CC BY
31
Орипнальна стаття = Original article = Оригинальная статья
УДК 617.731+617.732+617.734 +617.754+617.009+617.7-073.178
Активащя регенераторних процеав при TpaBMi зорового нерва шд впливом високих доз кортикостеро'шв
Мойсеенко Н.М.
Кафедра отоларингологи та офтальмологи, Iвано-Франкiвський нацiональний медичний ушверситет, Iвано-Франкiвськ, Укра'на
Над1йшла до редакцп 01.07.15. Прийнята до публ1кацп 28.12.15.
Адреса для листування:
Мойсеенко Натал1я МиколаУвна, Кафедра отоларингологи та офтальмолог'й, 1вано-Франювський нацональний медичний ун'/верситет, вул. Галицька, 2, 1вано-Франювськ, УкраУна, 76018, е-mail: [email protected]
Мета. На пiдставi аналiзу результат морфолопчного дослщження обгрунтувати вплив високих доз кортикостеро'^в на регенераторы процеси в зоровому нервi (ЗН) тсля його травматичного ушкодження в експериментк
Матерiали i методи. В експериментi у 12 статевозрших кролiв моделювали ушкодження ЗН. У 6 з них на 2-гу добу тсля травми внутршньом'язово вводили метилпреднiзолон.
Результат. На 14-ту добу лiкування у внутрiшньочерепнiй частит ЗН вщзначали покращення мiкроциркуляцí, що супроводжувалося зменшенням набряку та активашею ремieлiнiзацií нервових волокон. В аксоплазмi виявленi новоутворенi мiтохондрií, формування структурованих м^ротрубочок i нейрофiламентiв, що е раншми ознаками регенеративних процесiв ЗН.
Висновок. При травматичному ушкодженш ЗН застосування високих доз кортикостеро'^в на 14-ту добу сприяло покращенню мкроциркуляц''', зменшенню набряку, ремiелiнiзацií та активаци процесiв регенераци.
Ключовi слова: травматичне ушкодження зорового нерва; регенераторнi процеси; рем/ел/н/зац/я; високi дози кортикостеро'д/в; експеримент.
Укра'шський нейрохiрургiчний журнал. — 2016. — №1. — С.40-43.
Activation of regenerative processes optic nerve in traumatic injury under high doses of corticosteroids
Nataliya Moyseyenko
Department of Otolaryngology and Ophthalmology, Ivano-Frankivsk National Medical University, Ivano-Frankivsk, Ukraine
Received, July 01, 2015. Accepted, December 28, 2015.
Address for correspondence:
Nataliya Moyseyenko, Department of Otolaryngology and Ophthalmology, Ivano-Frankivsk National Medical University, vul. Halytska, 2, Ivano-Frankivsk, Ukraine, 76018, e-mail: [email protected]
Objective: Morphologically justify the effect of high doses of corticosteroids on regenerative processes in the optic nerve (ON) after traumatic injury in the experiment.
Materials and methods: It has been used 6 mature rabbits (Group injured), which made damage the optic nerve. 6 rabbits (treated group) on the second day after the injury were treated with the use administration of methylprednisolone.
Results: The microcirculation of intracranial ON improves observed, accompanied by a decrease in swelling at 14 days after treatment. There was detected remyelinisation regeneration of these fibers. There are young mitochondria in the axoplasma. There were formed microtubules and structured neurofilaments, which is an early sign of regenerative processes of the ON.
Conclusion: Consequently found that for traumatic ON damage high doses of corticosteroids for 14 days results in improvement of microcirculation reduce swelling, remyelinisation and activation of regeneration.
Key words: traumatic injury of the optic nerve; regenerative processes; remyelinisation; high doses of corticosteroids; experiment.
Ukrainian Neurosurgical Journal. 2016;(1):40-3.
Активация регенераторных процессов при травме зрительного нерва под влиянием высоких доз кортикостероидов
Мойсеенко Н.Н.
Кафедра отоларингологии и офтальмологии, Ивано-Франковский национальный медицинский университет, Ивано-Франковск, Украина
Поступила в редакцию 01.07.15. Принята к публикации 28.12.15.
Цель. На основе анализа результатов морфологических исследований обосновать влияние высоких доз кортикостероидов на регенераторные процессы в зрительном нерве (ЗН) после его травматического повреждения в эксперименте.
Материалы и методы. В эксперименте у 12 половозрелых кролей моделировали повреждение ЗН. У 6 кролей на 2-е сутки после травмы внутримышечно вводили метилпреднизолон.
