Функциональные свойства мышечных веретен быстрых и медленных мышц при разных формах нарушений двигательной активности

Арутюнян, Рубен Сергеевич

Диссертации по медицине → Нормальная физиология

Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Функциональные свойства мышечных веретен быстрых и медленных мышц при разных формах нарушений двигательной активности

АВТОРЕФЕРАТ

Арутюнян, Рубен Сергеевич Ленинград 1990 г.

Ученая степень: доктора медицинских наук

ВАК РФ: 14.00.17

Автореферат диссертации по медицине на тему Функциональные свойства мышечных веретен быстрых и медленных мышц при разных формах нарушений двигательной активности

о J J

АКАДЕМИЯ .МЕДИЦИНСКИХ НАУК СССР

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫ

11а нравах рукописи

УДК в 12.885

АРУТЮНЯН

Рубен Сергеевич

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА МЫШЕЧНЫХ ВЕРЕТЕН БЫСТРЫХ И МЕДЛЕННЫХ МЫШЦ ПРИ РАЗНЫХ ФОРМАХ НАРУШЕНИЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ

Специальность: 14.00.17 — Нормальная физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации иа соискание ученой степени доктора медицинских наук

ЛЕНИНГРАД 1990

Работа выполнена в лаборатории пепрорегулкции мышечной функции (зав. — доктор биол. наук Г. А. Наследов) Института эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова АН СССР (директор — академик В. Л. Свидерекнй).

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор О. Б. Ильинский; доктор медицинских наук, профессор О. В. Богданов; доктор биологических наук Н. П. Алексеев.

Ведущее учреждение — Институт физиологии им. И. П. Павлова АН СССР.

Защита состоится « » 1990 г. в час. на заседании Спе-

циализированного совета (Д 001.23.01) по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте экспериментальной медицины АМН СССР (директор — академик Н. П. Бехтерева) по адресу: 197022, Ленинград, ул. акад. И. П. Павлова, д. 112.

Автореферат разослан « » 1990 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИЭМ АМН СССР.

Ученый секретарь Специализированного совета, доктор биологических наук,

профессор В. А. Илюхина

'MCTBïîrw * ' J

■ > ВВЕДЕН®

-¿1адГУЛЛЬН03ТЬ TEiiffl. Многообразие двигательной люгамиоотк позвоночиых обеспечивается, наряду с координацией деятельности мыщц, также и их функциональной специализацией. Одни мышцы (быстрые) приспособлены для выполнения быстрых, фазических движений, другие (медленные) - для выполнения длительных, устойчивых к утомлению сокращений. Для того, чтобы эта дзикзния носили целенаправленный и координированный характер, ЦНО необходима информация о состоянии мышц: их длине и напряжении.

Информация о состоянии мышц, и в первую очередь об их длине и напряжении и скорости изменения этих величин, детектируется специализированными чувствительными структурами -рецепторами растяжения мыщц, и по мышечным афферентам передается в ЦНО.

Рецептора растяжения мыац имеются во всех поперечно-полосатых мышцах. Они представлены сухожильными рецепторами и мышечными ввузтешмд (MB). MB имеют собственный сократитель-тй аппарат, состояний на нескольких иаграф/зъяыак кишечных волокон. я1,ляю1'сл единственным« :.'Эханорецспторами, которые получают двигательную иннервацию через систему ^ и у >#орснтоз, .¡¡•.).одД4,.ос а передних корзшках ¡у,стоите гзумцос •.¡•ггиен'еои и ocîpaay&ï многочисленны«* синапти-10ские окончания'на интрафузальных волокнах. Благодаря эго-<у становится возможней настройка механической иувптзэтэяь-' ; ости MB.

Основные принципы функционирования MB, лялутя их .•енгнуг регуляцию и фор-лиро ванне афферентного нмл/льсного ;ю-•ока, в настоящее время подрооно исследованы и обобщены в сети монографий и обзоров (Granit 1955, 1970; i.'atthews, •

1972: нишаег 1934: Ильинский, 1967, 1975: Акоев, Алексеев, 1985). Несмотря на это, особенности функционирования Ми в различных типах шщ практически не исследованы. Остается неясным вопрос о том, имеется ли функциональная специализация МВ, соответствующая динамическим характеристикам шщ.

Весьма важным вопросом, имеющим как теоретическое, так и практическое значение, представляется вопрос о возможных изменениях функциональных свойств МВ в условиях частичного и полного нарушения двигательной активности шщ. К числу таких нарушений относятся•иммобилизация конечности гипсовой повязкой, вызванная переломами костей, разрывами мыщц и сухожилий, нарушением двигательной активности в ее центральном и периферическом звене. Выяснение этого вопроса позволит понять механизм двигательных нарушений при разных формах бездействия мышц.

В основа различных форм нарушений двигательной функции мышц могут лежать различные механизмы изменения функциональных свойств МВ. 'Бак, н& пример,. учитывая наличие холинерги-ческих синапсов, образованных ^ и ^ мотонейронами на ин-трафузальных волокнах, следует ожидать, что постденервацион-ные изменения хемочувстительности и механизм нейротрофичес-кого контроля в интрафузальных волокнах принципиально не должны отличаться от соответствующих закономерностей в экс-трафузальных волокнах. Однако экспериментальные- исследования етого вопроса не проводились.

Известно, что несмотря на резкие атрофические изменения экстрафузальных мышечных волокон при различных формах бездействия "мышц, морфологические изменения в МВ не наблюдаются е течение длительного периода времени (1-2 месяца) ( Боуй,

-31962: В1г1го(1 а1, 1957: Вегапск еЪ а1, . 1953). Это, однако, не исключает изменений функциональных свойств Ж при бездействии мыщ.

Сравнение изменений хемочувствитэльности МВ в условиях моторной денервации с возможными изменениями при других формах иммобилизации мьшгц позволит выявить различия механизмов этих изменений и установить, что является ведущим в постде-нервационных изменениях в Шг бездействие или нарушение ией-ротрофичвского контроля. Исследование этих вопросов до сих пор также не проводилось. Разносторонний анализ указанных проблем позволит понять функциональные особенности и роль МВ в норме и при различных формах мышечгной патологии. 'ДЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1. Сравнительное исследование функциональных свойств МП быстрчх и медленных яиц и норме и при экспериментально виз-з-чнных двигательных нарушениях - при моторной доиермции, те-ноточии и механической иммобилизации мышц,

2. Сравнительное исследование хемочувст ^лтзльнотги '.И бчотрнх и медлен:«« мышд с нор'.;з и после храт.иеокой моторной денервацлл. ■ •

3. Изучение роли аксодального транспорта в механизма регуляция хемочувотвительностп !©.

4 Изучение роли ингибитора белкового синтеза актиномн-цина Д в механизме регуляции хемочувствнтальности МВ.

о. Изучение трофической роли сенсорных клеток межпозвоночного. ганглия в механизме развития и дифференцировки интра-фуаальных волокон.

6. Изучение особенностей регуляции . функциональных свойств мотонейроноз, иннервирущих интрафузальные волокна, ■

. -ф-

сенсомоторной корой.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые проведен сравнительный анализ функциональных свойств МВ быстрых и медленных мышц в норме и при разных формах нарушения двигательной активности, вызванных моторной денервацией, тенотомией и механической иммобилизацией, и высказано предположение относительно природы повышения механической чувствительности МВ при указанных формах нарушении двигательной активности.

Впервые проведен фармакологический анализ изменений хе-мочувствительности МЗ после хронической моторной денерзации мышц. Установлен факт повышения хемочувствительности денер-в про ванных Ш. В основе этого явления лежит синтез новых хо-линорзцепторов а включение их в мембрану интрафузального волокна. Предварительное введение животным блокатора синтеза .белка актиноаицина Д предотвращает лостд-знерзационное повышение хемочувствительности интрафузальных волокон.

Впервые показана роль аксонального транспорта в механизме регуляции хемочувствительности интрафузальных мышечных волокон. При-нарушении аксонального транспорта, так же как и после моторной денервации, наблюдается повышение хемочувствительности интрафузальных волокон.

- Впервые проведено тестирование функциональных свойств проариоцопторов шшц, деэфференткрованных впервые часы постнатальной жизни. Установлено, что несмотря на деэфферен тацию интрафузальных цыззчннх волокон в первые часы постна-тальной кизни, при интактной афферентной иннервации, интра-фузальные мышечные волокна развиваются и дифференцируются >. как в норне (йегепа, Эоикир, ' 1973, ГЭ74), что свидетельствует о ведущей роли сенсорных нейронов межпозвоночных ган-

-5. .-¡^и н к;,; .чи.^с , .... ,;ч.гчч л - е ; ^ ; ,'.¡.>,'.7.:, волокон. По своим фуиК11ионаяьы«л оьолох^а:.; ¿¡£ .». .•;:* ччш-чя от ннтакты,:*.

"Ья стимулци» мятошой и добавочной моторной оолаотп

ч'ч.чч ч.'г, ..:■,'¡"^;-• •-=- ('Ли.>.ч тонейроны, иннервирукяциа мышечные верзтеиа.

г...! 1Рр.7, ПГА1СГ;"ЕС!-СС5 с:;"^:!!'^' яме изеледовэния позволяют глубже яредставить роль МЗ быстрых и медленных шшц при различных: патологических созтоянм-ях мышц.

Показанная в настоящем исследовании нейротрофическая регуляция хемочувствительнооти . МЗ со стороны ^ и ^ мото-

чеЛг-чччп ч польз7 гтри;:!.:'.*-

ччч н^иуотрофичечкого ¡и.чгролл хлчоч>'>;; гч; гол!-н';■•.!';:, /1ч о'? л очных и о ко чрч ,;а льч.к ччч-о ч:чч '¡п.г.^'-ч,

."'.Ч1(Лцо:,;.5']:;100УИ. 40 >0НЧГ НЧЧИОНЧЬК КЧЧЧЧ-НлЙ • ч

ЧЧЧ1Ч Ч; ПОЦТ'ЛР^ЯЧЧ"; 'НЧ 14 Г- '' ЛЬНО,'; Г : • .'ЗЧПНЧ ДЧ^Ч; Г 1 -Го Лг' ! ( .

Полученный данные об /ивличешл аффэрентиой актдичооги - ■■ч.и'и.чх и ,14 ;;пг- пр',1 чот'^рно^ пенйппялии. ишо-' '-:ч:ч\м ¡1 тчноточчн чочонаюг ¡гонять мзхшпсм ^'чнттлкг /сччх состояний, которые наблюдаются- после удаления гипсовой повязки с конечности. Указанные контрактурные состояния проте->• ¡е-: !¡я!у г°. ••н-р:'а итн.:зси? что дгет оспоппччя рчзтбстгтг-пякочганяашш для их устранения.

:Ь.т/ч«т>к9 :ч;;"|у,чь';ат1; мог/т быть исяользовдш в лезцч-он.чих курсах по обцей физиологии, сенсорной физиологии ч лу физиологии и патология управления движениями.

ОСНОИШЕ ПОЛСЖЕНШ, БШОСИШЕ НА ЗАЩИТУ.

1. На основе впервые проведенного сравнительного анализу .чувствительности МВ быстрых и медленных мышц к механический воздействиям установлен факт неодинакового изменения чувствительности этих мышц при экспериментально вызванных двигательных нарушениях посредством- моторной дененервации, те-нотомии и иммобилизации.

2. Впервые на МВ, получающих эфферентную двигательную . иннервацию, установлен факт постденервационного повылония Зсемочувствительностм интрафузальных волокон. В основе пост-денервационного повышения хемочувствительности лежит синтез новызс холичорзцепторов, которые встраиваются в мембрану ин-трафузального волокна. Блокада синтеза новых холинорецепто- . ров при помощи актиномицина Д препятствует постдеиервацион-ноцу повышению хемочувствительности интрафузальных волокон.

3. В механизме регуляции хемочувствительности интрафу-зальных волокон большое значение имеет аксональный транс- ' порт, который осуществляется мотонейронами, иннервирувщими интрафузальные волокна. Нарушение аксонального транспорта приводит к повышению хемочувствительности интрафузальных волокон, .

