Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Тrauma" Том 10, №4, 2009

Back to issue

Изолированное и комплексное влияние транскраниальной низкочастотной электростимуляции совместно с фармакологическими и биологическими методами нейропротекции на состояние перифокальных зон очагов экспериментальной деструкции головного мозга после их хирургической обработки (морфологические аспекты)

Authors: В.И. Цимбалюк, А.Т. Носов, А.П. Энглези - Институт нейрохирургии АМН Украины им. акад. А.П.Ромоданова, Киев, НИИ травматологии и ортопедии Донецкого национального медицинского университета им. М.Горького, Донецк, Украина

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Clinical researches

print version


Summary

В эксперименте на 80 лабораторных белых крысах показано, что изолированное применение электростимуляции вызывает преимущественно деструктивные и реактивно деструктивные изменения в перифокальной зоне очага деструкции головного мозга после его хирургической обработки. Сочетанное применение электростимуляции и фармакологических факторов приводит к незначительной активации белковосинтетической функции, энергообразующей и синаптической функции нейронов перифокальной зоны. Применение транскраниальной электростимуляции с биологическими факторами приводят к ранней активации метаболической функции нейронов перифокальной зоны с восстановлением ее гисто- и ангоархитектоники к четвертой неделе.

В експерименті на 80 лабораторних білих щурах показано, що ізольоване застосування електростимуляції викликає переважно деструктивні і реактивно деструктивні зміни в перифокальній зоні вогнища деструкції головного мозку після його хірургічної обробки. Спільне застосування електростимуляції і фармакологічних чинників приводить до незначної активації білковосинтетичної функції, енергостворюючої і синаптичної функції нейронів перифокальної зони. Застосування транскраніальної електростимуляції з біологічними чинниками приводять до ранньої активації метаболічної функції нейронів перифокальної зони з відновленням її гісто- й ангіоархітектоніки до четвертого тижня.

In the experiment it is shown on 80 laboratory white rats, that the isolated application of electro-stimulation causes mainly destructive and reactively destructive changes in the periphocal area of destruction of cerebrum after its surgical treatment. Complex application of electro-stimulation and pharmacological factors results in the insignificant activating aluminous to the synthetic function, energy formative also synaptic functions of neurons of periphocal area. Lead application of transcranial electro-stimulation with the biological factors to the early activating of metabolic function of neurons of periphocal area with renewal of it citological and angio-structure the fourth week.


Keywords

транскраниальная низкочастотная электростимуляция, трансплантация эмбриональной нервной ткани, нейротрофины

транскраніальна низькочастотна електростимуляція, трансплантація ембріональної нервової тканини, нейротрофіни

transcranial electrical stimulation, transplantation of embryonic nervous tissue, neurotrophic factors

В ряде работ показано, что при электрическом возбуждении возникает изменение вязко-эластических свойств не только сократимых тканей, но и других возбудимых тканей,  в частности нервной [1-3]. В современной медицинской практике электротерапия занимает одно из основных мест в физической медицине [4, 5]. В модельных экспериментах нами показано, что переменный электрический ток низкой частоты изменяет степень гидратации глобулярного белка [6]. В эксперименте нами также показано, что низкочастотные переменные электрические токи в зависимости от частоты обладают нейропротекторным действием, снижая степень накопления кальция и повышая степень накопления магния травмированной нервной ткани [7]. Кроме этого возникает изменение степени дистрофизации нейронов перифокальной зоны очага, происходит уплотнение их цитоплазмы. Нейропроткекоторный эффект тока усиливает энтерально введенный животным сульфат магния [8]. Показано, что  переменный электрический ток и трансплантация эмбриональной нервной ткани (ТЭНТ) обладает нейропротекторным эффектом [9].

Целью нашей работы было исследование  изолированного  и комбинированного  с фармакологическими и биологическими факторами нейропротекции влияния  низкочастотного  переменного электрического тока  на состояние перифокальной зоны после  хирургической отработки очагов экспериментальной деструкции  головного мозга.

Материал и методы

В нашей работе было использовано 80  белых лабораторных крыс.  Контрольные группы – интактные животные – по 5 животных, животные  с открытой дозированной ЧМТ – по 15 животных. Опытные группы: 1) совместное применение хирургической обработки и низкочастотной электростимуляции  в  динамике ЧМТ- 15 животных; 2) совместное применение ХО, СМ и низкочастотной электростимуляции  в динамике ЧМТ- 15 животных; 3) совместное применение ХО, ТЭНТ и низкочастотной электростимуляции – 15 животных; 4) совместное применение ХО, трофина  и низкочастотной электростимуляции - 15 животных.  Вышеприведенные группы разделяли на три подгруппы (по 5 животных) в зависимости от экспериментальных сроков – 7, 14 и 30 суток.

