них присутствуют островки цитоплазмы шванновских клеток (рисунок 2). Функция этих образований остается невыясненной [3].

Миелиновая оболочка предотвращает перенос электрического импульса на соседние нейроны. Кроме того, миелиновая оболочка формирует канал для роста аксона при его повреждении, т.е. способствует регенерации. Этого не наблюдается в безмиелиновых нервных волокнах.

Рисунок 2 - Схема строения нейрона

В процессе миелинизации шванновские клетки образуют отросток цитоплазматической мембраны, который спиралевидно оборачивает нервное волокно. Возможно образование до 100 спиральных слоев миелина, при этом цитоплазма шванновской клетки вытесняется к ее ядру, таким образом, обеспечивается уплотнение и тесный контакт соседних мембран. Имеется прямая зависимость толщины миелиновой оболочки и скорости проведения нервных импульсов [4].

Повреждение миелина (демиелинизация) и нарушение его синтеза (дисмиелинизация) приводит к снижению скорости передачи нервных импульсов вдоль аксона. Нарушение функции миелина вызывает различные отклонения в работе центральной и периферической нервной системы, включая нарушение чувствительности, мышечную слабость, нарушение зрения и др. [22].

2. Клеточные реакции при травматическом повреждении нерва

Перерезка нервного волокна вызывает различные реакции в теле нейрона, в участке волокна между телом нейрона и местом перерезки (проксимальный сегмент) и в отрезке, расположенном дистальнее от места травмы и не связанном с телом нейрона (дистальный сегмент). Изменения в теле нейрона выражаются в его набухании, тигролизе и в перемещении ядра на периферию тела клетки [12].

Регенерация зависит от места травмы. Травматическое повреждение не ограничивается локальным разрушением структур, но запускает серию связанных в пространственно-временном отношении реакций, приводящих к вторичной гибели изначально неповрежденных нейронов и глии.

Проявляется это в виде гибели нейронов, восходящей и нисходящей дегенерации нервных волокон и в конечном итоге отсутствием полноценной регенерации в зоне травмы. Вторичные патологические изменения после первичной механической травмы включают петехиальные кровоизлияния, прогрессирующие до геморрагического некроза, энзиматический липидный гидролиз с продукцией эйкозаноидов, свободнорадикальное липидное окисление, инфлюкс Са²⁺, увеличение протеазной активности, накопление возбуждающих аминокислот, ишемию и воспалительный процесс [15].

Механизм воспаления, будучи универсальным клеточным ответом организма, с включением его иммунного и неиммунного компонентов, является характерной реакцией в посттравматическом процессе. Хотя воспаление является главным механизмом в санации очага повреждения, избыточный воспалительный ответ может привести к вторичному повреждению путем избыточного выделения медиаторов воспаления и развития патологических клеточных реакций, что в свою очередь вызывает и усиливает такие процессы, как апоптоз [12]. Воспалительный процесс при повреждении периферических нервов может быть обусловлен как реакцией на собственный клеточный детрит, так и реакцией на выход из поврежденных нервных клеток нейрональных вирусов, которые в норме находятся под контролем иммунной системы. Уже через 24 часа наблюдается максимальная инфильтрация области травмы полиморфноядерными лейкоцитами, через 48 часов - натуральными киллерами, хелперами и супрессорами. Эти клетки участвуют в иммунной модуляции воспаления. Лейкоциты, появляющиеся в очаге травмы, выделяют множество цитотоксичных факторов и медиаторов воспаления, позволяющих процессу воспаления активно развиваться [11].

Макрофаги и микроглия участвуют в прогрессирующем некрозе путем освобождения свободных радикалов и воспалительных цитокинов - интерлейкина-1, интерлейкина-6, TNF-б. Медиаторы воспаления имеют множество мишеней и как результат - развитие многоуровневого воспалительного иммунного ответа. IL-1a выделяется микроглией, макрофагами и стимулирует in vitro выработку в глиальных клетках трансформирующего фактора роста. Поврежденный эндотелий сосудов так же выделяет IL-1б, IL-1в, TNF-б. Травма индуцирует образование внутриклеточных молекул адгезии IСАМ-1. Система гемостаза с первых мгновений повреждения участвует в процессе воспаления и начальной его фазе - адгезии лейкоцитов. Тромбин вызывает пролиферацию гладкомышечных, эндотелиальных клеток, увеличивает продукцию эндотелина, усиливает адгезию лейкоцитов. Показано, что использование гирудина, как антагониста тромбина, уменьшает воспалительную клеточную инвазию. Пристальное внимание уделяется таким межклеточным посредникам, как интерлейкины [2]. IL-1 может вызывать гибель клетки путем апоптоза. IL-6 участвует в регенерации, стимулируя выработку антител В-лимфоцитами, при этом повышает Т-цитотоксичность. IL-10 является противовоспалительным, ограничительным звеном в цепи воспалительных реакций (уменьшает выработку IL-1, IL-6, IL-8, TNF-б).

Такое множество медиаторов воспаления, их прямых и обратных связей с различными клетками дает широкую возможность воздействия на травматический процесс. Назначение антител к IL-1, TNF-б уменьшает отек, снижает гибель нейронов, микроглиальную пролиферацию. Блокада освобождения или экспрессии медиаторов воспаления лейкоцитами либо торможение адгезии и миграции лейкоцитов в очаг воспаления оказывают существенное влияние на воспалительный компонент травматического процесса [14].

