Концепция нейропластичности является одним из главных элементов доктрины современной неврологии. При этом модуляция структуры соматосенсорных проекционных зон в коре головного мозга была первоначально изучена при периферической сенсорной депривации (деафферентация при местной анестезии), травмах периферических нервов, ампутации конечностей [1, 2]. В связи с этим травматическая аксонотомия считается одной из наиболее адекватных моделей для изучения нейропластичности применительно к различным структурам нервной системы.

В настоящее время известно, что при локальном повреждении ствола нерва развиваются изменения аксонов как в сторону мышцы в виде валлеровской дегенерации (антероградная дегенерация), так и в сторону мотонейрона в виде ретроградной дегенерации [1, 3, 4]. Причем повреждение аксона является триггером нейропластических изменений как в проксимальной части аксона (ретроградные аксональные изменения), так и в теле мотонейрона (ретроградные нейрональные изменения). Эти изменения включают аксональную атрофию, формирование миелиновых «пузырей» (фокальный внутримиелиновый отек), снижение синтеза нейрофиламентов, разрушение и дисперсию телец Ниссля (хроматолизис), перестройку цитоскелета, нарушение синтеза нейромедиаторов, гипертрофию тела мотонейрона [1, 5].

Все указанные изменения носят временный характер, имеют принципиальные особенности в разные периоды посттравматического восстановительного процесса и поддаются модуляции методами медикаментозной и немедикаментозной терапии.

Цель настоящего исследования - изучение влияния антихолинэстеразного препарата нейромидин и трансспинальной магнитной стимуляции (ТМС) на нейропластические аксональные изменения седалищного нерва (СН) у крыс при экспериментальном невротмезисе с последующим наложением эпиневрального шва.

Экспериментальный невротмезис вызывался хирургическим путем в несколько этапов. Вначале производился разрез кожного покрова по проекционной линии левого СН крысы, нерв выделялся и отграничивался от остальных тканей. Затем СН пересекался поперек на уровне верхней трети бедра, создавался диастаз и накладывался эпиневральный шов в месте пересечения. По завершению операции рана ушивалась.

Далее животных (25 крыс) разделили на три группы: в 1-й (контрольной) группе (5 животных) лечение не проводилось. Во 2-й группе (10) проводили ритмическую ТМС интенсивностью 0,8-1,0 Тл, частотой 3 Гц и продолжительностью 3-5 мин ежедневно в течение 1 мес после перерезки нерва. В 3-й группе (10) животные получали внутримышечные инъекции нейромидина в дозе 0,035 мг (эквивалентно дозе препарата при применении в клинической практике) ежедневно в течение 1 мес.

Весь послеоперационный период вплоть до окончания эксперимента все животные наблюдались с целью оценки общего состояния (для исключения послеоперационных осложнений), неврологического статуса (степень пареза денервированной конечности) и определения тонуса мышц левой задней конечности с помощью миотонометра (проводилось сравнение со здоровой правой задней конечностью). Для исследования нейроморфологических особенностей естественной и модулированной нейропластичности проводили светооптическое и электронно-микроскопическое изучение СН крыс во всех группах в зоне выше места пересечения нерва через 1 мес от начала эксперимента. Материал для электронно-микроскопического исследования готовили по стандартным методикам [6]. Полутонкие эпон-аралдитовые срезы нерва толщиной до 1 мкм окрашивали по методу Ниссля для световой микроскопии. Ультратонкие срезы из того же участка нерва толщиной 300-500 нм контрастировали цитратом свинца по Рейнольдсу и уранилацетатом и изучали на электронном микроскопе «LEO-910» (Германия).

Общее состояние подопытных животных весь период наблюдения оставалось удовлетворительным. В клинической картине у всех крыс непосредственно после пересечения СН наблюдался вялый парез конечности ниже уровня невротмезиса, сопровождавшийся выраженной гипотонией денервированных мышц на стороне повреждения (коэффициент асимметрии составил 70%). Достоверных различий ЧСС в контрольной и экспериментальных группах крыс не было.

