CC BY
1
https://doi.org/10.33647/2074-5982-19-3-77-81
(ССУ
BY 4.0
НАРУШЕНИЯ НЕЙРОМЫШЕЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ У ЛЕПТИНРЕЗИСТЕНТНЫХ МЫШЕЙ
В.А. Приходько*, Т.М. Матузок, С.В. Оковитый
ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Минздрава России 197376, Российская Федерация, Санкт-Петербург, ул. профессора Попова, 14, лит. А
ФГБУН Институт мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН 197376, Российская Федерация, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, 12, лит. А
Целью работы стало изучение и описание основных параметров нейромышечной передачи у молодых взрослых лептинрезистентных мышей линии C57Bl/Ks-db+/+m (db/db). Исследование проведено на 10 мышах-самцах db/db и 10 мышах-самцах дикого типа возрастом 4 мес. методом стимуляцион-ной электронейромиографии с оценкой параметров M-ответов m. gastrocnemius и m. biceps brachii. В группе мышей db/db обнаружено снижение максимальных амплитуд, увеличение латентности и длительности М-ответов, указывающие на наличие сочетанного аксонально-демиелинизирующе-го поражения периферических нервов.
Ключевые слова: мыши db/db, лептинрезистентность, нейромышечная передача, нейропатии, элек-тронейромиография
Конфликт интересов: авторы заявили об отсутствии конфликта интересов.
Для цитирования: Приходько В.А., Матузок Т.М., Оковитый С.В. Нарушения нейромышечной передачи у лептинрезистентных мышей. Биомедицина. 2023;19(3):77-81. https://doi.org/10.33647/2074-5982-19-3-77-81
Поступила 20.03.2023
Принята после доработки 22.07.2023
Опубликована 10.09.2023
NEUROMUSCULAR JOINT FUNCTION IMPAIRMENT IN LEPTIN-RESISTANT MICE
Veronika A. Prikhodko*, Tatyana M. Matuzok, Sergey V. Okovityi
Saint Petersburg State Chemical Pharmaceutical University of the Ministry of Health Care of Russia 197376, Russian Federation, St. Petersburg, Professor Popov Str., 14A
N.P. Bechtereva Institute of the Human Brain of the Russian Academy of Sciences 197376, Russian Federation, Saint Petersburg, Akad. Pavlova Str., 12A
I The study was aimed at exploring and describing the main parameters of neuromuscular joint function in young adult leptin-resistant C57Bl/Ks-db+/+m (db/db) mice. The experiment was carried out on 10 4-month-old male db/db mice and 10 male wild-type control mice, using stimulation electroneuromyogra-phy to assess M-wave parameters for m. gastrocnemius and m. biceps brachii. We discovered a decrease in maximal amplitudes along with an increase in the M-wave latency and duration, indicating the presence of combined axonal and demyelinating peripheral nerve injury.
Keywords: db/db mice, leptin resistance, neuromuscular joint function, neuropathies, electroneuromyography Conflict of interest: the authors declare no conflict of interest.
For citation: Prikhodko V.A., Matuzok T.M., Okovityi S.V. Neuromuscular Joint Function Impairment in Leptin-Resistant Mice. JournalBiomed. 2023;19(3):77-81. https://doi.org/10.33647/2074-5982-19-3-77-81
Submitted 20.03.2023 Revised 22.07.2023 Published 10.09.2023
Введение
Мыши линии C57Bl/Ks-db+/+m (LepRdb/ db; db/db) имеют мутацию в гене рецептора лептина (LepR, ObR) на 4-й хромосоме с ау-тосомно-рецессивным типом наследования. Лептин — пептидный гормон, секретируе-мый адипоцитами и энтероцитами, одной из основных функций которого является регуляция энергетического обмена.
Фенотип мышей линии db/db характеризуется наличием гиперфагии, прогрессирующим ожирением и развитием сахарного диабета II типа (СДП), гипергликемией с 8 нед., гиперинсулинемией, нарушением толерантности к глюкозе, гипертриглице-ридемией, гиперхолестеринемией и развитием органных поражений с 12-13 нед. жизни. Кроме того, отмечаются развитие стеатоза печени после 20 нед. жизни, стерильность и нарушение работы гипотала-мо-гипофизарно-адреналовой оси и щитовидной железы [6].
