Научная статья на тему 'МИОПРОТЕКТИВНОЕ ДЕЙСТВИЕ НЕКВАНТОВОГО АЦЕТИЛХОЛИНА: МОДЕЛЬ МИОПАТИЧЕСКОГО КОМПОНЕНТА ХРОНИЧЕСКОЙ ВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ ДЕМИЕЛИНИЗИРУЮЩЕЙ ПОЛИНЕВРОПАТИИ IN VITRO'

МИОПРОТЕКТИВНОЕ ДЕЙСТВИЕ НЕКВАНТОВОГО АЦЕТИЛХОЛИНА: МОДЕЛЬ МИОПАТИЧЕСКОГО КОМПОНЕНТА ХРОНИЧЕСКОЙ ВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ ДЕМИЕЛИНИЗИРУЮЩЕЙ ПОЛИНЕВРОПАТИИ IN VITRO Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
36
8
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НЕКВАНТОВЫЙ АЦЕТИЛХОЛИН / ХРОНИЧЕСКАЯ ВОСПАЛИТЕЛЬНАЯ ДЕМИЕЛИНИЗИРУЮЩАЯ ПОЛИНЕВРОПАТИЯ / ОРГАНОТИПИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА ТКАНИ

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Гавриченко А. В., Пасатецкая Н. А., Соколова М. Г., Лопатина Е. В.

Введение.Хроническая воспалительнаядемиелинизирующаяполиневропатия (ХВДП) - одна из наиболее часто встречающихсяпервичных полиневропатий. В основе мышечной атрофии при ХВДП лежит денервационныйпроцесс, в то же время восстановлениемышечной силы у пациентов на фоне патогенетическоголечения может происходить не в полной мере, продлевая период нетрудоспособности. Сведения о факторах, влияющих на трофическую функцию мышечной ткани, могут быть использованыдля лечения нервномышечных болезней. Цель исследования - изучить трофотропные свойства плазмы крови участников исследования и миопротективное действие ацетилхолина в концентрации, сопоставимой с неквантовым выбросом, на модели миопатического компонента ХВДП in vitro. Материалы и методы. В исследование включены 25 пациентов с диагнозом: типичная форма ХВДП согласно критериям EFNS/PNS 2010. Контрольную группу составили 25 здоровых добровольцев. У всех участников исследования измеряли уровень антител к никотиновым холинорецепторам в плазме крови. Разработаны методика органотипического культивирования ткани скелетной мышцы и модель миопатического компонента ХВДП in vitro. Проведена оценка влияния плазмы крови участников исследования на рост эксплантатов ткани скелетной мышцы в условиях органотипического культивирования. Результаты. У больных ХВДП выявлены полиневритический синдром с симметричными двигательными и чувствительными нарушениями разной степени выраженности (100%); синдром мышечных атрофий (88%) и синдром сенситивной атаксии (84%). По шкале инвалидизации (ODSS INCAT) в руках медиана составила 2 [1; 3] балла, в ногах - 3 [2; 5] балла. По Шкале невропатических нарушений (NIS) медиана составила 17 [10; 34] баллов. Уровень антител к никотиновым холинорецепторам у пациентов с ХВДП (0,47 [0,31; 0,54] нмоль/л) был выше, чем в контрольной группе (0,02 [0,01; 0,03] нмоль/л). Впервые в условиях органотипического культивирования ткани скелетной мышцы обнаружен миотоксический эффект плазмы крови пациентов с ХВПД. В разведениях 1 : 70 об. и 1 : 100 об. плазма крови больных ингибировала рост эксплантатов ткани скелетной мышцы на 27% (n = 120; p < 0,001) и 21% (n = 120; p < 0,001) соответственно. Данный миотоксический эффект устранял ацетилхолин в концентрации, сопоставимой с неквантовым выбросом (10-8 М). Заключение. Полученные результаты расширяют представление о повреждении скелетных мышц при ХВДП и роли неквантового ацетилхолинав регуляции трофики скелетной мышцы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Гавриченко А. В., Пасатецкая Н. А., Соколова М. Г., Лопатина Е. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE MYOPROTECTIVE EFFECT OF NONQUANTAL ACETYLCHOLINE: IN VITRO MODEL OF THE MYOPATHY COMPONENT OF CHRONIC INFLAMMATORY DEMYELINATING POLYNEUROPATHY