4.. Постнатальное развитие 'и дифферёнцировка интрафу- . зальных ядерно-сумковых и ядерно-цепочечных волокон находится под нейротрофическим контролем-.спинномозговых ганглиев.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации доложены на 5-й Всесоюзной конференции по сенсорной рецепции (Цущияо, ГЭ84), 5-ом Всесоюзном симпозиуме по физиологии медиаторов "Периферический синапс" (1&зань, 1984), Всесоюзном совещании по со-ыатосенсорной и.кинестетической чувствительности (Иркутск,.

1985), Всесоюзном с о и знании "Лвремешше проблемы физиологии нервной и мышечной систем" (Тбилиси, 1995), а тачже на международных конференциях, посвященных мышечной рецепции (Глазго, 1985, Марсель, 1965, Прага, 1933, Албена, 1933).

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 18 статей и 5 тезисов,

(7ГРУКГУРА И ОВЬЕМ ДИССйРГАЦИЛ. Диссертация изложена на 312 страницах машинописного текста и состоит иа введения, обзора литературы, описания методов исследования, изложения результатов и их обсувдения,. заключения и выводоя. В диссертации 67 рисунков и одна таблица. Список литературы состоит из 565 источников, из них Г2Г отечественный, 444 иностранных,

матоликч

Объект исследования. Эксперимента проводились на кошках массой 2-4,5 кг, Животные анестезировались в"утрк(5;шинны:л чпецеппем счвзи \rjcrai;! 500 мг/кг и хлоралози - 50 иг/кг.

Э^спе.чг.'Рн;';.! иг.отпились на трлхоот.огоизнш« кивот-ных. В качестве медленной мышцы бала выбрана кзмбаловидная

МНИ?!'!, :.'. ,-'>' и (' . '" • . ) Кччеств-З бмСТК'П - ДЛШШНИ

разгибатель пяльцев, п. яхг.спвог ¡И^.-Ьогит 1оп£кя (я.ЕРЬ) Выбор указанных мышц был обусловлен.их примерно одинаковым (г). н^соуоли'.'о "Л.ч ^ордяння с^олнп'х т'стто-.'.т^'

гч •■^.ИЕ!'Т.

Сч^П'г' г;'-,-.- •;'■-('.о:: ч^ г >

,|!7'-:м.:к .tn.ii'I ч-1 г-", ох м-";-' а; ой к оно 4-

н ости-, з,а исключением •исследуеаых. Лылцы клгералатвргиьиой конечности денер.эировались полностью длл иммобилизации тазового полел. '

Послв даминэктомии передние корешки перерезались на уровне 1,6-з2 сегментов для предотвращения афферентных влияний на МВ. .Задние корешки тех же сегментов перерезались у входа

в спинной мозг. После етого животное помещалось в стереотак-

* ' *

сичеокую установи производства экспериментальных мастерских / Института физиологии им. Богомольца АН УССР. Бедренная кость на исследуемой (правой) стороне фиксировалась в двух точках: верхней и нижней трети, а на контралатеральной сторона - толь ко в области верхней трети. Кости фиксировались с помощью металлических гвоздей. Такая жесткая фиксация необходим для предотвращения смещения конечности при растяжении мышцы. Позвоночник фиксировался о помощью специального держателя за боковые "отростки позвонков.

Из кожи спины сооружалась ванночка, которая заливалась теплым вазелиновым маслом. Температура .тела животного и вазелинового. масла1 поддерживалась в пределах 35-37° С с помощью специальных подогревающих устройств. .

РЕГИСТРАЦИЯ РАСТЯЖЕНИЯ ШВДЫ И АКТИВНОСТИ «ЩЕЧНЫХ ВЕРЕТЕН. Для дозированного растяжения мышцы был сконструирован специальный прибор, принцип действия которого был описан Ап-пельбергом ( Арре1ЪегЕ; 1962). Мышца растягивалась со скоростью 20 и 40 мм/с на 3, 6/9 и 12 мм, находилась в растянутом состоянии в течение 3 сек, после чего наступало ее расслабление. ' . :

Регистрация растяжения мышцы, а также ее сокращения производилась с помощью тензометрических датчиков с сопротивле-, нием 100-120 0м, которые, клеились на плексигласовую пластинку и включались в схему универсальной тензометрической установки УТС-1-ВТ-12, Сигнал разбаланса моста, вызываемый дефор-

мацией пластины датчика, подавался на усилитель регистрирую-: цего прибора. При сокращении мышцы разбаланс моста наступал на одном плече моста, а при растяжении - на другом. Шелась возможность менять полярность ответа тумблером и, таким образом, сделать механограмму сокращения и растяжения мышцы однонаправленными.

Вибрационная стимуляция мыпцы производилась с помощью генератора механических колебаний, выходной шток которого жестко соединялся с сухожилием мыщы, которая была пассивно растянута грузом ЮО г. Генератор механических колебаний запус-калоя звуковым генератором ЗГ-ЗЗ. Частота вибрационного раздражения равнялась 50, 100 и 150 Гц, амплитуда - 50-70 мкм.

. Афферентная импульсная активность и мёханограмма регистрировались на цвухлучевом осциллографе СI- ГВ. Для вызова регулярной афферентной актцп.-:о1-ги '.{■> послет/ежо мышцы растягивались паззишп грузов ЮО г.

Задние корешки я.;-^ с.->гче;??г 1-;~;лл«*я:с1 до гзх пер, iota л филамеатах задних когс::::со:-: но j >?п: зтрсрссалаиь ода-:очная импульсная акгигиость о рзной амчл;;тудой п регулярны» межимпульсным интервалом. Расцепленный филамент помецал-зя на хлор-с-зсзбракц-з глектрода:, ктгг.но 'дгпд^нллпсь с зхо-цоа . усилителя УБ11—2-03, откуда сигнал.поступал-на один из входов осциллографа CI-18. Осциллограмма-фотографировались в -части опытов с ¡экрана осциллографа о томощью фоторе'гистрч-г - г.г iroi еяег-оети данленил пленка 50 ил:: СО vea/с.

Идентификация афферентной акттт'тос'т:? Ж производилась нл основг их реакций н.ч чвеечяое сокраарняв. Se ля на фоне мышечного сокращения возникала пауза, то данный тип афферентной активности приписывали МВ. Если же на фоне мышечного• сокра-

щения наблюдалось увеличение афферентной активности, то еа приписывали сухожильному аппарату Гольджи (рис.1).

Информация от МВ передается в ЦНС через систем афферен-тов 1а и II, Афференты 1а берут начало от первичных окончаний, а афференты II - от вторичных окончаний. Первичные и вторичные окончания различаются между собой по реакциям на динамическое растяжение и расслабление мышцы. В то время как в афферентах За во время растяжения мышцы регистрируется -резкое увеличение частоты разрядов МВ, в афферентах II это увеличение выражено очень слабо. Кроме того, при расслаблении мьшЦы в афферентах 1а регистрируется полное прекращение или резкое уменьшение частоты разрядов, тогда как в афферентах IIрегистрируется только небольшое урежение частоты разрядов (рис.1).

; ' Первичные и. вторичные окончания различаются между собой не только по реакциям на растяжение'и расслабление мышцы, но и по скорости проведения возбуждения. Считается, что афференты, проводящие возбуждение оо. скоростью 70 м/с и выше, '• берут начало от первичных окончаний, а афференты, проводящие возбувдвние ниже.60 м/с - от вторичных. (Hunt, 1954). ,

ШКШОНАЛЬШЕ СВОЙСТВА МЫШЕЧНЫХ РЕЦЕПТОРОВ БЫСТЭДХ И . МЕДШШХ ЩЩ. Известно, что поперечнополосатые мышцы позвоночных по своим функциональным свойствам делятся на быстро и медленно сокращающиеся (Жуков, 1969: Close, ГЭ55: Burks.

1981). До настоящего времени отсутствуют систематичес-. кие исследования, в которых проводились сравнительные исследования на.МВ быстрых и медленных мышц. > Гранит ( Granit, Homma, ГЭ59) на основании изменения частоты разрядов МВ быстрых и медленных мышц при их пассив-

L Л-ji--: :-■ . ■ V ■"■■ • . : !"

Tttrmtn 1"aiiii^imiMi.^

r 6 ...... . . .. .. .. .. ,

Рис.1.

I.A. Ответ первичного окончания мышечного веретена т.йоь на одиночно э сокра/цзние мэдцы.

Б. Ответ сухожильного аппарата Гольджи на одиночное.сокращение w.Sol.

H.A. Ответ первичного окончания «шочлогэ веретзка is.Sol. при растяжении мышцы на 3 и<м со скоростью 40 мч/с.

Б. Ответ вторичного окончания г.шлечного веретена m.öol. при растяжении мышцы на 3, мм со скоростью-40 мм/с. фрагменты -непрерывной записи. Интервалы между кадрами 1,5 с. 1а всех- осциллограммах на верхнем луче регистрируется ямальская . активность- рецептора, на нижнем - гдаханэграша.. Салибровка 0,5 с, 250 мкВ, 50 г.

. А .....

■,l!!rmii,";ii:i,!!i,T"-' .....................г■ ■ ■; ■■-. .......... mvi? I...... , Im

П^вмцкиитгиищ ц J,H|,||| ШИЙШ.1' ''"l"1

' I ! I

¡14Ш|||П:Г1'!!1|Ч.'Г- "•¡'•т.......-(Г,,..-.-,.,.,.,.,..,,..;.,;,^.,, ji'iiij'i,!.!')!:!!!)!

---кямммми«

äj-'П >'tf'f - • ,--. г ■-.-■■■'■■-" vt Г'' ;-'■.....• ■•"'• г,,'- Л"

tammm^mstm^mm!^ЁЯй"^««-®1**' ....."Г"" """"-""I1

Г(1 ■..... •• ' . '

!«■■ Wjmi 'И iW HlUMiim I ||»II II J^IW WW|iiil>|Kl,ri »WW И iamiiijjlMiin«

•.,. t, ,

.•_••' Рис.2. '

Зависимость динамической и статической фазы ответа первичного окончания m.EDL ot скорости и амплитуды растяжения ыыщы. Амплитуда растяжения постоянная - 3 мм. Скорость растяжения равна: А - 13 мм/с, Б -.20 мм/с, В - 30 ым/с и Г— .43 мм/о. Чаатота разрядов в статической фазе ответа колеблется в пределах .52-54 min./с; Частота разрядов в динамической фаза- равна: А - 70 имп./с, Б - 81 имп./с> В ЮО имп./с и Г - Ш имп./с. Калибровка: 0,5 с, 50 г, 250 мкВ.

ном растяжении грузами одинаковой массы отмечал умеренное увеличение частоты разрядов в МВ медленных мишц, в то время как вто увеличение в ИВ быстрых мышц при пассивном растяжении было выражено сильнее.

Метьте и Вестбюри (Ма-икеу.-я, '.'/еа^игу, 1965), регистрируя афферентную активность фазного пучка м.ТА и тонического лучка мышечных волокон ш,Шо-Х1Ъа1агЛи , отмечали максимальное увеличение афферентной активности МВ и.ТА при раздражении эфферентных волокон на фоне пассивного растяжения мышцы и небольшое увеличение частоты разрядов при динамическом растяжении мышцы. И наоборот, ритмическое, раздражение афферентных нервов тонического пучка п. 111о-Г1Ьи1гг1з вызывало максимальное увеличение част отч ]-чарядов на фона д/.члми-ческого растяжения мшгщ и небольшое уйвлкл-аине нч *оке пассивного растяжения мышцы.

'Дзлыс наших иезледовачий былс изучение Функциональных • чоЯств '4В быстрых и модданнкх мыдг» ига чд«кзат."чх мехакн-Ч'МКих рпат'чтениях мют;, В таких раз/!.: мтзлей ба-

ян жбраны динамическое растяжение мыщ со «корыстью 20 и 4) мм/с на 3, 6, 9 и 12 чм и яродолппт вибрац«5: <; юуотой 50, ЕП и 150 Гц.

