Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЙ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ ПРИ РЕГЕНЕРАЦИИ СЕДАЛИЩНОГО НЕРВА В УСЛОВИЯХ ЭКСПЕРИМЕНТА

Иванов А.Н. 1 Норкин И.А. 1 Нинель В.Г. 1 Щаницын И.Н. 1 Шутров И.Е. 1 Пучиньян Д.М. 1
1 Саратовский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии
Проведена оценка изменений микроциркуляции и механизмов ее модуляции, возникающих при перерезке и нейрорафии седалищного нерва у крыс. Установлено, что в послеоперационном периоде возникает снижение среднеквадратичного отклонения перфузионного показателя, абсолютных и нормированных амплитуд эндотелиальных и нейрогенных колебаний, а также показателя шунтирования. Максимального развития эти нарушения достигают на 7–14 день после операции, а на 21 сутки отмечаются первые признаки восстановления, что, вероятно, отражает начало реиннервации. Полученные изменения аналогичны и гомологичны нарушениям микроциркуляции у больных с повреждениями периферических нервов. Особенность данной модели микроциркуляторных нарушений заключается в отсутствии статистически значимого снижения нормированной амплитуды миогенных колебаний при перерезке и нейрорафии седалищного нерва крыс, в отличие от пациентов с повреждениями периферических нервов.
нейрорафия
микроциркуляция
реиннервация
лазерная допплеровская флоуметрия
1. Варсегова Т.Н. Патогистологические изменения седалищного нерва при сочетанных травмах таза и бедра в эксперименте // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2012.– Т. 33, № 1–1. – С. 92–95.
2. 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. Пучиньян и др. //Фундаментальные исследования. – 2012. – № 12–2.– С. 336–340.
3. Диагностика и выбор тактики лечения при повреждениях периферических нервов / С.П. Миронов, А.И. Крупаткин, В.Г. Голубев, Д.Е. Панов // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. – 2005. – № 2.– С. 33–39.
4. Иванов А.Н. Электромагнитные волны терагерцевого диапазона на частотах молекулярного спектра оксида азота 150,176–150,664 гГц в коррекции экспериментальных гемодинамических изменений: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. – Саратов, 2012. – 49 с.
5. Киричук В.Ф., Иванов А.Н., Кириязи Т.С. Восстановление микроциркуляторных нарушений электромагнитным излучением терагерцового диапазона на частотах оксида азота у белых крыс при остром стрессе // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2011. – Т. 151, № 3. – С. 259–262.
6. Киричук В.Ф., Кириязи Т.С., Иванов А.Н. Влияние электромагнитных волн терагерцового диапазона на частотах оксида азота на функциональное состояние эндотелия сосудов при остром иммобилизационном стрессе у белых крыс // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 2. – С. 78–82.
7. Крупаткин А.И. Новые возможности оценки иннервации микрососудов кожи с помощью спектрального анализа колебаний микрогемодинамики // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2004. – Т. 3,. № 4. – С. 52–59.
8. Крупаткин А.И., Сидоров В.В. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови. Руководство для врачей. – М.: Медицина, 2005.– 256 с.
9. Механизм действия терагерцовых волн на частотах оксида азота с физиологической точки зрения / В.Ф. Киричук, А.Н. Иванов, А.А. Цымбал, Е.В. Андронов // Миллиметровые волны в биологии и медицине. – 2009. – № 1–2. – С. 47–55.

Одним из актуальных направлений экспериментальных и клинических исследований является изучение процессов реиннервации при повреждении периферических нервов [1, 2, 3]. В настоящее время доказана высокая эффективность лазерной допплеровской флоуметрии в диагностике микроциркуляторных нарушений, возникающих при повреждениях периферических нервов [3, 7, 8]. Однако для проведения ряда фундаментальных исследований, в частности при разработке, оценке эффективности и сравнении между собой способов восстановления иннервации, требуется моделировать сдвиги микроциркуляции в условиях эксперимента [2]. В связи с этим целью настоящего исследования являлось установление особенностей изменений микрокровотока и механизмов его модуляции у крыс-самцов при перерезке и нейрорафии седалищного нерва.

Материалы и методы исследования

Экспериментальные исследования выполнены на 15 белых беспородных крысах-самцах массой 200–250 г. При проведении экспериментов на животных соблюдались этические принципы в соответствии с Женевской конвенцией (Geneva, 1990). Всем животным за 5 минут до проведения манипуляций вводилась внутримышечно комбинация золетила («Virbac Sante Animale», Франция) в дозе 0,1 мл/кг и ксилазина («Interchemie», Нидерланды) в дозе 1 мг/кг для достижения наркоза.

