. Метаболизм скелетных мышц и возможности его регуляции при травмах и удлинении конечности методом Илизарова (стр. 3 )

В ПББМ обеих конечностей нами было также обнаружено статистически значимое снижение содержания саркоплазматических белков в период с 14-х суток дистракции до 1-го месяца после снятия аппарата (табл. 4). Снижение концентрации белков саркоплазмы в ИКМ оперированной и контралатеральной конечности было не столь длительным и продолжалось с конца этапа дистракции до конца периода фиксации.

Электрофоретическое разделение белков саркоплазмы на этапах удлинения показало, что на 14-е сутки дистракции у всех животных как в мышцах оперированной, так и контралатеральной конечности, обнаруживалось восемь фракций (рис. 4б). На 28-ых сутках дистракции и на всех сроках этапа фиксации спектр белков саркоплазмы в ПББМ и ИКМ удлиняемой конечности был представлен только семью фракциями (рис. 4в, отсутствовала фракция №5). В безаппаратный период в мышцах устанавливалось соотношение, наблюдаемое у интактных животных: у половины собак после снятия аппарата в обеих мышцах обнаруживалось восемь фракции, у другой половины – семь.

Рис. 5. Содержание миофибриллярных белков в передней большеберцовой (ПББМ) и икроножной (ИКМ) мышце удлиняемой (опыт) и контралатеральной (контр) конечности собак при удлинении голени.

В мышцах удлиняемой конечности, помимо снижения уровня саркоплазматических белков, снижалось и содержание миофибриллярных белков, экстрагируемых 0,6М раствором хлорида калия (рис. 5). Для сократительных белков в ходе удлинения нами обнаружено не только снижение их абсолютного числа, но изменение кинетических параметров миозина, определяющих его сократительные свойства. Оказалось, что Km миозина, выделенного из ПББМ после оперативного удлинения, была выше, чем у миозина, полученного из мышцы здоровых животных (рис. 6). Аналогичная картина наблюдалась и для ИКМ. При этом максимальная скорость реакции (Vmax) в удлиненной и здоровой мышце не изменялась: пересечение графиков с осью OY было в одной точке.

передняя большеберцовая мышца	икроножная мышца
Рис. 6. График двойных обратных величин для миозиновой АТФ-азы скелетных мышц собак на момент снятия аппарата.

Отмечаемое снижение уровня мышечных белков в мышцах удлиняемой конечности могло быть связано с интенсификацией протеолиза в ткани. Однако увеличения активности протеаз на этапе дистракции в мышцах удлиняемой и контралатеральной конечности нами обнаружено не было. Мало того, в этот период, на уровне тенденции, мы отмечали снижение активности КФ в ткани. Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что снижение содержания белков в скелетных мышцах в ходе удлинения, было связано с недостаточной активностью белкового синтеза в ткани на фоне повышенных нагрузок как на мышцы оперированной, так и контралатеральной конечности. В пользу данного предположения говорило и то обстоятельство, что концентрация конечного продукта катаболического распада аминокислот и белков – мочевины в сыворотке крови собак в ходе эксперимента не повышалось, а на этапе дистракции даже статистически значимо снижалось.

Таблица 5.
Концентрация малонового диальдегида (нмоль/г ткани) в скелетных мышцах собак при оперативном удлинении костей голени (Медиана; 25-й÷75-й процентили)
		Дистракция	Фиксация	После снятия аппарата
	Здоровые животные	14-е сутки	28-е сутки	15-е сутки	30-е сутки	1 месяц	3-й месяц	6-й месяц
ОПБ	4,87 4,10÷6,79	6,66 6,41÷8,71	13,320,005 11,48÷14,8	6,92 5,25÷9,74	7,04 4,02÷10,51	6,66 6,15÷7,69	5,64 5,00÷5,77	5,89 4,48÷7,17
КПБ
8,710,05 8,20÷8,97	10,250,01 9,22÷10,25	7,79 5,00÷9,76	5,89 5,25÷6,66	8,200,05 6,15÷8,71	5,89 5,00÷6,92	4,36 4,10÷5,25
ОИМ	5,23 4,36÷5,64	13,320,01 12,04÷13,5	15,680,01 11,79÷15,8	9,380,01 7,30÷11,38	6,660,05 5,89÷8,71	7,690,02 6,97÷9,74	7,170,05 6,02÷8,71	5,12 5,00÷5,13
КИМ
8,710,01 7,94÷9,74	8,200,01 6,77÷12,30	7,18 5,64÷11,02	8,970,05 7,05÷10,12	8,200,01 6,66÷8,71	5,64 3,59÷8,46	5,89 4,87÷7,18

Примечание: см. табл. 2.

