CC BY
13
УДК: 612.832/.833:577.175.44]-02-092.9
О.Г. Родинський
ВПЛИВ ВЕСТИБУЛО- ТА КОРТИКОСП1НАЛЬНИХ ПОДРАЗНЕНЬ НА НЕЙРОНИ СПИННОГО МОЗКУ В УМОВАХ СПIНАЛЬНОÏ СУПЕРРЕФЛЕКСИ
Дтпропетровська державна медична академiя кафедра нормально'1 ф1зюлогИ' (зав. - д.мед.н., проф.П.О.Неруш)
Ключовi слова: спинний мозок, суперрефлекая, супрастнальт впливи
Key words: spinal cord, superreflexion, suprasinal influences
Резюме. Изучались суммарные разряды вентральных корешков, а также одиночных интернейронов и мотонейронов спинного мозга в ответ на сегментарную, вестибулярную и корковую стимуляцию у интактных крыс, а также у крыс в условиях спинальной суперрефлексии. Ее формировали путем совместного действия денервации конечности и системного воздействия 4-аминопиридина. Обнаружено резкое (в 3-8 раз) повышение амплитуды рефлекторных ответов на вестибулярные и корковые раздражения. Показано почти трехкратное увеличение конвергенции возбуждений на интернейронах и мотонейронах в условиях спинальной суперрефлексии. Выявлен различный характер вестибулярных и корковых влияний на сегментарные рефлексы спинного мозга в этих условиях. Обсуждаются механизмы возникновения спинальной суперрефлексии и участия в них супраспинальных структур. Summary. The combined discharges of ventral roots, single interneurons and motoneurons of a spinal cord in response to a segmentary, vestibular and cortex brain stimulation in intact rats and in rats in conditions of spinal superreflexion were studied. It was formed by a joint action of extremity de-nervation and systemic influence of 4-aminopyridine. It was revealed a sharp rise (by 3-8 times) of reflex answers amplitude on vestibular and cortex brain irritations. Almost triple augmentation of irritation convergence on interneurons and motoneurons in conditions of spinal superreflexion is shown. Various character of vestibular and cortex brain influences on segmentary reffexes of a spinal cord in these conditions is revealed. Mechanisms of spinal superreflexion originating and participation of supraspinal structures in them are discussed.
Рашше нами було показано, що в певних умо-вах рефлекторна збудливють нейрошв спинного мозку збшьшуеться до надзвичайного рiвня [5,6]; цей стан названий нами стнальною супер-рефлекшею. Разом iз цим, вивчати супрастнальт впливи в цьому випадку було неможливо, оскшьки модель суперрефлекси формувалася з пошкодженням спинного мозку. Ми застосували нову модель сшнально! суперрефлекси, яка давала можливють використати супрасшнальне подразнення [8,9]. Вивчення характеру вщпо-вщей нейрошв на супрастнальну стимулящю, по-перше, дозволить тдтвердити, чи пов'язаний процес шдвищення збудливосп при денерваци з постсинаптичними змшами на мембраш мото-нейрошв [11]; по-друге, дозволить ощнити сту-тнь тдсилення збудливосп нейрошв з боку низхщних шляхiв спинного мозку, по-трете, ощнити змши конвергенцп на нейронах спинного мозку в умовах суперрефлекси.
Мета дослщження - вивчити особливосн низ-хщних вестибулярних та коркових впливiв на
спинний мозок, який знаходиться у сташ надзви-чайно високо1 збудливосп - суперрефлекси.
МАТЕР1АЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛ1ДЖЕНЬ
Дослiдження проведено на 89 статевозрших щурах-самцях масою 220-240г.
Тваринам за методикою, описаною ранiше [8], формували стан стнально! суперрефлекси за до-помогою попередньо! денерваци та системного введення 4-амшошридину («Sigma», США) в до-зi 0,15 мг/кг.