Под наркозом обнажали седалищный нерв и производили полную его перерезку на уровне средней трети бедра, после чего осуществляли нейрорафию путём наложения эпипериневральных швов с применением микрохирургической техники, атравматических игл и шовного материала 10/0 или 8/0 USP.

Микроциркуляцию исследовали методом лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) с помощью компьютеризированного лазерного анализатора микроциркуляции крови «ЛАКК-ОП» (производство НПП «Лазма», Россия) с использованием программы LDF 3.0.2.395. Световодный зонд фиксировали на коже тыльной поверхности стопы. Длительность записи составляла 8 минут. Регистрацию ЛДФ-грамм проводили до оперативного вмешательства, непосредственно после операции, а также на 7, 14 и 21 сутки после перерезки и нейрорафии седалищного нерва.

На первом этапе оценки микроциркуляции рассчитывались показатель перфузии (М) в перфузионных единицах (перф.ед.), его среднеквадратическое отклонение (σ) и коэффициент вариации (Кv). На втором этапе с помощью спектрального вейвлет-анализа проводилось определение абсолютных и нормированных амплитуд эндотелиальных (Аэ), нейрогенных (Ан), миогенных (Ам), пульсовых (Ак) и дыхательных (Ад) осцилляций микрокровотока и показателя шунтирования.

Статистическую обработку данных осуществляли средствами программ MS Excel 2013 и Statis tica 10.0. Большинство наших данных имеют распределение отличное от нормального, поэтому при сравнении групп использовали U-критерий Мана-Уитни.

Результаты исследования и их обсуждение

У белых крыс непосредственно после перерезки и нейрорафии седалищного нерва происходит повышение перфузионного показателя и снижение его среднеквадратического отклонения и коэффициента вариации (табл. 1). При этом отмечается снижение абсолютных величин амплитуд эндотелиальных, нейрогенных и миогенных колебаний, что отражает уменьшение роли активных механизмов в модуляции микрокровотока (табл. 2). Кроме того, выявлено изменение соотношения различных механизмов в модуляции микроциркуляции, что выражается статистически значимым снижением величины показателя шунтирования, определенным как соотношение Ан/Ам (табл. 2). Однако в соответствии с рекомендациями А.И. Крупаткина и В.В. Сидорова [8], такой расчет показателя шунтирования корректен только при доминировании нейрогенных колебаний. В связи с тем, что в спектре ЛДФ-грамм преобладают эндотелиальные колебания, более корректно рассчитывать показатель шунтирования как отношение Аэ/Ам (табл. 2).

Таблица 1

Показатели микроциркуляции при регенерации седалищного нерва у белых крыс в условиях эксперимента

Группа

Показатель перфузии, перф. ед.

Среднеквадратическое отклонение, перф. ед.

Коэффициент вариации, %

Контроль

12,0 (10,5; 13,5)

0,9 (0,7; 1,3)

8,8 (5,4; 12)

После операции

15,0 (14,4; 17,1)

p1 = 0,000105

0,5 (0,4; 0,8)

p1 = 0,008927

3,5 (2,5; 5,1)

p1 = 0,000622

7 сутки

8,5 (6,7; 9,4)

p1 = 0,000253;

p2 = 0,000016

0,6 (0,4; 0,8)

p1 = 0,002112;

p2 = 0,961083

7,25 (4,8; 8,4)

p1 = 0,251514;

p2 = 0,006767

14 сутки

8,25 (7,6; 9,5)

p1 = 0,000386;

p2 = 0,000020;

p3 = 0,862490

0,5 (0,4; 0,6)

p1 = 0,000141;

p2 = 0,329115;

p3 = 0,248214

5,25 (4,75; 6,85)

p1 = 0,017955;

p2 = 0,028109;

p3 = 0,326349

21 сутки

10,4 (9,3; 11,4)

p1 = 0,045437;

p2 = 0,000057;

p3 = 0,012023;

p4 = 0,032664

0,7 (0,5; 1,0)

p1 = 0,038100;

p2 = 0,341350;

p3 = 0,312322;

p4 = 0,028241

6,45 (5,1; 9,7)

p1 = 0,231901;

p2 = 0,014698;

p3 = 0,953960;

p4 = 0,184210

 

Примечания: в каждом случае приведены медиана, верхний и нижний квартили; p1, p2, p3, p4 – по сравнению с контролем, 1, 7 и 14 сутками после операции соответственно.