Методика нанесения открытой дозированной травмы и хирургической обработки путем отмывания мозгового детрита и сгустков крови описаны в работе [10]. В качестве экспериментальной нейропротекторной терапии использовался кальциевый блокатор – сульфат магния (10 % р-р энтерально), пирацетам (2% р-р 0,1 мл парентерально), альфа-липоевая кислота (парентерально в дозе 60 мг). После  нанесения травмы по вышеописанной методике  производили ХО с последующей трансплантацией ЭНТ. Беременным самкам на последней неделе беременности под эфирным наркозом производили кесарево сечение, выделяли эмбрионы. Последним производили краниотомию, а затем извлекли головной мозг. Выделяли участки сенсомоторной коры размером 1х1 мм, которые помещались в стерильный физиологический раствор. Выделенный эмбриональный материал помещался в мозговую рану после удаления первичного травматического субстрата.

После создания открытой дозированной проникающей ЧМТ и ХО методом отмывания мозгового детрита и сгустков крови опытным животным вводили в послеоперационном периоде внутрибрюшинно один раз в трое суток  препарат  «Трофин» в дозе 0,16 мл. Животных на седьмые, четырнадцатые и тридцатые сутки  после операции выводили из эксперимента, вскрывали полость черепа и  извлекали головной мозг.

Источником транскраниальной электростимуляции служил генератор низкой частоты Г 6-28. Генератор давал возможность регулировать силу тока (10 мА)  и  его частоту (45 Гц),  при этом электрический ток пропускали через очаг и поврежденное полушарие транскраниально. Игольчатые электроды  вводили поднадкостнично в теменно-височных областях с двух сторон. Время электростимуляции 10 минут.

 Для электронно-микроскопического исследования брались участки мозгового вещества из корково-подкорковой области на стороне поражения. Материал фиксировался в 1%-ном растворе осмиевой кислоты и 2,5%-ном растворе глютаральдегида на фосфатном буфере с последующей дофиксацией в 1%-ном растворе осмиевой кислоты. Дегидратация в спиртах по нарастающей концентрации с дальнейшим заключением в эпон-аралдит. Контрастирование проводили раствором уранил-ацетатом. Из эпоксидных бликов изготавливали ультратонкие срезы при помощи микротома Райхерд (Германия) и ЛКБ (Швеция). Анализировали полутонкие и ультратонкие срезы. Срезы просматривали в электронном микроскопе ЕМ – 400 Т Фирмы Philips (Голландия). Полутонкие срезы из эпоксидных блоков толщиной до 1 мкм окрашивали метиленовым синим и просматривали в микроскопе «Оптон» Германия. Производили изготовление микрофотографий и морфометрические исследования. Идентификацию процессов в ткани головного мозга проводили путем морфометрической обработки полутонких срезов (гистологическое исследование) и электронограмм с использованием системы анализатора изображений ИБАС-2000 фирмы «Оптон». Проводился морфометрический анализ. Подсчитывали абсолютное количество или процентное соотношение  в 100 клетках, наблюдаемое в 10 полях зрения микроскопа интактных, патологически измененных нейронов и глиальных клеток. Индекс нейрон – глия подсчитывали как отношение общего количества нейронов к количеству глиальных клеток. Диаметр микрососудов определяли на тех же участках, где подсчитывали клетки. Электронограммы  обрабатывали по следующей схеме:

 - процентное содержание хроматина в ядрах нейронов определялись из расчета на 10 ядер на 1 наблюдение в каждой исследуемой группе животных;

- соотношение площади митохондрий к площади участка цитоплазмы определяли из расчета 10 произвольно выбранных участков цитоплазмы в 10 нервных клетках в каждой исследуемой группе животных;

- в синапсах определяли соотношение  длины активной зоны синапса к общей длине контакта. Для расчета брали 10 синаптических контактов у животных каждой группы. Аналогичным способом исследовали количество синаптических везикул в пресинапсе.

Для оценки морфофункционального состояния ткани головного мозга мы проводили морфологические и морфометрические исследования.

Все полученные в работе материалы обработаны методами вариационной статистики в пакете Microsoft Excel.