3. Регенерация периферических нервов

Регенерация нерва после нарушения его целости начинается и протекает одновременно с развитием дегенерации в периферическом конце. Первые признаки регенерации нерва появляются через несколько часов после его повреждения (рисунок 3).

Свойство нервов восстанавливать свою анатомическую целостность и физиологическую функцию проведения нервных возбуждений вырабатывалось в результате длительного развития и совершенствования организма животных. В этом приспособительном процессе, по-видимому, большую роль сыграли повреждающие факторы - травмы, в результате которых нарушалась анатомическая целостность нервных стволов конечностей и других периферических нервов. При дегенерации нерва происходят биохимические и биофизические изменения. Вес нерва и содержание в нем воды увеличиваются, двоякопреломляемость нарушается, понижается концентрация липоидов мякотной оболочки (сфигномиелина, цереброзидов, свободного холестерина). Изменяется активность различных ферментов [23].

Рисунок 3 - Схема взаимоотношений аксона и миелиновой оболочки в норме и при патологии нервного волокна (по A. K. Asbury, P. S. Johnson, 1978): A - норма, B - Валлеровская дегенерация, C - сегментарная демиелинизация, D - аксональная дегенерация

Шванновская оболочка при дегенерации нерва также изменяется. Уже через 48 часов после травматизации нерва в шванновских клетках происходит набухание ядра, увеличение хроматина, разрастание цитоплазмы. Через 5-6 дней становятся заметны митозы, образуются синцитиальные протоплазматические тяжи с несколькими ядрами, так называемые бюнгеровские ленты. В конце первой недели полибласты скапливаются на поверхности дегенерирующих нервных волокон, затем внедряются в них, превращаясь в макрофаги [26]. При валлеровской дегенерации распад периферического отрезка поврежденного нерва начинается одновременно на всем протяжении.

Патогистологические изменения в нервных волокнах изучены наиболее детально, они проявляются в двух основных формах: валлеровская, или вторичная, дегенерация, характеризующаяся распадом осевого цилиндра и мякотной оболочки, и периаксональная, или сегментарная, дегенерация (демиелинизация), когда преимущественно поражается мякотная оболочка, в то время как в осевом цилиндре патологических изменений нет [28].

Характер действующей причины, ее сила и длительность в одних случаях могут привести к одновременному сочетанию обеих описанных форм изменений нервного волокна или только преимущественно к одной из них, поэтому представляет большой интерес изучение изменений как в мякотной оболочке, так и в осевом цилиндре.

Изменения мякотной оболочки характеризуются распадом ее (демиелинизация), увеличением количества эльцгольцевых телец. Уже через 1-2 суток в мякотной оболочке появляются различной глубины поперечные зазубрины, в течение 3-5-го дня оболочка распадается на фрагменты, принимающие элипсоидную, шаровидную или овоидную формы, в дальнейшем распадаясь на мелкие зерна [5].

В осевых цилиндрах (аксоны) обычно происходит истончение или, напротив, утолщение, набухание, вакуолизация, разволокнение, варикозные вздутия, распад на фрагменты и зерна. Фрагменты распадающегося осевого цилиндра сильнее, чем обычно, начинают импрегнироваться серебром и нередко закручиваются в виде отдельных спиралей. Если в результате травмы нерва произошел перерыв аксона, то обычно на проксимальном его конце образуется шаровидное утолщение или он разволакнивается и отрывается от нервного волокна. В некоторых случаях при поражении периферических нервов в осевых цилиндрах появляются амилоидные тельца [7].

В зависимости от тяжести ранения первичная дегенерация может проявляться только распадом миелиновой оболочки. При ранениях, нарушающих целостность осевых цилиндров, все поврежденные волокна, отделенные от своих нервных центров, подвергаются вторичному, или валлеровскому, перерождению. Сущность валлеровского перерождения сводится к разрушению осевых цилиндров; контуры их становятся неравномерными, изменяется калибр, нейрофибриллы варикозно утолщаются и разволакниваются. Через 5-6 дней осевые цилиндры распадаются на фрагменты, образуя зернистую массу; параллельно идет распад миелина на глыбки. Дегенерация начинается не во всех волокнах одновременно, несколько позже она происходит в мякотных волокнах, еще позднее в безмякотных, являющихся проводниками вегетативной нервной системы. В то время как аксоны и мякотные оболочки распадаются, шванновские клетки разрастаются. Из их протоплазмы образуются синцитиальные тяжи с ядрами. Разрастающиеся шванновские синцитии прорастают в рубцовую ткань, образовавшуюся на месте ранения, и проникают в центральный отрезок нерва. Дефект между центральным и периферическим отрезками заполняется тяжами из шванновских клеток, последние вместе с макрофагами фагируют обломки осевых цилиндров и миелина. Длительность процесса уборки зависит от калибра мякотных волокон; чем крупнее нервный ствол, тем дольше идет очищение бывшего ложа от продуктов распада. В крупных нервных стволах этот процесс иногда длится несколько месяцев [9].

Регенерация нервных волокон идет от центрального отрезка нерва. Молодые нервные волокна растут и постепенно со скоростью 1-2 мм в сутки проникают в периферический отрезок. На конце поврежденного аксона образуется булавовидное вздутие, «колба роста», из которого вырастает несколько волоконец, направляющихся к месту повреждения и проникающих в опустевшие шванновские оболочки периферического отрезка. Новообразованные осевые цилиндры растут прямолинейно или отклоняются в разные стороны от нервного ствола и врастают в окружающие ткани (мышцы, соседние нервы). Многие молодые аксоны, встречая то или иное препятствие на пути, делятся на несколько ветвей, образуют сложные спиральные ходы, известные под названием спиралей перрончито.

