CC BY
22
УДК617.832-001-089.843-003.93:616-74: [615.46+611.813-018.1]: 57.085.25:541.1/.49
DOI: 10.22141/2224-0713.7.85.2016.86913
ЦИМБАЛЮКB.I.1, МЕДВЕДЕВ B.B.2, РИБАЧУКO.A.3-5, КОЗЯВК1Н B.I.4, ДРАГУНЦОВА Н.Г.1 1ДУ «1нститутнейрох/рург///м. акад. А.П. Ромоданова НАМН Укра/ни», м. Ки/в, Укра/на 2Нац/ональний медичний ун/верситет 1мен1 О.О. Богомольця, м. Ки/в, Укра/на 3ДУ «1нститут генетично/ та регенеративно/ медицини НАМН Укра/ни», м. Ки/в, Укра/на 4М/жнародна кл/н/ка в/дновного л/кування, м. Трускавець, Укра/на 51нститут ф/з/олог// /мен/ О.О. Богомольця НАН Укра/ни, м. Ки/в, Укра/на
вплив ¡мплантацп neurogel™ в асощацп 3 ксеногенними стовбуровими кланами юсткового мозку на динамку синдрому спастичносп
пюля спнальнот травми в експеримент
Резюме. Мета — доЫдити вплив iMmaHma0NeuroGel™в асо^ацп si стовбуровими клтинами ксткового мозку (СККМ) на динамк cnacmmmcmi в паретичнт заднт ктцвщ щура тсля травми спинного мозку. Матергали та методи. Тварини — 6wi безпородт щури-самц (5мс., 250 г); групи: 1-ша — травма спинного мозку (n = 16); 2-га — травма спинного мозку + гомотошчна iмnланmацiя фрагмента NeuroGel™ (n = 20); 3-тя — травма спинного мозку + гомототчна iмnланmацiя фрагмента NeuroGel™, асоЦйованогозi СККМ мишi (n = 16). Модель травми — лiвобiчний перетин половини спинного мозку на рiвнi Тп; термш спостереження — 28 тиж, оцшку показника функцп (ПФ) та показника сnасmичносmi (ПС) задньоi шсилатерально/ ктщвки (З1К) проводили за шкалами Basso — Beattie — Bresnahan та Ashworth вiдnовiдно. Результати. ПС З1Кстаном на 28-й тиждень експерименту в грут 1 становив 2,5 ± 0,4 бала за шкалою Ashworth, у групах 2 i 3 — 1,7 ± 0,2 бала та 1,7 ± 0,3 бала вiдnовiдно. Значущу рЬзницю мiж значеннями ПС З1Ку групах 1 i 2 выявляли на 7-му добу, на 5-7-му та 12-24-му тижнях, мiж групами 1 i 3 — на 7-му добу, на 7-8-му та 16-му тижнях; максимальну рiзницю ПС З1К мiж групами 2 i 3 — на 12-му тижт спостереження (р = 0,059). Динамка ПС З1К у групах 2 i 3 однотипна, вiдрiзняemься вiдсуmнiсmю значущого приросту протягом 3-го тижня, наявшстю значущого приросту протягом 3-4-го мюяця. На вiдмiну вiд групи 1 у групах 2 i 3 при вiд 'емнш кореляцп iндивiдуальнихзначень ПФ та ПС З1К у межах кожного з термтв спостереження визначали сильну додатну кореляцю значень обох показнитв, усереднених по групах, упродовжзагального перюду спостереження. Висновок. Ксенотранспланта^я СККМ у комплека з NeuroGel™ не призводить до значущих змт рiвня сnасmичносmi nорiвняно з !зольованою iмnланmацieю NeuroGel™, однак суттево змшюе динамк цьогоускладнення сптальноiтравми. Kro40Bi слова: травма спинного мозку; синдром сnасmичносmi; вiдновне лкування; тканинна нейрот-женерiя; штучний тканинний матрикс; сmовбуровi клтини ксткового мозку
М1ЖНАРОДНИЙ НЕВРОПОГ1ЧНИЙ ЖУРНАЛ
INTERNATIONAL NEUROLOGICAL JOURNAL |
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НЕВРОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ ОРИГШАЛЬШ ДОСЛЩЖЕННЯ /ORIGINAL RESEARCHES/
Вступ
Спастичшсть — частий невролопчний розлад, елемент синдрому центрального парезу, прита-манний для 85 % випадшв розшяного склерозу [1], 35 % — гострого порушення мозкового кровооб^у
з персистуючою гемшлепею [2], 72—91 % — дитячого церебрального параичу [3], 45—78 % — сшнально! травми [4—8]. Тяжы форми спастичност з розвитком контрактур у паретичних кшщвках протягом 1-го року спостертають в 11—43 % сшнальних хворих [9].