Наблюдение на протяжении 30 дней за состоянием крыс экспериментальных и контрольной групп показало, что при лечении травматической нейропатии у крыс экспериментальных групп уже через 14 дней после начала лечения нейромидином и ТМС отмечался ряд позитивных изменений, в том числе в виде нормализации тонуса мышц левой задней конечности - коэффициент асимметрии составил 30%; при этом у животных контрольной группы коэффициент асимметрии был 50%.

При электронномикроскопическом исследовании в структуре оболочки нерва (ОН) выше места его пересечения при отсутствии лечения через 30 суток наблюдались отчетливые признаки нарушения архитектоники в виде наличия расширенных прозрачных пространств между клетками, в части из которых наблюдались признаки дистрофии по светлому типу. В эндоневрии СН крыс, которым лечение не проводилось, имели место косвенные признаки нарушения целостности гематоневрального барьера и воспаления, на что указывало присутствие свободных макрофагов, лимфоцитов и нейтрофильных лейкоцитов (рис. 1).

После 30-дневного лечения ипидакрином в ОН выше места пересечения сохранялись умеренные признаки воспаления, ее клеточный слой был несколько дезорганизован, а эндоневрий - не восстановлен до конца. Вблизи оболочки встречались миелиновые (МВ) и безмякотные волокна (БМВ) с нормальными аксонами и умеренно измененным миелином. При лечении с применением ТМС (2-я группа) ОН выше места пересечения имела структуру, наиболее близкую к нормальной. Составляющие ее клетки были умеренно гипертрофированы, что придавало ей большую толщину по сравнению с аналогичными показателями у животных в других группах (рис. 1).

Выше уровня невротмезиса как в БМВ, так и в МВ у животных контрольной группы наблюдалась аксонопатия по светлому типу. Миелиновая оболочка была сильно изменена: в одних волокнах она была разволокнена, а в других - очень плотная, с неразличимыми ламеллами (рис. 2, а).

В группе животных, не получавших лечения, большинство ядер леммоцитов имели нетипичные рисунок хроматина и форму, а в отдельных ядрах наблюдались признаки апоптоза. В цитоплазме леммоцитов был снижен набор органоидов, встречались единичные лизосомы. Все это свидетельствует о дистрофии леммоцитов по темному типу. В группе животных, получавших лечение нейромидином, ядра леммоцитов имели почти типичное строение, цитоплазма была умеренно гиперхромна, а расширенные канальцы гранулярной эндоплазматической сети были покрыты рибосомами. Большинство митохондрий представляли собой плотные образования с плохо различимыми матриксом и кристами; в некоторых клетках митохондрии заполняли практически всю цитоплазму и имели очень маленькие размеры. Часть митохондрий была уплотнена, а часть вакуолизирована вследствие потери матрикса и крист (признак умеренной дистрофии леммоцитов по светлому типу). В МВ сохранялись признаки аксонопатии по светлому типу, а также миелинопатии в виде набухания миелиновой оболочки и отсутствия четкого ламеллярного рисунка. В цитоплазме большинства леммоцитов наблюдались умеренные дистрофические изменения в виде ее вакуолизации и снижения количества органоидов. Часть леммоцитов превратилась в липофаги, перегруженные липидами, которые тесно контактировали с МВ.

Во 2-й группе животных после 30 сут лечения ТМС структура леммоцитов в целом не отличалась от таковой у интактных крыс. Их ядра имели типичную упаковку хроматина в кариоплазме, а цитоплазма - полный набор органоидов и много полисом, что свидетельствует о повышенной морфофункциональной активности (рис. 4).

Изучение механизмов восстановления нервного контроля над денервированными мышечными волокнами имеет огромное теоретическое и практическое значение, поскольку позволяет понять общие закономерности восстановления функции нервов после их повреждения, что необходимо для моделирования и успешного управления денервационно-реиннервационным процессом. Несмотря на то что периферическая нервная система в отличие от центральной обладает гораздо более выраженными регенераторными свойствами, клинический результат восстановления функций после повреждения нерва может оказаться крайне разочаровывающим, что зависит от типа и локализации травмы [7-9].