Непосредственно после операции у животных обнаружено снижение нормированных амплитуд эндотелиальных и нейрогенных колебаний (табл. 3), что указывает на уменьшение роли этих механизмов в модуляции микрокровотока. В то же время нормированная амплитуда миогенных колебаний у животных непосредственно после операции статистически значимо не изменяется (табл. 3).

Абсолютные величины амплитуд дыхательных и пульсовых колебаний после операционного вмешательства у животных не изменяются относительно уровня контрольных значений (табл. 4), а их нормированные величины статистически значимо увеличиваются по сравнению с контрольными значениями, что свидетельствует об увеличении роли пассивных механизмов в модуляции микрокровотока (табл. 4).

Перфузионный показатель и его среднеквадратическое отклонение у животных на 7-е сутки после операции статистически значимо снижены по сравнению со значениями до и непосредственно после оперативного вмешательства (табл. 1). Анализ состояния механизмов модуляции микрокровотока у крыс-самцов через 7 суток после оперативного вмешательства свидетельствует о снижении абсолютной величины амплитуд эндотелиальных, нейрогенных, миогенных колебаний, а также показателя шунтирования (табл. 2). Одновременно с этим выявлено статистически значимое снижение нормированных амплитуд эндотелиальных и нейрогенных колебаний, но не отмечено изменения нормированной амплитуды миогенных колебаний (табл. 3). В этот период происходит статистически значимое снижение абсолютных амплитуд пульсовых и дыхательных колебаний (табл. 4). Снижение амплитуды пульсовых колебаний характеризует ограничение притока артериальной крови в микроциркуляторное русло, что, вероятно, объясняет снижение показателя перфузии. Следует отметить, что нормированные амплитуды пульсовых и дыхательных колебаний на 7-е сутки после операции находятся в пределах вариабельности контроля (табл. 4), в отличие от уровня этих показателей непосредственно после оперативного вмешательства.

Таблица 2

Активные механизмы модуляции кровотока в системе микроциркуляции при регенерации седалищного нерва у белых крыс в условиях эксперимента

Группа

Максимальная амплитуда колебаний, перф. ед.

Показатель шунтирования, отн.ед.

Эндоте-лиальных (Аэ)

Нейрогенных (Ан)

Миогенных (Ам)

Ан/Ам

Аэ/Ам

Контроль

0,44 (0,23; 0,58)

0,33 (0,25; 0,51)

0,21 (0,16; 0,27)

1,63 (1,33; 2,0)

2,58(1,31; 2,88)

После операции

0,12 (0,10; 0,20)

p1 = 0,000622

0,12 (0,09; 0,16)

p1 = 0,001130

0,13 (0,12; 0,17)

p1 = 0,012822

1,09 (0,76; 1,17)

p1 = 0,000284

1,0 (0,76; 1,5)

p1 = 0,000262

7 сутки

0,11 (0,08; 0,17)

p1 = 0,000051;

p2 = 0,294136

0,10 (0,09; 0,14)

p1 = 0,000037;

p2 = 0,479239

0,11 (0,08; 0,15)

p1 = 0,001175;

p2 = 0,305508

1,05 (0,93; 1,12)

p1 = 0,000582;

p2 = 0,696271

1,04 (0,7; 1,18)

p1 = 0,000830;

p2 = 0,902909

14 сутки

0,09(0,07; 0,10)

p1 = 0,000013;

p2 = 0,007281;

p3 = 0,119034

0,10 (0,09; 0,12)

p1 = 0,000013;

p2 = 0,048133;

p3 = 0,386477

0,10 (0,08; 011)

p1 = 0,000051;

p2 = 0,005021;

p3 = 0,340779

1,0(0,92; 1,17)

p1 = 0,002291;

p2 = 0,902909;

p3 = 0,976970

0,89(0,75; 1,06)

p1 = 0,000156;

p2 = 0,379776;

р3 = 0,544371

21 сутки

0,19(0,12; 0,27)

p1 = 0,006767;

p2 = 0,449456;

p3 = 0,060603;

p4 = 0,004265

0,2(0,1; 0,25)

p1 = 0,003156;

p2 = 0,317167;

p3 = 0,049648;

p4 = 0,020922

0,15(0,11; 0,19)

p1 = 0,017955;

p2 = 0,807250;

p3 = 0,184210;

p4 = 0,005584

1,21 (1,02; 1,47)

p1 = 0,038100;

p2 = 0,171858;

p3 = 0,126023;

p4 = 0,174854

1,36(1,00; 1,72)

p1 = 0,020463;

p2 = 0,150023;

p3 = 0,126023;

p4 = 0,035090

 

Примечания. Те же, что и в табл. 1.