В ряде статей сообщается о развитии у мышей данной линии патологии скелетных мышц, включая атрофию мышечных волокон, нарушения аксональной возбудимости, снижения сократительной функции [1], замедления регенеративных процессов при повреждениях [3]. Тем не менее, данные об особенностях состояния мышечной системы и её функции у мышей db/db остаются неполными. В связи с этим целью исследования стало изучение состояния ней-ромышечной передачи у молодых взрослых мышей линии db/db.
Материалы и методы
Исследование проводили в соответствии с принципами Базельской декларации
и Правилами надлежащей лабораторной практики Евразийского экономического союза в сфере обращения лекарственных средств после одобрения биоэтической комиссией ФГБОУ ВО СПХФУ Минздрава России. Эксперименты были выполнены на 10 молодых взрослых (4 мес.) мышах-самцах линии C57B1/6J массой 18-20 г (группа wild type, WT) и 10 молодых взрослых (4 мес.) мышах-самцах линии C57B1/Ks-db+/+m (группа db/db) массой 45-50 г, полученных из филиала «Столбовая» ФГБУН НЦБМТ ФМБА России (Московская обл.) одной партией и прошедших карантин в течение 14 сут. Мыши содержались в стандартных условиях вивария, получали «Полнорационный комбикорм для лабораторных животных» (ООО «Лабораторкорм», Россия) и воду, соответствующую требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая». Доступ к корму и воде был обеспечен ad libitum.
Исследование нейромышечной передачи и биоэлектрической активности скелетных мышц проводили методом стимуля-ционной электронейромиографии (ЭНМГ) с помощью 8-канального электронейроми-ографа Нейро-МВП-8 и программы Нейро-MBn.NETo) 3.7.3.7 (ООО «Нейрософт», Россия). Перед проведением исследования животных наркотизировали хлоралгидратом («Millipore Sigma», США; 400 мг/кг, внутрибрюшинно). Регистрировали моторные ответы (М-ответы) икроножной мышцы m. gastrocnemius на стимуляцию седалищного нерва n. ischiadicus слева и двуглавой мышцы плеча m. biceps brachii на стимуляцию мышечно-кожного нерва n. musculocutaneus справа [4].
Стимуляцию нервных волокон осуществляли при прямоугольной форме стимула и длительности 0,1 мс в диапазоне сил тока от 1 до 10 мА с последовательным увеличением с шагом 1 мА до достижения супрамаксимальной величины. Для минимизации случайной погрешности для каждого животного проводили три повторные регистрации М-ответов с повторной установкой всех электродов. Измеряли средние значения максимальных амплитуд М-ответа (мВ); латентности М-ответа с максимальной амплитудой (максимального М-ответа) (мс); сил тока, вызывавших М-ответы с минимальной (пороговая сила тока) и максимальной амплитудами (мА); длительности (мс) и площади (мВ*мс) максимального М-ответа [4].
Статистическую обработку данных проводили с помощью пакета программно-
го обеспечения Prism 9.0.0 («GraphPad Software», США). Нормальность распределения количественных признаков проверяли с помощью W-критерия Шапиро — Уилка. При нормальном распределении количественных признаков значимость различий оценивали с помощью t-критерия Стьюдента, при ненормальном распределении — с помощью U-критерия Манна — Уитни. Порог статистической значимости устанавливали на уровне p<0,05. Числовые данные на графиках представлены в виде средних арифметических; планки погрешностей отражают стандартные ошибки средних.
Результаты исследований
В группе мышей db/db наблюдалось статистически значимое снижение максимальной амплитуды (-31,0%; p<0,01),
Рис. Основные параметры M-ответов мышц на электростимуляцию
Примечания: WT — дикий тип; MG — m. gastrocnemius; MBB — m. biceps brachii; порог — пороговое значение; макс — значение для М-ответа с максимальной амплитудой; * — p<0,05; ** — p<0,01. Fig. Main parameters of M-waves induced by electrical nerve stimulation
Notes: WT — wild type; MG — m. gastrocnemius; MBB — m. biceps brachii; порог — threshold; макс — maximalamplitude M-wave; * — p<0.05; ** — p<0.01.
увеличение латентности (+28,5%; p<0,01) и длительности (+16,3%; p<0,01) М-ответа m. gastrocnemius, а также увеличение длительности (+16,1%; p<0,05) M-ответа m. biceps brachii. Изменения остальных регистрируемых параметров не имели статистической значимости (рис.).
