Histomorphometric study of the tibialis anterior muscle and peroneal nerve in rats after experimental compression injury
- Authors: Varsegova T.N.1, Kononovich N.A.1, Stogov M.V.1
-
Affiliations:
- National Medical Research Center for Traumatology and Orthopedics named after Academician G.A. Ilizarov
- Issue: Vol 33, No 2 (2026)
- Pages: 376-385
- Section: Original study articles
- Submitted: 08.04.2025
- Accepted: 01.07.2025
- Published: 18.02.2026
- URL: https://journals.eco-vector.com/0869-8678/article/view/678225
- DOI: https://doi.org/10.17816/vto678225
- EDN: https://elibrary.ru/EBGQBN
- ID: 678225
Cite item
Abstract
BACKGROUND: The international scientific data lacks comprehensive pathomorphological studies evaluating both muscles and nerves in a compression model of muscle injury.
AIM: This study aimed to assess histopathological changes in the tibialis anterior muscle and peroneal nerve of rats after standardized experimental compression of the lower leg resulting in the formation of a compression groove (closed partial crush injury).
METHODS: An interventional (experimental), single-center, prospective, controlled, randomized, double-blind study was conducted. Compression syndrome of the right upper third of the lower leg was modeled in 24 male Wistar rats by complete clamping with a surgical forceps for 60 seconds. Animals were euthanized on days 7, 14, 21, and 28 postoperatively. Histomorphometric analysis was performed using the VideoTesT Master-Morphology 4.0 software on digital images of paraffin-embedded muscle sections (5 μm) and semithin nerve sections (1 μm). The control group consisted of 10 intact male rats.
RESULTS: At days 7, 14, and 21, the numerical density of muscle fibers per 1 mm2 was threefold higher than in controls (p < 0.001); at day 28, it slightly decreased but remained 2.5-fold higher than control values (p < 0.001). Muscle fiber diameters were reduced 2.5-fold at day 7 (p < 0.001), 1.7-fold at days 14 and 21 (p < 0.001), and 1.6-fold at the end of the experiment (p < 0.001). The numerical density of endomysial microvessels and intramuscular nuclei exceeded control values by 2.2-fold (p = 0.005) and 2.7-fold (p = 0.00005) at day 21, and by 1.8-fold (p = 0.0007) and 2.4-fold (p = 0.008) at day 28, respectively. The vascularization index remained decreased throughout the experiment, indicating insufficient muscle perfusion. In the peroneal nerve, reductions in the diameters of myelinated fibers, their axons, and myelin sheath thickness were 23% (p = 0.012), 22% (p = 0.00005), and 23% (p = 0.0002) at day 7, and 11% (p = 0.000001), 15% (p = 0.00003), and 4% (p = 0.0005) at day 14, respectively. At later time points, no significant differences were detected; however, the distribution of fiber diameters remained unimodal (normally bimodal). The muscle and nerve structure damage and impaired perfusion observed in this injury model provide a suitable experimental platform for testing cellular, biological, and pharmacological agents aimed at restoring muscle volume and function.
CONCLUSION: The findings suggest that the development of novel therapeutic strategies for compression-type muscle injury should target not only myogenesis but also angiogenesis and neurogenesis.
Full Text
ОБОСНОВАНИЕ
Многочисленными экспериментальными исследованиями доказано, что при различных дизайнах мышечной травмы регенеративные процессы значительно различаются [1]. Несмотря на схожий сценарий — начальный некроз и полное восстановление через месяц после травмы — выявлены выраженные различия течения регенераторных процессов, позволяющие избирательно использовать модели в нужных контекстах [2]. Наиболее часто для повреждения мышечной ткани используют химические вещества (хлорид бария) [1] и миотоксические агенты (нотексин и кардиотоксин) [3, 4], имеющие относительно низкую травматичность для животного, вызывающие воспроизводимое острое последовательное поражение всей мышцы, не затрагивающее сосуды и нервы, с последующей синхронизированной регенерацией [4, 5]. Такие модели применяются для изучения молекулярных и клеточных механизмов, лежащих в основе регенерации мышц, таких как изменение функциональных белков, участвующих в процессах очистки от остатков некротизированных волокон, преобразования макрофагов M1 в M2, активации клеток-сателлитов, пролиферации, дифференцировки и слияния миобластов, фиброза и кальцификации [4].