Новообразованные нервные волокна вначале не имеют миелиновой оболочки. Одновременно с миелинизацией начинается восстановление функции нерва. Первой восстанавливается болевая и грубая температурная чувствительность, позже тактильная, тонкая температурная и поверхностная болевая чувствительность. Последняя часто вовсе не восстанавливается. В некоторых случаях невротизация идет за счет нервных образований мышц и сосудов окружающих тканей. В таких случаях даже при выраженной регенерации функция нерва не восстанавливается [8].

4. Методы восстановления и стимуляции регенерации нервов

Восстановление функции нервных волокон происходит путем длительного и сложного процесса регенерации. Срастания нервных волокон первичным натяжением не происходит. Непременным условием нормальной регенерации является соединение или приближение друг к другу поврежденных участков нерва наложением эпиневральных швов и отсутствие гнойного воспаления в зоне повреждения.

Одним из наиболее перспективных подходов для преодоления дефектов нерва является использование кондуитов (вставок, или проводников). Существующие методы нервной пластики в основном направлены на трансплантацию нервной или какой-либо другой ткани в разрыв между центральным и периферическим отрезками нерва, а также различных искусственных материалов. С этой целью используют фрагменты нервов [15, 32], мышцы [37], сосуды [45], кондуиты из биодеградирующих материалов [18], в том числе содержащие в своем составе различные клетки.

Несмотря на очевидные положительные результаты применения в качестве кондуитов нерва биологических тканей и искусственных материалов, эти методики имеют ряд недостатков и главные из них - это некроз ткани и отторжение трансплантата. Прорастание регенерирующих аксонов в данных условиях затруднено и нередко дает осложнения в виде расстройств двигательных реакций, чувствительности и трофики, возникновения болезненных невром [20]. В связи с этим возникает необходимость дальнейшего поиска новых методов для повышения эффективности регенерации периферического нерва.

Совершенствование микрохирургической техники, использование атравматического шовного материала и эпиневрального шва значительно улучшили результаты пластики травмированных нервных стволов. Вместе с тем, мобилизация концов поврежденного нерва при диастазе более 2-2,5 см вызывает натяжение в области шва и резко ухудшает процессы регенерации. Это приводит к необходимости пластики нерва трансплантатом, причём большинство авторов в настоящее время отдают предпочтение различным видам аутопластики [21, 35].

В случае дефектов нерва, невозможности нейрорафии без натяжения и применения кондуитов, используют хорошо зарекомендовавший себя метод дозированного вытяжения отрезков нерва [27]. Дозированное встречное хроническое вытяжение отрезков нерва, как способ компенсации его дефекта, по результативности сопоставим с нейрорафией и не уступает аутонервной пластике - «золотому» стандарту в восстановлении целостности нервных проводников [30, 41]. Однако, данный метод имеет преимущества только при небольших дефектах и применяется в клинических условиях при наличии перелома кости. При использовании этого метода пластики нерва практически неизученным остается вопрос о выживании нейронов, отростки которых подвергаются вытяжению. Особенно актуальным для улучшения результатов регенерации представляется сочетание этого метода вытяжения с комплексом мер, направленных на поддержание выживания травмированных нейронов.

Одним из перспективных подходов для улучшения результатов реконструктивных операций на нерве считается использование фармакологических стимуляторов его регенерации. Потенциальный стимулятор регенерации должен обладать нейротрофическим и нейротропным действием, поддерживать посттравматическое выживание нейронов, ветвление и удлинение их отростков. Однако значительные побочные эффекты указанных веществ не позволяют их использовать в клинике. Существующие ныне фармакологические препараты, способные стимулировать регенерацию периферического нерва, имеют ряд недостатков и значительные побочные эффекты, что ограничивает их использование в клинической практике [43].

Способы удлинения отрезков поврежденного периферического нерва, разработанные и апробированные Н. Н. Бурденко, Т. Hoen, J. Brackett, Г. А. Илизаровым, и имели целью восполнить дефект нерва без трансплантации, уменьшив повреждающее действие натяжения по линии шва. Однако метод вытяжения имеет преимущества только при небольших размерах диастаза (несколько сантиметров). При этом в хирургической практике, где эффективность реконструктивных операций зависит еще и от временного фактора, не всегда для конкретного клинического случая приемлемо применение длительного метода хронического вытяжения периферического нерва.

Стимуляторы регенерации физической природы

Проблема регенерации различных органов и тканей остается одной из самых актуальных в биологии и медицине. Это обусловлено не только запросами клиники, но также связано с тем, что выяснение механизмов, обеспечивающих регенерацию различных органов и тканей, имеет фундаментальное значение. Вот почему изучение любых факторов, способных влиять на процессы регенерации, чрезвычайно важно. В этом плане определенные перспективы возлагают на использование с лечебной целью таких физических факторов, как магнитные и электрические поля, лазерное облучение. Однако эффективность этих методик до сих пор изучена недостаточно.

Установлено, что низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ) избирательно влияет на различные ткани и обладает противовоспалительным, десенсибилизирующим, обезболивающим, спазмолитическим, противоотечным действием, стимулирует обменные, регенеративные и иммунные процессы [25].