Повреждения аксонов, возникающие при невротмезисе, вызывают системную реакцию нервной системы, протекающую в рамках нейропластичности. Аксонотомия инициирует ретроградные изменения, происходящие одновременно в проксимальном отрезке поврежденного нерва, «родительском» нейроне и других нейронах, находящихся с ним в синаптической связи [10, 11]. Причем ретроградные изменения могут распространяться выше «родительского» нейрона даже на контралатеральную сторону вследствие транссинаптических эффектов в связанных с ним нейронах («трансганглионарная дегенерация»). Ретроградные изменения более интенсивны в случае разрыва аксонов, нежели их пересечения или сдавления. Также установлено, что ретроградные нейрональные изменения тем выраженнее, чем ближе к телу клетки произошла травма нервных волокон, что связано с количеством аксоплазмы, «ампутированной» от клетки. Количественная оценка числа нейронов, погибающих в результате невротомии, показала, что в спинальных ганглиях гибнет около 50% нейронов, в передних рогах - от 6 до 83%. По данным ряда авторов [12-14], 75% нейронов погибает после невротомии и 85% выживает после компрессионного повреждения лицевого и подъязычного нервов. Отмечено, что ретроградные изменения наиболее быстро и сильно протекают в чувствительных нейронах, нежели чем в двигательных, что особенно характерно для малых клеток спинномозговых ганглиев.

Оценка значения реактивных изменений в формировании и развитии травматических нейропатий до сих пор является камнем преткновения, поскольку нет единого толкования патофизиологической сущности этих процессов: являются ли реактивные изменения нервной системы результатом вызванных аксонотомией дегенеративных процессов (по типу восходящей Валлеровской дегенерации) или индикатором активации сегментарного аппарата спинного мозга, направленной на восстановление гомеостаза периферического компонента нейромоторного аппарата [1]. По мнению некоторых авторов [15, 16], регенераторный спрутинг начинается только после ликвидации ретроградных изменений, вызванных аксонотомией, в «родительских» мотонейронах, потому что для этого необходимы продукты деятельности протеин-производящего аппарата ядра. По мнению других авторов [12, 17], хроматолизис, будучи кардинальным признаком ретроградных нейрональных изменений, является клеточным маркером ранней регенерации. При этом даже в случаях отсрочки регенерации до 1 года поясничные мотонейроны способны «пережить» аксонотомию и отсутствие трофической поддержки от органов-мишеней. Длительная выживаемость аксонотомизированных мотонейронов связана с реорганизацией источников трофической поддержки. Один источник - это цилиарный нейротрофический фактор, имеющийся в миелиновых оболочках проксимального отрезка аксона; другой - нейротрофины в микроглиальных клетках, заполняющих и окружающих сому аксонотомизированных мотонейронов. Поэтому регенераторный потенциал «родительских» мотонейронов находится в состоянии готовности в срок от 2 до 15 дней при резанных повреждениях нервов и до нескольких месяцев при тракционных и огнестрельных повреждениях.

Наблюдение за экспериментальными животными показало, что уже через 7 дней после начала лечения нейромидином у крыс были выявлены положительные результаты в виде нормализации тонуса мышц левой задней конечности, чего не наблюдалось в контрольной группе. Ранний эффект нейромидина обусловлен увеличением выброса медиатора в синаптическую щель в нервно-мышечных синапсах, усилением функциональной активности двигательных единиц и сегментарного аппарата спинного мозга. Этот эффект нейромидина нарастал к 30-м суткам эксперимента, что имеет принципиальное значение, так как обнаружение спрутинга в интактных мышцах на противоположной денервации стороне предполагает существование центрального (спинального) механизма его запуска [2, 17]. Формирование новых синапсов в интактной мышце происходит между 4-й и 8-й неделями после невротмезиса на противоположной стороне. Сокращение времени развития спрутинга на противоположной стороне зависит от уровня повреждения аксонов - при аксонотмезисе на расстоянии 5 мм от спинного мозга новые синапсы появляются уже на 9-й день после денервации. Очевидно, запуск спрутинга на контралатеральной стороне осуществляется аксонотомированными мотонейронами, располагающимися в спинном мозге, за счет активации одноименных клеток противоположной стороны, а при увеличении длины поврежденного аксона увеличивается время изменений, происходящих в аксонотомированных нейронах [5].