Экспериментальные повреждения мышц посредством физических манипуляций, таких как замораживание, облучение, разрыв, денервация, трансплантация, физическая нагрузка и раздавливание, являются более травматичными и схожи с травмами, получаемыми при землетрясениях, наводнениях, автомобильных авариях, военных действиях и других драматических событиях [6, 7].
Отличительной особенностью компрессионной модели мышечной травмы, используемой нами в эксперименте на крысах, является повреждение не только скелетных мышц, но и сосудов, нервов и нервно-мышечных соединений вследствие механического сдавления и ишемии-реперфузии [8]. Кроме того, во время дегенеративной и воспалительной фаз регенерации, следующих за мышечной травмой, внеклеточный матрикс, сосудистая сеть и иннервация подвергаются дальнейшей обширной деградации [9]. В ряде работ даётся оценка восстановления скелетной мышцы после раздавливания, но без количественной оценки структурных компонентов тканей [6, 10, 11] либо в отличные от нашего эксперимента сроки исследования [12]. Комплексные патогистологические и гистоморфометрические исследования мышц и нервов при компрессионной модели мышечной травмы в релевантной литературе отсутствуют, что и определило актуальность данной работы.
ЦЕЛЬ
Оценка патогистологических изменений передней большеберцовой мышцы и малоберцового нерва крыс после экспериментального стандартизированного сдавления голени с формированием компрессионной борозды (закрытого частичного раздавливания).
МЕТОДЫ
Дизайн исследования
Проведено интервенционное (экспериментальное) одноцентровое выборочное контролируемое рандомизированное двойное слепое исследование.
Условия проведения
В ходе исследования животные содержались в виварии ФГБУ «НМИЦ ТО им. акад. Г.А. Илизарова». Крыс содержали в клетках без полок. Все клетки были оборудованы ёмкостями для корма и воды. Клетки подвергали ежедневной влажной уборке. Животные содержались на стандартном сбалансированном рационе при свободном доступе к воде. На протяжении эксперимента в помещении вивария для содержания крыс поддерживался рекомендуемый температурный режим (24–26 °С). Наблюдения за животными в ходе эксперимента осуществляли ежедневно.
Описание эксперимента
Двадцати четырём самцам крыс линии Вистар (возраст — 8 месяцев, масса — 462 (454; 477) г) моделировали синдром сдавления полным пережатием правой голени в верхней трети корнцангом в течение 60 секунд. Воспроизводимость данной методики отмечена Y. Liu и соавт. [11]. Процедуру выполняли в условиях операционной под общим наркозом, адаптированным по весу (Рометар 2% — 1–2 мг/кг, «Биовета», Чехия; Золетил 100 — 10–15 мг/кг, Virbac Sante Animale, Франция). После оперативного вмешательства животных помещали в клетки по две особи. Через 24 часа после травмы мягких тканей правой голени в зону травмирования вводили 0,02 мл физиологического раствора. Животных выводили из эксперимента через 7, 14, 21 и 28 суток после операции.
Методы регистрации исходов
Фрагменты передней большеберцовой мышцы (ПБМ) и малоберцового нерва (МН) резецировали на уровне компрессионной травмы. Мышцы фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина и заливали в парафин. Поперечные парафиновые срезы (5 мкм) готовили на микротоме «НМ 450 Thermo Scientific» (США), окрашивали трёхцветным методом по Массону, гематоксилином и эозином. Часть срезов использовали для постановки иммуногистохимической реакции с CD34 (CD34 [EP373Y]), используя пероксидазную систему детекции с диаминобензидином с микрополимером (ab236469 — Rabbit specific HRP/DAB Detection IHC Detection Kit-Micropolymer) с докрашиванием гематоксилином. Нервы и часть образцов ПБМ после альдегидно-осмиевой фиксации заключали в аралдит, на ультрамикротоме «Nova» LKB (Швеция) изготавливали полутонкие срезы (1 мкм), окрашивали метиленовым синим, азуром II и основным фуксином.