© <^жнародний невролопчний журнал», 2016 © «International Neurological Journal», 2016
© Видавець Заславський О.Ю., 2016 © Publisher Zaslavsky O.Yu., 2016
Для кореспонденцп: Цимбалюк Вггалш 1ванович, академик НАМН Украши, доктор медичних наук, професор, ДУ «1нститут нейрохiрургй' iM. акад. А.П. Ромоданова НАМН Украпни», вул. Платона Майбороди, 32, м. Ки'в, 04050, Укра'на; e-mail: [email protected] For correspondence: Vitalii Tsymbaliuk, Academician of NAMS of Ukraine, MD, PhD, Professor, SI «Institute of neurosurgery named after academician AP Romodanov of NAMS of Ukraine», Platona Mayborody st., 32, Kyiv, 04050, Ukraine; e-mail: [email protected]
Станом на 2005 piK у свт проживало 2,5 млн oci6, як перенесли хребетно-спинномозкову травму [10]. Отже, контингент спiнальних хворих, якi страждають вiд синдрому спастичностi, становить тепер не менше 2 млн ошб.
Тpадицiйне визначення спастичностi (за Lance J.W., 1980): це руховий розлад, для якого характерне по-силення рефлекшв розтягу (мiотатичних pефлексiв), обумовлене надмipною збудливiстю нейронального апарату, е компонентом синдрому центрального парезу [11]. Сучасш данi свiдчать, що цей розлад е на-слщком неадекватно! компенсацй' втрати збуджуючих супрастнальних впливiв на мотонейрони нижче piвня травми. Нормальна функцiя мотонейрона полягае в чггко окресленому в чаш шдсиленш точних низхiдних супpаспiнальних впливiв до величини, достатньо! для активацп м'яза. Це забезпечуеться здатнiстю мотоней-pонiв у вiдповiдь на супрасшнальш сеpотонiн- та нора-дpенеpгiчнi впливи, синхронш до тригерних ырково-спинномозкових, генерувати так зваш платоподiбнi тдпорогсга деполяpизацiйнi потенцiали; за наявностi платодеполяризаци поодинокi збуджувальнi ырково-спинномозковi впливи призводять до кшькасекундного розрядження мотонейрошв у виглядi пачок потенцiалiв дп (ПД), достатнього для формування збуджуючого електричного впливу на м'яз задовтьно! iнтенсивностi [12, 13]. Пiсля сшнально! травми денеpвованi мотонейрони поступово набувають здатностi генерувати платоподiбнi деполяризацшш потенцiали незалежно вiд супpаспiнальних впливiв [13]. На початкових ета-пах травми, п!д час нiвелювання сшнального шоку, збiльшення збудливостi мотонейpонiв нижче piвня травми пов'язане з шдвищенням експресп субоди-ниць NMDA-pецептоpiв глутамату [14], збшьшенням активностi глутаматеpгiчних аференпв мотонейpонiв [15]. Починаючи з третього тижня (не рашше 14-! доби, зазвичай через кшька тижнiв шсля сшнально! травми) [13, 16] провщну роль вiдiгpае механiзм змiни редагування пре-мРНК серотоншових 5-НТ2С i, ймо-вipно, ноpадpеналiнових a1-pецептоpiв мотонейрона [17—19]. У певних точках пре-мРНК деамшаза ADAR2 (adenine deaminase acting on RNA 2) перетворюе адено-зин в шозин, що системою трансляци pозпiзнаеться як гуанозин, що змшюе амiнокислотну послiдовнiсть i зменшуе афшшсть рецептора до лiганду — нередаго-ваний ваpiант мае значну конституцшну, незалежну вiд наявностi лiганду актившсть [16, 20, 21]. За умов сшнально! травми експрешя ADAR2 у тканиш спинного мозку зменшуеться [18].
З урахуванням наведених даних актуалiзуються до-слiдження впливу нейрошженерних втручань на пере-бiг синдрому спастичносп, оскiльки !х ефективнiсть щодо вiдновлення функцп травмованого спинного мозку зазвичай пов'язують iз протизапальними, ней-ропротекторними та pемiелiнiзуючими ефектами [22]. Такого роду дослщження нинi проводяться р!дко [23, 24] i не торкаються випадкiв трансплантацй' мезенхь мальних стовбурових клiтин у комплексi зi штучними матриксами.
Зважаючи на це, ми дослщили вплив iмплантацn фpагментiв аморфного макропористого бюсумюного матриксу NeuroGelTM [25—30], асоцшованого з ксено-генними стовбуровими клгганами кiсткового мозку (СККМ), на перебЬ синдрому спастичностi при екс-пеpиментальнiй спiнальнiй тpавмi.
Матерiали та методи
Дослщження виконано з дотриманням юнуючих норм бiоетики на бших безпородних щурах-самцях ^вар!! ДУ «1нститут нейpохipуpгi! iменi акад. А.П. Ро-моданова НАМН Укра!ни» та 1нституту фiзiологi! iменi О.О. Богомольця НАН Укра!ни) вiком 5 мiс. i масою 250 г, утримуваних у стандартних умовах. Сформовано 3 експериментальш групи: «контроль» — травма спинного мозку (n = 16); «нейрогель» — травма спинного мозку + гомототчна iмплантацiя фрагмента NeuroGel™ (n = 20); «нейрогель + СККМ» — травма спинного мозку + гомототчна iмплантацiя фрагмента NeuroGel™, асоцшованого зi СККМ зрто! мишi (n = 16).
Макропористий гiдpогель NeuroGelTM (полi[N-(2-гiдpоксипpопiл)-метакpиламiд]) е комерцшним препаратом, синтезованим у лаборатори E. Pinet (FISO Technologies Inc., Quebec, Канада) шляхом гетерогенно! полiмеpизацi! та асоцiацi!, мае пори piзних pозмi-piв — < 2, 2-50 та 51-300 нм [26].
