Модель ампутації нижньої третини гомілки щура: характеристика стану центральної нервової системи, фізичної витривалості та маси тіла в динаміці

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/2519-4852.2024.318008

Ключові слова:

транстібіальна ампутація нижньої кінцівки, поведінкові реакції, фізична витривалість, маса тіла, щури, експеримент

Анотація

Втрата кінцівки – актуальна медична та соціальна проблема. В умовах повномасштабної війни ампутація стала поширеним явищем, що потребує адекватних реабілітаційних заходів під час підготовки до протезування. Для цього потрібно враховувати особливості перебігу посттравматичного періоду, зокрема функціональний стан центральної нервової системи (ЦНС) та фізичну витривалість. Важливе значення мають експериментальні дослідження на тваринних моделях, проте відомості про них відсутні.

Мета дослідження: визначити вплив втрати частини задньої кінцівки на стан ЦНС за поведінковими реакціями, фізичну витривалість та динамку маси тіла щурів у ранньому та пізньому постампутаційному періоді. Охарактеризувати зазначену модель ампутації для подальшого використання в експериментальних дослідженнях.

Матеріали та методи: Експеримент виконано на дорослих білих щурах самцях. Транстібіальну ампутацію задньої кінцівки на рівні нижньої третини гомілки виконували в асептичних умовах під тіопенталовим наркозом. Стан ЦНС та фізичну витривалість досліджували в ранньому (3-4 дні після ампутації) та у віддаленому (через 2 місяці) періоді. У тесті «Відкрите поле» визначали рухову та дослідницьку активність, емоційні реакції та їх вегетативний супровід, у тесті «Світло-темна камера» – тривожність. Координацію рухів тварин досліджували в ротарод-тесті, рівень депресивності – у плавальному тесті Порсолта. Фізичну витривалість з’ясовували в тесті примусового плавання з навантаженням (5 % від маси тіла на корені хвоста). Контролем служили здорові щури з аналогічною вихідною масою тіла. Для обробки результатів використано програму STATISTICA 12.0.

Результати. У ранньому постампутаційному періоді статистично значуще пригнічувалися орієнтовно-дослідницька поведінка та емоційні реакції щурів у тесті «Відкрите поле», тоді як у віддаленому періоді значущості сягала лише редукція емоційних реакцій. У тесті «Світло-темна камера» в обидва терміни спостереження достовірно зростав латентний час входу в затемнений відсік камери (особливо в ранньому періоді). У сукупності ці результати вказують на зміни реакції тварин з ампутацією задньої кінцівки на стресуючі умови експериментів, зокрема про зменшення тривожності, що потребує подальшого дослідження та з’ясування. У ротарод-тесті виявлено значне погіршення координації рухів у щурів з ампутацією в обидва періоді спостережень. Після ампутації прогресували прояви депресивної поведінки в плавальному тесті Порсолта та значно зменшувалася фізична витривалість у тесті примусового плавання з навантаженням. Маса тіла щурів після ампутації задньої кінцівки протягом 2 місяців значно зросла (в середньому на 22 % проти 4 % в контролі, p<0.01). Отримані результати важливі для експериментального обґрунтування оптимальних програм реабілітації після ампутації нижньої кінцівки.

Висновки. Запропоновано зручну модель транстібіальної ампутації на рівні нижньої третини гомілки в щурів. Встановлено, що після ампутації пригнічуються орієнтовно-дослідницька поведінка та емоційні реакції, що вказує на зміни реакції тварин з ампутацією задньої кінцівки на стресуючі умови дослідів, зокрема про зменшення тривожності, що відрізняє використану тваринну модель від ампутації кінцівки в людини. Після ампутації в щурів прогресують прояви депресивної поведінки, стійко погіршується координація рухів та значно зменшується фізична витривалість. Маса тіла щурів з ампутованою задньою кінцівкою суттєво зростає

Спонсор дослідження

  • The research was carried out within the framework of the topic “Development of soft drugs to improve the functional state of the stump during prosthetics” of the list of scientific studies of the Ministry of Health of Ukraine, carried out at the expense of the state budget of Ukraine No. 0124U001991 (Order of the Ministry of Health of Ukraine No. 82 of 16.01.2024)

Біографії авторів

Микита Олександрович Гуторка, Національний фармацевтичний університет

Кафедра фармакології та клінічної фармації

Дмитро Кирилович Кирилов, Національний фармацевтичний університет

Кафедра фармакології та клінічної фармації

Олександр Дмитрович Мекленбурцев, Національний фармацевтичний університет

Кафедра фармакології та клінічної фармації

Сергій Юрійович Штриголь, Національний фармацевтичний університет

Доктор медичних наук, професор

Кафедра фармакології та клінічної фармації

Андрій Вікторович Таран, Національний фармацевтичний університет

Кандидат фармацевтичних наук, доцент

Кафедра фармакології та клінічної фармації

Олена Анатоліївна Рубан, Національний фармацевтичний університет

Доктор фармацевтичних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедрa промислової технології ліків та косметичних засобів