Исследования начинались соизмерения спонтанной активности Ж. Спонтанная активность регистрировалась спустя 3 мииут• • п Осло снятия нагрузки с мышцы. №>к показали эколопименгы, когда мышца находится н состоянии расслабления, б• мышечных лфферентах регистрируются нерегулярные разряды одинаковой амплитуды. Однако, если в афферзнтах,' берущих начало от вторичных окончаний,, спонтанные разряды регистрируются в ЮШ> случаев, 'то .в' афферентах, берущих начало от первичных окон-

чаний, спонтанные разряды регистрируются только в 65? случаев. Разницы в частоте разрядов спонтанной активности в чувствительных окончаниях МВ быстрых и медленных мышц обнаружить не удалось. Средняя частота спонтанных разрядов первичных окончаний МЗ ш. Sol. равна 15+2,7 имп./с (пЗО), а 1 первичных окончаний т.ем» - 18*1,8 имп./с (пЗО). Средняя частота спонтанных разрядов вторичных окончаний m. sol. равняется 8 имп./cs (пЮ), а вторичных окончаниях МВ ■ BDii 14+3,1 имп./с (пЮ). Спонтанная активность регистрируется как в МВ с интактной фузимоторной иннервацией, так и в МВ, двзффереитирозанных в остром эксперименте. В МВ о интактной фузимоторной иннервацией спонтанная активность выше, чем в двнервирОванныХ МВ ( Eldred et al, Í953).

Необходимо отметить, что в тех афферентах, где отсутствует спонтанная активность, при пассивном растяжении мышцы регистрируются афферентные апайки.

фи постоянном растяжении мышц грузом 100 г регистрируется фановая опайковая активность, частота которой лролорцио-. нальна степени растяжения мышцы. В МЗ быстрых мышц фоновая активность выше фоновой активности в МВ медленных мышц (Р 0,05).

При внезапном растяжении' мышцы, ответы МВ состоят из двух фаз: динамической, которая соответствует моменту растяжения, статической, соответствующей новой длине мышцы (рис. X).

фи изучении зависимости частоты разрядов МВ в динамической и статической фазах ответа нами было установлено, что при постоянной амплитуде растяжения с увеличением скорости растяжения увеличивается частота в динамической фазе ответа, в то время как чистота разрядов в.статической фазе не меня-

ется (рис.2). И, наоборот, с увеличением амплитуды растяжения при постоянной скорости растяжения наблюдается увеличение частоты разрядов в статической фаза ответа, тогда как частота разрядов в динамической фазе ответа не меняется (рис.3).

Зависимость частоты разрядов от скорости й амплитуды растяжения на изолированных МВ лягушки была установлена Огтосо-ном ( Ottoaon, Shepherd, 1955).

На рис.4 представлены графические ответы первичных окончаний m.Sol. и ra.EDii при растяжении мышц со скоростью 40 мм/с на 3, б, 9 и 12 мм. Из рисунка видно, что при дозированном растяжении относительный прирост частоты разрядов- МВ быстрых и медленных мышц примерно одинаков. С увеличением амплитуды растяжения появляется нелинейность в ответах МВ в динамической фазе ответа ЧВ и быстрых, и медленных мьнц. Оно выражается в .уменьшении частоты разряд о г, при увеличении амплитуды растяжения мышц. Уменьшение частоты разряде» в динамической фазе отпета более круто выражено для МВ быстрых шлиц. По-видимому, из-за этой но линейное ш в ответах МВ в динамической фазе растяжения появляется нелинейность и з величине миотатического рефлекса при разных скоростях и амплитудах растяжения мынг^ ( Houk оч,. ni, 1991). •

В следующей серии, экспериментов исследовалось влияние продольной вибрации па Ж быстрых и медленных мычц о целью выяснения вопроса, имеются ли особенности в ответных реакциях перзншшх и вторичных окончаний на такой вид механического раздражения.как вибрационная стимуляция мышц. Проведенные эксперименты показали, что первичные окончания МВ быстрых и медленных мышц воспроизюдят задаваемую частоту в

-Е-

"■' '"" __В_I

Рис.3.

Зависймооть частоты разрядов первичного окончания в динамической и статической фазах ответа от амплитуды растяжения т.йог , Скорость растяжения 20 мм/с. Ашлитуда растяжения равна: А - 3 мм, Б - б мм, В - 9 мм и Г ~ 12 мм. Частота разрядов в динамической фазе ответа колеблется в пределах 84* 86 кип,/и. Частота разрядов в статической фазе равна: А - 50 иш./о, Б - 56.имя./о, В - 62 чип,/о и Г - 70 имп./о.

' Рис, 4,

Зависимость частоты разрядов первичных окончаний мышечных веретен в динамической и статической фазах ответа от скорости и амплитуды растяжения. А - _m.Sol. Б - m.edl. Черные точки-ответы в динамической фазе растяжения, белые - в статической. По оси абсцисс - амплитуда растяжения мышцы -в мм, по оси ординат - частота разрядов имп/с"1. Скорость растяжения мм Л:.

ооотношении I : I, когда мы ища подвергается вибрации с частотой 50, ЮО и 150 Гц. После прекращения вибрационного раздражения, так же как и после растяжения мышцы, в ответах первичных окончаний наблюдается постактивационная депрессия, длительность которой зависит от частоты вибрационного раздражения.

Вторичные окончания, если подвергаются вибрации с такой же-амплитудой, как и первичные, не отвечают увеличением частоты афферентных разрядов. Увеличение амплитуды вибрационного стимула в 2-3 раза приводит к-тому, что во вторичных окончаниях наблвдаетоя некоторое увеличение афферентной активности. Вторичные окончания не воспроизводят частоту вибрационного раздражения в соотношении 1:1.

Ф.УНКЦИ0ШЫШЕ СВОЙСТВА МЫШЕЧНЫХ ВЕРЕТЕН БЫСТРЫХ И МЕДЛЕННЫХ \ШЦ ПРИ РАЗНЫХ ФОРМАХ МЫШЕЧНОГО БЕЗДЕЙСТВИЯ.--'

I. Влияние хронической моторной.денервации мышц "на ч.ув-". ствительнооть мышечных веретен быстрых и медленных мышц к механическим раздражениям".

Первые изменения, наступающие в-мышце после моторной де-' . - нервации, 'выражаются в уменьшении г, а личины мембранного потенциала мыизчного волокна. Уменьшение мембранного потенциала ' ■наблюдается уже через 2-3 часа после"моторной денервации и . регистрируется оно в области концевой .пластинки мышечного волокна. Через "два дня уменьшение мембранного потенциала регистрируется на всей поверхности мембраны мышечного волокна . . (■ АЗ-Ьцдиегчие е-Ь. а1, 1971: ¿оаЬрапЗо .-л а1, 1976).

' В отличие от электрофизиологических, изменений, которые ' .наблюдаются уже через несколько часов после перерезки нерва, морфологические изменения в мышцах выявляются начиная при-

~ 19- • ■ .

мерно j, 5-го дня денермцни. Через три недели нозле дэнерьа-ции диаметр мышечных волокон быстрых мышц уменьшав гол 'с 45 до 20 мкм, а диаметр волокон медленных мышц уменьшается с 40 до 30 чКм ( Pole^rino, Fj.'anzini, Т963).

Атрофические изменения в-мышцах сопровождаются увеличением количества коллагена, фа€робластов я фаггдято!?, Увел-/-чение количества коллагэна после денервации сильнее выражено в медленных мышцах { Tomanek, Luna, 1973).

Указанные изменения сопровождаются рядом физиологических изменений. Удлиняется время одиночного сокращения и рас- .. слабления мышцы, время полуспада,, а также величина развиваемого напряжения, при техническом сокращении мышц. Указанные изменения сильнее выражены з медленных мышцах ( Kean ¡>t. al, 1972: fluihonty, 1935: Koties, Ыи.лКчгк. 19е!?). Каких-либо морфологических изменений в эти сроки денервации в Ш не удается обнаружить ( Во.уЛ, 1962). Поскольку Ж расположены в неоднородной среде, какой является мышца, указанные морфологические изменения должны отразиться на функциональных свойствах МВ. В следующей серии экспериментов било про- . ведено сравнительное исследование влияния моторной денврва- -ции на функциональные свойства МВ быстрых и медленных мышц.

Всего было поставлена экспериментов на 23 кошках.. Моторная денервацйя ЖЗ производилась экстрадуральной перерезкой передних корешков на уровне ъ^-з, сегментов. Опыты проводились начиная с 12-го по 30-й -дёнь 'после операции. Эксперимент .покачали,, что несмотря на то, что морфологических изменений в указанные сроки моторной денервации в МВ не наблюдается, в них происходят большие функциональные изменения; Они касатотся спонтанной1, фоновой, й вызванной активное-

ти. Так, например, спонтанная активность, которая регистрировалась спустя 3 минуты послз снятия нагрузки с мышцы, увеличивается с 15+2,7 до 27+2,4 имп./с в первичных окончаниях Ш ;п.Ео1, , а .во вторичных окончаниях с 16+1,8 до 41+3,4 ими./с. В первичных окончаниях и.еоьспонтанная частота разрядов увеличивается о 16+2,3 до 32+3,1 имп./с, а ео шоричных окончаниях с &№3,1 до 35+2,9 имл./о.

1&к уже отмечалось, спонтанная активность в первичных окончаниях Ш исследуемых мышц регистрируется в 65? случаев, ь то время как во вторичных окончаниях - в 10й'с случаев. После моторной денервачии спонтанная активность в первичных окончаниях денервированных Ж регистрируется в 100? случаев. .

Увеличение спонтанной активности дснорзцроьаниых ¡¡5 сопровождается также увеличением фоновой активности. Так, фоновая активность первичных окончаний МЙа.Зо! увеличивается с 23+1,0 до 44+2,2 имп./с, а активность вторичных окончаний увеличивается с 28+1,2 до 55+2,5 имп./с. В ,',10 быстрых мышц лзменения носят аналогичный характер. Частота разрядов первичных окончаний увеличивается с 28+1,4 до 37+2,6 имп./с, а частота разрядов вторичных окончаний - с 32+2,0 до 44+2,I имя,/с, Частота разрядов в динамической фазе ответа Ш, а.

Зо1. прк растяжении на .3 мм со скоростью 20 мм/с увеличивается с 75?3,4 до 126+4,1 имп./с (Р<0,001), ' а при растяжении со скоростью 40 мм/с с 115+3,4 до 176+4,6 имп./с (Р<0,001). При растяжении и.ЕМ| со скоростью 20 мм/с

частота разрядов увеличивается с 77+2,5 до 98+2,8 имп./с (Р<О.ООГ) , а прк растяжении со скоростью 40 мм/с - с 113+3,; имп./с до .138+3,2 имп./с. Аналогичным образом меняется час-

■-Р.Г-

¡'•ия "-..з. 1. сс ач о т чаою-ш раарщ^о уве-

■Iич.чпЛ'.'Тся с 55^2,5 дг 9173,1 :!•„":,/■,', | ; г;

окоромыо 40 м/с - с 53*3,5 л о 115+3,5 имп./п. Цт^-рп рчурт-

--'П.ТХГ^Г^а о".:■:'! 1- "" ,т: ■ р1',тл:г'?!!;;.,1 : - : УЛ.1'. 20 мм/с увеличивается с 43+2,2 до 74+2,6 имп./с, а при рас-тяк»«'"!' ^ -Г* - ИТ",~ дл 131+2,3 имп./о.

При сравнен.«! яриводвкннк цифг лицко, что увеличен л<з чазт*-ты разрядов р первичных и вторичных окончаниях н динамической фазе сильнее выражено в '!В мечлени«* мизц.