СККМ отримували в!д мишей-самщв, позитивних за експpесiею зеленого бтка флуоресценцй' (лiнiя FVB-Cg-Tg(GFPU)5Nagy/J), вшэм 3 мiс. i масою 40 г, шляхом вимивання зi стегнових к1сток середовищем RPMI-1640 (Sigma, США). 1з цiею метою в глибоко анестезовано! тварини (внутpiшньоочеpевинне введення сумiшi роз-чинiв ксилазину (Sedazin, Biowet, Польща; 15 мг/кг) та кетамшу (Calypsol, «Гедеон Рiхтеp А.О.», Угорщина; 70 мг/кг)) обидвi стегновi истки в стерильних умовах видаляли шляхом перетину в дтянках колiнного та куль-шового суглобiв, очищали в!д м'яких тканин, помiщали в 70 % розчин етилового спирту, обидва епiфiзаpнi кiнцi кожно! к!стки стинали, пiд тиском через дiафiз за допо-могою iнсулiнового шприца пропускали рщке середо-вище RPMI-1640, вимиваючи вмют порожнини кiстки. Для тдрахунку кiлькостi клiтин в отриманому змивi його об'емну одиницю змiшували з 3% розчином оцтово! кислоти в пропорци 1 : 20 i переглядали в камеpi Горяева. Клгганний змив вносили в культуральний флакон iз пло-щею повеpхнi 25 см2 або чашку Петpi дiаметpом 60 мм, загальна кiлькiсть клгган становила не менше 10 млн. У подальшому клiтини висiвали по 4 • 105 клiтин/см2 та культивували в СО2-iнкубатоpi в умовах зволоженого повпря з 5% СО2 при темпеpатуpi 37 °С протягом 2 тиж-нiв, змiнюючи живильне середовище кожнi 2-3 доби. Перший пасаж проводили при 80% конфлуентноста моношару, зшмаючи клiтини за допомогою 0,02% розчину трипсину/версену (Sigma, США), та пересаджували !х в новi флакони з щiльнiстю 2 • 104 клiтин/см2. СККМ на другий пасаж висаджували в 4-лунковi планшети по 3 х 104 у кожну лунку та культивували протягом 7 даб.
Частку життездатних клiтин у суспензй' визначали на лазерному цитофлюоpиметpi-соpтеpi BD FACSAria
(Becton Dickinson, США) за piBHeM накопичення в кль тинi флуоресцентного ДНК-зонда 7-амшоактиномщину. Упродовж експерименту частка життездатних клiтин становила 94,1 ± 0,6 %.
Культивування СККМ здшснювали в серед-овищi, що мiстило 42,5 % RPMI-1640 (Sigma, США), 42,5 % DMEM, 15 % фетально'1 бичачо'1 сироватки,
2 mM L-глутамшу, 1 нг/мл основного фактора росту фiбpобластiв (Sigma, США). Фенотипування кль тин за маркерами CD34, CD44, CD45, CD73, CD90, CD117 проводили з використанням моноклональ-них антитш до мембранних антигешв мишi, мiчeних флуорохромами (Becton Dickinson, США). Клггини культури дослiджували на здатнiсть до направленого диференцшвання в адипогенному та остеогенному напрямках. Проадипогенне диференцшвання включало культивування в сepeдовищi DMEM iз високим вмютом глюкози (4,5 г/л; Sigma, США), 5 % конячо'1 сироватки та 10 % ембрюнально'1 телячо'1 сироватки (Sigma, США), 1 мкл дексаметазону (Sigma, США), 200 мкл шдометацину (Sigma, США), 500 мкл 1зо6у-тилметилксантину (Sigma, США) та 5 мкг/мл шсулшу (Sigma, США); середовище змiнювали тpичi на тиж-день; тpивалiсть диференщаци' — 14 дгб. Середовище для проостеогенного диференцшвання мютило: DMEM
3 низьким вмiстом глюкози (1 г/л; Sigma, США), 10 % ембрюнально'1 телячо'1 сироватки (Sigma, США), 100 нМ дексаметазону (Sigma, США), 10 мМ Р-глщерофосфату (Sigma, США) та 50 мкг/мл аскорбат-2-фосфату (Sigma, США). Середовище змшювали тpичi на тиждень; трива-лiсть дифepeнцiювання — 30 даб. За спектром експреси' поверхневих маpкepiв та здатнiстю до спрямованого диференцшвання клпини вiдповiдали ознакам СККМ.
Через 5 д16 культивування в середовище укладали фрагменти NeuroGelTM розм!ром 16 мм3, культивували протягом 10 даб, до моменту трансплантацй'. Фрагменти розтинали на piвновeликi частини розм!ром 2 мм3, одну з яких фшсували для 1мунопстох1м1чно'1 вepифiкацiï асо-цiйованиx кл1тин у товщ1 матриксу, шш1 використову-вали для трансплантацй'. За даними 1мунопстох1м1чного дослiджeння, СККМ добре проникають у товщу гелю, колошзують наявнi у ньому пори, проявляють ознаки активно!" життедiяльностi та диференцшвання.