Другое перспективное направление применения НИЛИ - это лечение и реабилитация больных с нейротравмами и нейродегенеративными заболеваниями [15]. Результаты исследований о влиянии НИЛИ на регенерацию периферических нервов противоречивы. Так, одними авторами показано стимулирующее влияние лазерного излучения на образование миелина при повреждении аксона [39].

В других работах описано угнетающее влияние лазерного излучения на регенерацию нерва, уменьшение количества миелиновых волокон в дистальном отрезке поврежденного нерва [33]. Лазерное излучение может снижать амплитуду потенциала действия, повышать порог возбуждения, блокировать проведение импульсов в чувствительных волокнах.

В современной литературе широко представлены данные о позитивном влиянии на регенерацию периферических нервов электромагнитных полей, индуцированных катушками гельнгольца, а также полей переменного и постоянного тока. В последнее время заметно возрос интерес к исследованию влияния на биологические объекты электромагнитного излучения миллиметрового диапазона, называемого также излучением крайне высоких частот - ЭМИ КВЧ (30 - 300 ГГц), причем область ее применения постоянно расширяется. В настоящее время получен ряд данных о положительном влиянии миллиметровых излучений низкой интенсивности на репаративиые процессы в различных тканях и органах. Однако, их воздействие на регенеративные процессы в периферической нервной системе практически не изучено.

Установлено стимулирующее влияние электромагнитного излучения частотой 53,5 ГГц и интенсивностью 4 мВт/см² на регенерацию седалищного нерва крысы после перерезки и наложения микрохирургического шва. Электромагнитное облучение, проведенное в первые две недели после повреждения нерва, оказывает положительное влияние на полноту реиннервации и функциональное созревание регенерирующих нервных волокон на конечных этапах регенерации. Через 5 месяцев после повреждения скорость проведения потенциалов действия по нерву увеличивается в условиях облучения более чем на 20% [18].

По данным Нинель и соавторов установлено отсутствие заметного влияния на регенеративные процессы переменного магнитного поля при его воздействии на поврежденный периферический нерв. Стимуляция нервного ствола электрическим током прямоугольной формы приводит к ускорению регенеративных процессов [16].

При исследовании динамики восстановления функций седалищного нерва мышей после электромагнитного (3 мТ) и рентгеновского (2,7*10⁵ Гр) воздействий обнаружено, что ускорение восстановления двигательной активности поврежденной конечности животного происходит по-разному после электромагнитного воздействия и комбинированного (электромагнитное плюс рентгеновское) импульсного облучения. Гистологические наблюдения показали более сильную деградацию миелина после электромагнитного импульсного облучения.

Полученные данные предполагают различное воздействие электромагнитных полей и радиации в малых дозах на процессы регенерации нерва. Известно, что малые дозы радиации и слабые электромагнитные поля способны усиливать активность некоторых функций организма. В частности, показано, что ионизирующая радиация в дозах порядка 1-10 сГр ускоряет регенерацию конечности у тритона, а электромагнитные поля с индукцией 0,3 мТ активируют процессы регенерации седалищного нерва у крыс. Детальные механизмы этих эффектов в настоящее время до конца неясны, однако установлено, что величина биологической реакции после облучения прямо пропорциональна интенсивности воздействующего фактора [10, 6].

Стимуляторы регенерации химической природы

В современной медицине ведется активный поиск эффективных терапевтических средств для стимуляции регенеративных процессов после травмы. Среди различных классов физиологически активных веществ в этом плане представляют интерес химические соединения, в частности природные вещества. Перечень этих веществ настолько широк, что мы остановимся только на некоторых из них.

Потенциальный стимулятор регенерации должен обладать нейротрофическим и нейротропным действием, поддерживать посттравматическое выживание нейронов, ветвление и удлинение их отростков. Этими свойствами в разной мере обладают нейротрофические факторы [40], факторы роста [45]. Однако значительные побочные эффекты указанных веществ не позволяют их использовать в клинике.

Достаточно перспективными фармакологическими стимуляторами регенерации нерва представляются производные пиримидина. Препарат из этой группы ксимедон (1,2-дигидро-4,6-диметил-Н-(3-оксиэтил) пиримидон-2) стимулирует посттравматическую регенерацию миелиновых волокон и поддерживает выживание аксотомированных нейронов на моделях разрешенной регенерации [29]. Мишенью ксимедона могут служить нейроны, вероятность вступления которых в посттравматический апоптоз под влиянием препарата уменьшается. Выживающие нейроны, в свою очередь, оказывают поддерживающее влияние на шванновские и другие ненервные клетки, расположенные в потенциальном пространстве роста регенерирующих нервных волокон. Молекулярными сигналами подобного влияния являются нейрегулины, которые транспортируются антероградно по аксонам и после выделения из нервных терминалей контролируют выживание, пролиферацию и дифференцировку шванновских клеток. С другой стороны, ксимедон может стимулировать регенерацию нерва, прямо влияя на шванновские клетки. Регистрируемый при этом нейропротекторный эффект может быть следствием увеличения количества шванновских клеток и вырабатываемых ими нейротрофических факторов, например нейротрофинов, которые транспортируются ретроградно в перикарионы нейронов и поддерживают их выживание [17].