 

Таблица 3

Нормированные амплитуды, характеризующие активные механизмы модуляции кровотока в системе микроциркуляции, при регенерации седалищного нерва у белых крыс в условиях эксперимента

Группа

Нормированные амплитуды колебаний, отн.ед.

Эндотелиальных

Нейрогенных

Миогенных

Контроль

12,41 (10,98; 18,62)

11,85(9,02; 13,83)

7,18(5,98; 8,71)

После операции

8,56 (5,95; 12,66)

p1 = 0,025104,

8,73 (7,10; 10,76)

p1 = 0,022532,

8,95(7,36; 10,76)

p1 = 0,097092,

7 сутки

7,16 (5,29; 9,19)

p1 = 0,001648;

p2 = 0,129136,

6,9 (4,95; 9,32)

p1 = 0,001393;

p2 = 0,179642,

7,42 (5,97; 9,22)

p1 = 0,826200;

p2 = 0,213400,

14 сутки

6,08(4,58; 7,13)

p1 = 0,000128;

p2 = 0,020463;

p3 = 0,260237,

6,83(5,63; 8,54)

p1 = 0,000278;

p2 = 0,060299;

p3 = 0,707454,

7,04(5,56; 8,15)

p1 = 0,902909;

p2 = 0,048133;

p3 = 0,707454,

21 сутки

8,37(6,01; 13,57)

p1 = 0,038100;

p2 = 0,980536;

p3 = 0,340778;

p4 = 0,053099,

8,66(5,68; 11,41)

p1 = 0,015721;

p2 = 0,902909;

p3 = 0,506721;

p4 = 0,285477,

7,44(4,59; 10,06)

p1 = 0,826200;

p2 = 0,231901;

p3 = 0,885234;

p4 = 0,623605,

 

Примечания. Те же, что и в табл. 1.

Все показатели ЛДФ-грамм у животных на 14 сутки после операции статистически значимо не отличаются от данных, зарегистрированных на 7 сутки (табл. 1, 2, 3, 4), что свидетельствует об отсутствии динамики уровня микрокровотока и активности модулирующих его механизмов в этом временном интервале.

Таблица 4

Пассивные механизмы модуляции кровотока в системе микроциркуляции при регенерации седалищного нерва у белых крыс в условиях эксперимента

Группа

Максимальная амплитуда колебаний, перф. ед.

Нормированные амплитуды колебаний, отн. ед.

Дыхательных

Пульсовых

Дыхательных

Пульсовых

Контроль

0,14 (0,13; 0,17)

0,09 (0,08; 0,11)

4,78(4,2; 6,2)

2,81(2,37; 4,48)

После операции

0,12 (0,10; 0,15)

p1 = 0,101343

0,09 (0,08; 0,11)

p1 = 0,851934

7,89(5,01; 9,51)

p1 = 0,001050

6,02(3,76; 7,14)

p1 = 0,001620

7 сутки

0,08 (0,07; 0,13)

p1 = 0,016805;

p2 = 0,102127

0,06(0,06; 0,09)

p1 = 0,008416;

p2 = 0,009706

5,96(3,96; 8,62)

p1 = 0,294136;

p2 = 0,213400

4,33(3,34; 5,28)

p1 = 0,112777;

p2 = 0,136687

14 сутки

0,07 (0,06; 0,09)

p1 = 0,000070;

p2 = 0,000086;

p3 = 0,174854

0,06 (0,05; 0,07)

p1 = 0,000128;

p2 = 0,000116;

p3 = 0,133328

5,61(4,58; 6,16)

p1 = 0,479239;

p2 = 0,015721;

p3 = 0,470487

4,28(3,24; 5,05)

p1 = 0,083325;

p2 = 0,102127;

p3 = 0,750832

21 сутки

0,08(0,08; 0,11)

p1 = 0,000989;

p2 = 0,006767;

p3 = 0,885234;

p4 = 0,068965

0,06(0,05; 0,08)

p1 = 0,007830;

p2 = 0,008416;

p3 = 0,817316;

p4 = 0,248214

4,73(3,49; 6,21)

p1 = 0,75117;

p2 = 0,007830;

p3 = 0,214495;

p4 = 0,370845

3,4(2,1; 4,24)

p1 = 0,980536;

p2 = 0,048133;

p3 = 0,214495;

p4 = 0,214495

 

Примечания. Те же, что и в табл. 1.