Модель сшнально'1 травми — л!воб!чне перешчення половини спинного мозку зртого щура на р1вн1 Тп [31]. Опepативнi втручання здiйснювали в умовах загально-го знеболювання (внутршньоочеревинне введення сум1ш1 розчин1в ксилазину (Sedazin, Biowet, Польща; 15 мг/кг) i кeтамiну (Calypsol, «Гедеон Рixтep А.О.», Угорщина; 70 мг/кг)), п1сля виконання доступу до спинного мозку на р!вш Тп здiйснювали наскpiзний прокол його тканини в дорсовентральному напрямку зразу ж л!воруч в1д задньо'1 серединно'1 судини, у сфор-мований канал вводили браншу офтальмологiчниx ножиць, другою браншею охоплювали л1вий швокш спинного мозку i перетинали його в кшька прийом1в, повноту перетину забезпечували проведенням к1нця складених бранш з1гнутого по ребру мiкpопiнцeта по внутршнш повepxнi л1во'1 частини стшки каналу
Контроль
6
I
s
ю о
S 5
i
s 4
Q. 4
ГО
m
о .о Б к
б
i s
ю о о о
l" s Œ ГО m
о ■Û
Б ii
0 12 3 4
Р1вень спастичносл, бали за шкалою Ashworth
Нейрогель
0 12 3 4
Р1вень спастичносл, бали за шкалою Ashworth
Нейрогель + СККМ
i s
ю о о о
s Œ
ГО m
о ■Û
Б ii
12 10 8 6 4 2
0 12 3 4
PiB6Hb спастичностг бализа шкалою Ashworth
Рисунок 1. Розподл значень показника спастичност задньо'1 ¡псилатерально)' к1нц1вки в експериментальних групах на 28-му тижнi спостереження
Примтка: у раз! нецлого значення ПФ З1К тварину зараховували до обох сум1жних цлих значень.
а
7
3
2
1
0
в
0
хребта. У тварин групи «нейрогель» у рану спинного мозку iмплантували фрагмент NeuroGel™ розмiром ~ 1 мм3, у тварин групи «нейрогель + СККМ» — фрагмент NeuroGel™, асоцшований iз ксеногенними СККМ. У тварин ушх експериментальних груп вiкно доступу в хребтовий канал прикривали фрагментом тдшырно! фасцй', м'якi тканини та шыру з'еднували крученими полiамiдними хiрургiчними нитками (ум. № 1, ПАТ «Кmвхiмволокно») у два ряди вузлових швiв, дiлянку рани обробляли 5% спиртовим розчином йоду. У задню шийну дiлянку пiдшкiрно вводили розчин бщилшу-5 (ПАТ «Ки!вмедпрепарат»; ~ 150—200 тис. ОД на 1 тва-рину), внутршньоочеревинно — розчин дексаметазону (KRKA, Словенiя; 6 мг/кг). Пюля вказаних манiпуляцiй протягом 2—4 годин тварин утримували в примiщеннi з шдвищеною температурою повiтря (30 °C), нада-лi — у кликах по 3—6 особин при середнш температурi 21-24 °C.
Показник функци (ПФ) задньо! шсилатерально! щодо зони травми кшщвки (З1К) визначали зпдно зi шкалою D.M. Basso, M.S. Beattie та J.C. Bresnahan (ВВВ) [31, 32] ^апазон — 0-21 бал); показник спас-тичностi (ПС) З1К — згiдно зi шкалою Ashworth [33], що загалом включае виявлення легкого пiдвищення тонусу м'язiв кiнцiвки пiд час пасивних р^в (1 бал), вщчут-ного шдвищення тонусу м'язiв протягом усього обсягу пасивного руху (2 бали), значного пдвищення тонусу м'язiв з обмеженням пасивних рухiв (3 бали), вираже-но! ригiдностi та контрактури дослщжуваного суглоба (4 бали). Дослiдження рiвня спастичностi здiйснювали на рiвнi надп'ятково-гомткового та колiнного суглоба З1К. Визначення ПФ та ПС З1К здшснювали протягом перших 2 мiсяцiв — наприкшщ кожного тижня, у по-дальшому — наприкiнцi кожного мюяця.
Тривалiсть спостереження для усiх тварин становила 28 тижшв; виведення тварин з експерименту здшснювали шляхом передозування вказаних вище наркотичних препаратав.
Статистичну обробку даних здшснювали за допо-могою програмного пакета Statistica 10.0, для встанов-лення вiрогiдностi рiзницi середнiх значень ПФ З1К мiж групами використовували U-тест Манна — У!тш, ре-зультати ощнки вiрогiдностi подавали у виглядi значень показника р iз звичним !х трактуванням. Вiрогiднiсть рiзницi ПФ та ПС З1К на рiзних термшах спостереження кожно! окремо взято! групи ощнювали за Ушкоксоном. Кореляцiю мiж значеннями ПС та ПФ З1К тварин групи на кожному з термМв дослiдження, на рiзних термь нах спостереження кожно! тварини, а також середшх по групi значень ПФ та ПС З1К упродовж експерименту ощнювали за допомогою непараметричного коефщь ента рангово! кореляцп Сшрмена, результати оцiнки виражали у виглядi значення коефiцiента r зi звичним !х трактуванням.