Частота разрядов в статической фазе изменяется после моторной денервации так же, как и в динамической фазе. При рлстя"*5.;!;''/• 1 , ... кот ; I "О ■ с .р,* •.п,"Т'?<. ьла--

ряч V яе Л и-: ^ ■ 1ч.Т;\ ,..'д:-'.о :■■;./•, ,л чт; пп уаурчдл! ч~; ."ичных г;;п* •■. : ^.1

■'мп./т, Пм' чакс.^чль:'^ мл.":: г с стяг.-:?":;я [:': чпс-п от-') !пзр;дг« куннчччх ,нч.чч,:и р. , !>*:мч!'г; :я ТОГ+2,^

1Ш1./-Т, '1 'Т/Т'^ р ,1МЛ,

Ччотога разрядсл сханчаый в стати-

ческой фчяе щ? тп ч т' 5? т-в 23 мч/с воз-

расте г с 3 до 70?% 9 п.м.т. / с, я во »»рориЧ'Члс окончаниях мв т. боь - с 40+2,2 до 55+2,0 имп./с. При- максимальной амплитуде растяжения 12 мм* частота разрядов во вторичных окончаниях М1 '«..т. равна ТОО+3,'] имп./с, я во вторичных окончаниях ашочш« зоратоы а.:^'». - 77+3,1 имп./о. При сравиз- -нии приведенных цифр видно, что посла хронической моторной ■ денервации увеличение частоты разрядов в статической фаза ответа- сильнее выражено в МВ медленных мышц»

По<;ле .моторной Денервации наблюдается некоторое,, на.15-

•. -2220?, снижение порога .чувствительности МВ к'вибрационной стимуляции мышц, Ш полагаем, что это уменьшение порога вибрационной стимуляции мышц объясняется уменьшением их вязких свойств и увеличением эластических свойств из-за разраста-

ния соединительной ткани, В результате атого мыщца становится более "жесткой", и улучшаются условия передачи вибрационного раздражения на МВ,

2. Влияние тенотомии на чувствительность мшсечн!дс веретен быстрых и медленных мышц к механическим воздействиям.

При денервации. мышца находится в состоянии бездействия из-за отсутствия нервных импульсов, при тенотомии - из-за неспособности выполнить работу. Поэтому говорят в одном случае, о нейрогениой атрофии, в другом - об атрофии от бездействия.

Атрофические изменения после тенотомии отмечаются на Б-й день после операция и достигают своего максимума к 3-й -наделе операции. К этому времени диаметр мышечных волокон уменьшается на 18? в медленных кьпццах, и на 7-8? в быстрых мыщцах ( Tonanak, Cooper, 1972). ■''-,•

Тенотомия вызывает значительные изменения и в'ЭМГ активности, которые сильнее выражены в медленных мышцах (Vrbova, 1963).

Наследование сократительных свойств тенотомированных мышц-, показало, что при тенотомии отмечается укорочение времени одиночного сокращения, щ. также величины развиваемого напряжения при одиночном и тетаническом сокращении мшц ( Buiier, Lewis. J965: Bagust, 1979). Указанные регрессивные морфо-нфункциокальные изменения тенотомированных мышц сопровождаются усилением, моносинаптического рефлекса, вызванного раздра-

■ -23- -

жением соответствующих нервов тенотомиров.чнных мышц ( Вегапе!<,

Пп1к, Б59). При сравнении афферентной активности тенотомированной и нн-тактьой мыщ было установлено,' что интегрированная улектри-ческая активность в нерве икроножной мышцы увеличивается на 20-40? (Когак, МпяЪегпап, . 1961). Этим данньп* противоречат данные Вставило и сотр.( ЕаЪауШо ^ а1, 1973), где каких-либо изменений в интегрированной электрической активности Ж текотомированг&сх мыщ не было обнаружено. Однако в условиях регистрации активности одиночного МВ было установлено, что при дозированных растяжениях наблюдаемое увеличение аффе- . рентной активности МВ тенотомированных мышц превышает активность МВ интактных мышц ( Нпхк, ^..«ягег, 1973).

Учитывая противоречивые литературные данные о влиянии хронической тенотомип мышц на активность МЗ, мы исследовали изменение функциональных свойств >© быстрых и медленных мышц в условиях хронической тенотомии. В стерильных условиях под нембуталозой анестезией (40 мг/кг), после изоляции ахиллова сухожилия от окружающих,тканей, производилась'его'пере-' резка у места прикрепления к таранной кости. Часть сухожилия, длиной 6-8 мм, удалялась для предотвращения возможного /: восстановления его. сухожилия. ■••

Для предотвращения механического влияния на' тенотомиро-ванную т.. производилась также и тенотомия и т. ТА. Заживление, как /травило, проходило первичным натяжением. Эксперименты на таких животных проводились спустя 2-5 недели после операции.. -■'.'" ■ • / ■ "' '

Как уже указывалось, й норме спонтанная, активность регис-. трируется только в 65? исследованных первичных окончаний и в.'.'

КХЯ вторичных окончаний« После хронической тенотамии число первичных окончаний, где регистрируется спонтанная активность, уменьшается, и только в 30^ изолированных первичных окончаний регистрируется спонтанная активность. В тех окончаниях, где регистрируется спонтанная активность, ее частота значительно выше, чей в норне.

Так, например, если спонтанная частота разрядов первичных окончаний в МВт. Sol. в норме равна 15+2,7 имп./с, то после тенотомии она увеличивается до 24+2,3 имп./с. Частота разрядов вторичных окончаний увеличивается с Б+1,8 др 25+2,1 имп./о, После тенотомии в MB m.EDL также наблюдается уменьшение числа чувствительных окончаний, где регистрируется спонтанная активность. Увеличение, спонтанной активности чувствительных окончаний Щ быстрых мышц после тенотомии не на-' блюдаетоя.

Повышение спонтанной активности ЙВ тенотомированных л.Sol. сопровождается повышением также и фоновой активности первичных окончаний MBnuSol. с23+1,0 до 30+1,2 имя./о, а во вторичных окончаниях - о ¡611,2 до 33+2,4 имп./с. В то же время достоверного увеличения частоты разрядов в MB тенотомированных быстрых мышц не наблюдается. Хотя изменений спонтанной. ^ фоновой активности MB быстрых мышц при тенотомии не наблюдается, при динамическом'растяжении мышц со око- . роотыо.20 и Ф мм/с происходит увеличение частоты разрядов и в динамической, и в статических фазах ответа. Так, при растяжении m.Sol. на 3 мм со скоростью 20.мм/с, максимальная частота разрядов в динамической фазе увеличивается с 75+3,5 ^имп./с до 107+2,8 имп./с, а в первичных окончаниях MB m.EDL - с 77+2,5 до 87+2,2 имп./с. фи растяжении со.скоростью 40

. -25-. .

мм/с на 3 мм частота разрядов первичных окончаний в MB m.Sol. увеличивается с 115+3,4 до. I37Í2,б имп./с (P¿0,01), а в MB m.edl - с 113+2,4 до 135+3,0 имп./с (Р^0,05). Частота разрядов вторичных окончаний в динамической фазе при растяжении т.Sol. на 3 мм со скоростью 20 и 40 мм/с составляет после, те-нотомии соответственно 71*2,3 имп./с и 37+2,4 имп./с, а в MB и.ЕРЬ -'53+2,7 и 74+3,0 имп./с.

Изменения частоты разрядов первичных и вторичных окончаний в статической фазе после тенотомии также сильнее выражены в рецепторах.медленных мышц. Так, при растяженииm.Sol. на 3 мм со скоростью 20 мы/с частота разрядов первичных окончаний возрастает о 34*2,0 до 53+2,5 ими,/с (Р<0,01), в то время как в первичных окончаниях MB m.EDL она увеличивается

0 33+1,5 до 42+2,3 имп./с (Р<0,05). Частота разрядов вторичных окончаний увеличивается в MB я. Sol. при растяжении на 3 мм с 39+2,4 до <©+2,3 имп./с (Р<0,05). Достоверное увеличение частоты разрядов вторичных окончаний при MBm-BDL наблюдается только при большем растяжении мышцы. Таким образом, после хронической тенотомии мышц, как и после хронической •моторной денервации, нáблюдaeтûя повышение механической чувствительности MB к дозированным растяжениям, которое ■' сильно выражено в рецепторах медленных. мышЦ» ■.

Изменение вязко-эластических свойств мышц улучшает условия передачи вибрационного отимула на чувствительные окончания MB , в результате чего наблюдается некоторое снижение порога вибрационного стимула, фи этом первичные окончания воспроизводят частоту вибрационного стихла в соотношении

1 : I, а в ответах вторичных окончаний наблюдается трансформация задаваемой ■ частоты раздражения. . ■

• -26- ' -

'3, Ответы мышечных веретен быстрых v. медленных мышц па

механические раздражения при иммобилизации конечности.

., .. Наложение гипсовой повязки при переломах костей, разрывах

мышц и сухожилий является обязательной процедурой после сов

: отватствующих оперативных или консервативных вмешательств. В ; результате длительного бездействия, вызванного механической • иммобилизацией конечности, в мышцах .наблюдаются атрофическив изменения, Единого мнения относительно того, в каких мышцах сильнее выражены атрофическив изменения, нет. Согласно одним данным,, атрофическив изменения сильнее выражены в медленных мушцах ( Somanek, Lund, ■ 1973: Edgerton et al. 1975), согласно 'другим в быстрых мышцах (Катинас, Потапов, Ш79: McDongali. et al, 1930), Такая противоречивость связана с

положением, в котором.фиксирована конечность, различиями ти- " пов исследованных мнщ и. сроков иммобилизации конечности. Согласно нашим данным, атрофическив изменения при иммобилизаций сильнее выражены в медленных мышцах.

Атрофическив изменения ' при иммобилизации сопровождаются изменениями со!{ратительных. свойств. Согласно данным Фишбаха И Робинса ( Fisqhbaoh, Robbins, 1969), спустя 4 недели после иммобилизации конечности наблюдается уменьшение на 25306 величиш напряжения, развиваемого при одиночном и тета-ническом сокращении m.Sol.., которое сопровождается одновременно укорочением времени одиночного сокращения. Укорочение времени одиночного сокращения.авторы объясняют более быстрыми . атрофичеокими изменениями медленных мышц. Изменений сократительных свойств быстрых мышц не наблюдается не только •у кошек, но и у приматов (Edgerton et al, 1575). Все исследователи отмечают значительное уменьшение 8MP активности

. -27- ■ . '

мышц как по частоте, так и по амплитуде при.иммобилизации.

Изменения ЗЩ1 активности зависят от положения, при котором фиксирована конечность. Воли конечность фиксирована в крайне согнутом положении, уменьшение ЭМГ-активности достигает на 9(У? в ш.Зо1. , в то время как если конечность фиксирована в крайне разогнутом положении, уменьшение ЭМГ-активности составляет только 10?. Изменений ЭМГ-активности в быстрых мышцах при фиксации конечности в уКазашшх .положениях не наблюдается.( МеехЧоп еъ а1, 1975: Нп11с е1;'«ц,. 1985). Указанные морфологические и физиологические изменения наблюдаются в условиях нарушения двигательной активности одной конечности. В связи с освоением человеком .космического про- . странства возникают вопросы, связанные с влиянием общей гипокинезии на организм человека. Изменения, наблюдаемые при общей гипокинезии, подробно описаны Коваленко и Гуровским (1930).

Несмотря на то, что в настоящее время подробно исследованы морфологические, биохимические и физиологические изменения, наступающие при локальной и оЗщей гипокинезии, в литературе отсутствуют данные относительно влияния механической иммобилизации конечности на функциональные свойства Ж быстрых и медленных мышц. ..... , .

Для изучения влияния механической фиксации мышц'на функциональные свойства МВ быстрых и медленных, мышц в наших,опытах, на конечность животного в согнутом положении накладывалась . гипсовая повязка таким образом,; что фиксировались-тазобедренный, коленный и голеностопный суставы. С целью контроля правильности'наложения гипсовой, повязки кончики пальцев стопы оставались открытыми. Если пальцй начинала отекать, гит- .

