CC BY
23
Орипнальна стаття
УДК 616-089.855 Новиков Р.Р.
Кафедра нейрохiрургiT, Нацюнальний медичний уыверситет iM. О.О. Богомольця МОЗ УкраТни, КиТв, УкраТна
Оnтимiзацiя моделi локального мехашчного ушкодження пiвкуль великого мозку
Мета. Розробити, проаналiзувати та впровадити оптимiзовану модель локального механiчного пошкодження твкуль великого мозку для вивчення стшких неврологiчних вогнищевих симптомiв.
Матер1али i методи. У тварин двох груп моделювали пошкодження пiвкуль великого мозку. У тварин групи 1 наносили вщкриту проникаючу локальну травму головного мозку (ГМ) через сформований трефшацшний отвiр. Пiсля тестових (beam-walking test) спостережень та виявлення недолшв модель оптимiзована. Тваринам групи 2 наносили вщкриту проникаючу локальну травму ГМ через сформоване трепанацшне вiкно з вiзуалiзацieю зони ураження.
Результати. В отриманш моделi менша ймовiрнiсть виникнення геморапчних ускладнень, наявнiсть широкого трепанацшного вiкна обмежуе негативнi наслiдки тслятравматичного набряку ураженоТ дiлянки ГМ.
Висновки. Розроблена нова модель пошкодження ГМ. Встановлена низька варiативнiсть функцюнального дефщиту у тварин експериментальноТ групи 2.
Ключовi слова: ушкодження пвкуль великого мозку, модель, оптим/зац/я, фрезовий отвр, експеримент. Укр. нейрохiрург. журн. — 2014. — №3. — С. 30-33.
Над1йшла до редакцп 05.03.14. Прийнята до публ1кацп 17.06.14.
Адреса для листування: Новиков Руслан Романович, Кафедра нейрох1рургп, Нац1ональний медичний ун1верситет ¡м. О.О. Богомольця, вул. Платона Майбороди, 32, Ки/в, УкраУна, 04050, e-mail: [email protected]
Вступ. Запропоноваш численш експериментальш моделi черепно-мозковоТ травми (ЧМТ), кожна з яких тою чи шшою мiрою вщтворюе основы патофнзюло-пчш мехашзми цього стану ГМ. Проте, жодну з них не можна вважати щеальною: прагнення якомога бтьш повного вщтворення мехашзму травми тканини ГМ ускладнюе протокол моделювання, зменшуе однорд нiсть отриманого невролопчного дефiциту, суттево пiдвищуе летальнють експериментальних тварин. У зв'язку з цим часто моделювання здшснюють шляхом вщтворення дiТ одного компоненту гострого впливу ЧМТ на ГМ. ^м того, використання таких моделей практично безальтернативне при вщтворенш дефекту тканини ГМ для вивчення виновного впливу тканинних транспланта^в. Передуам, це стосуеться моделей локального прямого ураження тканини ГМ.
Отже, устшшсть моделi ЧМТ визначаеться наявнютю стiйкого (вираженого протягом певного часу дослщження) вогнищевого невролопчного дефщиту, що вiдображае ступiнь деструкци (дефiциту тканини) певних дiлянок ГМ. Прикладами моделей такого типу е вщкрите проникаюче ураження кори великого мозку щура спешальним гачкоподiбним шструментом через сформоване трефiнацiйне вiкно [1]; вщкрите проникаюче ураження кори великого мозку шляхом динамiчноТ вакуумноТ деформацiТ в проекци руховоТ зони кори [2]. Недолгом першоТ моделi, незважаючи на техшчну простоту основного етапу моделювання, е значна варiативнiсть неврологiчного дефщиту, причиною якоТ слiд вважати неможлив^ть вiзуалiзацiТ зони ураження, що на ™ iндивiдуальноТ анатомiчноТ
варiабельностi експериментальних тварин [3] зумовлюе суттеву похибку щодо локалiзацiТ вогнища травми. Крiм того, очевидною е неможливiсть вiзуалiзацiТ судинного компоненту у зонi ураження, що зумовлюе високу ймовiрнiсть його ненавмисного травмування тд час моделювання, збыьшуе летальнiсть експериментальних тварин, розширюе варiативнiсть неврологiчного дефiциту.