Посилання

  1. Rudenko, Y., Assonov, D. (2023). Psychological Consequences of Limb Amputation: Literature Review. Psychosomatic Medicine and General Practice, 8 (3). https://doi.org/10.26766/pmgp.v8i3.443
  2. McDonald, C. L., Westcott-McCoy, S., Weaver, M. R., Haagsma, J., Kartin, D. (2020). Global prevalence of traumatic non-fatal limb amputation. Prosthetics & Orthotics International, 45 (2), 105–114. https://doi.org/10.1177/0309364620972258
  3. Bochkova, N., Petsenko, N., Satanovska, C. (2024). Peculiarities of physical rehabilitation of military personnel with lower limb amputation. Scientific Journal of National Pedagogical Dragomanov University. Series 15. Scientific and Pedagogical Problems of Physical Culture (Physical Culture and Sports), 3K (176), 127–131. https://doi.org/10.31392/udu-nc.series15.2024.3k(176).27
  4. Prylińska, M., Husejko, J., Kwiatkowska, K., Wycech, A., Kujaciński, M., Rymarska, O. et al. (2019). Care for an elderly person after lower limb amputation. Journal of Education, Health and Sport, 9 (8), 886–894. http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.3370924
  5. Kostka, A., Durlej-Kot, S., Chabowski, M., Janczak, D. (2017). Opieka pielęgniarska nad pacjentem po amputacji kończyny dolnej na podstawie międzynarodowej klasyfikacji praktyki pielęgniarskiej (ICNP®). Surgical & Vascular Nursing/Pielegniarstwo Chirurgiczne i Angiologiczne, 11 (3), 84–93. Available at https://www.termedia.pl/Opieka-pielegniarska-nad-pacjentem-po-amputacji-konczyny-dolnej-na-podstawie-Miedzynarodowej-Klasyfikacji-Praktyki-Pielegniarskiej-ICNP-,50,31234,0,0.html
  6. Modest, J. M., Raducha, J. E., Testa, E. J., Eberson, C. P. (2020). Management of post-amputation pain. Rhode Island medical journal, 103 (4), 19–22.
  7. Barritault, D., Gilbert-Sirieix, M., Rice, K. L., Siñeriz, F., Papy-Garcia, D., Baudouin, C. et al. (2016). RGTA® or ReGeneraTing Agents mimic heparan sulfate in regenerative medicine: from concept to curing patients. Glycoconjugate Journal, 34 (3), 325–338. https://doi.org/10.1007/s10719-016-9744-5
  8. Vivas, L. L. Y., Pauley, T., Dilkas, S., Devlin, M. (2016). Does size matter? Examining the effect of obesity on inpatient amputation rehabilitation outcomes. Disability and Rehabilitation, 39 (1), 36–42. https://doi.org/10.3109/09638288.2016.1140831
  9. Rosenberg, D. E., Turner, A. P., Littman, A. J., Williams, R. M., Norvell, D. C., Hakimi, K. M., Czerniecki, J. M. (2012). Body mass index patterns following dysvascular lower extremity amputation. Disability and Rehabilitation, 35 (15), 1269–1275. https://doi.org/10.3109/09638288.2012.726690
  10. Sitenko, O. (2023). Development of the rehabilitation system in ukraine. organizational aspects. Orthopaedics Traumatology and Prosthetics, 2, 77–83. https://doi.org/10.15674/0030-59872023277-83
  11. Leppik, L. P., Froemel, D., Slavici, A., Ovadia, Z. N., Hudak, L., Henrich, D. et al. (2015). Effects of electrical stimulation on rat limb regeneration, a new look at an old model. Scientific Reports, 5 (1). https://doi.org/10.1038/srep18353
  12. Irie, H., Kato, T., Ikebe, K., Tsuchida, T., Oniki, Y., Takagi, K. (2004). Antioxidant effect of MCI-186, a new Free-Radical scavenger, on ischemia-reperfusion injury in a rat hindlimb amputation model. Journal of Surgical Research, 120 (2), 312–319. https://doi.org/10.1016/j.jss.2003.12.004
  13. Luan, H., Huiru gu, Mo, Z., Ren, W., Guo, H., Chu, Z., Fan, Y. (2020). The bone alterations in hind limb amputation rats in vivo. Medicine in Novel Technology and Devices, 8, 100046. https://doi.org/10.1016/j.medntd.2020.100046
  14. Zepeda, J., Mraz, G., Roth, E., Hoben, G. (2023). Rat Hindlimb Amputation Model to Assess Nerve Transfers for Pain Relief. Plastic and Reconstructive Surgery – Global Open, 11 (10S), 108–108. https://doi.org/10.1097/01.gox.0000992448.01175.c5
  15. Directive of 22.09.2010 No. 2010/63/EU (2010). The protection of animals used for scientific purposes Text with EEA relevance. Available at: http://data.europa.eu/eli/dir/2010/63/oj
  16. Hock, F. J. (Ed.). (2016). Drug discovery and evaluation: Pharmacological assays. Cham: Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-05392-9