' -28- '; '..-'. у

оовая повязка снималась', и через несколько дней, когда явления отека проходили, повязка.вновь накладывалась. Животное в вольере свободно передвигалось на трех Конечностях. Опыты на таких животных проводили спустя 2-5 недель после начала фиксации конечности. Эксперименты показали, что изменения спонтанной активности после иммобилизации конечности не наблюдаются в МВ как медленных, так и быстрых мыщ, В то же самое -время наблюдается некоторое, повышение фоновой активности.в МВ медленных мышц, фоновая активность первичных окончаний МВ ш.Sol. увеличивается с 23+1,0 до 28+1,8 имп./с (Р<0,05), во вторичных окончаниях - с 26+1,2 до 33+2,2 имп./с. Изменения фоновой активности МВ-быстрых мышц, как и при тенотомии, не наблюдается,, -Несмотря на это, при динамическом растяжении мышц с рааной скоростью и амплитудой частота разрядов МВ в-'

■ динамической фазе превышает фоновую. Так, при растяжении т. EDL со скоростью .20 мм/с на 3 мм частота разрядов в динамической фазе увеличиваегсяс 77+2,5 до 89+2,2 имп./о (Р<0,05),. а при растяжении мышцы со скоростью 40 мм/с - с 113+2,4 до 128+ 2,6 имп./с. .Частота разрядов .первичных окончаний МВ медленных мышц при растяжении со скоростью 20 мм/с увеличивается с 75+3,5 до 97+2,4 имп./с (Р<0,01), а При растяжении со скоростью 40 мм/с - с 115+3,4 до 139+2,9 имп./с. Частота

■ разрядов вторичных окончаний в динамической фазе при растяжении m.Sol.. на.З мм со' скоростью 20 и 43 мм/о равна в этих условиях 69+2,4 и 82+2,0 имп./с, а при растяжении m.SDL - соответственно 61+2,0 и 70+2,3 имп./с. Таким.образом, ..при иммобилизации конечности изменение частоты разрядов в динамической фазе отве-

"('та- в первичных й вторичных, окончаниях сильнее выражено в МВ медленных мышц* Превышение частоты разрядов в статической фаг

............-2936 отвага над фоновой у.первичных и вторичных окончаний было, так же как и в динамической фазе ответа, сильнее выражено в MB медленных мышц, При. максимальной- амплитуде растяжения мнпц 12 мм частота разрядов первичных окончаний ¡ч.Зо1. равняется 67+2,0 имп./с, а частота разрядов первичных окончаний l!B m.EDL - 59+2,3 имп./с. • Частота разрядов вторичных окончаний Í«ÍB m. Sol. равна 69+2,3, а а Ж я. EDL _ 59+2,1 имп./с.

Опыты.с вибрационной активацией мышечных веретен показали, что первичные окончания после иммобилизации конечности, так же как после денервациий.тенотомии, воспроизводят задаваемую частоту вибрационного раздражения в соотношении X : I, . а вторичные ■ окончания, как и й норме, не воспроизводят задаваемую частоту вибрации. Отмечается ' только снижение порога вибрационного раздражения на 10-1Э*>.

О ВОЗМОЖНОМ МЕХАНИЗМЕ! ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ МЬШЕЕЧГШге ВЕРЕТЕН ÍIA МЕХАНИЧЕСКИЕ РАЗДРАЖЕНИЯ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ НАРУШЕНИЯХ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ

Атрофичзские изменения, выражающиеся в уменьшении площади поперечного сечения мышечного волокна, являются наиболее общей и характерной особенностью денервированннх, тенотомиро-ваннж.и.ишобилизированных мышц. Указанные атрофическиа из-' менения сильнёе выражены при хронической моторной денервации н быстрых мышцах ( Tomanek, i,i¡ni, Г973: Pel oprtno, líranzini, ГЭ63), в то время как. при. тенотомии и механической иммобилизации мышц - в медленных мышцах ( Tomanek,.Cooper, 1972: Bdgerton et al, 1975)., С помощью тмуногистахимлческйх. методов . быдо установлено,: что при .указанных, формах атрофии в - . ; мышцах наблюдается разрастание соединительной ткани,, которое в- медленных мышцах ,в 3-4 раза больше, .чём в. быстрых мышцах

' . ' ■ -30-. ' .-'■:. ( S alonen et al, I9Ô5; Savolainen et àl, 1988). ,

Хотя атрофические изменения в аКстрафузальных мышечных волокнах при указанных формах бездействия мышц достигают своего максимума уже к 3-й неделе операции, морфологических измена-ний в MB в указанные сроки, обнаружить на удаётся. ГЬрвые морфологические изменения в MB денервированных мышц наблюдаются лишь спустя 2 месяца после операций. Эти изменения выражаются в уменьшении площади поперечного сечения ядерно-сумйовых всло-

кон на 10?'и'ядерноч^впочечньк - на 30? ( Boyd, 1962). Боль-.

щая устойчивость интрафузальных волокон к моторной денерва-ции- объясняется наличием двойного трофического контроля этих волокон, : который осуществляется; с одной стороны, мотоней-■ ронами, ; а о.другой - сенсорными клетками межпозвоночных ганглиев (Zelena, Soukup, 1973, 1974).

Морфологические изменения & Щ при тенотомии и иммобилизации конечности выявляются в более поздний сроки после опе-. рации (3-6 месяцев), и они носят преимущественно деформационный, характер, что выражается.в некотором искривлении to-трафузальных волокон по отношению к акстрафузальным С Eldreà ' "et al, 1967).

Разрастание соединительной ткани приводит, с одной стороны, к изменению механической связи между MB и экстрафузальны-ми мышечными волокнами, а с другой - к увеличению эластических свойств самой мышцы и уменьшению" ее вязких свойств, что приводит к тому, что мышца становится более "жесткой". Это выражается в увеличении механического сопротивления атрофированных машц к пассивному растяжению ( Tompson, 1958). Специальные 'измерения, проведенные нами, при пассийном растяжении мышц-грузом 100 г, ■■ показали, что атрофированные мышцы

-зг-

растягиваются примерно на такую же величину,.. как и нормальные. Это дает основание заключить, что наблюдаемая повышенная фоновая активность .'¿В в хронически бездействующих мышцах не может быть обусловлена большим удлинением атрофированных мыщ по сравнению g интактными.

MB на воем протяжении соединено поперечными перемычками с перимизиумом экстрафузальных мышечных волокон ( Cooper, Gladden, 1974), Атрофия экстрафузальных мышечных волокон с одной стороны и увеличение количества соединительной ткани с другой, вероятно, вызывают увеличение натяжения поперечных . перемычек, с помощью.которых ИВ фиксируется в определенном положении. Это приводит к тому, что при пассивном растяжении атрофированных (.{ышц MB генерирует афферентную активность, которая выше, чем в I© интактных мышц. Тот факт, что увеличение фоновой активности при хроническое бездействии'Сильнее выражено в MB медленных мышц, можно было бы объяснить более глубоким соединительнотканным перерождением медленных мышц при указанных формах бездействия.

«г.-

Известно, что при сокращении мышцы укорочение мышечного волокна сопровождается одновременно увеличением кривизны поверхности мышечных волокон, .которое ведёт к увеличению внутримышечного -давления' (ГУрфинкель, Левих, 1985). Внутримышечное давление увеличивается не только при сокращении мышцы, ной при растяжении мышцы ( Bringman, iJldred,I965). Неодинаковое изменение частоты разрядов в динамической и статической фазах ответа в MB быстрых и медленных иышц можно было бы объяснить ■ большей деформацией чувствительных окончаний MB медленных мышц при динамическом, растяжении мышц. .

Необходимо'отметить, что повышение афферентной активности..

' -32- ;

.денервированных ьшшц наблюдается.и в более.ранние сроки де-нервации, когда а^рофические изменения только начинают проявляться (Нп1к, Ьеав1ег, 1973). ГЬэтому если повышение аф-. ферентной активности МВ; начиная, о .10-го дня и в более позд- " ние сроки моторной денерзации можно было бы . объяснить изменениями вязко-эластических, свойств тканей,-окружающих МВ, то• . объяснить повышение афферентной активности МВ в более ранние сроки изменениями вязко-эластических свойств не представля- . . ется возможным.■ Шзтому можно ..было бы предположить, что в, основе.повышения афферентной активности лежат-еще какие-то "гуморальные факторы неизвестной.природы, на.которые в более поздние сроки накладываются .механические, факторы. В пользу' гуморального.фактора как одной'иэ возможных причин повышения, афферентной активности свидетельствует и то, что после', денервации, тенот.оми:! и иммобилизации мышц резко увеличивается афферентная активность непроприоцептнвной природы ( Нпи- сь ш , 1939).

Повышение-' афферентной активности МВ при указанных формах ■ бездействия, мышц может • быть одной'из-причин-контрактурного ' состояния конечности, в,основе которого лежит так назыьаемая гамма-ригидность. Увеличение афферентной активности Ш вызы-- вает повышение возбудимости Л и у-мотонейронов, которое, с , одной стороны, приводит, к сокращению экотрафузальных мышечных волокон," а с другой - к сокращению интрафузадьных волокон, с-последующим увеличением афферентной активности. Поиск спосо-. бов .уменьшения афферентной активности в. гамма-петле мог бы 'привести к разработке лечебных-методов уменьшения -контрак-: турного состояния мышц после снятия гипсовой повязки.

■ ■ шйротрофячёский контроль хем0чувствйт£лы10стл

интрафузалышх «чных волокон ...

I, Поотденервационное изменение хемочувствительности интрафузальных, мышечных волокон. ■•

Первые работы, посвященные выяснению природы возможного

а '

медиатора в интрафузальных мышечных волокнах, показали, что передача s Них, так же как и в вкзтрафузальных мышечных волокнах, носит холинергический характер < Hunt, 1952)._ При внутриартериальном введении ацетилхолин вызывал кратковременное ускорение частоты разрядов MB. Предварительное введение кураре предотвращало активирующее,действие ацетилхолина. . Последующие исследования показали, что не только ацетилхолин, но и сукцинилхолкн', дэкаметоний и ряд других препаратов активировали импульсную активность mb (Granit et al, 1953: Albuquerque, Smith, 1964: Rack, V/estbury, i9ô5),. При этом было установлено, что сукцинилхолин первичные окончания активировал сильнее, чем вторичные (Verhoy, Voorhocve, 1963, Pehr, 1965).

Хотя ^настоящее время довольно подробно исследовано влияние различных холиномиметиков на импульсную активность MB, работ, где бы исследовались постданервационные изменения интрафузальных волокон, не производилось. Между тем, изучение лрстденервационкых изменений хе?лочувс'твительности MB помогло бы углубить представления о механизме нервного контроля хо-линорецепторов MB. .....

Для решения этого вопроса производилась моторная денер-вация m. Sol ;in,EDL. описанным выше способом. Эксперименты на хронически моторно-деиервированных MB быс.трых и медленных мышц производились на 6-30-й-день после денервации. Предва-

; -34-

ритэльно на интактных животных были проведены контрольные опыты, в которых испыгывалооь. влияние холиномиметиков о-разными деполяризующими свойствами: ацетилхолина( АХ), субохолина (СБХ) и сукцинилхолина (СХ). В контрольной серии вксперймек- . тов пороговые концентрации иооледуешх препаратов равнялись: 50 мкг/кг для АХ, 5 мкг/кг для СБХ и 20 мкг/кг для СХ. Указанные концентрации уменьшались'в Ю раз в экспериментах на декервированных М8, Препараты вводили интраартериально с помощью полиэтиленового катетера, который вводился через бедренную артерию.. контралатеральной конечности до бифуркации .' брюшной аорты. В. контрольных экспериментах было установлено, что СХБ активирует первичные и.вторичные окончания сильнее, чем АХ. При этом какого-либо избирательного активирующего действия на'чувствительные окончания обнаружить не удалось. СХ, в противоположность АХ и СБХ, активировал первичные окон-, чания сильнее, чем вторичные.

После проведения контрольных вкспериментов была проведена серия на хронически моторно-денервированных MB. На рис.5 представлен типичный ответ денёрвированного MB на внутриар-тарлалыюе введение АХ в концентрации 5 мкг/кг. Видно, что после введения АХ в такой, концентрации, которая была неэффективна, в норме, наблюдается сокращение цыщы, за которым следует период покоя MB. Он продолжался бы в течение всаго . времени-сокращения мышцы, если бы. денервиррванные MB не реагировали на введение, АХ. Однако, денервированные интрафу-зальные волокна, так же как и акстрафузальныз волокна, начи-. нают сокращаться под влиянием АХ. .Это приводит к деформации . чувствительных окончаний MB, , в результате чего на фоне сокращения мыацы регистрируются афферентные разряды. Частота.

