5 курс / Пульмонология и фтизиатрия / Регенерация_скелетных_мышц_и_реакция_иммунной_системы_млекопитающих

à

á

Рис. 66. Тимус крыс, облученных в дозе 6 Гр, в условиях поперечной перерезки

обеих икроножных мышц и воздействия He-Ne лазера в течение месяца после их

травмы. В делящихся тимоцитах встречаются хромосомные аберрации: а – с моста-

ми (стрелка) и б – с фрагментами (стрелка). Срок наблюдения 60 сут после травмы

ìûøö. Óâ. × 900 (à, á).

90

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/

лись. К концу наблюдения (60 сут) практически у всех животных, но в разной степени отмечалось увеличение мозгового слоя за счет сокращения коркового слоя, исчезновение четкости границ между слоями. Вместе с тем, в корковом слое расположение лимфоидных клеток было более компактным (рис. 65 а, б). Часто встречались лимфоциты с пикнотическими ядрами и митотически делящиеся тимоциты, иногда с хромосомными аберрациями (рис. 66 а, б).

Данные морфометрического и цитогенетического анализа тимуса представлены на рисунке 67. При воздействии излучения He-Ne лазера в режиме 10 процедур в течение двух недель масса тимуса не отличалась достоверно по сравнению с контролем (без лазерного воздействия) на протяжении всего изученного срока, хотя средние значения абсолютной и относительной массы органа находились на более низком уровне. Излучение He-Ne лазера усиливало пострадиационное восстановление в клетках тимуса. Снижение процента митозов с хромосомными аберрациями наблюдалось в течение 30 сут, при этом после завершения лазеротерапии (через 14 сут) различия были статистически достоверны (41.0±2.1% в контроле и 28.0±4.0% в опыте, p<0.05). Однако в дальнейшем число аберрантных митозов постепенно увеличивалось и приближалось к контролю.

В условиях пролонгированного воздействия лучей He-Ne лазера (по 2–3 процедуры еженедельно в течение месяца) к моменту завершения лазеротерапии (30 сут) наблюдалась тенденция к увеличению абсолютной и относительной массы тимуса (p<0.1) по сравнению с соответствующим периодом у облученных животных без воздействия лазера. Лазерное излучение снижало цитогенетическое повреждение в клетках тимуса. Через 14 сут после 5 процедур лазерного воздействия различия в опыте и контроле были уже достоверны при p<0.01 (16±0.9% и 26±1.5%, соответственно). В дальнейшем уровень хромосомных аберраций несколько повышался, но все же оставался на 12 и 13% ниже по сравнению с контролем. Об эффективности пролонгированного режима лазеротерапии в условиях общего облучения крыс говорит также тот факт, что уже через 14 сут количество делящихся тимоцитов с хромосомными аберрациями было практически одинаковым у облученных и необлученных животных (16±0.9 и 15±0.7%, соответственно).

КОСТНЫЙ МОЗГ. Эффект излучения He-Ne лазера на клетки костного мозга был изучен только в условиях лазеротерапии травмированных мышц в начальные сроки регенерации (в течение первых двух недель после травмы мышц). Показана стимуляция процессов пострадиационного восстановления в клетках костного мозга (табл. 15). После окончания лазеротерапии (14 сут) количество клеток с хромосомными аберрациями уменьшилось с 39.1±0.8% в контроле до 28.8±1.5% в опыте, р<0.01. В дальнейшем более низкий уровень хромосомных аберраций у облученных крыс сохранялся. К концу наблюдаемого срока (60 сут) в 2–3 раза снижалось количество абер-

92

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/

рантных митозов с тяжелой патологией (фрагменты и мосты с фрагментами).

КОЖА. Лучи He-Ne лазера положительно влияли на заживление кожномышечной раны. При воздействии лазерных лучей в течение 15 сут к моменту завершения лазеротерапии осложнения наблюдались на 4-х из 18 оперированных конечностей. Однако это были лишь небольшие поверхностные нагноения в кожном шве. Кожно-мышечная язва образовалась только в одном случае, но мышечный регенерат при этом сохранился. К концу наблюдаемого срока никакого ухудшения при заживлении раны на оперированных конечностях не наблюдалось. Швы были чистые и гладкие.

В условиях более пролонгированного воздействия He-Ne лазера на обе оперированные задние конечности облученных крыс каких-либо осложнений при заживлении кожно-мышечной раны не наблюдалось. Из 18 прооперированных конечностей через 60 сут лишь в двух случаях отмечались струпики на коже.

