International neurological journal №3 (97), 2018
Back to issue
Comparative analysis of the rat’s paretic limb spasticity dynamics following a spinal cord trauma and restorative neuroengineering interventions involving mesenchymal and neural stem cells
Authors: Цимбалюк В.І.(1, 2, 4), Медведєв В.В.(2), Сенчик Ю.Ю.(3), Драгунцова Н.Г.(4)
1 - Національна академія медичних наук України, м. Київ, Україна
2 - Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, м. Київ, Україна
3 - Київська міська клінічна лікарня швидкої медичної допомоги, м. Київ, Україна
4 - ДУ «Інститут нейрохірургії ім. акад. А.П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Україна
Categories: Neurology
Sections: Clinical researches
print version
Мета дослідження: порівняти динаміку спастичності паретичної кінцівки на тлі імплантації макропористого гідрогелю у поєднанні зі стовбуровими клітинами кісткового мозку (СККМ) та нейрогенними стовбуровими клітинами (НСК) на моделі лівобічного половинного перетину (ЛПП) спинного мозку зрілого щура. Матеріали та методи. Як первинні цифрові дані використано емпіричний матеріал, отриманий у ряді попередніх досліджень (Цимбалюк В.І. та співавт., 2016, 2017). Тварини — білі щури-самці (ДУ «Інститут нейрохірургії імені акад. А.П. Ромоданова НАМН України»; інбредна лінія на основі Wistar; групи «ЛПП», «ЛПП + NG») та щури-самці лінії Wistar (Інститут фізіології імені О.О. Богомольця НАН України; групи «ЛПП + НСК» та «ЛПП + СККМ»), вік — 5 міс., маса — 250 г. Експериментальні групи: «ЛПП» — ЛПП спинного мозку на рівні Т11 (n = 16); «ЛПП + NG» — ЛПП + негайна гомотопічна імплантація фрагмента макропористого гідрогелю (NeuroGelTM — NG; n = 20); «ЛПП + НСК» — ЛПП + аналогічна імплантація фрагмента макропористого гідрогелю, асоційованого з фетальними НСК миші (n = 20); «ЛПП + СККМ» — ЛПП + аналогічна імплантація фрагмента макропористого гідрогелю, асоційованого з СККМ зрілої миші (n = 16). Моніторинг показника спастичності (ПС) паретичної кінцівки — шкала Ashworth; розрахунок тижневого приросту ПC (VПС), а також статистичний аналіз — у межах програмного пакета Statistica 10.0. Результати. Стосовно динаміки VПС протягом перших двох тижнів спостереження можна виділити 2 пари груп: «ЛПП + NG» і «ЛПП + НСК» — зменшення VПС, «ЛПП» і «ЛПП + СККМ» — збільшення VПС, більш виражене у групі «ЛПП». Особливості динаміки VПС у групах «ЛПП + НСК» і «ЛПП + СККМ» аналогічні виявленим для приросту показника функції, досліджуваної згідно із шкалою Basso — Beattie — Bresnahan, що можна пояснити обмеженістю шкали Ashworth щодо диференціації «мимовільного» та «довільного» компонентів м’язового тонусу експериментальних тварин, а також первинним проспастичним ефектом реіннервації мотонейронів низхідними глутамат- та серотонінергічними волокнами. У групах «ЛПП» і «ЛПП + NG» динаміка VПС і приросту показника функції протилежні, що можна пояснити різними темпами відновлення супраспінальної серотонінергічної та глутаматергічної передачі збудження на денервовані мотонейрони. Висновки. Між динамікою спастичності у випадку травми спинного мозку, імплантації у зону травми макропористого гідрогелю або імплантації аналогічного гідрогелю у поєднанні з СККМ чи НСК існують суттєві відмінності протягом перших тижнів відновного процесу, які обумовлені особливостями використаних засобів відновного лікування та причинами методологічного характеру.