Introduction. Chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy (CIDP) is one of the most common primary polyneuropathies. A degenerative process is the underlying cause of muscular atrophy in CIDP, while muscle strength may not fully recover in patients after pathogenesisbased treatment, thus extending the period of disability. Information about factors affecting the trophic function of muscles can be used to treat neuromuscular disorders. Study aim - to examine the trophotropic properties of the study participants' blood plasma and the myoprotective effect of acetylcholine concentration equivalent to nonquantal release, using an in vitro model of the myopathy component of CIDP. Materials and methods. The study included 25 patients diagnosed with typical CIDP in accordance with the EFNS/PNS 2010 criteria. The control group consisted of 25 healthy individuals. Serum antibody levels to the nicotinic acetylcholine receptor were measured in all study participants. A method for organotypic cultivation of skeletal muscle tissue and an in vitro model of the myopathy component of CIPD were developed. The effect of the study participants' blood plasma on the growth of skeletal muscle explants in organotypic culture was assessed. Results. Patients with CIPD were found to have symmetrical sensorimotor polyneuropathy of varying severity (100%); muscle atrophy (88%), and sensory ataxia (84%). The median INCAT Overall Disability Sum Score was 2 [1; 3] for the arms and 3 [2; 5] for the legs. The median Neurological Impairment Scale (NIS) score was 17 [10; 34]. The nicotinic acetylcholine receptor antibody levels were higher in patients with CIDP (0.47 [0.31; 0.54] nmol/l) than in the control group (0.02 [0.01; 0.03] nmol/l). For the first time, a myotoxic effect of the blood plasma from patients with CIDP was observed in organotypic skeletal muscle culture. Using 1:70 and 1:100 dilutions, patient blood plasma inhibited the growth of explants by 27% (n = 120; p < 0.001) and 21% (n = 120; p < 0.001), respectively. This myotoxic effect removed acetylcholine at a concentration equivalent to nonquantal release (10-8 М). Conclusion. These results expand our understanding of skeletal muscle damage in CIPD and the role of nonquantal acetylcholine in regulating skeletal muscle growth.

Текст научной работы на тему «МИОПРОТЕКТИВНОЕ ДЕЙСТВИЕ НЕКВАНТОВОГО АЦЕТИЛХОЛИНА: МОДЕЛЬ МИОПАТИЧЕСКОГО КОМПОНЕНТА ХРОНИЧЕСКОЙ ВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ ДЕМИЕЛИНИЗИРУЮЩЕЙ ПОЛИНЕВРОПАТИИ IN VITRO»

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

Экспериментальная неврология

© Коллектив авторов, 2022

Миопротективное действие неквантового ацетилхолина: модель миопатического компонента хронической воспалительной демиелинизирующей

полиневропатии in vitro

А.В. Гавриченко12, Н.А. Пасатецкая1,3, М.Г. Соколова4, Е.В. Лопатина1,2

ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени акад. И.П. Павлова», Санкт-Петербург, Россия;

2ФГБУН «Институт физиологии им. И.П. Павлова», Санкт-Петербург, Россия; 3ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр имени ВА Алмазова», Санкт-Петербург, Россия 4ФГБОУ ВО «Российский государственный педагогический университет имени А.И. Герцена», Санкт-Петербург, Россия

Аннотация

Введение. Хроническая воспалительная демиелинизирующая полиневропатия (ХВДП) — одна из наиболее часто встречающихся первичных полиневропатий. В основе мышечной атрофии при ХВДП лежит денервационный процесс, в то же время восстановление мышечной силы у пациентов на фоне патогенетического лечения может происходить не в полной мере, продлевая период нетрудоспособности. Сведения о факторах, влияющих на трофическую функцию мышечной ткани, могут быть использованы для лечения нервно-мышечных болезней.

Цель исследования — изучить трофотропные свойства плазмы крови участников исследования и миопротективное действие ацетилхолина в концентрации, сопоставимой с неквантовым выбросом, на модели миопатического компонента ХВДП in vitro.

Материалы и методы. В исследование включены 25 пациентов с диагнозом: типичная форма ХВДП согласно критериям EFNS/PNS 2010. Контрольную группу составили 25 здоровых добровольцев. У всех участников исследования измеряли уровень антител к никотиновым холинорецепторам в плазме крови. Разработаны методика органотипического культивирования ткани скелетной мышцы и модель миопатического компонента ХВДП in vitro. Проведена оценка влияния плазмы крови участников исследования на рост эксплантатов ткани скелетной мышцы в условиях органотипического культивирования.

Результаты. У больных ХВДП выявлены полиневритический синдром с симметричными двигательными и чувствительными нарушениями разной степени выраженности (100%); синдром мышечных атрофий (88%) и синдром сенситивной атаксии (84%). По шкале инвалидизации (ODSSINCAT) в руках медиана составила 2 [1; 3] балла, в ногах — 3 [2; 5] балла. По Шкале невропатических нарушений (NIS) медиана составила 17[10; 34] баллов. Уровень антител к никотиновым холинорецепторам у пациентов с ХВДП (0,47[0,31; 0,54] нмоль/л) был выше, чем в контрольной группе (0,02 [0,01; 0,03] нмоль/л). Впервые в условиях органотипического культивирования ткани скелетной мышцы обнаружен миотоксический эффект плазмы крови пациентов с ХВПД. В разведениях 1: 70 об. и 1: 100 об. плазма крови больных ингибировала рост эксплантатов ткани скелетной мышцы на 27% (n = 120;p < 0,001) и 21% (n = 120;p < 0,001) соответственно. Данный миотоксический эффект устранял ацетилхолин в концентрации, сопоставимой с неквантовым выбросом (10-8 М).