Результати та обговорення
1мплантащя NeuroGel™ нормалiзуе розподiл значень ПС З1К (рис. 1а, б), трансплантащя СККМ, асо-цiйованих iз NeuroGel™, видозмшюе його (рис. 1в).
Нашнтенсившший, лiнiйний прирiст значень ПС З1К (до 1,8 ± 0,3 бала за шкалою Ashworth; р < 0,05) у груш «контроль» спостермли протягом 1-го мюяця (рис. 2); протягом 6-8-го тижня вщшчали повтьшше збтьшення зi сталою швидкютю (протягом 6-7-го тижня — вiрогiд-не, р < 0,05), протягом 5-го мюяця реестрували вiрогiдне (р < 0,05) збтьшення показника до 2,6 ± 0,4 бала, у по-дальшому — невiрогiдне зменшення до 2,5 ± 0,4 бала, що втповтало суттевому птвищенню мимовiльного опору м'язiв З1К при пасивних рухах у тестованих суглобах за умов обмеження дiапазону цих руив.
Перший перюд значущого (р < 0,005) приросту ПС З1К у груш «нейрогель» (рис. 2) виявляли на 3-му тижш (до 1,0 ± 0,2 бала за шкалою Ashworth), другий — протягом 7-го тижня (1,4 ± 0,1 бала), третш — протягом 5-го мюяця (до 1,8 ± 0,2 бала), у подальшому значущих змiн не виявляли. Станом на 28-й тиждень спостереження ПС З1К становив 1,7 ± 0,2 бала, що вiдповiдало суттевому пiдвищенню мимовiльного опору м'язiв З1К при пасивних рухах у тестованих суглобах за умов обмеження дiапазону цих рухiв.
Динамша ПС З1К у груш «нейрогель + СККМ» вщ-повщае виявленiй для групи «нейрогель» (рис. 2), вщ-рiзняючись вiдсутнiстю значущого приросту протягом 3-го тижня, наявнютю значущого приросту протягом 3-5-го мюяця. Станом на 28-й тиждень спостереження ПС З1К у груш становив 1,7 ± 0,3 бала за шкалою Ashworth.
Значущу рiзницю мiж значеннями ПФ З1К у трупах «нейрогель» та «контроль» виявляли на 7-му добу та на 5-7-му i 12-24-му тижнях, мгж групами «нейрогель + СККМ» та «контроль» — на 7-му добу та 7-8-му та 16-му тижнях; максимальну рiзницю ПС З1К мiж групами «нейрогель + СККМ» та «нейрогель» — на 12-му тижш спостереження (р = 0,059).
При аналiзi кореляци шдивщуальних значень ПФ та ПС З1К кожно! тварини на рiзних термiнах спо-
Рисунок 2. Динамка ПС З1К у експериментальних групах протягом перюду спостереження
Примтки: р 'зниця м 'ж групами «нейрогель» i «контроль» значуща на 7-мудобу, 5-7-му та 1224-му тижнях, м 'ж групами «нейрогель + СККМ» i «контроль» — на 7-му добу, 7-8-му та 16-му тижнях.
Рисунок 3. Сп1вставлення в часi динамiки ПФ та ПС З1К у груш «нейрогель + СККМ»
стереження в груш «контроль» виявлеш 3 тварини (18,8 %) iз помiрною та сильною вщ^мною кореляцieю (r = —0,69, r = —0,84, r = —0,64 вщповщно), 1 — з по-мiрною додатною кореляцieю (r = 0,61); у груш «нейрогель» — 3 тварини (20 %) iз помiрною додатною кореля-цieю (r = 0,7), 1 — iз помiрною вiд'eмною кореляцieю (r= —0,S7); у груш «нейрогель + CKKM» — 1 тварину iз сильною (r = 0,94) та 2 — iз помiрною додатною ко-реляцieю (r = 0,S8, r = 0,69).
При аналiзi кореляцй' шдивщуальних значень ПФ та ПС 3IK рiзниx тварин на кожному з термшв спосте-реження в груш «контроль» виявлено помiрнy та сильну вiд'eмнy кореляцiю (r < —0,5) на 3-6-му та 8-28-му тижнях; у груш «нейрогель» — сильну (r < -0,75) та по-мiрнy (-0,75 < r < -0,65) вiд'eмнy кореляцiю на 1228-му та 3-8-му тижнях вщповщно; у грyпi «нейрогель + CKKM» — сильну (12-28-й тиждень, r < -0,79) та помiрнy (3-й, 5-7-й тиждень, —0,73 < r < -0,58) вiд'eмнy кореляцш.
При аналiзi кореляцй' середнix по груш значень ПФ та ПС 3IK на рiзниx термiнаx спостереження для групи «контроль» виявлено помiрнy додатну кореляцш (r = 0,38 за Сшрменом, r = 0,62 за Шрсоном), для групи «нейрогель» — сильну додатну кореляцш (r = 0,94 за Сшрменом), для групи «нейрогель + CKKM» — сильну додатну кореляцш (r = 0,9 за Сшрменом), що вщпо-вiдаe картиш, отриманш при сшвставленш динамши обох показниыв у чаш (рис. 3).
Висновки
1. 1мплантащя NeuroGelTM сyттeво полегшye перебiг синдрому пiслятравматичноï спастичностi.