Цель исследования: сравнить динамику спастичности паретической конечности на фоне имплантации макропористого гидрогеля в сочетании со стволовыми клетками костного мозга (СККМ) и нейрогенными стволовыми клетками (НСК) на модели левостороннего половинного пересечения (ЛПП) спинного мозга зрелой крысы. Материалы и методы. В качестве первичных цифровых данных использован эмпирический материал, полученный в ряде предыдущих исследований (Цимбалюк В.І. та співавт., 2016, 2017). Животные — белые крысы-самцы (ГУ «Институт нейрохирургии имени акад. А.П. Ромоданова НАМН Украины»; инбредная линия на основе Wistar; группы «ЛПП», «ЛПП + NG»), крысы-самцы линии Wistar (Институт физиологии имени А.А. Богомольца НАН Украины; группы «ЛПП + НСК» и «ЛПП + СККМ»), возраст — 5 мес., масса — 250 г. Экспериментальные группы: «ЛПП»— ЛПП спинного мозга на уровне Т11 (n = 16); «ЛПП + NG» — ЛПП + немедленная гомотопическая имплантация фрагмента макропористого гидрогеля (NeuroGelTM — NG; n = 20); «ЛПП + НСК» — ЛПП + аналогичная имплантация фрагмента макропористого гидрогеля, ассоциированного с фетальными НСК мыши (n = 20); «ЛПП + СККМ» — ЛПП + аналогичная имплантация фрагмента макропористого гидрогеля, ассоциированного с СККМ зрелой мыши (n = 16). Мониторинг показателя спастичности (ПС) паретической конечности — шкала Ashworth; расчет еженедельного прироста ПC (VПС), а также статистический анализ — в программном пакете Statistica 10.0. Результаты. В отношении динамики VПС в течение первых двух недель наблюдения можно выделить 2 пары групп: «ЛПП + NG» и «ЛПП + НСК» — уменьшение VПС, «ЛПП» и «ЛПП + СККМ» — увеличение VПС, более выраженное в группе «ЛПП». Особенности динамики VПС в группах «ЛПП + НСК» и «ЛПП + СККМ» аналогичны выявленным для прироста показателя функции, изученной по шкале Basso — Beattie — Bresnahan, что можно объяснить ограниченностью шкалы Ashworth для дифференциации «непроизвольного» и «произвольного» компонентов мышечного тонуса экспериментальных животных, а также первичным проспастическим эффектом реиннервации мотонейронов нисходящими глутамат- и серотонинергическими волокнами. В группах «ЛПП» и «ЛПП + NG» динамика VПС и прироста показателя функции противоположны, что можно объяснить различными темпами восстановления супраспинальной серотонинергической и глутаматергической передачи возбуждения на денервированные мотонейроны. Выводы. Между динамикой спастичности в случае травмы спинного мозга, имплантации в зону травмы макропористого гидрогеля или имплантации гидрогеля в сочетании с СККМ или НСК определяются существенные отличия в течение первых недель восстановительного процесса, обусловленные особенностями использованных средств восстановительного лечения и причинами методологического характера.