Рис.5.

Влияние внутриартерйального введения ацетилхолина (5 мкг/кг)

на частоту разрядов первичного окончания денервированного мышечного веретена m.Sol (13-й день после денервации). Фра-

гыенты непрерывной записи. Интервалы между кадрами А и Б,

В и В, В и Г, Г и Д, Д и Е - 5 с. Сплошная линия - время введения препарата. Калибровка: 0,5 с, 20г, 250 мкВ.

-36— •.:' /. •. ■".;.;"•' разрядов первоначально невысока,.что, по-видимому, соответствует начальному периоду фазц нарастания сокращения ингра-фузального мышечного волокна. Дальнейшее увеличение частоты разрядов МБ связано с увеличением амплитуда сокращения ин-трафузального волокна,. а возвращение ее к исходному фону - 6 расслаблением. На рис.б; графически .представлены ответы первичных и вторичных. окончаний денервированных MB m.Soli и EDL на введение АХ, СБХ и СХ.Из рисунка видно, .что постде-нерзационное повышение хзмочувствительности выражено в MB быстрых и медленных мышц примерно.одинаково. Ранее на экстрафузальных мышечных волокнах было Установлено одинаковое п остденервационное повышение ацетилхолиновой чувствительной-• *И ( Albuquerque, Thealeff, 1969).

В контрольной серии встречались вторичные окончания, которые были нечувствительны к используемым х о ли но миме ти кам. При введении АХ, СБХ и СХ изменений афферентной активности вторичных окончаний этого типа не наблюдалось. После моторной денервации мшщы также наблюдались вторичные окончания, которые были нечувствительны к исследуемым холиномиметикам. На рис.7 представлены ответы такого вторичного окончания. Видно, что при введении АХ наступает сокращение мшщы, за. которым следует период покоя. Он продолжается в течение всего периода сокращения мышцы, и импульсная 'активность возобновляется при возвращении мышцы к исходной длине. При этом какого-либо увеличения импульсной активности не наблюдается.

Мы полагаем, что вторичные окончания, которые нечувствительны к экзогенному АХ» а также к СХБ и СХ, берут начало от интрафузальных ядерно-цепочечных волокон. Наше предположение основывается на наблюдениях Гладден (Gladden,. 1976) и Смита

r¡¡-ín>-r-!V

■ ■ тъ-*

с Is i Й í, % »

ч Рис.6.

Влияние некоторых холиномиметиков 'на частоту разрядов первичных окончаний (верхний ряд) и вторичных окончаний (нижний ряд) денервированных мышечных веретен та. sol, (черные кружки) и т. EDI, (светлые кружки); А - ацетилхолин (5 мкг/кг), Б - oytíexo-лин (0,5 мкг/кг) и В - сукцинилхолин (2 мкг/кг). Стрелки -начало и конец введения препарата. Каждая точка - среднее из 20 измерений. По оси абсцисс - вреда в о, по оси ординат -частота разрядов имп./с"*1. .

Д Е

^|ii!i!liiiiiii|iiiiiiiiiiii!¡[iii!iiiiHjii!iiiiii|| miiiHiimiiiiiiíi ihi i i íiiiir8l¡iiin"¡¡lii¡[in| . a*«« ■

• . Ríe.7. ■ ■ ■'■'•■'• -,•

m.Sol. Отсутствие активирующего действия ацетилхолина на частоту разрядов вторичного окончания, берущего начало, предположительно от депортированного интрафузального ядерно-' цепочечного волокна. А, Б - оТвет вторичного окончания на растяжение ышпцы. Интервал пожду кадрами Аи В Гс. В-Е -влияние ацетилхолина' (5 мкг/яг). на частоту разрядов вторичного окончания. Фрагменты непрерывной записи. Интервалы между кадрами В и Г 1с, Г и Д, Д и Е 5с-. Видно-, что при введе- ' нии ацетилхолина наблюдается сокращение экстрафузальных волокон и наступает период покоя (В-Г). После возвращения мышцы к исходной длине (Д,Е) возобновляется импульсная активность мышечного веретена, однако увеличения частоты разрядов не наблюдается. Стрелки - начало и конец введения препарата;

(Зш1«1 1965), показавших, что изолированные ядерно-сумко-вые волокна сокращаются под влиянием АХ и ОС, а ядерно-цепочечные - нет.

Наиболее вероятным объяснением отсутстйия реакции аффе-ронтов, начинающихся от ядерно-цепочечных волокон, на введение холиномиметиков как в норле.'так и после моторной денер-вации, является, по-видииацу, недостаточная разрешающая способность методик, используемых нами и цитированными авторами. Причиной этого может быть наличия системы защиты синап-тической области или поверхности интрафузального волокна в целом от экзогенно подводимых холиноииметиков.

■ Доведенные эксперименты дают основание для предположении, что после хронической моторной денервации происходит повышение хемочувствительности интрафузальних мшкчни волокон. Око обусловлено синтезом новых ходинорецептороз и их встраиванием в мембрану интрафузального волокна. Превращений мембраны д-знзрвированного интрафузального волокна в хемочув-ствительнуи поверхность приводит к тому, что при введении исследуемых холиномиметикоа в концентрации в 10 раз меньше, чем пороговые в норме, мембрана интрафузального волокна 'дв- • поляризуется одновременно, в результате чего наблюдается длительное сокращение ; интрафузальных волокон. Это приводит к значительной деформации чувствительных окончаний М0 и появлению повышенной афферентной активности на фоне сокращения мышцы.

2. Роль аксоплазматического транспорта (¿в механизме

' регуляции хамочувствитвльности мышечных веретён.

Изменения,' наблюдающиеся- в■вкстрафузальных мышечных волокнах при нарушении азонального транспорта колхицином (Щ),

улрштс-рч.упт-гя как децериационпоподобные ( Albuquerque

01',:, n~Cú:r-.r„ í'icoloff, 1972: Никольский и др.

197.5; К j л ко ь п др., 1332). ' •

При »ai./.'^iiaii аксональиого транспорта Щ изменения, наз-г/тщю и гщтгораых образованиях (телъц.з Фчгер-Шччини, пчугоапэ coüü^k.i языка), также характеризуются как двнврва-цнин'.юподоС'икг (Улумбоков, 1978: Челшпез и др., 1977, I99Í, 1983).

Гг..-и с/бупугеальном введении Щ наблюдается значительное изменения аффервигиой активности вкусовых сосочков языка, вжшиг'оя его _орощв:ши растворами по вареной соли, глюкозы и уг.зуоной кислоты (Есахсов, Мещерякова, 1980).

В литературе .отсутствуют сведения относительно влияния нарушения а »меняльного транспорта на хемочувстоительность МТЗ. Для выяснения этого вопроса в наших опытах п. perón, on.-::... ■ локально обрабатывался НЦ в концентрации 10-40 мМ в течение 30 минут, ' Изод-щия обрабатываемого .участка от окружающей ткашг осуществлялась полиэтиленовой пленкой и. ваткыми т.гмаонаил, обработанными вазелином. Опыты проводились через 6-3 суток после обработки нерва K¡. Изменение холинергической чувствительности . оценивалось по изменению аффзрентной активности Ж при вчутриартерпа.тьном введении холиномиметиков в двух концонтрациях: в -пороговой и в концентрации в 10 раз ■ меньхче, -чем пороговая, Концентрации ДХ-50 мкг/кг, СБХ-5 мкг/ кг и СХ-23 мкг/кг были пороговыми, и у нормальных животных вызывали стабильное увеличение афферентной .активности.

Учитывая блокирующее - действие Щ на проведение - возбуждения по ахюонам (Макий, Иванова, -1973: Акоев и др., 1985), эксперименты начинались о определения проводимости возбуж-

-AT-

4 . : ; í .. riUpmí'inuiA ' 11 tí

ПФПГ.'ЛиТ^ЦГУ - T-Tn I'll»)'» гп^.-кАглгтл^тл.» „Г^ л«""-—

......VI • ■■-j—л ;:t"jh'fih¡lrt I.: íu..i "•-.-¿^■iiíV.-i ЛХ до л ьйо-

unjiyiiiOHKii 'С< анального траи-:;1Г)j■',-■■). По ^¡о.уи.и , чг:

\Х и íí0r.0í- :i-;ri .fOTííin-r;.VI.ÍH (00 ;,!Г/К;0 н - "

небольшое повышение афферентной ахтийнооти МЗ. После паруие-ния аксочальиого транспорта АХ a концентрации в 10 раз меньшей, чем в rrpr.,,ap¡ir. 7'.::г;з ~2 пошг-за,:^

-Ч 1 J 1

нерва КЧ в указанной концентрация приводила к нарушению про-

ьиобуддении па еффарентам при этом сохранялась. При обработке п. ppí-on. comm. Щ в концентрации 40 мМ нарушалось про-ИОЯЙНИЯ ЯП-З^учпОи^сг ;f rr r¡ ^фф^Г"ТТТ'шГ ; ~ Г Л 0 ÍCi; '.Vi. I '.< »'КС'

'í].-; "С; •Orfi('JH,,pTW:{ П m'Í лз-кнзпдЛ j х.-'лечу^-лчни'^лыю-

С 1 о <1г> :1 ,1 J ЛМД 1 - ' I

m'fó:п змжлъ оказались более чувствительным Я повреждающему действию КЦ, чем эфферентные. Необходимо отметить, что повышение хемочувствительности, наступающее при нарушении аясоналыюго транспорта, максимально

Рио.8. . •

Влияние ацетилхолина на частоту разрядов первичных- окончаний МВ' m. Sol после нарушения аксонального' транспорта. Полутемные крулоси - ответы интактных первичных окончаний на введёте ацетилхолина д пороговой концентрации (50 мкг/кг). .. Темные и белые. кружки; - ответы первичных окончаний Щ Посла нарушения аксонального транспорта. Концентрации АХ: - : . . 5 мкг/кг и о—о.-- 50 «кг/кг <п25). -:.•./;■'

было выражено к АХ, в то время как к СВХ и СХ оно было выражено примерно одинаково. После нарушения аксоналъного транспорта, так же как и после денариацни, пропадают различия в чувствительности первичных и вторичных окончаний к СХ.

G целью выяснения роли двигательной активности на чувствительность.',Ш к нспильауамым холиномимвтикчм, опусти 1020 дней после иммобилизации конечности напитывалась холин-ергическая чувствительность МБ при введении используемых хо-линомиметиков в пороговых для контроля концентрациях. К*ко~ го-либо повышения хемочувствительности MB механически иммобилизованных мышц нам не удалось обнаружить» Па экстрафу-зальных волокнах было показано, что при иммобилизации конечности не меняется АХ чувствительность мшпачшк волокон ( FiHchi aoïi, Koboin.M, 1969). Результаты наших акспераментов показывают, что наблюдаемое после моторной денарвации повышение .АХ чувствительности MB не связано с бездействием мышцы, Совокупность представленных данных позволяет заключить, что холинергическая чувствительность интрафузальных волокон, так же как и экстрафузальных, регулируется трофическими факторами, которые транспортируются посредством аксонального транспорта к интрафузальным мышечным волокнам, 3, Влияние актиномицина' Д на постденервационные изменения хемочувствительности мышечных веретен. Одним из характерных признаков поотденервационного синдрома является повышение хемочувствительности мышечного волокна, которое вызвано синтезом новых АХ- рецепторов и включением их во внесинаптическую мембрану мышечного волокна (Гинецинский, Шамарина, . 1942: Axelsson, Thesleff, 1959, Mi-ledi, i960). Блокаторы синтеза белка подавляют посгденерва-

циошшв повышение хемочувствитеяыюоти денервированных мышц KaKin vivo . ( Grampp ot al, 1972), так и в культуре тканей (?ami)rou¡-jii, 1970). Исходя из описанного действия ¿локаторов синтеза белка, можно было бы предположить их аналогичное действие и на постденервационные изменения в интрафузальных мышечных волокнах. Для . проверки этого предположения была проведена серия экспериментов, где исследовалось влияние предварительного введения актиномицина Д. на постденервацион-ное повышении хамочувствитвльности интрафузальных. мышечных волокон у кошек. Всего'было проведено В экспериментов: 6 контрольных на животных о денервированными ИВ (3-5 день после денервации) и Ю на животных с денервированными МВ, которым сразу же или на следующий день после операции вводили актиномицин Д. Необходимо отметить, что кошки оказались очень чувствительными к актиномицину Д, и та минимальная концентрация актиномицина Д, которая у мышей предотвращает появление постдечервационного синдрома, оказалась смертельной для коаек, и животные погибали на второй день после введения актиномицина в такой концентрации (0,5 мг/кг). Поэтому нами использовалась концентрация актиномицина Д 0,075 мг/кг.