Мета досл^ження: оптимiзувати модель локального проникаючого механiчного пошкодження пiвкуль великого мозку в експериментк
Матерiали i методи дослщження. Дослiдження проводили на бiлих безпородних щурах-самцях, маса тiла 350 г, в^ 5,5 мiс з виводку вiварiю 1нституту нейрохiрургiТ iменi акад. А.П. Ромоданова НАМН УкраТни з дотриманням норм бюетики.
Сформованi 2 групи експериментальнихтварин: група 1 — тваринам наносили вщкриту проникаючу локальну травму ГМ через сформований трефшацшний отвiр (п=20);
група 2 — тваринам наносили вщкриту проникаючу локальну травму ГМ через сформоване трепанацшне вкно з вiзуалiзацiею зони ураження (п=20).
Оперативш втручання у тварин обох груп здшснювали тд загальним знеболенням шляхом внутрiшньоочеревинного введення сум^ розчинiв ксилазину (Sedazin, Biowet, Польща) з розрахунку 15 мг/кг маси тта i кетамiну (Calypsol, Гедеон Рiхтер А.О., Угорщина) з розрахунку 70 мг/кг маси тта тварини.
У тварин групи 1 тсля голшня волосяного покриву голови в конвекситальнш частинi черепа розрiзали
Стаття м'ютить рисунки, як в'щображаються в друкован1й версп — у в1дт1нках арого, в електронн1й — у кольорУ.
© Новиков Р.Р., 2014
шюру та тдле^ тканини паралельно сантальному шву, електромехашчним стоматолопчним бором накладали фрезовий отвiр. Зовтштм скелетотопiчним орieнтиром для фрезового отвору була дтянка, що у передньо-задньому напрямку е центральною частиною умовноТ лiнií, проведено! через центр лобово-носового шва кпереду i лобово-пмя'ного
— кзаду. Вiдстань вiд лобово-^м'яного i лобово-но-сового швiв до фрезового отвору 4,5 мм, вщ сантального — 3 мм. За допомогою спешального пристрою (з^нута на кiнцi голка з довжиною перпендикулярного до осi плеча 2,5 мм) проколювали тверду оболонку ГМ (ТОГМ), травмуючий кiнець голки заглиблювали у речовину мозку на 2 мм i повертали на 180°. П^ля аутогенного припинення кровотечi м'як тканини та шкiру в зон доступу зашивали крученими полiамiд-ними хiрургiчними нитками (умовнi номери «0», «1», КиТвське ПО <^мволокно»), накладали два ряди вуз-лових ш^в. Дiлянку рани обробляли 5% спиртовим розчином йоду. Тварин протягом 2-4 год утримували в примщенш з тдвищеною температурою пов^ря (30-33°C), тсля чого помiщали у клiтки по 3-6 осо-бин при середнш температурi примiщення 21-24°C, з перюдичним вентилюванням.
У тварин групи 2 протокол оперативного втручан-ня суттево рiзнився. Пiсля голiння волосяного покри-ву голови в конвекситальнiй частит черепа шюру та пiдлеглi тканини розрiзали паралельно сагiтальному шву, стоматолопчним бором накладали фрезовий отвiр у точш, що в передньо-задньому напрямку е центральною частиною умовноТ лшп, проведеноТ через центр лобово-носового шва кпереду та лобо-во-тiм'яного — кзаду. Вщстань вiд лобово-тiм'яного
1 лобово-носового ш^в до фрезового отвору 4,5 мм, вщ сагiтального — 3 мм. П^ля трефiнацiТ фрезовий отвiр розширювали шляхом резекцiТ луски лобовоТ юстки до розмiрiв 1,0x0,5 см. ТОГМ розакали дуго-подiбно. З використанням операцшного мiкроскопа (xl2; Carl Zeiss, Ымеччина) вiзуалiзували пре- та постцентральт звивини кори правоТ пiвкулi великого мозку, аналопчним травмуючим пристроем в центрi трепанацiйного вiкна наносили травму, формуючи зону ураження розмiрами 2,0x2,2x2,0 мм в задньо-лобово-тiм'янiй дшянщ, в проекцiТ первинноТ руховоТ зони (рис. 1). Завершальний етап операци та перебiг пiсляоперацiйного перiоду у тварин групи 2 не вiдрiз-нявся вщ такого у щурiв групи 1.