Тваринi робили ламшектомда та розмiщали в стереотаксичному пристро! СЕЖ-5. Подразнення вестибуло-спiнальних низхвдних шляхiв проводили шляхом стимуляцп круглого вшна лабь ринту пачкою (2-3 стимули) електричних iмпуль-сiв [12,14]. Кортико-сшнальну стимуляцiю здш-снювали через коакшальний металевий бшоляр-ний електрод зовшшшм дiаметром 2 мм, також пачкою iмпульсiв (4-5 стимулiв) у мющ проекцп на моторну кору протилежно1 кiнцiвки тварини [1].
Пщ час гострого дослщу застосовували тю-пентал (0,3 мг/100 г маси тварини, внутршньо-очеревинно). Тварина знаходилася на штучному диханш, для зменшення дихальних пульсацiй мозку застосовували двобiчний пневмоторакс.
Бiоелектричну активнiсть окремих нейрошв реестрували зовнiшньоклiтинно за допомогою скляних мiкроелектродiв, заповнених 4М розчи-ном №С1 (опiр 10-30 МОм) [3,10].
Сумарну актившсть мотонейронiв вiдводили вщ вентральних корiнцiв (RVL5) у вщповщь на
подразнення дорсального корiнця цього ж сегменту або супрасшнальних структур.
Отримаш вiдповiдi оцифровували за допомогою комп'ютера та обробляли за допомогою традицшних методiв варiацшноl статистики [4].
РЕЗУЛЬТАТИ ТА IX ОБГОВОРЕННЯ
На рис.1 наведена характеристика вестибу-лярних впливiв та !х взаемодiй iз сегментарними реакщями у iнтактних щурiв та у щурiв iз супер-рефлексiею.
100 -# 1
40 20
40 ........
20--„____„...............................—-—---------_____ _
0 2 4 е в 10 13 20 30 40 во МС
Рис.1. Середнi характеристики рефлекторних в1дпов1дей (А,Б) та взаемодп вестибулярних та сегментарних подразнень (В,Г) у штактних тварин (1) та тварин в умовах спшальнот суперрефлекси (2). А - пори" виникнення (а), латентний першд (б), тривалiсть рефлекторних розрядiв (в); Б - осцилограми
ввдповвдей на вестибулярну стимуляцiю (а); б - середня ампл^уда першого, в - другого компоненту розряду на вестибулярну стимулящю; В - вплив попередньот вестибулярнот стимуляци на перший; Г -другий компоненти моносинаптичнот сегментарнот вiдповiдi
Прим1тки: на цьому та на наступному рисунку за 100% прийнят показники, отримаш у штактних тварин; дов1рч1 штервали - М±т; достов1рш змши позначен з1рочками: *р<0,05; ; **р<0,01; ***р<0,001
Середнiй порiг виникнення вестибулярно! вщ-повiдi у iнтактних тварин становив 198,0±14,5 мкА (п=7) - у подальшому всi данi у штактних тварин прийнят за 100%. В умовах суперрефлекси цей показник зменшувався майже вдвiчi i становив 55,9±4,8% вiд аналогiчного показника у штактних тварин (п=8; р<0,01) - рис.1,А,а; 1,2. Суттево зменшувався i латентний перiод (ЛП) вiдповiдi на вестибулярну стимулящю - до 54,4±4,6% у тварин з явищами суперрефлекси (п=8; р<0,01) - рис.1,А,б; 1,2. Тривалють рефлек-
торно! вiдповiдi достовiрно не змiнювалася (рис.1, А, в; 1, 2).
Звертае на себе увагу змша ампл^уди рефлекторних вщповщей (РВ), що дуже помина на осцилограмах (рис.1, Б, а; 1, 2.). У штактних тварин РВ е двокомпонентною; середня ампттуда першо! вiдповiдi 1,04±0,07 мВ, друго! - 0,30±0,04 мВ (п=10). В умовах же суперрефлекси перший компонент збшьшуетъся бiльше нiж у 2,5 раза (263,4±15,6%), а другого - бшьше нiж у 8 разiв!
06/ Том XI/1
5
(826,2±20,0%), п=8, р<0,01 - рис.1,Б,б; 1,2; в, 1,2.