В специально проведенных контрольных экспериментах изучалось влияние актиномицина Д на импульсную активность 'МВ.

Как показали эксперименты, введение интактным животным актиномицина Д в концентрации 0,075 мг/кг не оказывало какого-либо влияния на импульсную активность МВ. При введении АХ, СБХ и СХ на фоне предварительного введзния животным актиномицина Д увеличение импульсной активности. МВ не отличалось от наблюдаемых изменений у и.нтактных животных. На рис,9

А l ■ 5 " К ■ В

Г') ■

, , Л^"""' :! I yk TN. . - 9- ) т

í 'H^fr-Hf-rt

ti _______ :___________

¿ s—я S5"J5 o" 5 íTtt* ir» 50 « »r> t" V Vi* ГГло

Г гт~м

' ' *fjl НтЖ

» r

) Й .') к 'i И tj i! ^ \ \ ' í (! ~í í ¿ ¿ < я 'o " 11 /ч

Рис.9.

Изменение частоты разрядов первичных (А) и вторичных (Б)

окончаний денервированных шишечных веретен m.Sol до (Ли В) и послу предварительного заодения акгиио^лцина Д (В). Верк-пий ряд - изменение импульсной ак'»'ивноо1-й при вьв.дйаии <1цо-тилзеолина, средний - при введении оубехолина и нижний - при введении сукцинилхолина. На В: I - первичные, II - вторичные окончания. Концентрации вводимых препаратов: белке кружки - пороговые, черные - в 10 раз меньше пороговых. Стрелки - начало и конец введения препаратов. По оси абсцисс. - время в с, по оси ординат - частота, имп./с-1.

представлены ответы первичных и вторичных окончаний денерви-рованпых (3-541 день) МВ до и после введения актиномицина Д. Из рисунка видно, что после введения актиномицина Д АХ, СБХ и GX не вызывают характерного изменения импульсной активности депортированных МВ. Представленные данные подтверждают предположение о том, что в основе поотденервационного повышения хеыочувствительности МВ лежит синтез новых холи-норецепторов и их встраивание в мембрану интрефузального волокна.

ТРОФИЧЕСКАЯ РОЛЬ СЁНСОНШХ НЕЙРОНОВ СПИННОМОЗГОВЫХ ■

ГАНГЛИЕВ В МЕХАНИЗМ РАЗВИТИЯ И ДШЕРЕНЦИРОВКИ .

МЫШЕЧНЫХ BEPSTSH .

Процессы развития и дифференцировки интрафузальных мышечных волокон полностью контролируются нервной системой. При внутриутробной-перерезке.седалищного нерва у крыс прекращается дальнейшее развитие и дифференцировка интрафузальных волокон, и развивающиеся интрафуэальные волокна дедифферен-цируются и дегенерируют ( Zelena, ГЭ97). Процессы развития и дифференцировки МВ продолжаются в течение первых двух недель постнатального онтогенеза, .поэтоцу перерезка смешанного нерва в первые чаоы постнатального онтогенеза также предотвращает развитие и дифференцирозку интрафузальных ЯСВ и ЩВ ( Zelena, souicup, 1973, 1974), Как показали морфологические исследования, моторная денерэация в раннем постнатальном онтогенезе не препятствует развитию и дифференцировке интрафузальных волокон. В моторно-денервированных мышцах интрафуэальные мышечные волокна развиваются и дифференцируются на ядерно-сумковые и ядерно-цепочечные так же, как и у интакт-ных животных. Отмечается только некоторое уменьшение АТФ-

азной активности в интрафузальных волокнах, денервированных в первые часы постнатального онтогенеза ( ¿.¿кип, о^икир, Г973, 1974). Эти морфологические исследования показывают, что в механизме развития и дифференцировки интрафузальных волокон ведущая роль принадлежит чувствительной иннервации интрафузальных волокон. Что же касается механизма этого влияния, то предполагается, что оно осуществляется химическими факторами.

Естественно возникает вопрос о функциональных свойствах чувствительных окончаний М8, денарвированых в раннем постна-тальном онтогенезе. Для выяснения етого вопроса была проведена серия экспериментов на крысах, мышцы задних конечностей которых были деэфферантированы спустя б часов посла рождения путем удаления люмбального утолщения спинного мозга. Эксперименты на таких животных проводились спустя 2-;3 месяца после операции. Шивотныа анестезировались внутрибрюшинным введением нембутала бОмг/кг. Ахиллово сухожилие изолировалось от окружающих тканей и соединялось,с миографом,. Поскольку^ 'таких животных невозможно регистрировать одиночную афферентную активность, регистрировалась нейрограмма в седалищном нерве, которая после усиления проходила черва инте- • грирующую цепочку» и имелась, таким образом, возможность оценить величину афферентной активности при растяжении мышц. Эксперимента показали, что по своим функциональным свойствам МВ, двэфферентированныэ в раннем поатнатальном онтогенезе, не отличались от интйктных (рисЛЭ). Это позволяет утверадать, что в процессе развития и дифференцировки интрафузальных мышечных волокон ведущая роль в формирования на только морфологических, но и функциональных свойств НВ принадлежит сен-

Normal »duIt rat

JI ■

Chronically de-efïerented rat

Ш'.' ИД WH

кяшь

«шшмввпт ' . «¿gg^^Ä»®»«

. . . Рис. Ю. - ;. ■ ■

Злектронейрограмма,. Записанная в седалищном нерве взрослой интактной зсрисы (I) при растяжении мышца на 1-6 мм со скоростью 20 мм/с и двухмесячного крысенка (II) после' удаления спинного мозга в области люмбального утолщения в раннем лозтнаталъном онтогенезе,, а - интегрированная олектронейро-грамма, б - электронейрограмма, с - мвхаиограм.ма растяжения мышцы* Цифры - амплитуд.ч. растязкепи.". ¡.цщы в м*.

оорным нейронам межпозвоночных ганглиев.

КОРТИКАЛЬНАЯ РЙРУШЩЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ

ФУЗИЧОТОРДОХ НЕЙРОНОВ Наследования кортика-сгтнальных влияний на гакма-чотоней-ронн ограничивались в основном элоктроотиг<уляцией бульварных пирамид (Максимова, 1971: Коеие, К6Э: Cloutfi, Shoridan, I960: Косеие et ai, 1968) или поверхности моторной области коры больших полушарий, соответствующей цитоархитектоничос-кому полю 4 (Mortimer, Akert, 1961: Vedol, Moulinak-BaudHVin,

1969: Yokota, Voorhoevo, 1969). При этом, как правило, использовалась макростимуляция высокой интенсивности, не позволяющая определить точно координаты зон, образующих нисходящие проекции на гамча-мотонейроны, и многие авторы характеризовали эффективные зоны раздражения как "наилучшие точки" ( Grills, Preston, 1971: Koeze, 1968).

В экспериментах на приматах были получены данные, указывающие на возможное участие премоторной коры (Mil) в регуляции специфических входов в моторную область (MI) ( Wisendanger ez' al, ■ 1973: Wise, lanji,- 1981).'

' Учитывая вышесказанное, мы специально исследовали влияние локальной стимуляции в перикруциатной области коры на импульсную активность, первичных и вторичных окончаний MB т. ТА и т.edl. На рис. II представлены ответы первичных окончаний т. edl при нанесении серий из Ю-15 стимулов длительностью 0,2. 0,3 мс с частотой 400 имп. /с у животных, находящихся под поверхностным наркозом. Из рисунка видно, ч^о при стимуляции поля 4 на фоне двигательного эффекта появляемся период покоя, и на фазе расслабления мышцы регистрируется резкое увеличение импулйской активности, которое продолжается а течение неко-

шишпшшшштпппг

Рис. II. .

Влияние кратковременной стимуляции перикруциатной коры на активность первичных окончаний № передней большеберцовой мышцы. А г при стимуляции точки поля.4 (Р - 2.0, 1-3.Омм) Ток 0.9 ЫА. Б - при стимуляция точки цоля 6. (А - 0,5,1>- 4.0мл) Ток 2, МД. Верхний луч - потенциалы действия, ■• нижний - мехайограмма. Калибровка: 0,5с., 50г.,. 250мкВ.'

торого времени после возвращения мышцы к исходной длино. Сходные эффекты, но менее выраженные, наблюдались и при внутрикорковой микростимуляции. Указанные эффекты раздражения поля 4 легко воспроизводятся при ритмической поверхностной и внутрикорковой микростицуляции поля 4.

При стимуляции поля б были выявлены существенные особенности эффектов ловерхноотной и внутрикорковой стимуляции по сравнению с полем 4. При кратковременной и длительной (до 3-4 сек) ритмической стимуляции поля б увеличение импульсной активности наступало при отсутствий сокращения мышц (рис. II). Сходные возбуждающие воздействия на афференты типа Та и II наблюдались и при ипсилатеральном раздражении поля 6. Как и при контралатеральном раздражении поля б, учащение импульсной активности наблюдалось при отсутствии сокращения мышцы. При ипсилатеральном раздражении поля 4 мы не наблюдали ни изменения импульсной активности афферентов Га и II, ни сокращения мышцы.

Обнаруженное в наших экспериментах сходство ответов мышечных а^ерентов типа Ха и II на стимуляцию участков, расположенных не только в контралатеральном, но и ипсилатеральном поле 6, находит подтверждение в физиологических и морфологических исследованиях, показавших билатеральность нисхо-

дящих проекций, в том числе кортико-мбзенцефальных и корти-

ко-бульбарных, из поля б ( Куирегк, 1958: Кипг1е, Г378). Приведенные данные позволили впервые установить наличие интенсивных билатеральных возбуждающих влияцрй на мотонейроны, иннервирующие МВ. ... '•'

ЗАКЛЮЧЕНИЕ . " Использованные в настоящей работе экспериментальные под-

заходы - моторная денервация, тенотомия и механическая иммобилизация мышц о помощью гипсовой повязки - довольно близко моделируют ситуации, наблюдаемые в медицинской практике в результате переломов костей, разрывов мышц и сухожилий. Установленное стойкое повышение афферентной актийности МВ при указанных формах бездействия мышц, непрерывно усиливающееся через гамма-петлю, приводит к возбуадению и альфа, и гамма-мотонейронов. Повышение возбудимости альфа-мйтонейронов приводит к сокращению экстрафузальных мышечных волокон, а сокращение интрафузальшос волокон - к усилёнию афферентного . потока. Можно полагать, что ослабление этой повышенной афферентной активности в гамма-петле путем обратимого снижения афферентной активности Ж с помощью местных анестетиков или холинолитиков может существенно сократить сроки реабилитации больных после снятия гипсовой повязки.

Полученные в настоящей работе данные, свидетельствующие о постденервационном повышении хемочувствительности интрафу-зальных волокон, позволяют сформулировать представление о нейротрофич'еском контроле Ж, осуществляемом со стороны структур, иннервирующих. интрафузальны-з волокна.