Заключение. Полученные результаты расширяют представление о повреждении скелетных мышц при ХВДП и роли неквантового ацетилхолина в регуляции трофики скелетной мышцы.

Ключевые слова: неквантовый ацетилхолин; хроническая воспалительная демиелинизирующая полиневропатия; органотипическая культура ткани

Источник финансирования. Работа выполнена при поддержке Госпрограммы № 47 ГП «Научно-технологическое развитие Российской Федерации» (2019-2030), тема 0134-2019-0001.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Адрес для корреспонденции: 197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8. ФГБОУ ВО ПСПБГМУ им. акад. И.П. Павлова. E-mail: arthyrgavrichenko@gmail.com. Гавриченко А.В.

Для цитирования: Гавриченко А.В., Пасатецкая Н.А., Соколова М.Г., Лопатина Е.В. Миопротективное действие неквантового ацетилхолина: модель миопатического компонента хронической воспалительной демиелинизирующей полиневропатии in vitro. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2022; 16(3): 41-46.

DOI: https://doi.Org/10.54101/ACEN.2022.3.5

Поступила 23.11.2021 / Принята в печать 18.04.2022 / Опубликована 30.09.2022

ORIGINAL ARTICLES. Experimental neurology_

Myoprotective effect of non-quantal acetylcholine

The myoprotective effect of non-quantal acetylcholine: in vitro model of the myopathy component of chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy

Arthur V. Gavrichenko12, Natalia A. Pasatetckaia1,3, Maria G. Sokolova4, Ekaterina V. Lopatina1,2

'First Saint Petersburg State Medical University, St. Petersburg, Russia;

2Pavlov Institute of Physiology, St. Petersburg, Russia; 3Almaz,ov National Medical Research Centre, St. Petersburg, Russia; 4Herzen State Pedagogical University of Russia, St. Petersburg, Russia

Abstract

Introduction. Chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy (CIDP) is one of the most common primary polyneuropathies. A degenerative process is the underlying cause of muscular atrophy in CIDP, while muscle strength may not fully recover in patients after pathogenesis-based treatment, thus extending the period of disability. Information about factors affecting the trophic function of muscles can be used to treat neuromuscular disorders. Study aim — to examine the trophotropic properties of the study participants' blood plasma and the myoprotective effect of acetylcholine concentration equivalent to non-quantal release, using an in vitro model of the myopathy component of CIDP.

Materials and methods. The study included 25 patients diagnosed with typical CIDP in accordance with the EFNS/PNS 20'0 criteria. The control group consisted of 25 healthy individuals. Serum antibody levels to the nicotinic acetylcholine receptor were measured in all study participants. A method for organotypic cultivation of skeletal muscle tissue and an in vitro model of the myopathy component of CIPD were developed. The effect of the study participants' blood plasma on the growth of skeletal muscle explants in organotypic culture was assessed.

Results. Patients with CIPD were found to have symmetrical sensorimotor polyneuropathy of varying severity (100%); muscle atrophy (88%), and sensory ataxia (84%). The median INCAT Overall Disability Sum Score was 2 ['; 3] for the arms and 3 [2; 5] for the legs. The median Neurological Impairment Scale (NIS) score was '7['0; 34]. The nicotinic acetylcholine receptor antibody levels were higher in patients with CIDP (0.47[0.31; 0.54] nmol/l) than in the control group (0.02 [0.01; 0.03] nmol/l). For the first time, a myotoxic effect of the blood plasma from patients with CIDP was observed in organotypic skeletal muscle culture. Using 1:70 and ':'00 dilutions, patient blood plasma inhibited the growth of explants by 27% (n = '20; p < 0.00') and 2'% (n = '20; p < 0.00'), respectively. This myotoxic effect removed acetylcholine at a concentration equivalent to non-quantal release ('0-8 M).

Conclusion. These results expand our understanding of skeletal muscle damage in CIPD and the role of non-quantal acetylcholine in regulating skeletal muscle growth.

Keywords: non-quantal acetylcholine; chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy; organotypic tissue culture

Source of funding. This study was supported by the State Program 47 GP "Scientific and Technological Development of the Russian Federation" (2019-2030), theme 0134-2019-000l.

Conflict of interest. The authors declare no apparent or potential conflicts of interest related to the publication of this article.

For correspondence: 197022, Russia, St. Petersburg, L'va Tolstogo str., 6-8. First Saint Petersburg State Medical University. E-mail: arthyrgavrichenko@gmail.com. Gavrichenko A.V.

For citation: Gavrichenko A.V., Pasatetckaia N.A., Sokolova M.G., Lopatina E.V. The myoprotective effect of non-quantal acetylcholine: in vitro model of the myopathy component of chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy. Annals of Clinical and Experimental Neurology. 2022; 16(3): 41-46. (In Russ.)