Результат. На 14-е сутки лечения во внутричерепной части ЗН отмечено улучшение микроциркуляции, что сопровождалось уменьшением отека и активацией ремиелинизации нервных волокон. В аксоплазме выявлены молодые митохондрии, формирование структурированных микротрубочек
© Мойсеенко Н.М., 2016
ISSN 1810-3154 (Print). Укра/нський нейрохiрургiчний журнал, 2016, №1
41
Адрес для переписки:
Мойсеенко Наталья Николаевна, Кафедра отоларингологии и офтальмологии, Ивано-Франковский национальный медицинский университет, ул. Галицкая, 2, Ивано-Франковск, Украина, 76018, е-шаН: [email protected]
и нейрофиламентов, что являлось ранними признаками регенеративных процессов в ЗН.
Вывод. При травматическом повреждении ЗН применение высоких доз кортикостероидов на 14-е сутки способствовало улучшению микроциркуляции, уменьшению отека, ремиелинизации и активации процессов регенерации.
Ключевые слова: травматическое повреждение зрительного нерва; регенераторные процессы; ремиелинизация; высокие дозы кортикостероидов; эксперимент.
Украинский нейрохирургический журнал. — 2016. — №1. — С.40-43.
Вступ. Впродовж багатьох десятил^ь дослщжу-ються можливосп регенераци структур ЗН (нервових волокон, мieлiновоí оболонки — МО) i мкроциркуляци. Регенераторы мехашзми рiзних частин ЗН (внутрш ньоочно', орб^ально' та внутршньочерепно'О недо-статньо вивчеш.
Вважають, що тсля ушкодження ЗН вщбуваеться загибель ганглюнарних ^тин атювки у низхщному на-прямку, якi у подальшому не здатнi регенерувати. При моделюванн травматичного ушкодження ЗН у щурiв встановлений дисбаланс мiж запальними i протизапаль-ними факторами, що продукуються при пошкодженнi ЗН i погiршують можливостi його вiдновлення [1].
За даними експериментальних дослщжень, змен-шення пiслятравматичноí загибелi ганглiонарних клЬ тин сiткiвки у низхiдному напрямку тсля ушкодження ЗН вдавалося досягти у ссавшв шляхом застосування iнгiбiторiв апоптозу та факторiв росту [2].
Стимуляшю регенераторних процесiв у ганглюнарних кл^инах сiткiвки вiдзначали при активаци внутрiшньоочноí системи макрофагiв [3].
В експериментах у щурiв доведено можливють вторинного непрямого ушкодження ЗН внаслщок деге-неративних змiн, пов'язаних з впливом нейротоксишв, що секретуються самими ганглiонарними клiтинами сiткiвки. Виявлений нейротрофiчний фактор мозку (brain-derived neurotrophic factor — BDNF), концентрашя якого тсля ушкодження головного мозку збтьшувалася в ганглiонарних клiтинах сiткiвки — на боц ураження i зменшувалася на протилежному боцi. В той же час самi ганглiонарнi ^тини сiткiвки виробляли власний захисний фактор, що забезпечувало 'х виживання.
Саме цей нейропротекторний ефект стимулюють висок дози глюкокортикоíдiв, що забезпечуе можливосп лкування травматично' оптично' нейропати (ТОН). Доведена ефективнiсть застосування високих (30 мг/кг маси тша) доз кортикостеро^в [4].
Застосування високих доз кортикостеро'^в вважають стандартом лкування ТОН в багатьох кражах, проте, не виршено багато питань пов'язаних з вира-женими побiчними реакшями на цi препарати, немож-ливютю 'х застосування в оптимальнi строки (першм 48 год), коли стан патента, як правило, обтяжений супутшми пошкодженнями.
Таким чином, дослiдження регенераторних процеав, що виникають у ЗН тд впливом кортикос-тероíдiв, потребують детального дослiдження, що дозволить оптимiзувати способи 'х застосування i, по можливосп, зменшити 'х негативний вплив.