Полноцветные цифровые изображения получали с помощью микроскопа «AxioScope.A1» и цифровой камеры «AxioCam» (Carl Zeiss MicroImaging GmbH, Германия). В программе «ВидеоТесТ Мастер-Морфология 4.0» (Россия) при увеличении × 400 измеряли средние диаметры мышечных волокон (до 400 у каждого животного), определяли численную плотность мышечных волокон (Nam), микрососудов (Namv) и внутримышечных ядер (Nan) в 1 мм2 площади, рассчитывали коэффициенты васкуляризации (kv как Namv / Nam) и нуклеации (kn как Nan / Nam). При увеличении × 1000 не менее чем у 400 миелиновых волокон МН каждой крысы измеряли диаметры волокон, их аксонов и толщину миелиновых оболочек. Контролем послужили аналогичные гистоморфометрические показатели, полученные от 10 интактных крыс-самцов (возраст — 8–9 месяцев, аналогичный возрасту крыс на момент выхода из эксперимента).
Этическая экспертиза
До начала исследования было получено одобрение Локального этического комитета (протокол № 1(76) от 29.11.2024). Исследование проводили с соблюдением принципов гуманного обращения с лабораторными животными в соответствии с требованиями Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментов и других научных целей, и Директивой 2010/63/EU Европейского парламента и Совета Европейского союза от 22 сентября 2010 года по охране животных, используемых в научных целях.
Статистический анализ
Объём выборок рассчитывали на основании минимального количества, необходимого для получения статистически значимых результатов. Статистическую обработку данных выполняли в компьютерной программе AtteStat, версия 9.3.1 (разработчик — И.П. Гайдышев, сертификат о регистрации в Роспатенте № 2002611109, Россия). Проверку выборок на нормальность распределения значений осуществляли с помощью критерия Колмогорова. Для попарного сравнения групп животных использовали критерий Манна–Уитни и хи-квадрат. Значения параметров представляли в виде медиан и квартилей — Me (Q1; Q3). Отличия считали значимыми при р < 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Через 7 суток эксперимента в участке ПБМ, который находился в проекции компрессии, в направлении от поверхностного до глубокого слоя обнаруживались морфологические изменения разной степени выраженности. Так, поверхностный слой мышцы (рис. 1, a, b) и зона прилегания мышцы к большеберцовой кости (рис. 1, c, d) представлены мелкими регенерирующими и атрофированными мышечными волокнами, единичными миоцитами с признаками деструктивных изменений. Ядра регенерирующих мышечных волокон гипертрофированы, расположены как по периферии, так и в центре, регенерирующие волокна имеют более базофильную цитоплазму. Наблюдается фасцикулярная дезорганизация, интерстициальные прослойки утолщены (см. рис. 1). Аналогичные морфологические изменения сохраняются в ПБМ через 14, 21 и 28 суток, но менее выражены к концу эксперимента.
Рис. 1. Передняя большеберцовая мышца крыс через 7 суток эксперимента: a, b — поверхностный слой, представленный регенерирующими и атрофированными волокнами, и средний слой с сохранным фасцикулярным строением, скруглёнными контурами волокон, расширенными интерстицальными пространствами; c, d — глубокий слой с нарушенной фасцикулярной структурой, повышенной клеточностью, регенерирующими и атрофированными мышечными волокнами. Поперечные парафиновые срезы, окраска гематоксилином и эозином, увеличение ×100 (a, c), окраска трёхцветным методом по Массону, увеличение ×400 (b, d).
Fig. 1. Tibialis anterior muscle of rats 7 days after experimental compression injury: a, b, superficial layer composed of regenerating and atrophic fibers and a middle layer with preserved fascicular architecture, rounded fiber contours, and widened interstitial spaces; c, d, deep layer with disrupted fascicular structure, increased cellularity, and regenerating and atrophic muscle fibers. Transverse paraffin sections. Hematoxylin and eosin staining, magnification ×100 (a, c); Masson's trichrome staining, magnification ×400 (b, d).
