Введение к работе
Актуальность проблемы. Как известно, мышечная система млекопитающих адаптирована к действию гравитационных сил, присутствующих на Земле. Устранение опорной нагрузки в условиях реальной невесомости или в эксперименте на Земле неизбежно ведёт к развитию гипогравитационного двигательного синдрома, проявляющегося мышечной слабостью, атонией, арефлексией, атрофией мышечных волокон. К настоящему времени показано, что в условиях микрогравитации происходят специфические изменения активности двигательных нейронов, иннервирующих тыльные сгибатели и разгибатели в голеностопном суставе, а также самих волокон, составляющих эти мышцы [И. Б. Козловская, 2007].
Несмотря на обширный раздел гистофизиологии, посвящённый двигательным единицам, практически малоизученными остаются изменения, как в нервном, так и в мышечном звене их, происходящие в условиях краткосрочной микрогравитации и последующего кратковременного (до 7 суток) периода реадаптации. Так, например, до сих пор неизвестны «тонкие» морфофункциональные процессы, протекающие в соматических клетках мотонейронов, иннервирующих скелетные мышцы в указанных выше условиях. Кроме того, установив динамические изменения профиля метаболизма в мышечных волокнах, и сопоставив таковые с изменениями в мотонейронах, составляющих вместе с ними общие моторные единицы, можно проследить их взаимоотношения. Следовательно, изучив и, самое главное, поняв эти структурные и физиологические изменения (т.н. адаптационные перестройки) на ультраструктурном (гистологическом) уровне, появляются возможности влиять на эти процессы.
Таким образом, актуальность настоящего исследования - в необходимости получения новых фундаментальных знаний об активности спинальных мотонейронов и изменениях волокон скелетных мышц, иннервируемых ими в условиях постатрофического восстановления, путём изучения реакции этих морфологических структур.
Цель и задачи исследования. Целью работы является изучение изменений (реакции) мотонейронов и мышц, иннервируемых ими у крыс в условиях постгипокинетической реадаптации.
В связи с поставленной целью, возникает необходимость в решении следующих задач:
-
выявить динамику сырого и сухого веса мышц голени (камбаловидной и передней большеберцовой) в ответ на последующую после функциональной разгрузки реадаптацию;
-
определить изменения площади поперечного сечения волокон этих мышц в процессе антиортостатической гипокинезии и при восстановлении, и сравнить их между собой;
-
исследовать энергетические субстраты в волокнах указанных мышц, а именно - содержание полисахарида гликогена и триглицеридов;
-
оценить морфологические показатели мотонейронов (определить площадь перикариона мотонейронов; изучить ядерный аппарат мотонейронов на наличие c-fos белков);
-
выявить наиболее информативные (лабильные) для данных экспериментальных условий клеточные маркёры1) мотонейронов и волокон мышц, иннервируемых ими.
Научная новизна. В настоящей работе впервые:
показано частичное восстановление как сырого, так и сухого веса камбаловидной мышцы (musculus soleus) крысы за период 7-суточного восстановления;
обнаружено, что недельное восстановление сопровождается полным возвращением значений сырого веса передней большеберцовой мышцы (musculus tibialis cranialis) крысы к исходным;
показано значимое повышение содержания гликогена в мышечных волокнах I и II типа передней большеберцовой мышцы на третьи сутки реадаптации по сравнению с двухнедельным вывешиванием и 7-суточным восстановлением.
продемонстрировано, что содержание триглицеридов в волокнах обоего типа камбаловидной мышцы крысы в конце второй недели моделируемой гипогравитации не отличается значимо ни от контроля, ни от реадаптационного периода;
выявлено снижение содержания триглицеридов в быстрых и медленных волокнах передней большеберцовой мышцы по окончании 3 и 7 суток постгипокинетической реадаптации;
установлено отсутствие динамики содержания ядерных с-fos белков, а также ______________
1) В настоящей работе под клеточными маркёрами, или маркёрами функционального состояния клеток, следует понимать изучаемые параметры (показатели), изменение которых свидетельствуют о функциональном состоянии клеток (мышечного волокна, мотонейрона).
размера (площади) перикариона мотонейронов, иннервирующих мышцы голени у крысы после двухнедельного периода устранения опоры и на протяжении раннего периода реадаптации.