DOI: https://doi.org/10.54101/ACEN.2022.3.5

Received 23.11.2021 / Accepted 18.04.2022 / Published 30.09.2022

Введение

Хроническая воспалительная демиелинизирующая полиневропатия (ХВДП) — прогрессирующая или ремиттирую-ще-рецидивирующая иммуноопосредованная невропатия, вовлекающая в процесс моторные и сенсорные волокна (с преобладанием моторного компонента) [1]. В основе патологического процесса лежит хроническое демиелини-зирующее аутоиммунное повреждение нервных волокон с вторичной аксонопатией, приводящей к денервационной мышечной атрофии [1]. Известны как функциональные, так и морфологические изменения в мышцах при ХВДП [2-4]. Так, по данным МРТ мышц, при ХВДП наблюдается значительное уменьшение объёма мышц голеней. Передняя и задняя группы мышц голени вовлекаются в дистро-

фический процесс в одинаковой степени, несмотря на их различную иннервацию [5]. Имеются данные о том, что в поддержание трофических свойств скелетных мышц вносит вклад холинергическая регуляция в нервно-мышечном синапсе. Ацетилхолин (АХ) — главный нейромедиатор в нервно-мышечном соединении, способный выделяться в синаптическую щель не только в квантовом виде, но и в виде «неквантовой утечки» [6]. Экспериментальные исследования показали, что АХ, выделяющийся в неквантовом виде (неквантовый АХ), повышает работоспособность непрерывно утомляемой скелетной мышцы [7-9]. Квантовый АХ, взаимодействуя с никотиновым холинорецеп-тором, вызывает деполяризацию мышечного волокна, а также обеспечивает трофический сигнал, который предотвращает атрофию мышцы [10].

Миопротективное действие неквантового ацетилхолина

Цель исследования — изучить трофотропные свойства плазмы крови участников исследования и миопротективное действие АХ в концентрации, сопоставимой с неквантовым выбросом, на модели миопатического компонента ХВДП in vitro.

Настоящее исследование включало клиническую и экспериментальную части. Задачи клинической части: сформировать экспериментальную и контрольную группы, провести клинико-лабораторное обследование, оценить наличие антител к никотиновым холинорецепторам в плазме крови обследуемых. Задачей экспериментальной части было изучение трофических свойств плазмы крови участников исследования и миопротективного действия АХ в условиях органотипического культивирования ткани скелетной мышцы.

Материалы и методы_

Характеристика обследованных больных

Под наблюдением находились 25 пациентов (14 мужчин и 11 женщин). Возраст больных составил 47—66 лет (медиана возраста 54 [50; 61] года). Все участники исследования подписали письменное информированное согласие. Всем пациентам был выставлен диагноз: ХВДП, достоверная по критериям EFNS/PNS 2010, типичная форма [11]. Контрольную группу составили 25 здоровых добровольцев (13 мужчин и 12 женщин) в возрасте 42-60 лет (медиана возраста 55 [49; 57] лет).

Методы исследования

Проводились клинико-лабораторное и экспериментальное исследования.

Клинико-лабораторное исследование включало оценку неврологического статуса, данных анамнеза и биохимическое исследование крови: уровень антител к никотиновым холинорецепторам методом иммуноферментного анализа (ИФА). Все биологические материалы взяты у пациентов до лечения.

Экспериментальное исследование было направлено на изучение миорегуляторных свойств плазмы крови в экспериментальных условиях с использованием метода органоти-пического культивирования ткани скелетной мышцы.

Экспериментальный метод

В качестве экспериментальных животных использовали 10-12-дневные куриные эмбрионы. Объектами исследования являлись культивируемые эксплантаты ткани скелетной мышцы бедра. Каждая серия экспериментов включала 120 контрольных эксплантатов и 120 экспериментальных эксплантатов на каждую исследованную концентрацию действующих веществ. Всего в работе исследовано 960 эксплантатов ткани скелетной мышцы.

Эмбриональную мышечную ткань препарировали на отдельные фрагменты размером 0,5-1,0 мм и помещали в чашки Петри диаметром 40 мм на коллагеновую подложку. Каждая чашка Петри содержала 15-20 эксплантатов ткани мышцы бедра. Далее чашки Петри помещали в термостат при 37°С на 6 мин, заливали по 3 мл питательной среды,

состоящей из раствора Хенкса (50% об.), среды Игла (40% об.), эмбриональной телячьей сыворотки (9,5% об.), глюкозы 40% (0,5% об.), ципрофлоксацина (2 мг/мл). Затем ставили в термостат на 30 мин, после чего добавляли плазму крови пациентов в разведении 1 : 30 об., 1 : 70 об., 1 : 100 об. В ряде экспериментов исследовали действие АХ в концентрации 10-8 М, а также действие плазмы крови пациентов в разведении 1 : 70 об. в присутствии АХ в дозе 10-8 М. Культивирование эксплантатов скелетных мышц осуществляли при 37°С и 5% СО2 в течение 72 ч в С02-инкубаторе («Binder»). Через 3 сут культивирования чашки Петри извлекали из С02-инкубатора и исследовали.