Механизмы реализации воздействия препарата сложны и многогранны, в настоящее время продолжается их активное изучение. Предполагается, что ксимедон действует как синтетический аналог эндогенных регуляторных пептидов. Удалось установить, что фармакологические эффекты препарата реализуются как минимум несколькими путями. Ксимедон активирует аденилатциклазу, что приводит к быстрому накоплению циклического аденозинмонофосфата в клетке, следовательно, к стимуляции обменных процессов, в первую очередь биосинтеза белка. Препарат воздействует также на систему регуляции активного транспорта кальция в клетке, влияет на процессы тканевого дыхания, перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы. Ксимедон оказывает действие на сульфгидрильный статус иммунокомпетентных клеток, обладает антимутагенной активностью, антимикробным эффектом.

Установлено, что введение прооперированным животным ксимедона и ламинина, стимуляторов регенерации, ускоряет восстановление липидного состава до контрольного уровня. Воздействие ксимедона приводит к сокращению сроков восстановления функциональной активности нерва после повреждения на 5 сутки, при этом в нерве существенно ниже содержание лизофосфатидилхолина, ненасыщенных СЖК, во всех исследуемых фракциях понижается доля длинноцепочечных кислот. Кроме того, с введением ксимедона активность фосфолипазы А ниже. Возможно, что ксимедон усиливает восстановительные процессы, в результате чего происходит уменьшение длительности дегенерационных процессов в травмированном нерве.

Показано, что использование ламинина, внеклеточного гликопротеина с высокой биологической активностью, снижает содержание лизофосфоли-пидов, причем более активно чем ксимедон [24].

Широко известны терапевтические эффекты пчелиного яда в отношении нервной, сердечнососудистой и иммунной систем [13]. При этом вводимая доза яда во многом может определять физиологический эффект. Так, нейротропные эффекты яда могут проявляться не только поражением миелиновой оболочки от токсических доз, но и, наоборот, в малых дозах стимулировать миелинизацию нервных волокон мозга крыс в модельных опытах с их демиелинизацией [34].

При травмировании нерва его регенерация осложняется развитием ишемии и гипоксии из-за повреждения мелких сосудов в месте травмы. Известно, что гипоксические состояния сопутствуют практически любой патологии. В последнее время экспериментально и клинически обоснована возможность использования в качестве антигипоксического средства при ишемических состояниях организма компонента дыхательной цепи митохондрий - убихинона (CoQ). Таким образом, применение пчелиного яда и убихинона-10 в качестве терапевтических средств при травме периферических нервов может способствовать процессу регенерации.

Показано, что улучшению процессов регенерации нервного ствола после выполнения первичного шва способствует не только внедрение микрохирургической техники, но также применение экзогенных веществ для оптимизации восстановительного лечения. В литературе накоплен большой экспериментальный материал по изучению влияния нейротрофических факторов и факторов роста на нервную систему [31].

Одним из таких веществ является D,L-карнитин, который уменьшает перифокальный и интраневральный фиброз в области шва нерва, способствуя прорастанию осевых цилиндров нервных волокон в дистальную часть нерва. Через 30 суток после первичного микрохирургического эпипериневрального шва нерва у кроликов на фоне D,L-карнитина происходит регресс нейродистрофического процесса в мышечной ткани и коже реиннервированной конечности. D,L-карнитин по сравнению с импульсным магнитным полем является более эффективным фактором воздействия на репаративные процессы в седалищном нерве и тканях реиннервированной конечности после первичного микрохирургического эпипериневрального шва [19].

Экспериментально проверена гипотеза о влиянии агонистов рецепторов эстрогенов (17-в-эстрадиола и селективного модулятора рецепторов эстрогенов аналога ралоксифена LY117018) на посттравматическую пластичность мотонейронов спинного мозга мыши и выявлены механизмы модуляции пластичности фенотипа клеток в ходе регенерации. Согласно полученным данным, агонисты рецепторов эстрогенов имеют выраженный нейропротекторный эффект в ходе регенерации двигательных волокон периферического нерва. 17-в-эстрадиол и LY117018 поддерживают рост и созревание регенерирующих аксонов, ускоряют восстановление функции скелетных мышц. Впервые показано, что в мотонейронах спинного мозга мыши экспрессируются обе изоформы рецепторов эстрогенов (ERa и ERP). В ответ на аксотомию экспрессия ERa и ERP существенно усиливается как на уровне мРНК, так белка. Следовательно, для обеспечения внутриклеточных процессов регенерации в мотонейронах увеличивается потребность в рецепторах эстрогенов. При этом эстрогены влияют на режим функционирования клетки через геномный и негеномный механизмы [44].

Еще в качестве стимуляторов особый интерес представляют сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF) и основной фактор роста фибробластов (FGF2). VEGF проявляет свойства типичного нейротро- фического фактора. Он поддерживает выживание чувствительных и двигательных нейронов. Вместе с тем, VEGF стимулирует пролиферацию астроцитов, нейральных стволовых и ключевых для регенерации периферического нерва шванновских клеток. VEGF обладает выраженным стимулирующим влиянием на процесс неоваскуляризации, что важно для устранения эффекта посттравматической ишемии тканей. Другой, не менее важный для нейрорегенерации ангиогенный и нейротрофический фактор - FGF2. На модели преодоления 10 мм диастаза седалищного нерва крысы при помощи кондуита из хитозана с гидрогелевым матриксом на основе гепарина-фибрина-фибронектина, содержащего FGF2, показано существенное превышение показателей регенерации по сравнению с контролем (PBS вместо гидрогеля c FGF2) и их приближение к модели аутонервной вставки [42].