  17. Koval, A., Shtrygol, S. (2023). 1-(5-Acetyl-3-methyl-6-phenyl-5h-[1, 2, 4] triazolo [3, 4-b][1, 3, 4] thiadiazin-7-yl)-ethanone: dose-dependence of analgesic effect, lack of opioidergic mechanism of action, effect on behavioral reactions and acute toxicity. Acta Medica Leopoliensia, 29 (3-4), 192–203. https://doi.org/10.25040/aml2023.3-4.192
  18. Bourin, M., Hascoët, M. (2003). The mouse light/dark box test. European Journal of Pharmacology, 463 (1-3), 55–65. https://doi.org/10.1016/s0014-2999(03)01274-3
  19. Bonm, A. V., Elezgarai, I., Gremel, C. M., Viray, K., Bamford, N. S., Palmiter, R. D. et al. (2021). Control of exploration, motor coordination and amphetamine sensitization by cannabinoid CB1 receptors expressed in medium spiny neurons. European Journal of Neuroscience, 54 (3), 4934–4952. https://doi.org/10.1111/ejn.15381
  20. Slattery, D. A., Cryan, J. F. (2012). Using the rat forced swim test to assess antidepressant-like activity in rodents. Nature Protocols, 7 (6), 1009–1014. https://doi.org/10.1038/nprot.2012.044
  21. Armario, A. (2021). The forced swim test: Historical, conceptual and methodological considerations and its relationship with individual behavioral traits. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 128, 74–86. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2021.06.014
  22. Harro, J. (2018). Animals, anxiety, and anxiety disorders: How to measure anxiety in rodents and why. Behavioural Brain Research, 352, 81–93. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2017.10.016
  23. Kuniishi, H., Ichisaka, S., Yamamoto, M., Ikubo, N., Matsuda, S., Futora, E. et al. (2017). Early deprivation increases high-leaning behavior, a novel anxiety-like behavior, in the open field test in rats. Neuroscience Research, 123, 27–35. https://doi.org/10.1016/j.neures.2017.04.012
  24. Mukvych, V. V., Liashenko, V. P., Lukashov, S. M. (2017). Age-related changes of open field behavioral reactions of male and female rats. Bulletin of Zaporizhzhia National University. Biolohichni nauky, 2, 75–84. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vznu_bio_2017_2_12
  25. Rosso, M., Wirz, R., Loretan, A. V., Sutter, N. A., Pereira da Cunha, C. T., Jaric, I. et al. (2022). Reliability of common mouse behavioural tests of anxiety: A systematic review and meta-analysis on the effects of anxiolytics. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 143, 104928. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2022.104928
  26. Bergo, M. F. D. C., Prebianchi, H. B. (2018). Emotional aspects present in the lives of amputees: a literature review. Psicologia: teoria e prática, 20 (1), 47–60. https://doi.org/10.5935/1980-6906/psicologia.v20n1p47-60
  27. Littman, A. J., Thompson, M. L., Arterburn, D. E., Bouldin, E., Haselkorn, J. K., Sangeorzan, B. J., Boyko, E. J. (2015). Lower-limb amputation and body weight changes in men. Journal of Rehabilitation Research and Development, 52 (2), 159–170. https://doi.org/10.1682/jrrd.2014.07.0166
  28. Bouldin, E. D., Thompson, M. L., Boyko, E. J., Morgenroth, D. C., Littman, A. J. (2016). Weight Change Trajectories After Incident Lower-Limb Amputation. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 97 (1), 1-7.e1. https://doi.org/10.1016/j.apmr.2015.09.017
Модель ампутації нижньої третини гомілки щура: характеристика стану центральної нервової системи, фізичної витривалості та маси тіла в динаміці

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-12-18

Як цитувати

Гуторка, М. О., Кирилов, Д. К., Мекленбурцев, О. Д., Штриголь, С. Ю., Таран, А. В., & Рубан, О. А. (2024). Модель ампутації нижньої третини гомілки щура: характеристика стану центральної нервової системи, фізичної витривалості та маси тіла в динаміці. ScienceRise: Pharmaceutical Science, (6(52), 27–36. https://doi.org/10.15587/2519-4852.2024.318008

Номер

№ 6(52) (2024)

Розділ

Фармацевтичні науки

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Mykyta Нutorka, Dmytro Kyrylov, Oleksandr Meklenburtsev, Sergiy Shtrygol’, Andrii Taran, Olena Ruban

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons CC BY для журналів відкритого доступу.