В обох групах дефщит руховоТ сфери оцшюва-ли у 1-шу, на 7, 14, 30-ту добу за тестом «ходьби по бруску»
— beam-walking test (BWT) [5]. Використовували брусок шириною 2 см, довжиною 122 см, встановлений тд кутом 18°. На юнц бруска монтували закриту осв™ену комiрку з Тжею. Перед початком експерименту протягом
2 тиж тварин навчали правильно проходити дистанщю без про-стутв та завалювання. Тренуван-ня проводили через кожнi 3 доби в один i той самий час, для кожноТ тварини — по 3 сеанси. Проход-ження дистанци реестрували за
допомогою аналоговоТ вiдеокамери SONY CCD-TRV 408E (Sony Co, Япотя). Результати тесту оцшювали за шкалою (табл. 1).
Результати та ix обговорення. Основнi результати дослiдження руховоТ сфери з використанням BWT в обох групах тварин наведет в табл. 2, 3. Найбтьш частим варiантом розладу руховоТ сфери був монопарез задньоТ юн^вки на протилежному до вогнища травми боц або контралатеральний гемтарез, що спричиняло реeстрованi порушення виконання BWT.
У групi 1 неврологiчнi вогнищевi симптоми (монопарез, легкий гемтарез) спостер^али в усiх тварин, повний регрес вщзначений до 7-Т доби. Протягом усього перюду спостереження померли 3 тварини внаслщок значного пщвищення внутрiшньочерепного
Рис. 1. Цитоархiтектонiчна карта кори пiвкулi великого мозку статевозршого щура (наведено за: А.Д. Ноздрачев [4] з модиф^ашею). А — бiчна, Б — задня поверхня. Рухова кора об'еднуе поля Fr1, Fr3, а також дiлянки представництва передньоТ (^геИтЬ, FL) та задньоТ (hindlimb, HL) кiнцiвок.
Таблиця 1. Шкала для оцшки результату BWT
Ктьюсть балiв Характеристика
7 Тварина менше 2 раз1в оступаеться при проходженш вс1еТ' дистанци
6 При проходженш ваеТ' дистанци тварина оступаеться менш н1ж у 50% кроюв
5 При проходженн1 ваеТ' дистанци тварина оступаеться бшьш н1ж у 50% кроюв
4 При проходженн1 вс1еТ дистанци тварина оступаеться 1 хоча б один раз повшстю зкковзуе з бруска задшми к1нц1вками, проте, утримавшись передн1ми к1нц1вками, вибираеться на брусок 1 продовжуе рух
3 Тварина пересуваеться повзком, на черевц1
2 Тварина не може пересуватися по бруску, при посадц1 на брусок охоплюе його к1нц1вками, тримаючись спиною кверху, сидить майже нерухомо, проте, не падае, протягом тривалого часу утримуе р1вновагу
1 Тварина не може ж пересуватися по бруску, аш утримувати тривалий час р1вновагу, падаючи одразу ж тсля посадки на брусок
Таблиця 2. Результати BWT у тварин групи 1 у рiзнi строки спостереження
Трива- лють спостереження, д1б Результат виконання В№Г, бал1в
1 2 3 4 5 6 7 померли
1 - - - - 5 4 9 2
7 17 1
14 16 -
30 16 -
Таблиця 3. Результати BWT у тварин групи 2 у рiзнi строки спостереження
Трива- л|сть спосте-реження, д|б Результат виконання В№Г, бал1в
1 2 3 4 5 6 7 померли
1 - 7 13
7 - - 10 5 3 2 - -
14 - - - - 2 14 4 -
30 1 19 -
тиску через формування внутршньомозковоТ (у 2) або субдуральноТ (в 1) великоТ гематоми у дшянщ трефЬ нацшного вiкна, збтьшення дислокацiТ каудальних вiддiлiв мозочка та формування компресшно-дисло-кацiйного синдрому.