Также описаны особенности фармакологической коррекции данных нарушений на отдельных этапах восстановления (12 недель) с использованием лекарственных средств «Липофлавон» и комбинированного влияния препарата «Корвитин» с «Липином» при местном введении. Было показано, что терапия этими препаратами улучшает эффективность регенерации нервных волокон и кровеносных сосудов во всех отделах поврежденного нерва (проксимальном, дистальном, зоне травмы) [36].

Еще одно вещество - тромбин. Исследования показали, что тромбин - сериновая протеиназа, участвующая в тромбообразовании, обладает также свойствами сигнальной молекулы, то есть способен активировать специфические мембранные рецепторы к тромбину, т.н. PAR-рецепторы (от англ. Proteinase Activated Receptors). PAR-рецепторы - 7-доменные, G-белок сцепленные рецепторные белки, обнаружены на мембранах разных типов клеток, в том числе нейронов и их отростков. Известно, что мотонейроны скелетных мышц мыши обладают PAR-рецепторами. Исследования в культуре и in vivo показали, что экзогенный тромбин при действии на PAR-рецепторы мотонейронов способен ускорять созревание моторных аксонов и моторной иннервации скелетных волокон в раннем онтогенезе путем ускорения процесса элиминации множественной иннервации и формирования одиночной концевой пластинки на мышечном волокне. В связи с этим весьма актуальным является вопрос о способности тромбина оказывать дозозависимые разнонаправленные влияния на поврежденный мотонейрон и его аксоны. В последнее время особенно актуальным становится выявление возможного нейротрофического действия тромбина, поиск эффективных доз экзогенного тромбина и агонистов PAR для облегчения регенерации моторных и сенсорных аксонов после травмы периферического нерва и для восстановления нервно-мышечной передачи в мышцах в ходе их реиннервации.

При этом облегчающие эффекты тромбина более выражены, чем действие PARI-АР, и отражаются на всех исследованных показателях нерва. Такой характер действия тромбина согласуется с данными литературы о его способности лишь в низких, наномолярных концентрациях облегчать выживание нейронов, поврежденных гипоксией in vivo и in vitro, и вызывать противовоспалительные реакции в нервной ткани [2, 46].

Так же известно, что тиамин (витамин В₁) оказывает существенное влияние на процессы регенерации поврежденных нервных волокон, обеспечивает энергией аксоплазматический транспорт, регулирует белковый и углеводный обмен в клетке, влияет на проведение нервного импульса, способствует развитию анальгетического эффекта. Пиридоксин (витамин В₆) является кофактором для многих ферментов, действующих в клетках нервной ткани, участвует в синтезе нейромедиаторов, поддерживает синтез транспортных белков в нервах. Кобаламин (витамин В₁₂) влияет на мембранные липиды. В экспериментальных работах показано, что витамин В₁ самостоятельно или в комбинации с витаминами В₆ и В₁₂, способен тормозить прохождение болевой импульсации на уровне задних рогов спинного мозга и таламуса [29].

Проводились исследования по изучению действия ряда веществ (липин, омега 3, тиотриазолин и церебрал), обладающих противовоспалительными свойствами, на регенерацию седалищного нерва крыс. Изученные вещества обладают как общими, так и специфическими механизмами влияния на восстановление нерва. Первые обусловлены их противовоспалительным действием. В его основе лежит уменьшение макрофагической реакции и последующее снижение активности фибробластов, что приводит к образованию менее плотного соединительнотканного рубца в области травмы нерва. Это облегчает прорастание регенерирующих аксонов из проксимального отрезка в дистальный. В то же время тиотриазолин и церебрал проявляют более выраженное противовоспалительное действие, а липин и омега-3-полиненасыщенные жирные кислоты в большей степени влияют на процесс миелинизации новообразованных аксонов [38].

Заключение

Проблема регенерации различных органов и тканей остается одной из самых актуальных в биологии и медицине. Это обусловлено не только запросами клиники, но также связано с тем, что выяснение механизмов, обеспечивающих регенерацию различных органов и тканей, имеет фундаментальное значение.

Функциональное восстановление после травмы периферических нервов постепенно улучшилось с развитием микрохирургической техники. Тем не менее, многие пациенты особенно с проксимальными повреждениями нерва страдают от неполного восстановления и пожизненной инвалидности.

Биологические препятствия на пути к скорейшему и полному восстановлению остаются, а именно, валлеровская дегенерация, медленная регенерацию аксонов, и последствия хронической аксотомии на денервированные мышцы. Терапевтические исследования решают некоторые из этих барьеров и в будущих достижениях хирургической помощи могут достичь повышения отрастания аксонов, стимулируя цель проксимального или дистального участка после травмы, и наиболее сильно задерживая или избегая валлеровской дегенерации.

Увеличение скорости восстановления периферических нервов стволовыми клетками, химическими стимуляторами требует рассматривать тип стволовых клеток, их дифференцировку и способ доставки, чтобы предложить новые эффективные методы лечения. Находят применение так же физические стимуляторы: лазер, электромагнитное излучение.

миелиновый нерв регенерация

Список использованных источников

1. Антонов И.П. Периферическая нервная система / И.П. Антонов // Наука и техника. - 1990. - № 3. - С. 158-165.