Результаты и обсуждение

Как видно из таблиц 1 и 2, при изолированном применении тока количество интактных нейронов практически не отличается по сравнению с контролем ЧМТ. При добавлении в экспериментальную схему лекарственных веществ только на четвертую неделю послеоперационного периода имеет место их рост по сравнению с контролем ЧМТ в 1,37 раза.  При совместном использовании тока и НТФ или  ТЭНТ отмечено увеличение количества интактных нейронов с первой недели послеоперационного периода и в дальнейшем в ходе эксперимента по сравнению с контролем ЧМТ в 1,37 раза. Количество измененных нейронов при изолированном применении тока снижается по сравнению с контролем ЧМТ на 30%. Однако на вторую неделю отмечено повышение их количества по сравнению с обоими контролями в 1,2 раза. Имеет место снижение количества дистрофически измененных нейронов на четвертую неделю эксперимента (на 20%). При введении в экспериментальную схему лекарственных веществ отмечен рост измененных нейронов с первой по четвертую неделю эксперимента в 1,2 раза в остром послеоперационном периоде. Затем их количество возросло в 1,5-1,8 раза. На тридцатые сутки ТЭНТ + IА приводит к снижению количества измененных нейронов на 20% по  сравнению с контролем ХО. Нейротрофины + IА приводят к росту количества измененных нейронов в 1,2 раза в течение первой-второй недели эксперимента, затем происходит их снижение на 30 - 40%.

Что касается глиальной реакции, то при изолированном применении IА отмечается ее снижение на 20% по сравнению с обоими контролями на вторую и четвертую недели экспериментов. При введении в экспериментальную схему лекарственных веществ имеет место снижение количества глиальных клеток во все экспериментальные сроки на 20-30%, максимальное их  снижение отмечено в группе животных, где ток применялся совместно с нейротрофическим фактором (НТФ). В данном случае происходило снижение глиальной реакции по сравнению с обоими контролями на 30-40% на протяжении всего послеоперационного периода. Соответственно этому индексы нейрон – глия были минимальными при изолированном применении тока – 1,5–1,8, максимальное его значение имело место при совместном применении тока и биологических факторов нейропротекции – 1,8–3.

При изолированном применении IА отмечено, что диаметр внутримозговых капилляров не отличался от контрольных значений – сохранялась посттравматическая вазодилятация. При введении в экспериментальную схему лекарственных веществ и ТЭНТ отмечалось уменьшение диаметра микрососудов по сравнению с контролем «Травма»  на 22-28%. Нейротрофины и ток снижал диаметр капилляров в поврежденной нервной ткани на 27-44% по сравнению с контролем «Травма». Электростимуляция и совместное применение IА и СМ приводит к росту соотношения ядерного хроматина к площади нуклеоплазмы со второй недели эксперимента в 1,2 раза по сравнению с контролем «Травма». При введении в схему ТЭНТ отмечается рост данного показателя в 1,25-1,27 раза, а при введении в схему НТФ – в 1,36 раза по сравнению с контролем «Травма».

Изолированное применение IА и совместное применение с СМ практически не приводит к увеличению площади, занимаемой митохондриями в цитоплазме нейронов. При применении тока и ТЭНТ отмечено увеличение этого показателя в ранний послеоперационный период в 1,38 раза на первую неделю эксперимента  по сравнению с контролем «Травма». Нейротрофины и ток приводят к активации энергообразующей функции нейронов  на протяжении всего послеоперационного периода (в 1,38-1,2 раза по сравнению с контролем «Травма»). Что касается синаптического аппарата, то в коре головного мозга при IА воздействии не отмечается снижение степени выраженности его дистрофических изменений в раннем послеоперационном периоде, только через месяц эксперимента имеет место увеличение синаптических везикул в пресинапсе в 1,25 раза по сравнению с контролем «Травма». При совместном применении IА и СМ по сравнению с контролем «Травма» отмечен рост длины активной зоны синапса к площади синаптического контакта в 1,25 раза на первую и вторую неделю эксперимента. При совместном применении тока и ТЭНТ по сравнению с контролем «Травма» имеет место рост этого показателя в  1,48-1,5 раза на протяжении всего экспериментального срока. При совместном применении нейротрофинов и тока отмечена значительная активация синаптической функции - рост длины активной зоны синапса к площади синаптического контакта на протяжении всего экспериментального срока в 1,5-1,6 раза.