2. Трансплантащя CKKM у комплексi з NeuroGelTM не призводить до значущих змiн величини ПС 3IK по-рiвняно з iзольованою iмплантацieю NeuroGelTM, однак сyттeво змiнюe динамiкy синдрому спастичность
3. На вiдмiнy вщ групи «контроль» у разi iмплантацiï NeuroGelTM та NeuroGelTM, асоцiйованого зi CKKM, при вiд'eмнiй кореляцй' шдивщуальних значень ПФ та ПС 3IK у межах кожного з термМв спостереження визначали сильну додатну кореляцш значень обох показниыв, усереднених по групах, упродовж загального перюду спостереження.
Список лператури
1. Prevalence and treatment of spasticity reported by multiple sclerosis patients / M.A. Rizzo, O.C. Hadjimichael, J. Preiningerova, T.L. Vollmer//Mult. Scler. - 2004. - Vol. 10, Ж 5. - P. 5S9-595.
2. Spasticity after stroke: its occurrence and association with motor impairments and activity limitations/D.K. Sommerfeld et al. // Stroke. - 2004. - Vol. 35, Ж 1. - P. 134-139.
3. OddingE. The epidemiology of cerebral palsy: incidence, impairments and risk factors / E. Odding, M.E. Roebroeck, H.J. Stam // Disabil. Rehabil. - 2006. - Vol. 2S, Ж 4. - P. 1S3-191.
4. MaynardF.M. Epidemiology of spasticity following traumatic spinal cord injury /F.M. Maynard, R.S. Karunas, W.P. Waring// Arch. Phys. Med. Rehabil. - 1990. - Vol. 71, Ж S. - P. 566-569.
5. Skold C. Spasticity after traumatic spinal cord injury: nature, severity, and location [Text]/ C. Skold, R. Levi, A. Seiger // Phys. Med. Rehabil. - 1999. - Vol. S0, Ж 12. - P. 154S-1557.
6. A database ofself-reportedsecondary medicalproblems among VA spinal cord injury patients: its role in clinical care and management [Text] / J.S. Walters et al. //J. Rehabil. Res. Dev. - 2002. — Vol. 39, Ж 1. - P. 53-61.
7. Spasticity, an impairment that is poorly defined and poorly measured / S. Malhotra, A.D. Pandyan, C.R. Day, P.W. Jones, H. Hermens// Clin. Rehabil. - 2009. - Vol. 23, Ж 7. - P. 651-65S.
S. Longitudinal changes in medical complications in adults with pediatric-onset spinal cord injury / M. Hwang, K. Zebracki, K.M. Chlan, L.C. Vogel// J. Spinal Cord Med. - 2014. - Vol. 37, Ж 2. - P. 171-178.
9. Incidence and predictors of contracture after spinal cord injury — a prospective cohort study/J. Dion et al. // Spinal Cord. — 2012. - Vol. 50), Ж 8. - P. 579-5S4.
10. Adams M. International campaign for cures of spinal cord injury paralysis (ICCP): another step forward for spinal cord injury research [Text] / M. Adams, J.F. Cavanagh // Spinal Cord. — 20004. - Vol. 42, Ж 5. - P. 273-2S0.
11. Nielsen J.B. The spinal pathophysiology ofspasticity —from a basicsciencepointofview / J.B. Nielsen, C. Crone, H. Hultborn// Acta Physiol. (Oxf.) - 2007. - Vol. 1S9, Ж 2. - P. 171-1S0.
12. Heckman C.J. Persistent inward currents in motoneuron dendrites: implications for motor output [Text] / C.J. Heckman, M.A. Gorassini, D.J. Bennett// Muscle Nerve. — 2005. — Vol. 31, Ж 2. - P. 135-156.
13. Recovery of neuronal and network excitability after spinal cord injury and implications for spasticity [Text] / J.M. D'Amico, E.G. Condliffe, K.J.B. Martins et al. // Front. Int. Neurosci. — 20)14. - Vol. S, Art. 36. - P. 1-24.
14. Global gene expression analysis of rodent motor neurons following spinal cord injury associate molecular mechanisms with development of post — injury spasticity [Text]/ J. Wienecke et al. // J. Neurophysiol. - 2010. - Vol. 103, Ж 2. - P. 761-778.
15. Spinal shock revisited: a four-phase model [Text] / J.F. Di-tunno et al. // Spinal Cord. — 2004. — V. 42, Ж 7. - P. 3S3-395.
16. The time course of serotonin 2C receptor expression after spinal transection of rats: an immunohistochemical study [Text] / L-Q. Ren et al. //Neuroscience. — 2013. — Vol. 236. — P. 31-46.
17. Recovery of motoneuron and locomotor function after spinal cord injury depends on constitutive activity in 5-HT2C receptors [Text] / K.C. Murray, A. Nakae, M.J. Stephens et al. // Nature Med. - 2010. - Vol. 16, Ж 6. - P. 694-701.
18. Decrease of mRNA editing after spinal cord injury is caused by down-regulation of ADAR2 that is triggered by inflammatory response [Text]/A.F. Di Narzo, A. Kozlenkov, Y. Ge et al. // Sci. Rep. - 2015. - Vol. 5, Art. 12615. - P. 1-15.