Взгуляция хемочувствительности интрафузальных волокон осуществляется с помощью трофических факторов, транспортируемых на периферию с помощью аксонального транспорта. Нару-" шение этого транспорта-с помощью локальной обработки нерва • колхицином приводит к повышению хемочувствительности интра-фузальных волокон. "Исследования, 'посвященные влиянию двигав . тельной активности на хемочуветзитель'ность интряфузлльньк . волокон,. дают основание считать, что в-механизм регуляции хемочувствительности МБ решающая роль' принадлежит аксональ-

но>^ транспорту.

Таким образом, механизм регуляции хемочувотвительности экстра- и интрафузвальных волокон сходен.

Однако, в механизмах нейротрофичезкой регуляции экстра-и интрафузальных волокон имеются и существенные различия.

Как показывают гистологические наследования, после моторной двнервации в интрафуэальных волокнах в течение первых 3-5 недель не наблюдаетоя морфологических изменений (Boyd, -1962), в то время как в экстрафузальных волокнах атрофичес-кие изменения максимально выражены к указанному сроку операции ( Tomanek, Lund, 1973). Это дает основание для заключения, что в отличие от вкстрафузальных волокон, где постде-нервационное повышение хемочувотвительности и атрофичесхие изменения максимально выражены к 3-й неделе денервации, в интрафуэальных волокнах повышение хемочувотвительности не сопровождается атрофическими изменениями, что свидетельствует о дифференцированном контроле хемочувотвительности и трофики. 3 этой связи заслуживают внимания данные о ведущей роли сенсорных нейронов спинномозгового ганглия, но не мотонейронов, в процессе развития и дифференцировки интрафуэальных волокон (Zeiena, Soukup, 1973, 1574). Отсутствие прямой сенсорной иннервации экотрафузальных волокон, позволяет с учетом вышеизложенных соображений сделать предположение, что ведущую роль в трофическом контроле интрафуэальных волокон играют сенсорные нейроны, в то вреия как в экотрафузальных этот контроль осуществляется непосредственно алъфа-мрто-нейронами. Наличие везикул в чувствительный: окончаниях позволяет предположить, что они являются морфологическим коррелятом нейротрофического контроля MB афферентными волокна-

ми, что позволяет говорить о двойном трофическом контроле интрафузальных волокон: со стороны бета- и гамма-мотонейронов и со стороны сенсорных нейронов опинномозговых ганглиев.

вывода

1. Основным функциональным различием МВ быстрых и медленных мышц является различие их фоновой импульсной активности. 8та активность при статической нагрузке 103 г в первичных окончаниях составляет 23+1,0 имп./с в МВ медленных мышц ( т. Sol ) и 28+1,4 имп./о В МВ быстрых МЫШЦ (rn.SDL ). Во вторичных окончаниях частота разрядов равна 23+1,2 имп. /с в МВ медленных мышц и 32+1,9 имп./с в МВ быстрых мышц.

2. При дополнительном динамическом растяжении со скоростью 20 т/о максимальная импульсная активность в динамической фазе ответа первичных окончаний равна 75+2,4 имп./о в МВ медленных мывц и 774-2,5 имп./с в МВ быстрой мышцы. Во вторичных окончаниях частота разрядов МЗ в динамической фазе ответа в 43 медленных мышц составляет 52*2,3 имп./с и 48+2,1 имп./с в МВ быстрых: мышц.

3. При различных формах нарушений двигательной активности мышц (моторная денервация, тенотошш и иммобилизация конечности а помщъю гипсовой повязки) наблюдаются изменения импульсной активности МВ. При всех указанных формах бездействия мышц .увеличивается фоновая активность МЗ иодленных мышц, в то зремя как г. МВ быстрых мышц уволдчение ф>ш»ей активности нябл»л-)3тся только при чо.тс>гной •Д.'шэрлзц.«!. При' рсех нес ледовая;!;«: формах нарушен.!,'! дэлгатеяьцой' астионостд имеет «есто уьод'лт.'.ние максимальной частоты разрядов как в длнамл-

чесяой, так и в статической фазах ответа. В МВ медленных мышц увеличение импульсной активности выражено значительно сильнее.'

4. Хроническая моторная денервация мышцы приводит к повышению хемочувствительности интрафузальных волокон. Первые признаки постденервационного повышения хемочувствительности интрафузальных волокон наблюдается на 3-й день после денервация, достигают своего максимума на 7-8-й день и сохраняются в МВ как быстрых, так и медленных мышц в течение всего

■ периода наблюдений (30 дней).

5.. Механизм постденервационного повышения хемочувствительности интрафузальных волокон сходен с механизмом, описанным в экстрафузальных волокнах. Он состоит е синтезе новых холкнорецопторов и включении их в мембран интрафузаль-ного волокна. На это указывает тот факт, что введение блока-тора синтеза белка, актиномицина Д, препятствует псстденер-вационночу повкяению хемочувствительности МЗ интрафузальных волокон.

о. ХеЗЬчувствительность № находится под постоянным ней-ротроф;пйокнм контролен ^ и - цсгонойроноз. Этот контроль, осуществляется аксскальным транспортом, нарушение которого приводит к повышению хемочувствительности интрафузальных волокон, г.е. к изменениям, сходным с постденервационннми,

7, В механизме развития и дюффчреяцяровяк инграфуззлышх волокон ведущая роль принадлежит сенсорным нейронам межпозвоночных ганглиев. . Моторная денервация& проведенная в

■ первые часы постнатальной жизни, не препятствует развитию и дифференцировке интрафузальных волокон. Тестирование функциональных свойств этих рецепторов опустя 2-3 месяца- пооле

операции показало, что эти рецепторы по своим функциональным свойствам не отличаются от рецепторов интактных мышц.

8. Мотонзйроны, иннервирующие мышечные веретена, находятся под двойным корковым контролем. При раздражении первичной моторной коры ускорение импульсной активности контра-латоральных МВ имеет место на фоне сокращения гомонимной мышцы, что свидетельствует также о сокращении интрафузаль-ных мышечных ролокон. При стимуляции добавочной моторной области .увеличение афферентной активности наблюдается на фоне отсутствия сокращения экстрафузальных мышечных волокон. Облегчающее влияние добавочной моторной коры на М8 носит билатеральный характер. Модуляция импульсной активности МВ при активации областей М1 и МП на фоне действия нембутала и аминазина свидетельствует об участии структур ствола мозга в опосредованной кортикофугальной регуляции деятельности мотонейронов.

Спиоок работ, опубликованных но ил го^'.ал i-t •; • v:- -rt;f». I. Лругкнлн Г. 0. Пди>шп» ацетилхолинг чч "с--

.-i;;nir[iun уЧЧеЧНЫ'3 .// TV;T,K. Г'иОЛ, и

мед. - 1969, - 63. - 12. - С. 14-17. t.. Am.v 'Г. С. "л::"""" иа «мтпиннв пвиептош бы-

стрых и медленны): глот; // &изии./>. ».урн, ЗПТ. - 1371. ■ - 57. - 9. - С. 1299-1306. 3. Арутюнян P.O. Реакции мышечных веретен бнстрнх ч медленных мыщ на растяжение // Физиол. иурн. СССР. - Т973. -59. - 5. - С. 753-760. 4 Друччпнян Р. С. Ответы шпгечнях веретен денярвированных

^'.T.'L; ''' ' ':; ') И"1 '' '*' / ' Т - -V". ■; V .,-ri .'J НОСЛ"1*

_ ТС^'у _ 6L - 7, - г!» !0Ч?_ТГ)37,

V. Лгу'j15-'1."-'1! 0;'ГГ''П1 '"ЛП'.'ЧНЫУ РР:'»;'»;-: '|>Ч!1(1'(0М'.1Г,0Р:И*!Ч1Х ''[

гппертг-оJ««чти на растяязнно и ¡»чброц-.«) И Ho't-¡.•офцзкол^гия. - 1975. - Я, - С. 3IT-317, (3, 'г'л1;/^ '■<■"■ ■ , Нп^к Я. , Sovknp ". Uvr—.n. Явироппоэ to stretch proprioceptors in adult rat muscle de-ef ferented Ъ'; - <-"п//, Fniimi-!, A^clu - 1.я?'7, - 368, 1П-2. P. 129-133. 7. Арутюнян P.С., Наследов. Г, А. ответы мышечных вервтвн быстрых и медленных мышц на механические раздражения при ги-.... ?'' '- - -Jf), - 2, - П.

рохс;; быстра; кздлекшх ?5»п>ч // яурп. "ГТ. ••

1979. - 65. - 12.С. 1833-1837. 9., Арутюнян Р. С. Изменение чувствительности мышечных веретен быстро и медленносокращающихся мышц после хронической де-

афферентации // Нейрофизиология. - 1991. .- 13. - 2. - С. 204-209.

10. Арутюнян P.C., Ленков Д.Н. Модуляция активности мышечных афферентов при стимуляции моторной и премоторной коры мозга кошки // Нейрофизиология. - 1993. .- 15. - 5. - С. 504-509. .

11. Арутюнян P.C., Ленков Д.Н. Фармакологические воздействия на активность мышечных веретен, вызванную электростимуляцией перикруциатной коры у кошки // Физиол. журн. СССР. - 1994. - 70, - 5. - С. 627-632.

12. Арутюнян P.C., Ленков Д.Н. Шзличия фармакологической чувствительности периферических и центральных синапсов в альфа- и гамма-моторных системах у кошки /У Физиология медиаторов. Периферический синапс / 5-й Всесоюзный симпозиум / 1&эань. - 1984. - С. II-13.

13. Arutyunian Ii.S. Sensitivity intrafusal fibios to ACh// The muacle oplndles. F,ds. by Boyd J., and Gladden Ы. Stockton I'roso, Glan"oiv, 1965, P. 233-238.

14. Арутюнян P.C., Ленков Д.Н. Чувствительность мышечных рецепторов к периферическим и центральным воздействиям: эффект экспериментальной акинезии и стимуляции добавочной и первичномоторных областей коры // Соматосенсорная и кинестетическая-чувствительность в норме и патологии

. Иркутск, - 1995. - С. 41-42.

15. Арутюнян P.C., Ленков Д.Н.' Роль.добавочной моторной области коры в регуляции движений // Современные проблемы нервной, и мышечной систем / Тбилиси, - 1985. - С. 17. ■

В. Арутюнян Pi С.', Радзюкевич Т. Л. Изменение, ацетилхолиновой. чувствительности мышечных веретен,после обработки нерва

колхицином // ДАН СССР. - 1985. - 290. - 5. - С. Г274-1277.

17. Arutyunian Н.З., Lenkov D.H. Independent influences of the

supplementary and primary motor cortex on muscle afferents

in the cat// Heuroscience Letters. 1906. Suppl. 26., V. 582.

18. Арутюнян P. С. Изследование постденервационных изменений хеиочувствителъности шгаечннх рецепторов быстрых и медленных мышц If Сенсорные системы. - 1937. - I. - 3. - С. 255-332.

19. Арутюнян Р.С. Влияние актиномицина Д на постденервацион-ные изменения хемочувствительности мышечных веретен кошки // $изиол. журн. СССР. - 1987. - 73. - 7. - С. 902907.

20. Арутюнян Р. С. Нейротрофический контроль структуры и функции рецепторов растяжения ишщ 11 Механизм нервной регуляции мышечной функции. Ред. Г.А. Наследов. Л.: Наука, 1983. - С. 91-106.

21. Arutyunian R.S. Heural control of ACh sensitivity of muscle spindTe in cats// Mechanoreoeptora: Development, Structure and Function. Eda. by Hnlk P., Soukup Т., Vejsada R., Zele-na J. Plenum Press 1988, P. 231-235.

22. Arutyunian R.S., Nasledov G.A. Effects of limb immobilization on functional properties of'muscle spindles in cat. Six international symposium. Motor control. 1989. Abstracts P. 27., Albena.

23. Арутюнян P.С., Радзюкевич Т.Л. Роль азонального тран-

t, 1

спорта в регуляции хемочувствительности' мышечных веретен кошки // Физиол. журн, СССР. - 1990. - 76. - 6. -С. 746-753.

' Г-■n IL.V

Похожие научные работы

Каталог диссертаций