Перфузионный показатель и его среднеквадратическое отклонение у крыс-самцов на 21 сутки после перерезки и нейрорафии ниже уровня контроля, но статистически значимо выше, чем на 14 сутки после оперативного вмешательства (табл. 1). При этом абсолютные значения амплитуд эндотелиальных, нейрогенных и миогенных колебаний также остаются ниже уровня контрольных значений, однако статистически значимо повышаются в сравнении с 14 сутками после операции, что свидетельствует об усилении активных механизмов модуляции микроциркуляции (табл. 2) и, вероятно, отражает начало процесса реиннервации. При расчете показателя шунтирования по формуле Ан/Ам статистически значимой динамики не выявлено, однако имеется статистически значимое увеличение соотношения Аэ/Ам в период с 14 по 21 сутки (табл. 2). В то же время выявлена лишь тенденция, не достигающая статистической значимости, к увеличению нормированных амплитуд осцилляций в эндотелиальном и нейрогенном диапазонах (табл. 3). Статистических различий как абсолютных, так и нормированных амплитуд дыхательных и пульсовых колебаний у животных на 21 по сравнению с 14 сутками после операции (табл. 4) не выявлено.

Полученные данные свидетельствуют, что у крыс-самцов до перерезки и нейрорафии седалищного нерва как абсолютные, так и относительные амплитуды эндотелиальных колебаний преобладают по сравнению с осцилляциями в других регуляторных диапазонах. Эти данные согласуются с нашими предыдущими исследованиями [4, 5, 6, 9]. Однако у клинически здоровых людей различных возрастных групп в вейвлет-спектре ЛДФ-грамм преобладают колебания в нейрогенном диапазоне [3, 7, 8]. Следовательно, соотношение механизмов модуляции микрокровотока кожи у белых крыс отличается от регистрируемых у человека. В этой связи у крыс более корректным является определение показателя шунтирования как соотношение амплитуд эндотелиальных и миогенных колебаний (Аэ/Ам) [8]. Полученные данные свидетельствуют о том, что при оценке развивающихся денервационных нарушений микроциркуляции способ расчета показателя шунтирования принципиального значения не имеет. Однако при оценке начала процесса реиннервации соотношение Аэ/Ам более информативно, поэтому именно такой способ расчета показателя шунтирования является предпочтительным для данной модели.

Согласно данным А.И. Крупаткина и соавторов у больных с полным анатомическим перерывом нервов отличительными признаками изменений кожного кровотока в зоне их иннервации является снижение нормированных амплитуд осцилляций в нейрогенном и миогенном диапазоне, что отражает повышение нейрогенного и миогенного тонуса сосудов микроциркуляции и снижение показателя шунтирования, отражающее спазм артерио-венулярных шунтов [3, 7, 8]. Следовательно, у животных при перерезке и нейрорафии седалищного нерва аналогично изменениям у больных с травмами периферических нервов развивается гиперчувствительность сосудов в денервированном участке кожи. Однако у белых крыс в отличие от людей при повреждении нерва не происходит снижения нормированных амплитуд миогенных колебаний, что может быть обусловлено как видовыми особенностями, так и влиянием наркоза.

Заключение

Изменения микроциркуляции у белых крыс при перерезке и нейрорафии седалищного нерва аналогичны и гомологичны нарушениям, возникающим у больных при повреждении периферических нервов, что позволяет использовать данную модель при изучении регенерации нервной ткани. К числу особенностей, выявляемых у животных при перерезке и нейрорафии седалищного нерва, в отличие от пациентов с травмами периферических нервов, относится отсутствие значимого снижения нормированной амплитуды колебаний в мио­генном диапазоне, что следует учитывать при использовании данной модели в условиях эксперимента.

Рецензенты:

Антипова О.Н., д.м.н., профессор кафедры нормальной физиологии им. И.А. Чуевского, ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России, г. Саратов;

Афанасьева Г.А., д.м.н., заведующая кафедрой патологической физиологии, ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России, г. Саратов.

Работа поступила в редакцию 21.03.2014.


Библиографическая ссылка

Иванов А.Н., Норкин И.А., Нинель В.Г., Щаницын И.Н., Шутров И.Е., Пучиньян Д.М. ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЙ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ ПРИ РЕГЕНЕРАЦИИ СЕДАЛИЩНОГО НЕРВА В УСЛОВИЯХ ЭКСПЕРИМЕНТА // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 4-2. – С. 281-285;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=33828 (дата обращения: 20.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074