2. Балезина О.П. Исследование нейротрофической активности тромбина на модели регенерирующего нерва мыши / О.П. Балезина, Н.Ю. Герасименко, Т.Н. Дугинаи др. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. -2005 - Т. 139, № 1. - С. 8-10.

3. Геращенко С.Б. Периферійний нерв (нейрон-судинно-десмальні взаємовідношення в нормі та патології) / С.Б. Геращенко, О.І. Дєльцова, А.К. Коломійцев и др. - Тернопіль : Укрмедкнига, 2005. - 342 с.

4. Демидчук А.С. Экспериментальная фармакотерапия травмированного нерва / А.С. Демидчук, А.В. Корсак, Л.М. Сокуренко // Теоретическая медицина. - 2013. - № 2. - С. 19-30.

5. Дойников Б.С. Общая гистология и гистопатология периферической соматической нервной системы / Б.С. Дойников. - М. : Медгиз, 1965. -340 с.

6. Дудкин А.О. Влияние слабых электромагнитных полей и ионизирующей радиации на регенерацию седалищного нерва мышей / А.О. Дудкин, И.Н. Замураев // Радиационная биология. Радиоэкология. -1998. -Т. 38. - № 3. - С. 462-467.

7. Жаботинский Ю.М. О делении нервных клеток в центральной нервной системе человека и млекопитающих / Ю.М. Жаботинский // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. - 1958. - Т. 35, № 3. - С. 48-53.

8. Илизаров Г.А. Нейрогистологическая характеристика регенерирующих концов поврежденного нерва в условиях дозированного растяжения / Г. А. Илизаров, А.В. Кузнецова, Н.А. Шудло // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины.- 1992. - № 4. - C. 439-442.

9. Исламов Р.Р. Посттравматическая пластичность мотонейронов : автореф. дис. … канд. биол. наук / Р.Р. Исламов. - М., 2005. - 16 с.

10. Картелишев А.В. Магнитолазерная терапия в психиатрии и психоэндокринологии / А.В. Картелишев, А.Р. Евстигнеев, М.В. Игелькин и др. // Медицинский научный и учебно-методический журнал. - 2003. - № 12. - С. 38-65.

11. Кривопалов И.В. Система крови при экспериментальном аллергическом энцефаломиелите и лечении его апитоксином : автореф. дис. … канд. биол. наук / И.В. Кривопалов. - Челябинск, 1998. - 18 с.

12. Крыжановский Г.Н. Общая патофизиология нервной системы / Г.Н. Крыжановский. - М.: Медицина, 1997. - 352 с.

13. Крылов В.Н. Пчелиный яд. Свойства, получение, применение / В.Н. Крылов. - Н. Новгород : Из-во Нижегородского ун-та, 1995. - 224 с.

14. Масгутов Р.Ф. Современные тенденции лечения повреждений периферических нервов / Р.Ф. Масгутов, А.А. Ризванов, А.А. Богов // Актуальные проблемы медицины. - 2013. - Т. 2, № 1. - С. 1-2.

15. Мирошникова М.Е. Регенерация седалищного нерва крысы после его различных экспериментальных повреждений / М.Е. Мирошникова, Е.И. Чумасов // Архив анатомии гистологии и эмбриологии. - 1988. - № 10. - C. 30-35.

16. Нинель В.Г. Гистоморфологическая оценка эффективности воздействия переменного магнитного поля и импульсного тока на регенерацию седалищного нерва крыс в эксперименте / В. Г. Нинель, И. А. Норкин, Д. М. Пунчиньян // Фундаментальные исследования - 2012. - № 12. - С. 6-12.

17. Рагинов И.С. Влияние лекарственных препаратов ксимедон и ноотропил на регенерацию периферического нерва / И.С. Рагинов, А.Ю. Вафин, Р.Х. Хафизьянова, Ю.А. Челышев // Российские морфологические ведомости. - 1997. - № 1-6. - С. 120-126.

18. Рябчикова О.Д. Влияние электромагнитного излучения миллиметрового диапазона низкой интенсивности на регенерацию седалищного нерва крысы : автореф. дис. … канд. биол. наук / О.Д. Рябчикова. - СПб., 1995. - 27 с.

19. Серяков В.И. Регенерация периферического нерва после микрохирургического шва под влиянием D,L-карнитина (экспериментальное исследование) : автореф. дис. … канд. мед. наук / В.И. Серяков. - Новосибирск, 2009. - 19 с.

20. Хамзаев Р.И. Оценка результатов хирургического лечения повреждений седалищного нерва / Р.И. Хамзаев, В.П. Берснев, Ю.И. Борода // Травматология и ортопедия России. - 2009. - № 1. - С. 96-98.

21. Чайковский Ю.Б. Некоторые ультраструктурные особенности нервных клеток спинальных ганглиев / Ю.Б. Чайковский, Б.В. Втюрин // Архив анатомии. - 1973. - Т. 64, № 4. - С. 5-9.

22. Челышев Ю.А. Посттравматическое выживание нейронов спи-нальных ганглиев при стимуляции регенерации нерва / Ю.А. Челышев, И.С. Рагинов // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2002. - Т. 134, № 5. - С. 690-692.

23. Щудло М.М. Тракционный рост нервных стволов / М.М. Щудло, H.A. Щудло // Гений ортопедии. - 1996. - № 3. - С. 152-156.

24. Юданов М.А. Исследование состава липидов соматических нервов крысы при травмировании и действии химических агентов автореф. дис. … канд. биол. наук / М.А. Юданов. - Саранск, 2005. - 21 с.