Кроме описанных выше наблюдений было отмечено, что воздействие лучей He-Ne лазера на оперированные конечности крыс, облученных в дозе 6 Гр, повышает выживаемость животных. В ходе проведения эксперимента в контрольных сериях примерно половина животных погибала. При воздействии лазерного излучения на травмированные мышцы в течение первых 14 или 30 сут все крысы сохранили свою жизнеспособность.

94

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/

Обсуждение полученных результатов

Мы исследовали влияние низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) на регенерацию необлученных и облученных ионизирующей радиацией травмированных скелетных мышц крысы, а также реакцию центральных органов иммунной системы (тимуса и костного мозга). Изучали эффект гелийнеонового (He-Ne) и импульсного инфракрасного (ИК) лазеров, излучающих в красном и ближнем инфракрасном диапазонах светового спектра, обладающих неодинаковой энергией квантов и различающихся по глубине проникновения в биологические ткани. Влияние лазерного излучения на облу- ченные мышцы было исследовано в условиях локального воздействия рентгеновских лучей на скелетные мышцы в дозе 20 Гр и общего гамма-облуче- ния крысы в дозе 6 Гр.

Полученные нами результаты показали, что после полной поперечной перерезки целостность мышцы восстанавливалась и область травмы заполнялась регенерирующими мышечными волокнами с незначительными прослойками соединительной ткани между ними. К концу наблюдения (60 сут) масса мышечных регенератов не достигала величины массы мышц у интактного животного, но восстановленные мышцы более чем на 80% состояли из мышечной ткани (по занимаемой площади на гистологическом срезе). Такая же динамика изменения массы регенератов икроножных мышц и количества мышечной ткани в них после полной поперечной перерезки наблюдалась нами ранее, в том числе и у других видов животных (Булякова, Азарова, 1994). Полного восстановления массы мышечных регенератов никогда не происходит. В травмированных скелетных мышцах наряду с процессами регенерации мышечной ткани наблюдаются деструктивные изменения. Развитие этих процессов зависит от интенсивности повреждения мышцы. Результаты исследований, проведенных А.В. Володиной (1995) на электронно-микроскопическом уровне, показали, что в условиях обширной травмы или реплантации конечности крысы в травмированной скелетной мышечной ткани возможно «снижение камбиального резерва травмированной скелетной мышечной ткани (уменьшение числа клеток-сателли- тов, дегенеративные изменения в них, ограничение миобластического пути их дифференцировки), нарушение формирования мышечных волокон (атипичный саркомерогенез, неспособность миофибрилл располагаться параллельными рядами), развитие посттравматической микроангиопатии и снижение числа аксонов в нервных волокнах и терминалей в синаптических зонах». Мышечный регенерат всегда меньше и слабее, чем нормальная мышца, но сохранившиеся структурные элементы мышечной ткани обладают высокими компенсаторными возможностями и способны обеспечить функцию скелетной мышцы, близкую к норме (Женевская, 1974; Попова, 1976, 1984; Карлсон, 1986).

95

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/

Низкоинтенсивное лазерное излучение оказывало влияние на восстановление необлученных и облученных травмированных скелетных мышц. Эффективность воздействия лазерного излучения в значительной степени зависела от периода, в течение которого регенерирующие мышцы подвергались лазерной экспозиции.

При воздействии излучения He-Ne лазера на необлученные полностью перерезанные икроножные мышцы (10 процедур ежедневно в течение первых двух недель после травмы икроножных мышц, суммарно в дозе 4.5–5.4 Дж/см2 на каждую конечность крысы) положительный эффект проявлялся в ускоренном завершении реакции воспаления, снижении интенсивности деструктивных процессов в травмированной мышце, стимуляции пролиферации мышечных клеток и дифференцировки мышечной ткани, активном росте мышечных волокон в сторону области травмы и более полном восстановлении мышцы в целом. Сразу же после окончания лазеротерапии количество мышечной ткани имело тенденцию к увеличению, а соединительной ткани – к снижению. К концу наблюдаемого срока масса 60-суточных регенератов не отличалась достоверно от массы мышечных регенератов без лазерного воздействия, но количество соединительной ткани в них уменьшалось и составляло 87% от контроля.

Воздействие излучения He-Ne лазера в такой же дозе ежедневно в тече- ние третьей и четвертой недель после повреждения мышц способствовало усилению склеротизации мышечной ткани как в период лазеротерапии, так и до конца наблюдения (увеличение соединительной ткани между пучками мышечных волокон, в септах и вокруг крупных кровеносных сосудов). Масса 60-суточных регенератов была достоверно выше, чем масса контрольных регенератов, но соединительнотканные структуры в них составляли 116% от контроля.