Таким образом, при изолированном применении транскраниальной  электростимуляции в течение первой недели послеоперационного периода в перифокальной зоне  имеют место преимущественно  деструктивные процессы, так как  действие его направлено на изменение физико- химического состояния некротических масс и степени их демаркации. При введении в экспериментальную схему медикаментов  отмечены деструктивно-реактивные изменения нейронов и глии  перифокальной зоны, явления незначительной  активации их  энергообразующей функции. Отмечены явления глиоза и вазопареза в перифокальной зоне. Основные  морфофункциональные показатели нейронов перифокальной зоны снижены и составляют 47-55% от значений интактного мозга. При применении тока и биологических факторов имеют место реактивные изменения нейронов и глии с признаками активации энергообразующей и белковосинтетической функции нейронов, а также синаптической функции нейронов. Причем при применении ТЭНТ и тока отмечен рост количества интактных нейронов в 1,33 раза, площадь, занимаемая хроматином в нуклеоплазме, возрастает в 1,27 раза, а площадь, занимаемая митохондриями, в 1,38 раза. Повышается соотношение длины активной зоны синапса к общей длине контакта в 1,42 раза. Достоверно растет синаптическая функция. Основные морфофункциональные показатели нейронов перифокальной зоны составляют 53-60% от значений интактного мозга. На вторую неделю эксперимента при изолированном токовом влиянии деструктивные изменения в перифокальной зоне сохраняются. Значения энергообразующей, белковосинтетической и синаптической функции не отличаются от контроля «Травма» или находится ниже последнего, однако имеет место рост количества интактных нейронов и снижение диаметра микрососудов по сравнению с контролем «Травма». При введении в эксперимент фармакологических факторов отмечена незначительная активация белковосинтетической, энергообразующей и синаптической функции. Основные морфофункциональные показатели нейронов перифокальной зоны снижены и составляют 63-74% от значений интактного мозга. При применении тока и биологических факторов на вторую неделю отмечены реактивные изменения нейронов и глии, дистонические явления в микроциркуляторном русле, преимущественное восстановление синаптической функции.

На четвертую неделю эксперимента при изолированном применении электростимуляции сохраняются преимущественно деструктивно – реактивные изменения в перифокальной зоне. При введении в эксперимент медикаментозной схемы отмечены  явления незначительной активации  белковосинтетической функции, энергообразующей  и синаптической функции.  Основные  морфофункциональные показатели нейронов перифокальной зоны снижены и составляют 63-74% от значений интактного мозга. Использование биологических факторов и тока приводит к восстановлению гисто- и ангоархитектоники перифокальной зоны.

Основные  морфо функциональные показатели нейронов перифокальной зоны составляют 73-85% от значений интактного мозга.

Выводы

1. Изолированное применение электростимуляции вызывает преимущественно деструктивные и реактивно-деструктивные изменения в перифокальной зоне очага деструкции головного мозга после его хирургической обработки.

2. Сочетанное применение электростимуляции и фармакологических факторов приводит к незначительной активации белковосинтетической функции, энергообразующей и синаптической функции нейронов перифокальной зоны.

3. Применение транскраниальной электростимуляции с биологическими факторами приводят к ранней активации метаболической функции нейронов перифокальной зоны с восстановлением  ее гисто- и ангоархитектоники к четвертой неделе.


Bibliography

  1. Франк Г.М. Биофизика живой клетки. Избранные труды//М.: Наука, 1982.- 336с.
  2. Аладжалова Н.А.Медленные электрические процессы в головном мозге.- М.: Изд. АН СССР.- 1962.- 240 с.
  3. Насонов Д.Н. Местная реакция протоплазмы на распостраняющееся возбуждение – М - Л.: Изд. АН СССР.- 1959.- 200 с.
  4. Орехова Э.М. Современные аспекты восстановительной медицины и медицинской реабилитации в косметологии// Тезисы первого международного конгресса «Восстановительная медицина и реабилитация 2004». -М., 2004.- С. 241.
  5. Кочетков А.В., Орехова Э.М., Арьков В.В. Электро- и электромагнитотерапия в реабилитации больных с закрытой черепно-мозговой травмой// Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры.–2000.–№1.–С.46– 51.
  6. Энглези А.П Влияние переменного электрического тока и механических колебаний низкой частоты на состояние травмированной нервной ткани и белковых растворов (экспериментально–модельное исследование)// Експеріментальна та клінічна фізіологія і біохімія.- 2005.- № 1.- С. 34-35.
  7. Энглези А.П. Хиженков П.К. Нецветов М.В. Влияние низкочастотных физических факторов на морфологию и ионный обмен в очагах травматической деструкции головного мозга в эксперименте. 1. Переменные электрические токи// Вісник пробл. Біол. і медицини.- 2003.- № 3.- С. 60- 63.
  8. Энглези А.П. Комбинированное влияние переменного электрического тока и сульфата магния на ионный гомеостаз и патоморфологию очага травматической деструкции головного мозга// Травма.- 2006.- Т. 7, № 1.- С. 153-156.
  9. Энглези А.П. Комбинированное использование эмбриональной нервной ткани и физических факторов в остром периоде экспериментального ушиба головного мозга // Запорожский медицинский журнал.- 2006.- № 1.- С. 55-58.
  10. Энглези А.П.,Колесникова Л.И.  Нецветов М.В. Хирургическая обработка очагов травматической деструкции головного мозга как способ нейропротекции в остром периоде черепно – мозговой травмы// Вестник неотложной и восстановительной медицины.– 2005.– Том 6, № 1.-С. 17–20.

Back to issue