Снижение уровня саркоплазматических и сократительных мышечных белков, а также изменение кинетических параметров последних, может быть связано и с активацией синтеза активированных форм кислорода, приводящих к росту реакций перекисного окисления в ткани. Нами обнаружено возрастание уровня МДА в мышцах как оперированной, так и не оперированной конечностей к концу дистракции (табл. 5). Однако в ИКМ удлиняемой конечности высокие концентрации МДА сохранялись на этапе фиксации и через три месяца после снятия аппарата. Полученные данные доказывают, что дистракция вызывала активацию реакций перекисного окисления липидов в скелетных мышцах, причем более значительную в ИКМ. Активация перекисного окисления вызывало также незначительное увеличение содержания продуктов перекисного окисления белка в мышцах, параллельно этому в обеих мышцах удлиняемой и контралатеральной конечности на этапе дистракции увеличивалась активность каталазы (табл. 6).

Таблица 6.
Активность каталазы (мккат/г белка) в скелетных мышцах собак при оперативном удлинении костей голени (Медиана; 25-й÷75-й процентили)
	Дистракция	Фиксация	После снятия аппарата
	Здоровые животные	14-е сутки	28-е сутки	15-е сутки	30-е сутки	1 месяц	3-й месяц	6-й месяц
ОПБ	40 29÷54	1000,01* 91÷115	1370,003* 122÷139	1030,03 83÷115	670,05 58÷70	35 29÷41	53 34÷72	58 45÷71
КПБ
820,05 62÷90	820,01 70÷98	79 50÷96	37 31÷43	43 35÷61	42 34÷52	52 39÷66
ОИМ	37 24÷57	870,01* 81÷97	1090,005* 72÷115	1000,03 82÷104	33 28÷44	63 43÷86	44 22÷70	44 40÷50
КИМ
770,05 60÷79	730,03 61÷77	910,05 67÷106	28 24÷33	39 36÷70	35 23÷48	46 41÷54

Примечание: см. табл. 2.

А	Б
Рис. 7. Содержание МДА, продуктов ПОБ, регистрируемых при 270нм (ПОБ270), в сыворотке крови (а) и активность СОД в эритроцитах собак (б) в динамике оперативного удлинения костей голени. Примечание: по оси ОХ – сроки эксперимента: 1 – до операции, 2 – 7-е сутки дистракции, 3 – 14-е сутки дистракции; 4 – 21-е сутки дистракции, 5 – 28-е сутки дистракции; 6 – 15-е сутки фиксации; 7 – конец фиксации (30-е сутки); 8 – 1 месяц после снятия аппарата. * - значимость различий по сравнению с нормой при р≤0,05.

Наблюдаемые изменения в системе перекисного окисления и антиоксидантной защиты в скелетных мышцах при удлинении конечности можно отнести к реакциям неспецифического ответа ткани на внешнее воздействие, т. к. подобные изменения данных показателей обнаруживались и в сыворотке крови. Так, в ходе этапа дистракции происходило увеличение в крови продуктов перекисного окисления липидов и белков на фоне роста активности антиоксидантного фермента – супероксиддисмутазы в эритроцитах (рис. 7).

Проведенные исследования позволили разделить наблюдаемые изменения метаболизма в скелетных мышцах на специфические (тканевые), связанные с реакциями энергообеспечения ткани и отвечающие за адаптацию мышц к удлинению, и неспецифические (системные), возникающие на уровне организма и вызываемые действием комплекса факторов, действующих в ходе эксперимента (операция, дистракция, снятие аппарата).

ЛДГ, мккат/г белка	КК мккат/г белка	Г6ФДГ, мккат/г белка
Рис. 8. Активность ферментов энергетических циклов в передней большеберцовой мышце удлиняемой конечности у собак с различным темпом удлинения. Примечание. По оси абсцисс: 1 – здоровые животные; 2 – конец дистракции; 3 – конец фиксации; 4 – месяц после снятия аппарата.