Согласно данным литературы, инфракрасное лазерное излучение обладает большей биологической эффективностью. В отличие от He-Ne лазера лучи ИК лазера глубже проникают в ткани и имеют меньший коэффициент отражения (Полонский, 1985; Ковалев и др., 2008; Зубкова, 2009). Влияние излучения ИК лазера на регенерацию необлученных мышц было изучено нами при меньшей дозе и дробном пролонгированном режиме (10 процедур по 2–3 еженедельно в течение месяца, суммарно в дозе 3.6 Дж/см2 на каждую конечность животного). К концу наблюдаемого срока (60 сут) различия по величине массы регенератов между опытом и контролем были недостоверны. Уровень биосинтетических и биоэнергетических процессов не превышал соответствующие показатели в контрольных регенератах. Деструктивные процессы в травмированных мышцах имели тенденцию к снижению. Активность эластазы в тканях мышечных регенератов уменьшалась до 91% от контроля, а активность ее ингибитора увеличивалась и составила 138%, но уровень перекисного окисления липидов (ПОЛ) был достоверно высо-

96

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/

ким. Инфракрасное лазерное излучение в данной дозе и режиме воздействия усиливало склеротизацию мышечной ткани. Количество соединительнотканных структур в 60-суточных регенератах составляло 123% от контроля. Увеличение соединительной ткани в регенератах икроножных мышц способствовало ухудшению трофики тканей и снижению в них интенсивности микроциркуляции, что подтверждает также тенденция к уменьшению активности α2-МГ на 7% в мышечной ткани регенератов и на 21% в сыворотке крови. Известно, что α2-МГ влияет на проницаемость капилляров, снижает свертываемость крови, обеспечивая около 25% антитромбинового потенциала плазмы крови.

Наибольшая эффективность лазеротерапии необлученных травмированных мышц была отмечена при воздействии на ранних сроках их регенерации, когда активны деструктивные процессы в поврежденных тканях, развивается реакция воспаления, происходит рост грануляционной ткани, формируется сеть кровеносных сосудов, в область травмы врастают периферические аксоны и усиливается пролиферация клеточных элементов. Наблюдаемый эффект объясняется тем, что под влиянием НИЛИ происходит более ускоренное завершение реакции воспаления и усиление фагоцитарной активности макрофагов, необходимое для сравнительно быстрого очищения раны (Корытный, 1979; Косачев, Варзин, 2006). Снижаются деструктивные процессы в мышечной ткани, значительно увеличивается экспрессия антиапоптозного белка Bcl-2, что позволяет к концу исследуемого периода сохранить большее количество жизнеспособной мышечной ткани (Капичникова и др., 1987; Вялько и др., 1998; Shefer et al., 2002). Воздействие лазерных лучей повышает пролиферативную активность клеток-са- теллитов, миобластов в мышечной ткани, что необходимо для усиления регенерационной способности мышечной ткани и заполнения области травмы регенерирующими мышечными волокнами (Урунбаев и др., 1989; BenDov et al., 1999; Shefer et al., 2001, 2002). Лазеротерапия улучшает васкуляризацию в тканях (Kovačs et al., 1974; Козлов, 1991), повышает выработку ангиогенного фактора Т-лимфоцитами (Agaiby et al., 2000), способствуя тем самым улучшению трофики регенерирующих тканей, активному формированию капиллярной сети в мышечных регенератах, что и было отмечено нами на гистологических препаратах. Лазерное излучение стимулирует рост периферических аксонов, индуцирует процессы аксонального спраутинга и ускоряет формирование нервно-мышечных синапсов, улучшая восстановление сократительной функции мышечных регенератов (Рахишев, 1981; Самойлов, Козлов, 1991; Rochkind, 2007).

При воздействии лазерного излучения в более поздние сроки восстановления мышц, когда преобладают процессы роста и дифференцировки регенерирующих мышечных волокон, происходит стимуляция клеток соединительной ткани в регенерате (фибробластов) и соответствующих стволовых

97

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/

клеток в костном мозге. В результате активизируется рост соединительнотканных структур. В костном мозге, как известно, находятся и интенсивно размножаются клетки-предшественники макрофагов и фибробластов очага асептического воспаления, мигрирующие через сосудистое русло в область травмы, в данном случае в поврежденную мышцу, и заканчивающие в ней процесс дифференцировки (Хрущов и др., 1984; Мичурина и др., 1991). При воздействии He-Ne лазера в течение третьей и четвертой недель и ИК лазера в течение месяца после травмы мышц клетки костного мозга могут активно мигрировать в очаг заживления травмированных тканей на протяжении более длительного периода. Активированные макрофаги способны стимулировать пролиферацию фибробластов и формирование коллагеновых волокон. От активности макрофагов на том или ином этапе регенерации может зависеть ее конечный результат (Серов, Шехтер, 1981). Разрастание соединительнотканных структур в мышечном регенерате в период дифференцировки тканей осложняет их реваскуляризацию и реиннервацию, снижая в результате жизнеспособность регенерирующих мышечных волокон. Установлено, что нереиннервированные мышечные волокна регенерируют до формирования тонких поперечнополосатых мышечных волокон, а затем при отсутствии функционально активных нервно-мышечных контактов они постепенно атрофируются и замещаются соединительнотканными структурами (Женевская, 1974; Студитский, 1977; Карлсон, 1986).