Отримаш данi свiдчать про суттeвi недолги моделi, застосованоТ у групi 1, що проявляеться, передусiм, вiдсутнiстю вщтворюваного у експери-ментальних тварин стшкого дефiциту руховоТ сфе-ри, ускладненим переб^ом модельованоТ травми у виглядi супутньоТ внутрiшньочерепноТ кровотечi, що спричинило загибель значноТ кiлькостi тварин. Ви-користана у групi 1 модель не дозволяе попередити таке ускладнення.
Спектр, виражешсть та тривал^ть дефщиту руховоТ функцiТ у тварин групи 2 суттево рiзнилися (рис. 2). Одразу ж тсля виходу тварин з стану нар-котичного сну вщзначали стiйкий контралатеральний гемiпарез, вщ помiрно вираженого до глибокого з майже повним регресом протягом 3-4-го тижня спостереження. Наявшсть стшкого гемтарезу визначала низьку результатившсть виконання BWT (див. табл. 3). При цьому протягом усього перюду експерименту тварини групи 2 живк
Наведет результати мошторингу стану руховоТ сфери свщчать, що використана у грут 2 модель ушкодження тканини ГМ дозволяе отримувати легко вiдтворюваний, однорщний у тварин експеримен-тальноТ групи невролопчний дефiцит з суттевим зниженням летальностк
Патоморфологiчним субстратом модельованого невролопчного дефiциту е окреслена у просторi зона деструкцiТ конвекситальноТ частини пiвкулi великого мозку, що вiдкривае можливють для вивчення на базi
1 7 14 30
Тривал1сть спостереження, д1б Ф Група 1 —»—Трупа 2
Рис. 2. Середня по грут результатившсть виконання BWT протягом перюду спостереження.
шеТ моделi ефективност використання трансплантаци фрагментiв нативноТ тканини чи штучно створеного тканинного матриксу, асоцшованого з кл^инною фракцiею. Передумовою переваг апробованоТ у групi 2 моделi е можливють достатньоТ iнтраоперацiйноТ вiзуалiзацiТ вогнища ураження, калiбрування i ч^-кого вщтворення глибини механiчного ушкодження тканини ГМ, можливють контролю стану судинного русла у зош оперативного доступу.
Ц особливостi моделi забезпечують суттеве зменшення ймовiрностi виникнення геморагiчних ускладнень, наявшсть широкого трепанацшного вiкна обмежуе негативш наслiдки тслятравматич-ного набряку ушкодженоТ дiлянки ГМ, i, як наслщок, зменшення ризику формування компресшно-дислока-цiйного синдрому, тобто, загибелi експериментальних тварин [6].
Висновки. 1. Запропонована альтернативна модель локального вщкритого проникаючого мехашч-ного ураження ГМ е оптимальною для вивчення ефективносп тканинноТ нейротрансплантаци при ЧМТ.
2. В апробованш моделi вiдтворенi виражеш вог-нищевi неврологiчнi симптоми, низька варiативнiсть функцiонального дефiциту у тварин експерименталь-ноТ групи, можливо квантифкувати неврологiчний дефiцит i достовiрно оцшити ефективнiсть будь-яко-го дослiджуваного з ТТ використанням лiкувального впливу на переб^ ЧМТ.
3. Використання мiкрохiрургiчноТ технiки i широкоТ вiзуалiзацiТ судинного русла в зош травми е суттевою позитивною ознакою апробованоТ модел^ що забезпе-чуе зниження тсляоперацшноТ летальностi експериментальних тварин, зменшення витрат на проведення експериментального дослщження.
Список л^ератури
1. Енглез1 А.П. Комплексний вплив ф1зичних чинник1в сумкно з фармаколог1чними та б1олог1чними засобами лкування на головний мозок при його вогнищевому травматичному пошкодженш (експериментальне дослщження): автореф. дис. ... д-ра мед. наук: спец. 14.01.05 — нейрох1рурпя / А.П. Енглез1; 1нститут нейрох1рурпТ 1м. акад. А.П. Ромо-данова НАМН УкраТни. — К., 2010. — 36 с.