Влияние плазмы крови на рост эксплантатов скелетных мышц оценивали с использованием морфометрического критерия индекса площади (ИП), который рассчитывали как отношение площади всего эксплантата к площади центральной зоны. Значение ИП контрольных эксплантатов принимали за 100%. Контрольными служили эксплантаты, развивающиеся в условиях питательной среды стандартного состава.

Статистическая обработка

Статистическую обработку результатов осуществляли с помощью программы «Statistica v.10.0» («StatSoft Inc.»). Данные, полученные при помощи ИФА, оценивали с использованием t-критерия Стьюдента для двух независимых выборок. При сравнении значений ИП контрольных и экспериментальных эксплантатов ткани скелетной мышцы применяли непараметрический метод статистического анализа (критерий Манна-Уитни). Множественное сравнение проводили с использованием критерия Краскела-Уоллиса.

Соблюдение этических стандартов

При проведении работы были соблюдены все международные этические стандарты проведения научных исследований с участием людей и с использованием лабораторных животных. Одобрение исследования этическим комитетом, а также утверждение формы и содержания информированного добровольного согласия на участие в исследовании было получено на заседании Локального этического комитета ФГБОУ ВО СЗГМУ им. И.И. Мечникова от 22.11.2017.

Результаты_

Результаты клинической части исследования

Длительность заболевания пациентов на момент осмотра составила 1-10 лет (медиана 3,5 [2,5; 5] года). Медиана возраста дебюта заболевания — 52 [46; 60] года.

В неврологическом обследовании у больных ХВДП были выявлены следующие неврологические синдромы: поли-невритический синдром с симметричными двигательными и чувствительными нарушениями в виде нижнего дисталь-ного парапареза (72%) или дистального тетрапареза (28%) различной степени выраженности; синдром мышечных атрофий (88%), представленный мышечными гипо- или атрофиями, фасцикуляциями, гипорефлексией, мышечной гипотонией; синдром сенситивной атаксии (84%). По шкале инвалидизации ODSS INCAT в руках медиана составила 2 [1; 3] балла, в ногах — 3 [2; 5] балла. По шкале невропатических нарушений (Neuropathy Impairment Scale, NIS)

Myoprotective effect of non-quantal acetylcholine

медиана составила 17 [10; 34] баллов. По данным электро-нейромиографии у всех пациентов были выявлены достоверные электрофизиологические критерии ХВДП [11, 12].

Лабораторные результаты

Данные ИФА свидетельствуют о том, что уровень антител к никотиновым холинорецепторам в сыворотке крови больных ХВДП (0,47 [0,31; 0,54] нмоль/л) статистически выше, чем в контрольной группе здоровых добровольцев (0,02 [0,01; 0,03] нмоль/л) (р = 0,010). Уровень антител к никотиновым холинорецепторам в сыворотке крови группы контроля варьировал в интервале 0-0,09 нмоль/л, в то время как у пациентов с ХВДП — в интервале 0,1-1,8 нмоль/л.

Результаты экспериментальной части исследования

Изучали влияние плазмы крови больных ХВДП на рост эксплантатов ткани скелетной мышцы. Оценивали влияние плазмы крови в разведениях 1 : 30 об., 1 : 70 об. и 1 : 100 об. Обнаружено, что плазма пациентов в разведении 1 : 30 об. практически не влияла на рост экспериментальных эксплантатов. Плазма пациентов в разведениях 1 : 70 об. и 1 : 100 об. ингибировала рост эксплантатов ткани скелетной мышцы на 27% (п = 120; р < 0,001) и 21% (п = 120; р < 0,001) соответственно (рис. 1). Предварительно в аналогичных экспериментальных условиях оценивали влияние плазмы здоровых добровольцев. Плазма крови здоровых добровольцев ни в одном из исследованных разведений

-Í-

1:70

1:30

1:70

1:100

Разведение, об. / Dilution

Щ Контроль /Control

| | Плазма крови здоровых добровольцев Blood plasma of healthy Individuals

| | Плазма пациентов с ХВДП

Patients with chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy

Рис. 1. Влияние плазмы крови больных ХВДП на рост эксплантатов ткани скелетной мышцы.

*p < 0,001 по сравнению с контролем.

Fig. 1. The effect of blood plasma of patients with CIDP on the growth of skeletal muscle explants.

*p<0.001 compared with the control group.

200 180 160 I 140

m 120 <u

ra 100 Í 80 i 60 40 20 О

_L

Контроль Control

Плазма крови 1 :70

Blood plasma 1:70

AX, 1О-8 M Плазма крови Acetylcholine, 1 :70 + AX, Ю^М 10-"M

Blood plasma 1:70 + acetylcholine,

ю-»м

Рис. 2. АХ в концентрации, сопоставимой с неквантовым выбросом (10-8 М), нивелирует миотоксический эффект плазмы крови больных ХВДП.