На протяжении всего эксперимента в опытных мышцах отмечается повышение количества микрососудов и мышечных волокон в поле зрения. Артериолы, венулы и капилляры имеют расширенные по сравнению с микрососудами интактной ПБМ просветы (рис. 2).
Рис. 2. Передняя большеберцовая мышца интактной и опытных крыс через 14, 21 и 28 суток эксперимента. Экспрессия CD34 в эндотелиальных клетках микрососудов передней большеберцовой мышцы интактной (a) и опытных крыс через 14 (b), 21 (c) и 28 (d) суток эксперимента. Поперечные парафиновые срезы, ×1000.
Fig. 2. Tibialis anterior muscle of intact and experimental rats at days 14, 21, and 28. CD34 expression in endothelial cells of microvessels in the tibialis anterior muscle of intact rats (a) and experimental rats at days 14 (b), 21 (c), and 28 (d). Transverse paraffin sections, ×1000.
Основная толща мышцы между поверхностной и глубокой зонами сохраняет пучковую структуру и представлена мышечными волокнами, часть из которых имеет нормальную структуру и полигональную форму, но большая часть демонстрирует признаки реактивно-деструктивных изменений — скруглённые контуры, смещённые к центру ядра. Часть волокон — с признаками гипертрофии, атрофии и деструкции (см. рис. 1, а). Интерстициальные пространства расширены. Во внутримышечных нервных стволиках в течение всего эксперимента наблюдались периневральные и субпериневральные отёки и валлерова дегенерация части нервных волокон.
Гистоморфометрическое исследование численных характеристик ПБМ показало, что через 7, 14 и 21 сутки численная плотность мышечных волокон в 1 мм2 площади возрастает (р < 0,05) в три раза относительно значений интактной ПБМ, через 28 суток немного снижается, но остаётся в 2,5 раза выше нормы (р < 0,05) (табл. 1).
Таблица 1. Количественные показатели передней большеберцовой мышцы, Me (Q1; Q3)
Table 1. Quantitative parameters of the tibialis anterior muscle, Me (Q1; Q3)
Параметры Сроки опыта | 7 суток | 14 суток | 21 сутки | 28 суток | Интактная мышца |
Nam | 1296 (978; 1535) p = 5∙10-9* | 1206 (877; 1761) p = 3∙10-10* | 1315 (1096; 1658) p = 1∙10-10* | 1096 (658; 1754) p = 5∙10-7* | 438 (438; 548) |
Dm | 22,07 (15,58; 27,11) p = 0,00061* | 31,93 (27,67; 35,81) p = 0,00002* | 31,97 (27,18; 37,85) p = 0,0007* | 34,73 (26,25; 43,42) p = 0,00002* | 54,31 (45,50; 61,08) |
Namv | 1327 (986; 1544) p = 0,004* | 1315 (1093; 1535) p = 0,0006* | 1699 (1316; 1701) p = 0,005* | 1425 (987; 2192) p = 0,0007* | 773 (664; 1096) |
Nan | 1425 (877; 1863) p = 0,0082* | 1644 (1325; 1874) p = 0,00012* | 2083 (1634; 2083) p = 0,00005* | 1809 (1342; 2631) p = 0,0078* | 767 (658; 987) |
kv | 1,11 (0,89; 1,19) p = 0,0211* | 1,00 (0,67; 1,75) p = 0,0352* | 1,23 (0,87; 1,40) p = 0,0291* | 1,31 (1,00; 1,60) p = 0,042* | 1,74 (1,50; 2,33) |
kn | 1,18 (0,87; 1,38) p = 0,033* | 1,17 (1,11; 1,71) p = 0,042* | 1,48 (1,25; 1,64) p = 0,062 | 1,88 (1,36; 2,20) p = 0,049* | 1,50 (1,21; 1,82) |
Примечание. * различия между интактной и опытной передней большеберцовой мышцей статистически значимы по критерию Манна–Уитни при р < 0,05, Nam — численная плотность мышечных волокон, Dm — средний диаметр мышечных волокон, Namv — численная плотность микрососудов, Nan — численная плотность внутримышечных ядер (Nan) в 1 мм2 площади поперечного среза; kv — коэффициент васкуляризации (Namv / Nam), kn — коэффициент нуклеации (Nan / Nam).