Мета дослщження: на пiдставi аналiзу резуль-TaTiB морфологiчного дослiдження обгрунтувати вплив високих доз кортикостеро^в на регенераторы процеси у ЗН тсля його травматичного ушкодження в експериментк
Матерiали i методи дослщження. Як експе-риментальну модель використaнi 12 статевозртих кролiв-сaмцiв масою тiлa 3,5-4 кг, породи радянська шиншила. Тварини розподтеш на двi групи. У 6 тварин (1-ша група ) лкування не проводили; у 6 (2-га група) на 2-у добу тсля травми внутрiшньом'язово вводили метилпредшзолон в дозi 30 мг/кг маси тша впродовж 3 дiб, у подальшому дозу поступово зменшували.
Травматичне пошкодження орбiтaльноï частини правого ЗН моделювали шляхом стискання i розчав-лення в умовах оперaцiйноï вiвaрiю кафедри aнaтомiï людини з дотриманням правил асептики. Тварин ут-римували i виводили з експерименту вщповщно до «Вимог бiоетики Хельсинськоï деклараци з етичного регулювання медичних дослщжень» [5].
Через 2 тиж тварини обох груп виведеш з експерименту шляхом гшьйотинування. Для морфолопчного дослiдження забирали крaнiaльну частину ЗН обох очей. Як контроль використовували вщповщш струк-тури тварин контрольно!' групи (14 штактних кролiв).
Для електронно-м^роскотчного дослiдження шматочки мaтерiaлу ф^сували у 2% розчинi чо-тириокису осм^, проводили та контрастували за загальноприйнятими методиками. Мaтерiaл вивчали тд електронним мiкроскопом ПЭМ-125 К, за при-скорювaльноï напруги 75 кВ, з подальшим фото-графуванням при збтьшенш вiд х1200 до х25000. Нaпiвтонкi зрiзи товщиною 1 мкм фарбували 1% розчином метиленового синього, вивчали тд св^-ловим м^роскопом МС 300 (ТХР) та фотографували за допомогою Digital camera for microscope DCM 900 з розширенням 1200х1600.
Результати та ïx обговорення. За даними до-слiдження, у кролiв пiсля моделювання травматичного пошкодження орбiтaльноï частини правого ЗН, на 14-ту добу лiкувaння, на вщмшу вiд тварин контрольноï групи, виявлене зменшення набряку ендоневрaльноï сполучноï тканини, нiж у тварин 1-ï групи. Проте, набряк зберiгaвся в субпериневральнш дiлянцi та навколо мкрогемосудин (рис. 1). Мieлiновi нервовi волокна (МНВ) були округлоï або овaльноï та непра-вильноï зiрчaстоï i полiгонaльноï форми. В деяких з них зовшшнш i внутрiшнiй контури МО концентричш, в iнших — внутршш шари МО формували випинання
Стаття м'1стить рисунки, як! вдображаються в друкован'1Й версИу в'дт'/нках срого, в електронн'1Й — у кольор'1.
Рис. 1. Електронограма. Внутршньочерепна частина правого (А) та л1вого (Б) ЗН кроля на 14-ту добу тсля правоб1чного травматичного ушкодження та використання високих доз кортикостероТд1в. 1 — новоутвореш МНВ; 2 — новоутвореш колагенов1 волокна; 3 — деструктивно змшеш МНВ; 4 — ядра ф1бробласт1в; 5 — реактивы змши. Нап1втонк1 зр1зи. Забарвлення пол1хромним барвником.Зб.х1000.
р1зноТ форми i висоти, що свщчило про збереження дегенеративних змiн цих МНВ.
При дослщженш поперечних зрiзiв правого ЗН за допомогою електронного мкроскопа у тварин 2-Т групи виявлеш МНВ, МО яких складалася ттьки з кiлькох ламелiв мieлiну, що були чiтко впорядкованi (рис. 2), на вщмшу вiд подiбних зон у тварин 1-Т групи.
В аксоплазмi таких МНВ м^тилися новоутво-ренi видовженi мiтохондрiТ з щшьним матриксом та упорядкованими кристами, помiрна кiлькiсть чiтко структурованих мкротрубочок i нейрофiламентiв, що свiдчило про вщновлення Тх остову та провщност [6]. В цитоплазмi нейролемоцитiв виявляли велике ядро з дисперсно розаяним хроматином та ч^кою нуклео-лемою з неглибокими iнвагiнацiями, новоутворенi мЬ тохондрiТ та чiтко упорядкованi цистерни гранулярноТ ендоплазматичноТ мережi. Такi морфолопчш ознаки е свiдченням посилення енергозабезпечуючих та бiосинтетичних процесiв, що вщбуваються в нейро-лемоцитах [7, 8].