19. Serotonergic transmission after spinal cord injury [Text] / R. Nardone, Y. Holler, A. Thomschewski et al. //J. Neural. Transm. (Vienna). - 2015. - Vol. 122, № 2. - P. 279-295.
20. Regulation of serotonin-2C receptor G-protein coupling by RNA editing [Text] / C.M. Burns et al. // Nature. — 1997. — Vol. 387, № 6630. - P. 303-308.
21. RNA editing of the human serotonin 5-hydroxytryptamine 2C receptor silences constitutive activity [Text]/ C.M. Niswender, S.C. Copeland, K. Herrick-Davis et al. // J. Biol. Chem. — 1999. — Vol. 274, № 14. - P. 9472-9478.
22. Oliveri R.S. Mesenchymal stem cells improve locomotor recovery in traumatic spinal cord injury: Systematic review with meta-analyses of rat models [Text]/R.S. Oliveri, S. Bello, F. Biering-S0rensen // Neurobiol. Dis. — 2014. — Vol. 62. — P. 338-353.
23. Clinical observation of fetal olfactory ensheathingglia transplantation (OEGT) in patients with complete chronic spinal cord injury [Text]/ J. Wu et al. // Cell. Transplant. — 2012. — Vol. 21, Suppl. 1. - P. 33-37.
24. Amelioration of motor/sensory dysfunction and spasticity in a rat model of acute lumbar spinal cord injury by human neural stem cell transplantation [Text] / S. van Gorp et al. // Stem Cell. Res. Ther. - 2013. - Vol. 4, Article 57. - P. 1-22.
25. Spinal cord reconstruction using NeuroGel implants and functional recovery after chronic injury [Text]/ S. Woerly et al. // J. Neurosci. Res. - 2001. - Vol. 66, № 6. - P. 1187-1197.
26. Reconstruction of the transected cat spinal cord following NeuroGel implantation: axonal tracing, immunohistochemical and ultrastructural studies [Text]/ S. Woerly et al. // Int. J. Dev. Neurosci. - 2001. - Vol. 19, № 1. - P. 63-83.
27. Spinal cord repair with PHPMA hydrogel containing RGD peptides (NeuroGel) [Text] / S. Woerly et al. // Biomaterials. — 2001. - Vol. 22, № 10). - P. 1095-1111.
28. Prevention ofgliotic scarformation by NeuroGel allows partial endogenous repair of transected cat spinal cord [Text] / S. Woerly et al. // J. Neurosci. Res. - 2004. - Vol. 75, № 2. - P. 262-272.
29. Expression of heat shock protein (HSP)-25 and HSP-32 in the rat spinal cord reconstructed with NeuroGel [Text]/ S. Woerly et al. //Neurochem. Res. - 2005. - Vol. 30, № 6-7. - P. 721-735.
30. Цымбалюк В.И. Спинной мозг. Элегия надежды: Монография [Текст] / В.И. Цымбалюк, В.В. Медведев. — Винница: Новая Книга, 2010. — 944 с.
31. Модель переЫчення половини поперечника спинного мозку. I. Технiчнi, паmоморфологiчнi та клiнiко-експериментальнi особливостi[Текст]/В.1. Цимбалюк та т. //Укр. нейрохiрург. журнал. - 2016. - № 2. - С. 18-27.
32. Basso D.M. A sensitive and reliable locomotor rating scale for open field testing in rats [Text] /D.M. Basso, M.S. Beattie, J.C. Bres-nahan // J. Neurotrauma. - 1995. - Vol. 12, № 1. - P. 1-21.
33. Модель поперечного переЫчення половини спинного мозку. Частина II. Стан нервово-м'язового апарату, синдром посттравматичног спастичностi та хронiчний больовий синдром [Текст] / B.I. Цимбалюк та rn. // Укр. нейрохiрург. журнал. - 2016. - № 3. - С. 5-13.