Обсуждение результатов
Уменьшение амплитуды М-ответа может свидетельствовать о сокращении числа функционально активных моторных единиц, а также уменьшении их размеров. Сниженные максимальные амплитуды М-ответа обычно обнаруживаются при утрате аксонов, например, при нейро-патии по аксональному типу. При аксональ-ной полинейропатии характерным является более раннее поражение нижних конечностей по сравнению с верхними вследствие большей длины аксонов, что может объяснять наличие изменений М-ответов m. gastrocnemius, но не m. biceps brachii [5]. Нарушение иннервации вносит важный вклад в уменьшение мышечной силы наряду с атрофией и истощением миоцитов [2].
Увеличение латентности М-ответа отражает снижение скорости распростране-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ | REFERENCES
1. Bayley J.S., Pedersen T.H., Nielsen O.B. Skeletal muscle dysfunction in the db/db mouse model of type 2 diabetes. Muscle Nerve. 2016;54(3):460-468. DOI: 10.1002/mus.25064.
2. Munier J.J., Pank J.T., Severino A., Wang H., Zhang P., Vergnes L., Reue K. Simultaneous monitoring of mouse grip strength, force profile, and cumulative force profile distinguishes muscle physiology following surgical, pharmacologic and diet interventions. Sci. Rep. 2022;12(1):16428. DOI: 10.1038/s41598-022-20665-y.
3. Nguyen M.H., Cheng M., Koh T.J. Impaired muscle regeneration in ob/ob and db/db mice. Sci. World J. 2011;11:1525-1535. DOI: 10.1100/tsw.2011.137.
4. Pollari E., Prior R., Robberecht W., Van Damme P., Van Den Bosch L. In vivo electrophysiological
ния электрического импульса по нервному волокну и может указывать на наличие демиелинизации нерва. Увеличение длительности М-ответа свидетельствует о его темпоральной дисперсии, что в свою очередь обусловлено десинхронизацией распространения возбуждения по эфферентным нервам и его передачи на мышечное волокно [5]. Сочетание снижения амплитуды и увеличения длительности М-ответа может являться признаком деми-елинизирующего поражения п. ischiadicus, а изолированное увеличение длительности при постоянной амплитуде с наибольшей вероятностью является следствием увеличения латентности ответов.
Выводы
Таким образом, результаты ЭНМГ-исследования указывают на наличие у мышей db/db периферической аксо-нально-демиелинизирующей нейропатии с преимущественным поражением нервов нижних конечностей. Полученные данные свидетельствуют о высокой клинической релевантности данной линии в качестве модели диабетической периферической по-линейропатии.
measurement of compound muscle action potential from the forelimbs in mouse models of motor neuron degeneration. J. Vis. Exp. 2018;(136):57741. DOI: 10.3791/57741.
5. Preston D.C. Approach to nerve conduction studies and electromyography. In: Preston D.C., Shapiro B.E., editors. Electromyography and neuromuscular disorders. 3rd ed. London: W.B. Saunders Publ., 2013.
6. Suriano F., Vieira-Silva S., Falony G., Roumain M., Paquot A., Pelicaen R., Régnier M., Delzenne N.M., Raes J., Muccioli G.G., Van Hul M., Cani P.D. Novel insights into the genetically obese (ob/ob) and diabetic (db/db) mice: Two sides of the same coin. Microbiome. 2021;9(1):147. DOI: 10.1186/s40168-021-01097-8.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ | INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Приходько Вероника Александровна*, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Минздрава России; ФГБУН Институт мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН; e-mail: [email protected]
Матузок Татьяна Максимовна, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Минздрава России; ФГБУН Институт мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН; e-mail: [email protected]
Оковитый Сергей Владимирович, д.м.н., проф., ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Минздрава России; ФГБУН Институт мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН; e-mail: [email protected]
Veronika A. Prikhodko*, Saint Petersburg State Chemical Pharmaceutical University of the Ministry of Health Care of Russia; N.P. Bechtereva Institute of the Human Brain of the Russian Academy of Sciences;
e-mail: [email protected]
Tatyana M. Matuzok, Saint Petersburg State Chemical Pharmaceutical University of the Ministry of Health Care of Russia; N.P. Bechtereva Institute of the Human Brain of the Russian Academy of Sciences;
e-mail: [email protected]
Sergey V. Okovityi, Dr. Sci. (Med.), Prof., Saint Petersburg State Chemical Pharmaceutical University of the Ministry of Health Care of Russia; N.P. Bechtereva Institute of the Human Brain of the Russian Academy of Sciences; e-mail: [email protected]
* Автор, ответственный за переписку / Corresponding author