Научно-практическая ценность. Диссертационная работа относится к фундаментальным исследованиям.
Совокупность полученных в ходе проведённого экспериментального исследования данных и их анализ дают представление о характере метаболических изменений, происходящих в различных структурах двигательных (моторных) единиц в условиях моделируемой микрогравитации и восстановления после неё. Полученные данные являются важными для дальнейшего изучения механизмов метаболической регуляции, происходящих в двигательной системе в течение постгипокинетической реадаптации, что существенно для клеточной биологии, цитологии, гистологии.
В целом, результаты настоящей работы расширяют представления об особенностях нормальной гистологии нервной ткани спинного мозга и скелетной мышечной ткани, и могут послужить методологической основой для научного обоснования и разработки эффективных способов коррекции гипокинетических мышечных синдромов, профилактических мероприятий как в авиакосмической медицине, так и в клинике нервных болезней.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Постгипокинетическое восстановление (на сроках 3 и 7 суток) после двухнедельной функциональной разгрузки крысы, выполненной путём антиортостатического подвешивания их приводит к полному или почти полному восстановлению изученных параметров мышц-антагонистов области голени, а именно сырого и сухого веса мышц, внутриклеточного содержания энергетических субстратов – триглицеридов и гликогена.
-
Ни двухнедельный период гипогравитационной разгрузки, ни последующее краткосрочное восстановление не приводят к существенным изменениям в количестве мотонейронов, иннервирующих изученные мышцы, площади перикариона этих клеток и содержании ядерных с-fos белков, как индикатора клеточного стресса.
-
Изменения в мышечных волокнах являются более динамически выраженными, нежели таковые, происходящие в процессе эксперимента в мотонейронах, иннервирующих эти мышцы.
Апробация работы. Диссертация апробирована на заседании кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии Первого МГМУ имени И. М. Сеченова 07 мая 2013 года (Протокол № 5), рекомендована к защите. Результаты исследований и основные положения настоящей работы были представлены и обсуждены на: Конференции Общества молодых учёных и специалистов Первого МГМУ имени И. М. Сеченова: «Аспирантские и докторантские чтения: Дерзания нового времени – поиск инноваций» (Москва, Россия, 2012), VI Всероссийской конференции молодых учёных-медиков (Казань, Россия, 2012), 77-й Республиканской научной конференции студентов и молодых учёных с международным участием «Вопросы теоретической и практической медицины» (Уфа, Россия, 2012), XI Конгрессе Международной ассоциации морфологов (Самара, Россия, 2012).
Личный вклад автора. Вклад автора в данную научную работу является определяющим. Автору принадлежит ведущая роль в выборе направления исследования. Весь материал диссертации собран, обработан и проанализирован лично автором. Полученные результаты изложены в научных публикациях и докладах.
Публикации. Результаты настоящей диссертации изложены в десяти публикациях в научных журналах и сборниках (материалах) конференций, из них четыре - в ведущих российских рецензируемых журналах, входящих в Перечень Высшей аттестационной комиссии при Министерстве образования и науки Российской Федерации.
Внедрение. Материалы диссертации используются в учебно-педагогическом процессе при подготовке студентов на кафедре гистологии, цитологии и эмбриологии ГБОУ ВПО Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (имеется акт внедрения) и в практической работе лаборатории миологии Федерального государственного бюджетного учреждения науки Государственного научного центра Российской Федерации - Института медико-биологических проблем Российской академии наук (ФГБУН ГНЦ РФ – ИМБП РАН), занимающейся проблемами адаптации двигательной системы к условиям невесомости.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания организации эксперимента и методик обработки биологического материала, изложения результатов проведённого исследования и их обсуждения, общего заключения, выводов, и указателя литературы; представлена в одном томе объёмом 104 страницы печатного текста, иллюстрирована 29 рисунками, 5 таблицами; библиографический список содержит 204 цитируемых источника, из которых 61 - отечественный и 143 - зарубежных. Диссертация изложена на русском языке.
![Сравнительная характеристика морфологических изменений скелетной мышцы в условиях ее прижизненного и посмертного повреждения [Электронный ресурс]](/i/i/4286/191740.png "Сравнительная характеристика морфологических изменений скелетной мышцы в условиях ее прижизненного и посмертного повреждения [Электронный ресурс] Григорьева Юлия Владимировна")