Отримано 03.10.2016 ■
Цымбалюк В.И.1, Медведев В.В.2, Рыбачук O.A.3,5, Козявкин В.И.4, Драгунцова Н.Г.1
1ГУ «Институт нейрохирургии им. акад. A.n. Ромоданова НАМН Украины», г. Киев, Украина
2Национальный медицинский университет имени A.A. Богомольца, г. Киев, Украина
3ГУ «Институт генетической и регенеративной медицины НАМН Украины», г. Киев, Украина
"Международная клиника восстановительного лечения, г. Трускавец, Украина
5Институт физиологии имени A.A. Богомольца НАН Украины, г. Киев, Украина
ВЛИЯНИЕ ИМПЛАНТАЦИИ NEUROGEL™ В АССОЦИАЦИИ С КСЕНОГЕННЫМИ СТВОЛОВЫМИ КЛЕТКАМИ КОСТНОГО МОЗГА НА ДИНАМИКУ СИНДРОМА СПАСТИЧНОСТИ ПОСЛЕ СПИНАЛЬНОЙ ТРАВМЫ
В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Резюме. Цель — изучить влияние имплантации NeuroGel™ в ассоциации со стволовыми клетками костного мозга (СККМ) на динамику спастичности в третичной задней конечности крысы после травмы спинного мозга. Материалы и методы. Животные — белые беспородные крысы-самцы (5 мес., 250 г); группы: 1-я — травма спинного мозга (n = 16); 2-я — травма спинного мозга + гомотопическая имплантация фрагмента NeuroGel™ (n = 20); 3-я — травма спинного мозга + гомотопическая имплантация фрагмента NeuroGel™, ассоциированного с СККМ мыши (n = 16). Модель травмы — левостороннее пересечение половины спинного мозга на уровне Ти; длительность наблюдения — 28 нед., оценку показателя функции (ПФ) и показателя спастичности (ПС) задней ипсилатеральной конечности (ЗИК) проводили по шкалам Basso — Beattie — Bresnahan и Ashworth соответственно. Результаты. ПС ЗИК по состоянию на 28-ю неделю эксперимента в группе 1 составил 2,5 ± 0,4 балла по шкале Ashworth, в группах 2 и 3 — 1,7 ± 0,2 балла и 1,7 ± 0,3 балла соответственно. Достоверную разницу между значениями ПС ЗИК
в группах 1 и 2 выявляли на 7-е сутки, на 5-7-й и 12-24-й неделях, между группами 1 и 3 — на 7-е сутки, на 7-8-й и 16-й неделях; максимальную разницу ПС ЗИК между группами 2 и 3 — на 12-й неделе (р = 0,059). Динамика среднего значения ПС ЗИК в группах 2 и 3 однотипна, отличается отсутствием достоверного увеличения в течение 3-й недели, наличием достоверного увеличения в течение 3-4-го месяца. В отличие от группы 1 в группах 2 и 3 при отрицательной корреляции индивидуальных значений ПФ и ПС ЗИК в пределах каждого срока наблюдения определяли сильную положительную корреляцию значений обоих показателей, усредненных по группам, в течение общего периода наблюдения. Вывод. Ксенотрансплантация СККМ в комплексе с №игоОе1™ не приводит к достоверным изменениям уровня спастичности в сравнении с изолированной имплантацией №шоОе1™, однако существенно изменяет динамику этого осложнения спинальной травмы. Ключевые слова: травма спинного мозга; синдром спастичности; восстановительное лечение; тканевая нейроинженерия; искусственный тканевый матрикс; стволовые клетки костного мозга
Tsymbaliuk V.l.1, Medvediev V.V.2, Rybachuk O.A35, Kozyavkin V.I.4, Draguntsova N.G.1
1State Institution «Institute of Neurosurgery named after acad. A.P. Romodanov of NAMS of Ukraine», Kyiv, Ukraine 2The State Institution «Institute of Genetic and Regenerative Medicine of NAMS of Ukraine», Kyiv, Ukraine 3Bogomoletz National Medical University, Kyiv, Ukraine 4International Clinic of Rehabilitation, Truskavets, Ukraine 5Bogomolets Institute of Physiology, Kyiv, Ukraine
THE EFFECT OF NEUROGELTM USED WITH BONE MARROW STEM CELLS IMPLANTATION ON THE COURSE OF THE SPASTICITY SYNDROME AFTER EXPERIMENTAL SPINAL CORD INJURY
Abstract. Objective. To examine NeuroGel™ with bone marrow stem cells (BMSC) implantation on the dynamics of rat's paretic hind limb spasticity after experimental spinal cord injury. Materials and methods. Animals: outbred albino rats (male, 5.5 months, 250 g); experimental groups: 1 — spinal cord injury (n = 16); 2 — spinal cord injury + immediate homotopical transplantation of NeuroGel™ (n = 20); 3 — spinal cord injury + analogous transplantation of NeuroGel™ in association with adult mouse BMSC (n = 16). The model of injury was left-side spinal cord hemisection at Tn; the duration of observation was 28 weeks; the ipsilateral hind limb (IHL) function indicator (FI) and spasticity indicator (SI) were determined by the Basso — Beattie — Bresnahan scale (BBB) and Ashworth scale, respectively. Results. At the 28th week of the experiment IHL SI in group 1 was 2.5 ± 0.4 points at Ashworth scale, in group 2 and 3 — 1.7 ± 0.2 and 1.7 ± 0.3, respectively. Significant difference between the values of the IHL SI in groups 1 and 2 was found on the 7th day, during 5—7th and 12—24th week,
between groups 1 and 3 — on the 7th day, during the 7—8th and at the 16th week. The maximum difference between groups 2 and 3 IHL SI value was observed at the 12th week (p = 0.059). The dynamics of IHL SI average value in groups 2 and group 3 was similar, except for the lack of significant growth during the 3rd week, and the presence of significant growth during the 3—4th months. Unlike group 1, in groups 2 and 3 there was observed negative correlation between individual IHL FI and SI values in each of the observation terms combined with the strong positive correlation between these values along the observation period. Conclusion. BMSC xenotransplanta-tion using the NeuroGelTM does not lead to significant changes in the spasticity level compared to the isolated implantation using the NeuroGel™, but significantly alters the dynamic pattern of spinal injury complications.
Keywords: spinal cord injury; spasticity syndrome; restorative treatment; tissue neuroengineering; artificial tissue scaffold; bone marrow stem cells
26
MimHapoAHHH HeBponoriMHHH mypHan, p-ISSH 2224-0713, e-ISSH 2307-1419
№ 7(85), 2016