На основе данной гипотезы мы предположили, что увеличение интенсивности дистракции должно приводить к более значительному росту реакций энергообмена в ткани, снижению антиоксидантных ресурсов в ней и активации ПОЛ. Для подтверждения высказанного предположения мы провели исследование метаболических процессов, происходящих в скелетных мышцах при увеличении интенсивности дистракционных нагрузок, когда величина удлинения в сутки составляет 3 мм в отличие от стандартного темпа в 1 мм в сутки. Ожидаемого компенсаторного роста активности ферментов на этапе дистракции, вызванного увеличением темпа удлинения, не наблюдалось. Однако, оказалось, что реактивные изменения процессов энергетического метаболизма в ткани развивались после снятия дистракционных нагрузок, на этапе фиксации, когда в ПББМ удлиняемого сегмента у животных с темпом удлинения 3 мм/сутки отмечался всплеск активности ЛДГ и КК (рис. 8). Кроме того, в ПББМ удлиняемой конечности у собак с темпом удлинения 3 мм/сутки значительно повышалась активность Г6ФДГ. Увеличение темпа дистракции не вызывало значительного снижения уровня белков саркоплазмы, МДА и активности каталазы в ПББМ оперированной конечности, а также в сыворотке крови собак относительно изменений у животных при режиме удлинения 1мм/сутки.

Метаболизм скелетных мышц собак при моделировании оскольчатого перелома костей голени с последующим лечением аппаратом Илизарова. Нами обнаружено, что активность ЛДГ и КК статистически значимо увеличивалась вначале в мышцах контралатеральной конечности (14-е сутки после перелома), тогда как в мышцах травмированной конечности она возрастала в поздние сроки фиксации (на 28-е и 21-е сутки соответственно для ЛДК и КК). Активность ЛДГ оставалась повышенной в мышцах обеих конечностей в течение месяца после окончания лечения. В изоферментном спектре ЛДГ в ПББМ и ИКМ травмированной конечности вначале увеличивалась доля анаэробных фракций (до 21-ых суток), затем возрастало содержание аэробных фракций.

Концентрация МК в ПББМ травмированной конечности в ходе лечения статистически значимо не изменялась, тогда как в ИКМ отмечалось значительное ее снижение. Такие изменения уровня МК происходили на фоне существенного увеличения концентрации ПВК в обеих мышцах травмированной конечности. Наблюдаемое снижение МК в ИКМ обеих конечностей в период фиксации было также связано с утилизацией этого метаболита в межорганном цикле Кори, о чем свидетельствовал рост уровня лактата в крови. Кроме того, мы обнаружили обратную корреляционную зависимость между концентрацией МК в ИКМ и в сыворотке крови: r= -0,83 (р=0,005), r= -0,62 (р=0,05), соответственно для ИКМ травмированной и контралатеральной конечности. Суммарное содержание продуктов гликолиза после окончания лечения было значительно выше в мышцах животных, которым аппарат снимали на 28-35-е стуки фиксации, в отличие от животных, срок фиксации которых составлял 49 суток (рис. 9).

передняя большеберцовая мышца	икроножная мышца
Рис. 9. Произведение МК*ПВК в скелетных мышцах травмированной конечности собак 1-й (аппарат снимали на 28-35-е сутки) и 2-й (аппарат снимали на 49-е сутки) экспериментальных групп в динамике лечения оскольчатого перелома костей голени. Примечание: по оси ОХ – сроки лечения: 14Ф – 14-е сутки фиксации; 21Ф – 21-е сутки фиксации; кФ – конец фиксации; 30БА – 30-е сутки; 90БА – 90-е сутки без аппарата.

Содержание гликогена в мышцах травмированной и контралатеральной конечности на сроках фиксации находилось в пределах нормы, однако в ПББМ травмированной конечности отмечалась тенденция к снижению данного показателя в первые три недели после травмы (рис. 10а). Уровень общих липидов в ПББМ травмированной конечности в ходе лечения практически не менялся, в ИКМ – с увеличением срока фиксации наблюдалась тенденция к его снижению (рис. 10б). Изменение концентрации липидов сыворотки крови в динамике лечения не имело достоверных отличий по сравнению с дооперационными значениями.

А	Б
Рис. 10. Содержание гликогена (мг/100 мг ткани) (а) и общих липидов (% от сырой массы) (б) в мышцах травмированной конечности собак в динамике лечения оскольчатого перелома костей голени. Примечание. 14Ф и т. п. – сутки фиксации.

Таким образом, сопоставляя данные, характеризующие углеводно-энергетический обмен в мышцах в посттравматический период можно сделать вывод, что энергетический метаболизм в ПББМ и ИКМ травмированной конечности был в достаточной степени обеспечен как эндогенными (гликоген), так и экзогенными источниками энергии.