Змшюетъся i характер взаeмодiй сегментар-них i вестибулярних впливiв. Так, якщо у штакт-них тварин попередне вестибулярне подразнення викликае помiтне гальмування першого компонента моносинаптично! РВ (рис.1, В, 1), то у ви-падку суперрефлекси виникае достовiрне полег-
шення цих вiдповiдей (рис.1,В,2). Таким же чином реагуе i другий компонент моносинаптично! сегментарно! рефлекторно! вiдповiдi (рис.1, Г; 1, 2).
Схожа картина, хоч i з певними особли-востями, спостершаеться при вивченнi кортико-спiнальних впливiв (рис.2).
Рис.2. Середнi характеристики рефлекторних вщповвдей (А,Б) та взаемоди коркових та сегментарних подразнень (В,Г) у штактних тварин (1) та тварин в умовах спшальнот суперрефлекси (2). А - пор^ виникнення (а), латентний першд (б), тривалiсть рефлекторних розрядiв (в); Б - осцилограми ввдповвдей
на стимуляцiю моторних дшянок кори головного мозку; б - середня амплггуда першого, в - другого компоненту розряду на коркову стимулящю; В - вплив попередньот корковот стимуляцп на перший; Г -другий компоненти моносинаптичнот сегментарнот вiдповiдi
У iнтактних тварин пори виникнення вщ-повiдi на подразнення моторно! кори становив 209,0±23,0 мкА (п=8). У тварин же iз суперреф-лексiею цей показник достовiрно зменшувався (55,9±4,8%, п=8, р<0,01) - рис.2,А; а,1,2. Бiльш нiж у два рази зменшений ЛП РВ (54,4±4,6%, п=8, р<0,01) - рис.2,А; б,1,2. На вiдмiну вiд вестибулярних впливiв, зменшуеться тривалiсть кортико-сшнальних вiдповiдей (рис.2,А; в,1,2).
Як i у випадку з вестибулярною активащею, на осцилограмах iз РВ у тварин iз суперреф-лексiею надзвичайно пiдвищена амплiтуда вщпо-вiдей на подразнення моторно! кори (рис.2, Б;
а,1,2). При цьому стутнь цього тдвищення на-вiть бiльше, шж у випадку вестибулярно! стимуляцп. Так, середня амплiтуда першого i другого компонентiв вiдповiдi - у штактних тварин -0,51±0,06 мВ (перший компонент) та 0,31±0,05 мВ (другий компонент) - п=10. У тварин же iз суперрефлексiею ампл^уда першого компонента вiдповiдi зростае до 468,4±8,7%, а другого -861,2±16,4% (п=8; р<0,01) - (рис.2,Б; б,1,2; в,1,2).
Цiкавою знахiдкою е практично вщсутш зм> ни сегментарних рефлекшв на попередню корти-ко-спiнальну стимулящю. Так, полегшуюча дiя на перший компонент (рис.2,В; 1,2) та другий
компонент (рис.2,Г; 1,2) моносинаптично1 вiдпо- Конвергенщя сегментарних та супрасшналь-вiдi зберпаеться i у iнтактних тварин, i у тварин з них впливiв на окремих нейронах спинного моз-явищами спшально1 суперрефлексн. ку наведена в таблищ.
Конвергенц1я сегментарних та супрасшнальних вплив1в на окремих штернейронах та мотонейронах спинного мозку у штактних тварин (1) та у тварин за умов сшнально1
суперрефлексн (2)
Ввдповвдь на 1нтернейрони Мотонейрони
подразнення RDL5+... 1 2 1 2
А вестибулярне подразнення 37,2% (п=51) 94,3% (п=33) 30,8% (п=13) 75,0% (п=12)
Б шркове подразнення 18,6% (п=43) 73,3% (п=22) - 56,7% (п=9)
В вестибулярне + тркове подразнення 23,2% (п=43) 74,4% (п=30) - 25,0% (п=12)
П р и м [ т к а . Прочерк у таблищ - конвергенци не знайдено. п= - кшьюсть зареестрованих нейрошв. За 100% р1вень конвергенци прийнят вщповвд на сегментарне подразнення дорсального коршця п'ятого поперекового сегмента (RDL5).