Проте, все ще зберiгалися МНВ з розширеною МО. В них ламелярна структура мiелiну порушена, мiж окремими ламелями виявляли вакуолi рiзних розмiрiв, мiелiн мав вигляд повстк У таких волокнах спос-тер^али зморщення осьового цилiндра, збiльшення перiаксонального простору, в якому часто виявляли електроннощтьш тiльця, рештки мiелiну i мультипу-хирчастi структури (рис. 3).
По ходу епЬ, пери- та ендоневральних прошарюв вiдзначали поодинокi фiбрилярнi включення,проте, Тх значно менше, жж у тварин 1-Т групи. Ендоневрш, що оточував судини, залишався набряклим.
Таю морфолопчш змши правого ЗН вщбувалися на xni вiдновлення м^роциркуляци. Капiляри ендоневрiю округлоТ форми, з округлим або овальним просв^ом. Ядра ендотелюци^в видовженоТ форми, з маргшально розташованим хроматином (рис. 4).
В деяких ендотелюцитах цитоплазма була тдви-щеноТ електронно-оптичноТ щiльностi, мiстила новоутвореш м^охондри, поодинокi мiкропiноцитознi пухирцк Це е новоутворенi ендотелiоцити. У деяких
Рис. 2. Електронограма. Вщновш процеси в МНВ внутршньочерепноТ частини правого ЗН кроля тсля травматичного ушкодження на 14-ту добу лкування. 1 — МНВ з упорядкованою МО; 2 — новоутвореш мкротрубочки i нейрофшаменти в аксоплазмi МНВ; 3 — цитоплазма нейролемоцита з молодими мiтохондрiями та ч^ко впорядкованими цистернами гранулярноТ ендоплазматичноТ мережк Зб.х6400.
Рис. 3. Електронограма. Деструктивнi змши МНВ внутршньочерепноТ частини правого ЗН кроля на 14-ту добу тсля травматичного ушкодження та застосування високих доз кортикостеро^в. 1 — набряк аксолеми нервового волокна; 2
— розшарування ламел мiелiну; 3 — набряк МО; 4
— МНВ з збереженою ультраструктурою; 5 — ядро нейролемоцита. Зб.х6400.
ISSN 1810-3154 (Print). Укра/'нський нейрохiрургiчний журнал, 2016, №1
43
Рис. 4. Електронограма. Гемодинамка внутршньочерепноТ частини правого ЗН при правобiчному травматичному ушкодженш на 14-ту добу л^ування. А — капшяр; Б — прекаптяр; 1 — ядра ендотелiоцитiв видовженоТ форми, з маргiнально розташованим хроматином; 2 — просв^ капiляра; 3 — вакуолi в цитоплазмi ендотелюцита; 4 — мiкроклазматоз (вiдокремлення частини цитоплазми, оточеноТ по периметру плазматичною мембраною).Зб.х6400.
ендотелiоцитах цитоплазма помiрно' та низько' щть-ностi, з великими та дрiбними вакуолями, великою кшьюстю мiкропiноцитозних пухирцiв, що свщчило про набряк цих клiтин.
Люмшальна поверхня плазмолеми ендотелiоцитiв з випинаннями рiзноí форми i глибини, що нерщко вiдшнуровувалися в просвiт каптяра, утворюючи мiкроклазматоз.
Таким чином, при травматичному компресшному ушкодженнi орбiтальноí частини ЗН на 14-ту добу при використанш високих доз кортикостеро'^в у внут-рiшньочерепнiй частинi ЗН вщзначали покращення мiкроциркуляцií, про що свщчили утворення молодих ендотелiоцитiв та активашя обмiнних процесiв завдяки молодим мiтохондрiям. МО стае чiтко впорядкованою (ознака ремiелiнiзацií). В аксоплазмi мiстяться молодi видовженi мiтохондрií, формуються структурованi мкротрубочки i нейрофiламенти, що свiдчить про вщ-новлення 'х структури та провщносп, а отже, е раншми ознаками регенераторних процесiв у ЗН та можливого вщновлення його функцюнально' активностi.
Таким чином, за даними морфолопчних дослщ-жень, застосування високих доз кортикостеро'^в при травматичному ушкодженш ЗН сприяло покращенню мкроциркуляц', зменшенню набряку, ремiелiнiзацií та активацií процеав регенерaцií.
Список лiтератури
1. Ridderstrom M. Brilliant blue G treatment facilitates regeneration after optic nerve injury in the adult rat / M. Ridderstrom, M. Ohlsson // NeuroReport. — 2014. — V.25, N17. — P.1405-1410.