ТМС - это метод лечения, позволяющий при помощи коротких магнитных импульсов неинвазивно стимулировать сегментарный аппарат спинного мозга и проводящие пути, в том числе корково-мышечный тракт (tr. corticomuscularis). Вероятно, поэтому в клинической картине у крыс, получавших такое лечение, наблюдалось более быстрое восстановление тонуса денервированных мышц по сравнению с группой контроля. Восстановление нервов отмечали также под влиянием импульсной магнитной стимуляции [18], электрической стимуляции нерва [15] и введения факторов роста нервов [16]. В предыдущем эксперименте, выполненном нами на модели компрессионно-ишемической нейропатии, было показано [12] положительное влияние ТМС на восстановление структуры СН.

Обнаруженные нами признаки нейропатии в виде миелинопатии МВ по типу набухания, расслоения и гранулярной дегенерации миелина, аксонопатии по светлому типу в нерве при отсутствии лечения через 1 мес после травмы наблюдались и другими авторами при экспериментальных нейропатиях [19, 20] и нейропатиях у людей [2, 21]. Так, J. Shen и соавт. [11] при магнитно-резонансном и гистологическом изучении структурных изменений СН у кроликов при экспериментальном невротмезисе на 3-й день после операции отмечали умеренные ретроградные аксональные изменения в виде легкой аксональной дегенерации, пролиферации леммоцитов, а также полное восстановление структур проксимальной части нервного ствола на 2-й нед после операции.

Через 1 мес как при лечении животных с использованием ТМС, так и нейромидином, в МВ наблюдались умеренные признаки миелинопатии и почти полное восстановление аксонов. Без лечения структура леммоцитов полностью не восстанавливалась, и в них обнаруживались признаки дистрофии цитоплазмы по темному типу. После лечения нейромидином и ТМС структура леммоцитов была близка к таковой у интактных животных. Ранее аналогичные гистологические паттерны как в МВ, так и в леммоцитах были обнаружены при терапии компрессионно-ишемической нейропатии с помощью ТМС [1, 12, 17]. Данные положительные изменения создают предпосылки для модуляции компенсаторно-восстановительных процессов, в том числе регенераторного спрутинга при аксонотомии, поскольку спрутинг может стимулироваться продуктами распада как дегенерирующего аксона (жирные кислоты), так и пролиферирующего леммоцита или денервированного мышечного волокна, которые неизвестным образом воздействуют на терминали и мембрану в области перехватов Ранвье [1, 7, 15]. Возможно, для запуска спрутинга необходимо взаимодействие всех трех названных выше факторов. Ряд авторов считают [5, 9], что центральный эффект невротомии включает также появление реактивных нейроглиальных клеток в соответствующих сегментах спинного мозга и формирование новых рецептивных полей за счет синаптической реорганизации нейронных «ансамблей». Кроме того, трансганглионарная дегенерация наблюдается на значительном протяжении структур ЦНС, но в наибольшей степени в медиальной части I-IV пластинок ипсилатерально на уровне заднего рога L2-L6, а также в пучках Голля и Бурдаха как на стороне травмы, так и на противоположной. Гибель чувствительных нейронов и трансганглионарная дегенерация могут являться общим феноменом, отражающим существенную перестройку афферентного звена локомоторной системы.

На основании проведенного исследования мы пришли к следующим выводам. Аксонотомия является эффективным фактором инициации нейропластических изменений, которые включают ретроградные изменения периферической нервной системы в виде восходящей аксонопатии и трансганглионарной дегенерации [22]. Результирующим вектором адаптивной нейропластичности является комплекс компенсаторно-восстановительных процессов, направленных на реиннервацию, в основе которых лежит регенераторный спрутинг.

Полученные результаты, свидетельствующие о восстановлении структуры миелина, аксонов, перехватов Ранвье МВ СН, ультраструктуры леммоцитов у экспериментальных животных как при лечении ТМС, так и нейромидином, указывают на то, что применение этих методов положительно влияет на адаптивную нейропластичность и создает предпосылки для ускоренного восстановления функций нерва после его перерыва. При этом, по данным нейрогистологических исследований, очевидна когерентность терапевтической эффективности нейромидина и ТМС применительно к травматическим невропатиям, что позволяет рекомендовать оба этих метода для применения в широкой клинической практике.