25. Amir A. The influence of helium-neon laser irradiadiation on the viability of skin flaps in the rat / A. Amir, A. S. Solomon, S. Giler et al. // Br. J. Plast. Surg. - 2000. - Vоl. 53, № 3. - P. 58-62.

26. Ammon H.P. Modulation of the immune system by Boswellia serrata extracts and boswellic acids / H.P. Ammon // Phytomedicine. - 2010. - Vol. 17, № 11. - P. 862-867.

27. Azizi S.A. Engraftment and migration of human bone marrow stromal cells implanted in the brains of albino rats--similarities to astrocyte grafts / S.A. Azizi // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1998. - Vol. 95, № 7. - P. 3908-3913.

28. Benowitz L.I. GAP-43: an intrinsic determinant of neuronal development and plasticity / L.I. Benowitz, A. Routtenberg // Trends in neurosciences. - 1997. - Vol. 20, № 2. - P. 84-91.

29. Booth A.A. Thiamine pyrophosphate and pyridoxamine inhibit the formation of antigenic advanced glycation end-products: comparision with aminoguanidine / А.А. Booth, R.G. Khalifah, B.. Hudson // Biochem Biophys Res Comm. - 1996. - Vol. 220, № 12. - P. 113-119.

30. Boyd K.U. Nerve reconstruction in the hand and upper extremity / K.U. Boyd, A.S. Nimigan, S.E. Mackinnon // Clinics in plastic surgery. - 2011. - Vol. 38, № 4. - С. 643-660.

31. Cao X. Investigating the synergistic effect of combined neurotrophic factor concentration gradients to guide axonal growth / X. Cao, M.S. Shoichet // Neuroscience. - 2003. - Vol. 122, № 2. - P. 381-389.

32. Crigler L. Human mesenchymal stem cell subpopulations express a variety of neuro-regulatory molecules and promote neuronal cell survival and neuritogenesis / L. Crigler // Experimental neurology. - 2006. - Vol. 198, № 1. - P. 54-64.

33. Chelyshev Yu.A. Effect of infra-red low-power, laser- irradiation- on regeneration of myelinated axons / Yu.A. Chelyshev, A.A. Kubitsky // Las. Med. Sci. - 1995, Vol. 10, № 9. - P. 273-277.

34. Clark B.D. Median nerve trauma in a rat model of work-related musculoskeletal disorder / B.D. Clark, J.P. Gaughan, M.F. Barbe // J. Neurotrauma. - 2003. - Vol. 20, № 7. - Р. 681-695.

35. Coban Y.K. Ischemic preconditioning reduces the severity of ischemia-reperfusion injury of peripheral nerve in rats / Y.K. Coban, H. Ciralik, E.B. Kurutas // J. Brachial Plexus Per. Nerve Injury. - 2006. - Vol. 1, № 2. - P. 1-5.

36. Cobianchi S. Differential effects of activity dependent treatments on axonal regeneration and neuropathic pain after peripheral nerve injury / S. Cobianchi // Experimental neurology. - 2013. - Т. 240. - С. 157-167.

37. Deumens R. Repairing injured peripheral nerves: bridging the gap / R. Deumens // Progress in neurobiology. - 2010. - Vol. 92, № 3. - С. 245-276.

38. Donnerer J. Regeneration of primary sensory neurons / J. Donnerer // Pharmacology. - 2003. - Vol. 67, № 4. - P. 169-181.

39. Ekstrom P. Neurones and glial cells of the mouse sciatic nerve undergo apoptosis after injury in vivo and in vitro / P. Ekstrom // Neuroreport. - 1995. - Vol. 9, № 9. - P. 1029-1032.

40. Fairbairn N.G. Augmenting peripheral nerve regeneration using stem cells: A review of current opinion / N.G. Fairbairn // World J Stem Cells. - 2015. - Vol. 7, № 1. - P. 11-26.

41. Fansa H. Tissue engineering of peripheral nerves: Epineurial grafts with application of cultured Schwann cells / H. Fansa, Т. Dodic, G. Wolf et al. // Microsurgery. - 2003.- Vol. 23, № 1.- P. 72-77.

42. Fugleholm K. Early peripheral nerve regeneration after crushing, sectioning, and freeze studied by implanted electrodes in the cat / K. Fugleholm, H. Schmalbruch, C. Krarup // The Journal of neuroscience. - 1994. - Vol. 14, № 5. - С. 2659-2673.

43. Giusti G. Return of motor function after segmental nerve loss in a rat model: comparison of autogenous nerve graft, collagen conduit, and processed allograft (AxoGen) / G. Giusti // J Bone Joint Surg Am. - 2012. - Vol. 94, № 5. - P. 410-417.

44. Hall S. Nerve repair: a neurobiologist's view / S. Hall // J. Hand Surg. Br. -2001.-Vol. 26, № 2. - P. 129-136.

45. Hall S.M. Regeneration in the peripheral nervous system / S.M. Hall // Neuropathology and applied neurobiology. - 1989. - Vol. 15, № 6. - P. 513-529.

46. Jiang J. Kinetics of plasma cytokines and its clinical significance in patients with severe trauma / J. Jiang, K. Tian, H. Chen // J. Chin. Med. (Engl). - 1997. - Vol. 110, № 12. - Р. 923-926.

Размещено на Allbest.ru

...