Морфофункциональные изменения скелетных мышц задних конечностей крыс в условиях вынужденной анаэробной физической нагрузки и применения аллогенного биоматериала

   Изнуряющие физические нагрузки приводят к перенапряжению саркомера, разрушению клеточной мембраны, гидролизу структурных белков, что является причиной необратимого повреждения мышечных волокон. Аллогенный биоматериал (АБ) применяется для регенерации различных тканей и органов.

   Целью исследования явилось выявление морфофункциональных особенностей скелетной мышечной ткани после физической нагрузки и в условиях применения АБ.

   Материал и методы. В эксперименте использовались крысы-самцы Wistar. Моделью анаэробной физической нагрузки явился тест Порсолта с грузом 10 % от массы тела в течение 30 дней. После тренировок в основной группе (n = 10) вводили суспензию АБ суммарно 4 мл 0,2 % раствора в мышцы передних и задних конечностей. В контрольной группе (n = 10) вводили физиологический раствор в аналогичные зоны. Через 5 и 21 сутки после инъекций проводили исследование толерантной нагрузки. Затем животных выводили из опыта и проводили гистологические исследования мышц задних конечностей, измеряли общее количество, среднюю площадь поперечного сечения мышечных волокон, численность некротизированных волокон.

   Результаты. В контрольной группе животных через 5 и 21 сутки происходили дистрофические изменения мышечных волокон: контрактуры III, IV степеней, нарушение микроциркуляции, мозаичный некроз мышечных волокон, воспалительно-клеточная инфильтрация, снижение толерантной нагрузки. Через 21 сутки обнаруживался фиброз. Введение АБ способствовало рабдомиогенезу уже через 5 суток. Снижалась воспалительно-клеточная инфильтрация, восстанавливалась полигональность профилей мышечных волокон, нивелировались отечные явления. Происходила гиперплазия мышечных волокон, снижение численности некротизированных мышечных волокон, ингибирование фиброза, повышение толерантной нагрузки. АБ
подвергался биодеградации.

   Заключение. АБ способствовал снижению признаков дистрофических изменений мышечных волокон, усилению актопротекторного механизма, восстановлению физической активности в ранние сроки.

1. Директива Европейского парламента и Совета Европейского Союза 2010/63/ЕС от 22 сент. 2010 г. о защите животных, использующихся для научных целей [Электронный ресурс]. Гарант: информационно-правовое обеспечение. http://base.garant.ru/70350564/ce210ed70e5daea1ed719396b4dabe87.

2. Лебедева А. И. Аллогенный губчатый биоматериал - индуктор миосателлитоцитов в поврежденной скелетной мышце. Успехи современной биологии. 2016; 136 (3): 276–84.

3. Лебедева А. И. Муслимов С. А., Афанасьев С. А., Кондратьева Д. С. Роль макрофагов в регенерации мышечных тканей, индуцированных аллогенным биоматериалом. Российский иммунологический журнал. 2019; 13 (22): 849–51.

4. Мусина Л. А., Шакиров Р. Ф., Галимова В. У., Шангина О. Р., и др. Биоматериал "Аллоплант" как ингибитор рубцевания поврежденной роговицы (иммуногистохимическое исследование). Практическая медицина. 2019; 17 (1): 112–116.

5. Муслимов С. А. Морфологические аспекты регенеративной хирургии. Уфа: Башкортостан; 2000.

6. Шурыгин М. Г., Болбат А. В., Шурыгина И. А. Миосателлиты как источник регенерации мышечной ткани. Фундаментальные исследования. 2015; 1 (8): 1741–6.

7. Шустов Е. Б., Каркищенко Н. Н., Каркищенко В. Н., Капанадзе Г. Д., Станкова Н. В., и др. Гипоксия физической нагрузки: изучение у человека и лабораторных животных. Биомедицина. 2014; 4: 4–16.

8. Baidyuk E. V., Sobolev V. E., Korf E. A., Igor Mindukshev, Krivchenko A. I., Goncharov N. V. Ultrastructural Characteristics of Slow and fast twitch Muscle Fibers of Rats after a Forced Swimming Cycle against a Background of Introduction of Green Tea Extract and Ammonium Salts. Cell and Tissue Biology. 2020 Jan 1; 14 (1): 65–73. doi: 10.1134/S1990519X20010022

9. Canton J., Blees H., Henry C. M., Buck M. D., Schulz O., Rogers N. C., et al. The receptor DNGR-1 signals for phagosomal rupture to promote cross-presentation of dead-cell-associated antigens. Nature Immunology. 2020 Dec 21; 22 (2): 140–53. doi: 10.1038/s41590-020-00824-x

10. Chazaud B. Inflammation and Skeletal Muscle Regeneration: Leave It to the Macrophages! Trends in Immunology. 2020 Jun 1; 41 (6): 481–92. doi: 10.1016/j.it.2020.04.006

11. Damas F., Phillips S. M., Libardi C. A., Vechin F. C., Lixandrão M. E., Jannig P. R., et al. Resistance training-induced changes in integrated myofibrillar protein synthesis are related to hypertrophy only after attenuation of muscle damage. The Journal of Physiology. 2016 Jul 9; 594 (18): 5209–22. doi: 10.1113/JP272472

12. Drew M. K., Finch C. F. The Relationship Between Training Load and Injury, Illness and Soreness: A Systematic and Literature Review. Sports Medicine. 2016 Jan 28; 46 (6): 861–83. doi: 10.1007/s40279-015-0459-8

13. Fricton J. Myofascial Pain. Oral and Maxillofacial Surgery Clinics of North America. 2016 Aug; 28 (3): 289–311. doi: 10.1016/j.coms.2016.03.010

14. Kloc M., Uosef A., Ubelaker H. V., Kubiak J. Z., Ghobrial R. M. Macrophages and stem/progenitor cells interplay in adipose tissue and skeletal muscle: a review. Stem Cell Investig. 2023 Jan 1; 10: 10–9. doi: 10.21037/sci-2023-009

15. Korf E. A., Kubasov I. V., Vonsky M. S., Novozhilov A. V., Runov A. L., Kurchakova E. V., et al. Ultrastructural and gene-expression changes in the calcium regulation system of rat skeletal muscles under exhausting exercise. Cell Tiss Biol. 2017 Sep 1; (11): 371–80. doi: 10.1134/S1990519X17050030

16. Lieber R. L., Fridén J. Mechanisms of muscle injury gleaned from animal models. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 2002 Nov 1; 81 (11): S70-79. doi: 10.1097/00002060-200211001-00008

17. Okada A., Ono Y., Nagatomi R., Kishimoto K. N., Itoi E. Decreased muscle atrophy F-box (MAFbx) expression in regenerating muscle after muscle-damaging exercise. Muscle & Nerve. 2008 Oct; 38 (4): 1246–53. doi: 10.1002/mus.21110

18. Qaisar R., Bhaskaran S., Van Remmen H. Muscle fiber type diversification during exercise and regeneration. Free Radical Biology and Medicine. 2016 Sep; 98: 56–67. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2016.03.025

19. Zhang C., Gao Y. The role of transmembrane proteins on force transmission in skeletal muscle. Journal of Biomechanics. 2014 Sep; 47 (12): 3232–3236. doi: 10.1016/j.jbiomech.2014.07.014