*p < 0,001 по сравнению с контролем.

Fig. 2. Acetylcholine concentration equivalent to non-quantal release (10-8 М) offsets the mytotoxic effect of the blood plasma of patients with CIPD.

*p < 0.001 compared with the control group.

на рост эксплантатов ткани скелетной мышцы не влияла.

Для определения возможного вовлечения неквантовой холинергической регуляции в механизмы, препятствующие миотоксическому действию плазмы крови пациентов с ХВДП, эксплантаты скелетной мышцы культивировали в питательной среде, содержащей совместно АХ 10-8 М и плазму крови больных ХВДП в разведении 1 : 70 об. Предварительно оценивали влияние АХ (10-8 М) на рост эксплантатов исследуемой ткани. Оказалось, что АХ в дозе 10-8 М, что соответствует неквантовому выбросу, статистически значимо стимулирует рост эксплантатов ткани скелетной мышцы на 70% (n = 120; p < 0,001) по сравнению с контрольным значением (рис. 2).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Выявлено, что АХ в дозе, близкой к неквантовому выбросу, нивелирует миотоксический эффект плазмы крови пациентов. ИП экспериментальных эксплантатов значимо не отличался от контрольного значения (рис. 2).

Обсуждение

Разработанная модель миопатического компонента ХВДП in vitro позволяет оценить влияние плазмы крови пациентов с ХВДП на состояние скелетной мышцы в строго контролируемых экспериментальных условиях, исключая системные влияния со стороны организма. Важно отметить высокую степень гомологии никотинового холинорецеп-тора в нервно-мышечном синапсе у модельных животных и человека [13, 14].

В настоящей работе в экспериментальных условиях in vitro продемонстрировано, что повреждение мышц при ХВДП может быть обусловлено не только неврогенными изменениями или атрофией от бездействия, но и миотокси-ческими свойствами плазмы крови. Миотоксический эффект плазмы крови пациентов с установленным диагнозом ХВДП, по-видимому, основан на наличии антител к никотиновым холинорецепторам и нивелируется

Миопротективное действие неквантового ацетилхолина

АХ в концентрации, сопоставимой с неквантовым выбросом. Следует отметить, что более концентрированная плазма (1 : 30 об.) оказывала менее выраженные миотоксические свойства на культивируемую ткань. По-видимому, данное явление обусловлено наличием трофических факторов в плазме крови, частично нивелирующих токсическое действие антител к никотиновым холинорецепторам, однако это явление требует более детального изучения.

Данные, полученные на модели миопатического компонента ХВДП in vitro, свидетельствуют о том, что АХ, выделяющийся в неквантовом виде, проявляет миопротек-торные свойства, препятствуя повреждению скелетной мышцы.

Квантовый выброс АХ реализуется через экзоцитоз, при котором мембрана синаптического пузырька срастается с мембраной нервного окончания с последующим выбросом фиксированного количества молекул (около 10 000) в синаптическую щель [15]. Кванты АХ способны высвобождаться из нервной терминали также в состоянии покоя, однако только несколько процентов всего АХ, выделяющегося в покое из двигательного нервного окончания, обусловлены спонтанной квантовой секрецией [16].

Впервые предположение о существовании неквантовой секреции АХ было выдвинуто J. Mitchell и соавт., продемонстрировавшими отсутствие корреляции между количеством АХ, высвобождаемого из нервно-мышечного окончания, и частотой возникновения миниатюрных потенциалов концевой пластинки при изменении температуры и концентрация калия в инкубационной среде [4]. Дополнительные эксперименты показали, что в отсутствие нервного возбуждения только небольшая часть АХ выделяется в виде квантов, в то время как основная часть нейромедиатора имеет неквантовое происхождение [17].

Предполагается, что неквантовый АХ может выполнять трофическую функцию.

После денервации мышцы неквантовое высвобождение прекращается намного раньше, чем квантовое. И наоборот, неквантовая секреция восстанавливается в ходе реиннер-вации раньше, чем процесс самопроизвольного квантового высвобождения [18]. Показано, что неквантовый АХ является фактором нейрогенеза, необходимым для осуществления перехода от полинейронального характера иннервации на начальных этапах эмбриональной иннервации скелетных мышц к мононейрональному [19]. В состоянии покоя часть неквантового АХ контролирует поддержание мембранного потенциала постсинаптического звена на должном уровне. Падение мембранного потенциала покоя мышечных волокон — одно из первых постденервационнък изменений, и его развитие соответствует тем же временным рамкам, что и снижение интенсивности неквантовой утечки АХ [20]. Все вышеизложенное свидетельствует в пользу миотрофической функции неквантового АХ.

Наличие в плазме крови больных ХВДП антител к никотиновым холинорецепторам позволяет расширить стандарты лабораторной диагностики ХВДП.