Звертае на себе увагу рiзке зростання ступеня конвергенци в умовах суперрефлексн. Так, у ш-тернейрошв ступiнь конвергенци' до вестибуляр-них стимулiв збiльшуеться практично втричц близька картина спостерiгаеться i у мотонейро-нiв (графа А; 1,2; штернейрони, мотонейрони). Суттево збшьшуеться конвергенцiя сегментарних та кортико-сшнальних впливiв на штерней-ронах (табл., Б; 1,2); бшьше того, з'являються i вiдповiдi мотонейронiв (табл., Б; 1,2), хоч у ш-тактних тварин викликати щ реакцн нам не вда-лося.
Врешт^ майже в три рази за умов суперрефлексн збшьшуеться кшьюсть штернейрошв, як вiдповiдають одночасно i на сегментарш, i на вестибулярнi, i на кiрковi подразнення (табл., В, штернейрони; 1,2). З'являються мотонейрони, яю також одночасно реагують на всi три види подразнень (табл., В, мотонейрони; 1,2).
Даш, що нами отримаш, можна штерпрету-вати наступним чином. Оскшьки синапси вiд сегментарних проекцш та волокна низхiдних шляхiв розташовуються на рiзних дiлянках мем-брани мотонейрона [2,13], то, очевидно, одним iз механiзмiв суперрефлексн е тдвищення чутли-востi постсинаптично1 мембрани до медiатора, що розповсюджуеться вiд деаферентованих сегментарних синапсiв. Другим фактором, який за-безпечуе настiльки рiзке пiдвищення амплiтуди вiдповiдей на супрастнальне подразнення, е,
iмовiрно, активацiя викиду медiатора iз синапсiв волокон низхщних шляхiв, яка зумовлена дiею 4-АП [15].
Нарештi, одним iз факторiв, якi теж шдвищу-ють збудливiсть нейронiв спинного мозку, е майже триразове збшьшення конвергенци' збу-дження на iнтер- i мотонейронах спинного мозку в умовах суперрефлексн.
Разом iз тим, незважаючи на таке виразне пiдсилення рефлекторних вщповщей як iз вести-було-, так i з кортико-спiнальних шляхiв абсолютна ампл^уда цих вiдповiдей (7-9 мВ) не в змозi викликати повторш розряди, якi пов'язанi зi збудженням сусiднiх волокон, що були отримаш у попередшх роботах [6,7,8] при ак-тивацн аферентних волокон групи 1а.
П1ДСУМОК
За умов спшально1 суперрефлексн вщбува-еться рiзке (у 3-8 разiв) пiдвищення ампттуди рефлекторних вiдповiдей на вестибулярне та юркове подразнення, зменшення латентного пе-рiоду та порогу !х виникнення. Знайдено практично триразове збшьшення конвергенци на ш-тернейронах та мотонейрош за умов суперрефлексн. Виявлено рiзний характер вестибулярних та юркових впливiв на сегментарнi рефлекси спинного мозку. Отримаш даш мають певне зна-чення в розкритп механiзмiв гiперзбудливостi нейронiв спинного мозку у випадку хронiчного болю, судомних станiв, епшепсн.
06/ Том XI/1
7
СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ
1. Вольнова А.Б., Ленков Д.Н. Организация моторного представительства в неокортексе белой крысы: данные макро- и микростимуляции // Журнал высшей нервной деятельности. - 1982. - Т. 32, вып. 1. - С. 122-129.
2. Гетерогенность возбуждающих синаптических входов в спинальных мотонейронах лягушки / Калинина Н.И., Курчавый Г.Г., Шупляков О.В. и др. // Журн. эволюц. биохимии и физиол. - 1989. - Т. 25, №6. - С. 755-762.
3. Камкин А.Г., Киселева И.С. Техническое обеспечение микроэлектродного исследования клеток. - М.: Высшая школа, 1989. - 174 с.
4. Лакин Г.Ф. Биометрия. - М.: Высшая школа, 1990. - 351 с.