Background. To compare paretic limb spasticity dynamics after macroporous hydrogel implantation in combination with bone marrow stem cells (BMSC) and neural stem cells (NSC) after the left-side spinal cord hemisection (LSH) in the adult rat was the purpose of the study. Materials and methods. As the primary digital data, the empirical data obtained in previous studies (Tsymbaliuk V.I. et al., 2016, 2017) has been used. Animals — albino male rats (SI “Romodanov Neurosurgery Institute of the NAMS of Ukraine”; inbred line based on Wistar; groups of LSH and LSH + NeuroGelTM (NG)) and Wistar male rats (Bogomolets Institute of Physiology; groups of LSH + NSC and LSH + BMSC), age 5 months, weight 250 g. Experimental groups: LSH — LSH at the Т11 level (n = 16); LSH + NG — LSH + immediate homotopical implantation of macroporouse hydrogel (NG; n = 20); LSH + NSC — LSH + analogous implantation of macroporouse hydrogel associated with fetal mouse NSC (n = 20); LSH + BMSC — LSH + analogous implantation of macroporouse hydrogel associated with adult rat BMSC (n = 16). The ipsilateral hindlimb spasticity indicator (SI) was detected using the Ashworth scale; SI weekly gain calculation (VSI), as well as statistical analysis were performed using the software package Statistica 10.0. Results. Regarding the dynamics of VSI during the first two weeks of observation, two pairs of groups can be identified: LSH + NG and LSH + NSC — reduction of VSI; LSH and LSH + BMSC — an increase in VSI, more pronounced in the LSH group. The features of the VSI dynamics in the groups of LSH + NSC and LSH + BMSC are similar to those found for the function indicator weekly gain studied under the Basso-Beattie-Bresnahan scale that can be explained by the limitations of the Ashworth scale regarding the differentiation of involuntary and voluntary components of the muscular tone in experimental animals, as well as the primary prospastic effect of motor neuron reinnervation by descending glutamate and serotoninergic fibers. In the groups of LSH and LSH + NG, the dynamics of VSI and function indicator weekly gain are opposite, which can be explained by different rates of recovery of supraspinal serotoninergic and glutamatergic input to denervated motor neurons. Conclusions. During the first weeks of restorative process, there is a significant difference between the dynamics of spasticity in case of spinal cord injury, macroporous hydrogel implantation into the injury area, or the hydrogel implantation in combination with BMSC or NSC, due to the features of the rehabilitation methods and methodological reasons.
травма спинного мозку; спастичність, приріст та прискорення приросту спастичності; стовбурові клітини кісткового мозку; нейрогенні стовбурові клітини; макропористий гідрогель; динамічний аналіз
травма спинного мозга; спастичность; прирост и ускорение прироста спастичности; стволовые клетки костного мозга; нейрогенные стволовые клетки; макропористый гидрогель; динамический анализ
spinal cord injury; spasticity; gain of spasticity; bone marrow stem cells; neural stem cells; macroporous hydrogel; dynamic analysis
Вступ
Матеріали та методи
Результати та обговорення
Висновки
Similar articles

Authors:
Цимбалюк В.І.(1–3), Медведєв В.В.(3), Сенчик Ю.Ю.(4), Драгунцова Н.Г.(2)
(1) — Національна академія медичних наук України, м. Київ, Україна
(2) — ДУ «Інститут нейрохірургії ім. акад. А.П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Україна
(3) — Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, м. Київ, Україна
(4) — Київська міська клінічна лікарня швидкої медичної допомоги, м. Київ, Україна
International neurological journal 7 (93) 2017
Date: 2017.12.18
Categories:
Neurology
Sections:
Clinical researches

Authors:
Цимбалюк В.І.(1), Медведєв В.В.(2), Рибачук О.А.(3, 5), Козявкін В.І.(4), Драгунцова Н.Г.(1)
(1) — ДУ «Інститут нейрохірургії ім. акад. А.П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Україна
(2) — Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, м. Київ, Україна
(3) — ДУ «Інститут генетичної та регенеративної медицини НАМН України», м. Київ, Україна
(4) — Міжнародна клініка відновного лікування, м. Трускавець, Україна
(5) — Інститут фізіології імені О.О. Богомольця НАН України, м. Київ, Україна
International neurological journal 7 (85) 2016
Date: 2017.01.13
Categories:
Neurology
Sections:
Clinical researches

Authors:
Цимбалюк В.І.(1), Медведєв В.В.(2), Рибачук О.А.(3, 5), Козявкін В.І.(4), Драгунцова Н.Г.(1)
(1) — ДУ «Інститут нейрохірургії ім. акад. А.П. Ромоданова НАМН України», м. Київ, Україна
(2) — Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, м. Київ, Україна
(3) — ДУ «Інститут генетичної та регенеративної медицини НАМН України», м. Київ, Україна
(4) — Міжнародна клініка відновного лікування, м. Трускавець, Україна
(5) — Інститут фізіології імені О.О. Богомольця НАН України, м. Київ, Україна
International neurological journal 6 (84) 2016
Date: 2016.11.24
Categories:
Neurology
Sections:
Clinical researches