В настоящее время базу лечения ХВДП составляет имму-номодулирующая терапия [12]. Полученные нами данные в экспериментальных условиях органотипического культивирования скелетной мышцы в присутствии плазмы крови больных ХВДП демонстрируют миопатические изменения мышечной ткани и позволяют обосновать расширение терапевтического подхода к лечению ХВДП, в основе которого будет лежать не только коррекция иммунопатологических изменений нервов, но и воздействие на мышечное волокно препаратами, модулирующими холинергическую регуляцию. Это позволит улучшить функциональный статус пациентов и уменьшить резидуальные явления в стадии ремиссии.

Список источников / References

1. Dyck P.J.B., Tracy J.A. History, Diagnosis, and management of chronic inflammatory demyelinating polyradiculoneuropathy. Mayo Clin. Proc. 2018; 93(6): 777-793.

DOI: 10.1016/j.mayocp.2018.03.026

2. Gilmore K.J., Kirk E.A., Doherty T.A. Abnormal motor unit firing rates in chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy. J. Neurol. Sci. 2020; 414: 116859.

DOI: 10.1016/jjns.2020.116859

3. Hokkoku K., Matsukura K., Uchida Y. Quantitative muscle ultrasound is useful for evaluating secondary axonal degeneration in chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy. Brain Behav. 2017; 7(10): e00812.

DOI: 10.1002/brb3.812

4. Markvardsen L.K., Carstens A.K.R., Knak K.L. Muscle strength and aerobic capacity in patients with CIDP one year after participation in an exercise trial. J. Neuromuscul. Dis. 2019; 6(1): 93-97.

DOI: 10.3233/JND-180344

5. Gilmore K.J., Fanous J., Doherty T.J. Nerve dysfunction leads to muscle morphological abnormalities in chronic inflammatory demyelinating polyneuropa-thy assessed by MRI. Clin. Anat. 2020; 33(1): 77-84.

DOI: 10.1002/ca.23473

6. Mitchell J.F., Silver A. The spontaneous release of acetylcholine from the de-nervated hemidiaphragm ofthe rat. J. Physiol. 1963; 165(1): 117-129.

DOI: 10.1113/jphysiol.1963.sp007046

7. Кубасов И.В., Кривой И.И., Лопатина Е.В. Влияние экзогенного ацетилхолина на нервно-мышечную передачу утомляемой диафрагмы крысы. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1994; 118 (5): 1153-1155.

Kubasov I.V., Krivoj I.I., Lopatina E.V. The effect of exogenous acetylcholine on the neuromuscular transmission of the fatigued rat diaphragm. Bull. Exp. Biol. Med. 1994; 118 (5): 1153-1155. (In Russ.)

8. Кривой И.И., Кубасов И.В., Лопатина Е.В. Исследование восстановления работоспособности утомляемой диафрагмы крысы после применения экзогенного ацетилхолина. Физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 1994; 80(9): 61-66.

Krivoj I.I., Kubasov I.V., Lopatina E.V. Investigation ofthe restoration ofthe working capacity of the fatigued rat diaphragm after the use of exogenous acetylcholine. Fiziologicheskiy zhurnal im. I.M. Sechenova. 1994; 80(9): 61-66. (In Russ.)

9. Кривой И.И., Кравцова В.В., Лопатина Е.В. Гиперполяризующий эффект ацетилхолина в скелетной мышце с различным типом мышечных волокон. Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 2000; 36(24): 377-379. Krivoj I.I., Kravsova V.V., Lopatina E.V. Hyperpolarizing effect of acetylcholine in skeletal muscle with different types of muscle fibers. Zhurnal evolyutsionnoy biokhimii ifiziologii. 2000; 36(24): 377-379. (In Russ.)

10. Cisterna B.A., Vargas A.A., Puebla C. Active acetylcholine receptors prevent the atrophy of skeletal muscles and favor reinnervation. Nat. Commun. 2020; 11(1): 1073.

DOI: 10.1038/s41467-019-14063-8

11. Van den Bergh P.Y.K., Hadden R.D.M., Bouche P., Cornblath D.R. European Federation of Neurological Societies/Peripheral Nerve Society guideline on management of chronic inflammatory demyelinating polyradiculoneuropathy: report of a joint task force of the European Federation of Neurological Societies and the Peripheral Nerve Society — first revision. Eur. J. Neurol. 2010; 17(3): 356-363. D0I:10.1111/j.1468-1331.2009.02930.x

12. Супонева Н.А., Наумова Е.С., Гнедовская Е.В. Хроническая воспалительная демиелинизирующая полинейропатия у взрослых: принципы диагностики и терапия первой линии. Нервно-мышечные болезни. 2016; 6(1): 44-53. Suponeva N.A., Naumova E.S., Gnedovskaya E.V. Chronic inflammatory demy-elinating polyneuropathy in adults: diagnostic approaches and first line therapy. Nervno-myshechnye bolezni. 2016; 6(1): 44-53. (In Russ.)