2. Towards retinal ganglion cell regeneration / H. Gao, H. Zhang, J. Shou, L. Chen, Y. Shen, Q. Tang, J. Huang, J. Zhu // Regenerat. Med. — 2012. — V.7, N6. — P.865-875.
3. Early events of secondary degeneration after partial optic nerve transection: an immunohistochemical study / M.
Fitzgerald, C.A. Bartlett, A.R. Harvey, S.A. Dunlop // J. Neurotrauma. — 2010. — V.27, N2. — P.439-452.
4. Traumatic brain injury induced neuroprotection of retinal ganglion cells to optic nerve crush / G. Ben Simon, D. Hovda, N. Harris, F. Gomez-Pinilla, R. Goldberg // J. Neurotrauma.
— 2006. — V.23, N7. — P.1072-1082.
5. Мойсеенко Н.М. Структурш змши крашальноТ частини зорового нерва при травматичному пошкодженнш його орб^ально''' частини в експеримент / Н.М. Мойсеенко, О.Я. Жураювська, Г.М. Лесьюв // Офтальмол. журн. — 2014. — №6.
— С.101-105.
6. Standardizing optic nerve crushes with an aneurysm clip / Feng Dong-Fu, Chen Er-Tao, Li Xue-Yuan Liu Yong, Wang Yang // Neurol. Res. — 2010.
— V.32, N6. — Р.476-481.
7. A novel animal model of partial optic nerve transection established using an optic nerve quantitative amputator / X. Wang, Y. Li, Y. He, H. Liang, E. Liu / PLoS ONE. — 2012. — V.7, N9.
— P.865-875.
8. Full-length axon regeneration in the adult mouse optic nerve and partial recovery of simple visual behaviors / S. de Lima, Y. Koriyama, T. Kurimoto, J. Oliveira, Y. Yin, Y. Li, H. Gilbert, M. Fagiolini, A. Martinez, L. Benowitz // Proceed. Nat. Acad. Sci. — 2012.
— V.109, N23. — P.9149-9154.
References
1. Ridderstrom M, Ohlsson M. Brilliant blue G treatment facilitates regeneration after optic nerve injury in the adult rat. NeuroReport. 2014;25(17):1405-10. doi:10.1097/ wnr.0000000000000286. PMID:25340564. Gao H, Zhang H, Shou J, Chen L, Shen Y, Tang Q, Huang J, Zhu J. Towards retinal ganglion cell regeneration. Regener Med. 2012;7(6):865-75. doi:10.2217/rme.12.97. PMID:23164085. Fitzgerald M, Bartlett C, Harvey A, Dunlop S. Early Events of secondary degeneration after partial optic nerve transection: an immunohistochemical study. J Neurotrauma. 2010;27(2):439-52. doi:10.108 9/neu.2009.1112. PMID:19852581.
Ben Simon G, Hovda D, Harris N, Gomez-Pinilla F, Goldberg R. Traumatic brain injury induced neuroprotection of retinal ganglion cells to optic nerve crush. J Neurotrauma. 2006;23(7):1072-82. doi:10.1089/neu.2006.23.1072. PMID:16866620.
Moyseyenko NM, Zhurakivsky AY, Leskiv GN. [Structural changes of the cranial part of the optic nerve in traumatic injury of its orbital part in experiment]. Oftalmologicheskiy zhurnal. 2014;(6):101-5. Ukrainian.
Feng D, Chen E, Li X, Liu Y, Wang Y. Standardizing optic nerve crushes with an aneurysm clip. Neurol Res. 2010;32(5):476-81. doi:10.1179/016164110x12556180206158. PMID:20021737.
7. Wang X, Li Y, He Y, Liang H, Liu E. A novel animal model of partial optic nerve transection established using an optic nerve quantitative amputator. PLoS ONE. 2012;7(9):865-75. doi:10.1371/journal.pone.0044360. PMID:22973439. de Lima S, Koriyama Y, Kurimoto T, Oliveira J, Yin Y, Li Y, Gilbert H, Fagiolini M, Martinez A, Benowitz L. Full-length axon regeneration in the adult mouse optic nerve and partial recovery of simple visual behaviors. Proceed Nat Acad Sci. 2012;109(23):9149-54. doi:10.1073/pnas.1119449109. PMID:22615390.
2
3
4
5
6
8