Таким образом, полученные данные показали, что при изученных дозах и режимах воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения на необлученные травмированные мышцы возможно усиление склеротизации мышечной ткани в регенератах.

Низкоинтенсивное лазерное излучение оказывало положительный эффект на регенерацию облученных скелетных мышц как в условиях локального воздействия рентгеновских лучей на скелетные мышцы в дозе 20 Гр, так и общего гамма-облучения крысы в полулетальной дозе 6 Гр. В контрольных регенератах подавлялась реакция воспаления, нарушалось формирование грануляционной ткани, снижалась регенерационная способность мышечной ткани. После общего облучения животных в дозе 6 Гр в регенератах икроножных мышц в течение длительного периода отмечались гигантские клетки инородных тел, являющиеся, как известно, признаком вяло текущего воспаления. Это свидетельствует об общем угнетающем воздействии ионизирующей радиации на иммунную систему животного. После локального и общего облучения примерно в 2 раза снижалась масса регенерирующих мышц. Количество мышечной ткани в регенератах составляло в среднем 60% (по занимаемой площади на гистологическом срезе). Снижался уровень биосинтетических и биоэнергетических процессов в тканях.

Под влиянием излучения He-Ne и ИК лазеров в значительной степени восстанавливалась реакция воспаления, повышалась активность макрофа-

98

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/

гов, ускорялась резорбция продуктов тканевого распада, стимулировалась пролиферация клеток регенерирующих тканей, в том числе и мышечной ткани. В регенератах сохранялось большее количество мышечных структур, что подтверждает результаты, полученные нами ранее (Булякова и др., 1995).

Вместе с тем, при сравнительном анализе эффективности излучения HeNe и ИК лазеров на локально облученные (20 Гр) травмированные мышцы в одной и той же дозе (по 3.6 Дж/см2 на каждую конечность животного) и одинаковых режимах лазеротерапии (по 10 процедур в течение первых 15 или 30 сут после травмы мышц) были выявлены некоторые различия. В случае He-Ne лазера предпочтительнее была лазеротерапия в режиме 10 процедур в течение первых 15 сут после мышечной травмы. Так, масса 60-суточных мышечных регенератов не отличалась достоверно от массы регенератов контрольных крыс (без лазерного воздействия), но количество мышечной ткани в них было достоверно выше и составляло 129% от контроля. Завершался восстановительный процесс в мышцах. Метаболические показатели мышеч- ных регенератов, за исключением РНК, не отличались достоверно от контрольных величин, хотя некоторые из них и находились на более низком уровне. Снижались деструктивные процессы в тканях, о чем говорят уменьше-

ние уровня ПОЛ в тканях регенератов и высокая активность α -ПИ в сыво-

1

ротке крови. При дробном пролонгированном воздействии лучей He-Ne лазера в течение 30 сут восстановительный процесс в мышцах к концу наблюдаемого срока, по-видимому, еще не заканчивается. Масса 60-суточных регенератов была достоверно ниже, а количество мышечной ткани – достоверно выше (116%), чем в контроле. Однако в тканях регенератов встречались макрофаги, тучные клетки и наблюдался повышенный уровень ПОЛ, т.е. в тканях регенератов имели место процессы свободнорадикального окисления, поддерживалось состояние воспаления.

В условиях ИК-лазерного излучения более предпочтительным для регенерации облученных мышц был режим дробного пролонгированного воздействия. Так, воздействие лазера в режиме 10 процедур в течение первых 15 сут после травмы способствовало улучшению регенерационного процесса только в период лазерной экспозиции. После завершения лазеротерапии изученные морфометрические и метаболические показатели 60-суточных регенератов, за исключением абсолютной массы, не отличались от контроля. В условиях дробного пролонгированного воздействия лучей ИК лазера (10 процедур в течение 30 сут после мышечной травмы) масса 60-суточных регенератов также не отличалась от массы контрольных мышц, но в них содержалось достоверно большее количество мышечной ткани (123% от контроля). При этом деструктивные процессы в ней были выражены в меньшей степени, на что указывали некоторое снижение уровня перекисного окисления липидов в мембранных структурах клеток (ПОЛ) и сравнительно высокий уровень антиокислительной активности (АОА). Достоверно уменьшалась ак-

99

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/