DOI: 10.17 650/2222-8721-2016-6-1-44-53

Myoprotective effect of non-quantal acetylcholine

13. Dolly J.O., Barnard E.A. Nicotinic acetylcholine receptors: An overview. Biochem Pharmacol. 1984; 33(6): 841-858.

DOI: 10.1016/0006-2952(84)90437-4

14. Lindstrom J., Criado M., Ratnam M. Using monoclonal antibodies to determine the structures of acetylcholine receptors from electric organs, muscles, and neurons. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1987; 505: 208-225.

DOI: 10.1111/j.1749-6632.1987.t

15. Sudhof T.S. The synaptic vesicle cycle. Annu. Rev. Neurosci. 2004; 27: 509-547.

DOI: 10.1146/annurev.neuro.26.041002.131412

16. Kuffler S.W., Yoshikami D. The number of transmitter molecules in a quantum: an estimate from iontophoretic application of acetylcholine at the neuromuscular synapse. J. Physiol. 1975; 251(2): 465-482.

DOI: 10.1113/jphysiol.1975.sp011103

17. Fletcher P., Forrester T. The effect of curare on the release of acetylcholine from mammalian motor nerve terminals and an estimate of quantum content. J. Physiol. 1975; 251(1): 131-144.

DOI: 10.1113/jphysiol.1975.sp011084

18. Nikolsky E.E., Oranska T.I., Vyskocil F. Non-quantal acetylcholine release in the mouse diaphragm after phrenic nerve crush and during recovery. Exp. Physiol. 1996; 81(3): 341-348.

DOI: 10.1113/expphysiol.1996.sp003938

19. Vyskocil F., Vrbova G. Non-quantal release of acetylcholine affects polyneuronal innervation on developing rat muscle fibres. Eur. J. Neurosci. 1993; 5(12): 1677-1683. DOI: 10.1111/j.1460-9568.1993.tb00235.x

20. Bray J.J., Forrest J.W, Hubbard J.I. Evidence for the role of non-quantal acetylcholine in the maintenance of the membrane potential of rat skeletal muscle. J. Physiol. 1982; 326: 285-296.

DOI: 10.1113/jphysiol.1982.sp014192

Информация об авторах

Гавриченко Артур Владимирович — врач-невролог Отделения неврологии № 2 клиники НИИ неврологии ФГБОУ ВО ПСПБГМУ им. акад. И.П. Павлова, Санкт-Петербург, Россия; ФГБУН «Институт физиологии им. И.П. Павлова» РАН, Санкт-Петербург, Россия, https://orcid.org/0000-0002-1286-7192

Пасатецкая Наталья Анатольевна — к.б.н., доцент кафедры нормальной физиологии ФГБОУ ВО ПСПБГМУ им. акад. И.П. Павлова, Санкт-Петербург, Россия; м.н.с. НМИЦ им. В.А. Алмазова, Санкт-Петербург, Россия, https://orcid.org/0000-0001-8979-6460

Соколова Мария Георгиевна — д.м.н., доцент кафедры анатомии и физиологии человека и животных ФГБОУ ВО РГПУ им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, Россия, https://orcid.org/0000-0002-3829-9971 Лопатина Екатерина Валентиновна — д.б.н., зав. кафедрой нормальной физиологии ФГБОУ ВО ПСПБГМУ им. акад. И.П. Павлова, Санкт-Петербург, Россия; в.н.с. лаб. физиологии сердечно-сосудистой и лимфатической систем ФГБУН «Институт физиологии им. И.П. Павлова» РАН, Санкт-Петербург, Россия, https://orcid.org/0000-0003-0729-5852

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

Information about the authors

Arthur V. Gavrichenko — neurologist, First Saint Petersburg State Medical University, St. Petersburg, Russia; Pavlov Institute of Physiology, St. Petersburg, Russia,

https://orcid.org/0000-0002-1286-7192

Natalia A. Pasatetckaia — Cand. Sci. (Biol.), Associate Professor, Department of normal physiology, Pavlov First Saint Petersburg State Medical University, St. Petersburg, Russia; junior researcher, Almazov National Medical Research Centre, St. Petersburg, Russia, https://orcid.org/0000-0001-8979-6460

Maria G. Sokolova — D. Sci. (Med.), Associate Professor, Department of human and animal anatomy and physiology, Herzen State Pedagogical University of Russia, St. Petersburg, Russia, https://orcid.org/0000-0002-3829-9971

Ekaterina V. Lopatina — D. Sci. (Biol.), Head, Department of normal physiology, Pavlov First Saint Petersburg State Medical University, St. Petersburg, Russia; leading researcher, Laboratory of physiology of cardiovascular system and lym-phology, Pavlov Institute of Physiology, St. Petersburg, Russia, https://orcid.org/0000-0003-0729-5852

Author contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.