5. Макий Е.А., Краюшкина И.А. Особенности спинальной гиперрефлексии после одновременных комбинированных перерезок седалищного нерва и спинного мозга у крыс // Нейрофизиология/№и-rophysiology. - 1994. - Т. 26, №3. - С. 196-202.
6. Макий Е.А., Краюшкина И.А. О возможности эфаптического возбуждения волокон вентрального корешка в условиях особо выраженной спинальной гиперрефлексии // Бюлл. эксперим. биологии и медицины. - 1995. - №6. - С. 581-583.
7. Макий Е.А., Неруш П.А., Родинский А.Г. Сегментарная рефлекторная активность в условиях суперрефлексии, вызванной действием веществ, которые повышают возбудимость спинного мозга // Ней-рофизиология/Neurophysiology. - 2000. - Т. 32, №2. -С. 120-127.
8. Макий Е.А., Родинский А.Г. Два способа
моделирования спинальной суперрефлексии у крыс // Нейрофизиология/Neurophysiology. - 2005. - Т.37, №2. - С. 157-163.
9. Пат. 5652 А Украгна, МПК А61В5/00. Споаб збудження нервових волокон нервового стовбура: Пат. 5652 А Украша, МПК А61В5/00 е.А. Макш, О.Г. Родинський. - №20040706248; заявл. 27.07.2004; опубл. 15.03.2005; Бюл.№3.
10. Первис Р. Микроэлектродные методы внутриклеточной регистрации и ионофореза. - М.: Мир, 1983. - 108 с.
11. Родинський О.Г. Пвдвищення збудливосп мотонейрошв спинного мозку бiлих щурiв тсля пере-рiзу свдничного нерва мае постсинаптичну природу // Медичш перспективи. - 2004. - Т. IX, №4. - С. 13-17.
12. Сердюченко И.Я., Сябро П.И., Макий Е.А. Электрические ответы передних корешков при стимуляции бульбарных пирамид и лабиринта у животных с денервированной конечностью // Физиол. журн. - 1983. - Т. 29, №6. - С. 679-683.
13. Шаповалов А.И. Нейроны и синапсы суп-распинальных систем. - Л.: Наука, 1975. - 228 с.
14. Jankelowitz S.K., Colebatch J.G. Galvanic evoked vestibulospinal and vestibulocollic reflexes in stroke // Clin. Neurophisyol. - 2004. - Vol. 115, N 8. -P. 1796-1801.
15. Taccola G., Nistri A. Low micromolar concentrations of 4-aminopyridine facilitate fictive locomotion expressed by the rat spinal cord in vitro // Neurobiology Sector and INFM Unit. - International School for Advanced Studies. - 2004. - Via Beirut 4, 34014 Trieste, Italy. - 14р.
♦
УДК 611.12:611.012-02:547.262]-092.9 М.А. Mammanip
ФОРМУВАННЯ КОНУСНО-СТОВБУРОВОГО В1ДД1ЛУ СЕРЦЯ У МИШАЧИХ ТА КУРЯЧИХ ЗАРОДК1В П1Д ВПЛИВОМ РЕТИНОеВО1 КИСЛОТИ
Дтпропетровська державна медична академiя кафедра анатомИ людини
(зав. - Засл. дiяч науки i технiки Укра'ши, д. мед. н., проф. В.О.Козлов)
Ключовi слова: мишачий зародок, курячий зародок, кардюгенез, ретиноева кислота Key words: mouse embryo, chick embryo, cardiogenesis, retinoic acid
Резюме. Целью нашей работы было выявление нарушений развития конусно-стволового отдела (КСО) сердца у мышиных и куриных зародышей после воздействия ретиноевой кислоты (РК). Беременным самкам мышей вводили интраперитонеально однократно РК в дозе 70 мл/г веса самки в середине 9-х суток эмбриогенеза, на куриный зародыш наносили 1 мкг РК в 1 мкл 2% раствора диметилсульфоксида. При исследовании мышиных зародышей на 10-е, 11-е, 12-е и 14-е сутки эмбриогенеза и куриных на 4-е, 5-е, 6-е и 8-е сутки обнаружились аномальное