2. Байбаков С.Е. Закономерности постнатального морфогенеза головного мозга и черепа человека по данным магнитно-резонансной томографии: автореф. дис. ... д-ра биол. наук: спец. 14.00.02 — анатомия человека / С.Е. Байбаков; Воронеж. гос. мед. акад. им. Н.Н. Бурденко. — СПб., 2008. — 25 с.
3. Experimental investigation of cerebral contusion: Histopathological and immunohistochemical evaluation of dynamic cortical deformation / D.I. Shreiber, A.C. Bain, D.T. Ross, D.H. Smith, T.A. Gennarelli, T.K. Mcintosh, D.F. Meaney // J. Neuropath. Exp. Neurol. — 1999. — V.58.
— P.153-164.
4. Ноздрачев А.Д. Анатомия крысы (лабораторные животные) / А.Д. Ноздрачев, Е.Л. Полякова. — СПб.: Лань, 2001.
— 464 с.
5. Goldstein L. Beam-walking in rats: Studies towards developing an animal model of functional recovery after brain injury / L. Goldstein, J. Davis // J. Neurosci. Methods.
— 1990. — V.31. — P.101-107.
6. Лебедев В.В. Руководство по неотложной нейрохирургии: к изучению дисциплины / В.В. Лебедев, Л.Д. Быковников.
— М.: Медицина, 2008. — 336 с.
Новиков Р.Р.
Кафедра нейрохирургии, Национальный медицинский университет им. А.А. Богомольца МЗ Украины, Киев, Украина
Оптимизация модели локального механического повреждения полушарий большого мозга
Цель. Разработать, проанализировать и внедрить оптимизированную модель локального механического повреждения полушарий большого мозга для изучения стойкости очаговых неврологических симптомов.
Материалы и методы. У животных двух групп моделировали повреждение полушарий большого мозга. Животным группы 1 наносили открытую проникающую локальную травму головного мозга (ГМ) через сформированное трефинационное отверстие. После тестовых (beam-walking test) наблюдений, выявления недостатков модель оптимизирована. Животным группы 2 наносили открытую проникающую локальную травму ГМ через сформированное трепанационное окно с визуализацией зоны повреждения.
Результаты. В полученной модели уменьшение вероятности возникновения геморрагических осложнений, наличие широкого трепанационного окна ограничивает негативные последствия посттравматического отека поврежденного участка ГМ.
Выводы. Разработана новая модель повреждения ГМ. Установлена низкая вариативность функционального дефицита у животных группы 2.
Ключевые слова: повреждение полушарий большого мозга, модель, оптимизация, фрезевое отверстие, эксперимент.
Укр. нейроxiрург. журн. — 2014. — №3. — С. 30-33.
Поступила в редакцию 05.03.14. Принята к публикации 17.06.14.
Адрес для переписки: Новиков Руслан Романович, Кафедра нейрохирургии, Национальный медицинский университет им. А.А. Богомольца, ул. Платона Майбороды, 32, Киев, Украина, 04050, e-mail: [email protected]
Novikov R.R.
Department of Neurosurgery, Bogomolets National Medical University, Ministry of Health of Ukraine, Kiev, Ukraine
Optimization of model of local mechanical injury of brain hemispheres
The purpose. To develop, analyze and implement optimized model of local mechanical injury of brain hemispheres for focal neurological symptoms study.
Materials and methods. In two groups of animals brain hemispheres injury was modeled. Animals in the 1st group were injured (open penetrating local brain injury) through the burr hole. After beam-walking test and lacks revealing the model was optimized. In animals of the 2nd group open penetrating local brain injury was modeled through the burr hole with visualization.
Results. In the resulting model decrease of bleeding probability, wide burr hole limit negative effects of posttraumatic edema of the injured brain area.
Conclusions. A new model of brain injury was developed. A low variability of functional deficits in animals of group 2 was found.
Key words: brain hemispheres injury, model, optimization, burr hole, experiment. Ukr Neyrokhir Zh. 2014; 3: 30-3.
Received, March 5, 2014. Accepted, June 17, 2014.
Address for correspondence: Ruslan Novikov, Department of Neurosurgery, Bogomolets National Medical University, 32 Platona Mayborody St., Kiev, Ukraine, 04050, e-mail: [email protected]