Аналогичная динамика прослеживается и в изменении численной плотности микрососудов и внутримышечных ядер — её значения возрастают и к 21-м суткам превышают норму в 2,2 и 2,7 раза соответственно (р < 0,05), а к 28-м суткам снижаются, но превышают норму (р < 0,05) в 1,8 и 2,4 раза соответственно (см. табл. 1). При этом коэффициент васкуляризации через 7 суток снижен в 1,6 раза (р < 0,05), затем постепенно возрастает, но через 28 суток остаётся сниженным в 1,3 раза (р < 0,05). Коэффициент нуклеации через 7 суток снижен в 1,3 раза (р < 0,05), но к сроку 21 сутки восстанавливается (р > 0,05), а к 28-м суткам превышает норму в 1,3 раза (см. табл. 1).
Изучение размерных параметров популяции мышечных волокон ПБМ выявило снижение их среднего диаметра через 7 суток в 2,5 раза (р < 0,05), через 14 и 21 сутки — в 1,7 раза (р < 0,05). К концу опыта (28-м суткам) диаметры не восстанавливаются, остаются уменьшенными (р < 0,05) в 1,6 раза (см. табл. 1).
Отличается от контроля и распределение мышечных волокон ПБМ по диаметрам. Через 7 суток эксперимента гистограмма, как и в норме, одновершинная, основание смещено относительно нормы влево (рис. 3), отсутствуют мышечные волокна диаметром более 60 мкм (в интактной мышце — до 90 мкм), мода смещается в диапазон 21–30 мкм (в норме — в диапазон 51–60 мкм), большинство волокон имеют диаметр от 10 до 40 мкм (в норме — от 40 до 70 мкм). Мелкие атрофированные и регенерирующие мышечные волокна диаметром менее 20 мкм составляют 36% (в интактной мышце — менее 1%). Через 14 и 21 сутки они становятся крупнее, мода смещается правее — в диапазон 31–40 мкм (см. рис. 3), но основание гистограммы остаётся укороченным на 3 разряда. Через 28 суток появляются мышечные волокна диаметром 60–80 мкм, на их долю приходится 3% (в норме — 28%), но мода остаётся в диапазоне 31–40 мкм.
Рис. 3. Гистограммы распределения волокон передней большеберцовой мышцы интактных и опытных крыс по диаметрам (мкм) на этапах эксперимента. Ось абсцисс — диаметры волокон в мкм, ось ординат — процентные доли волокон в выборке. Уровни значимости отличий при попарном сравнении экспериментальных групп с интактной группой по критерию хи-квадрат: p = 0,00001* (7 суток), р = 0,00001* (14 суток), р = 0,00002* (21 сутки), р = 0,00004* (28 суток); * различия статистически значимы при р < 0,05.
Fig. 3. Histograms showing distribution of tibialis anterior muscle fibers by diameter (µm) in intact and experimental rats at different time points. The x-axis represents fiber diameters in µm; the y-axis represents the percentage of fibers in the sample. Levels of significance for pairwise comparisons between experimental groups and the intact group by chi-square test: p = 0.00001* (day 7), p = 0.00001* (day 14), p = 0.00002* (day 21), p = 0.00004* (day 28). * Differences are significant at p < 0.05.
Гистоморфометрическое исследование полутонких срезов МН крыс после сдавления голени выявило уменьшение диаметров миелиновых нервных волокон в сравнении с интактными и повышенное количество фибробластов, макрофагов, нейролеммоцитов в эндоневрии, миелиновых волокон с признаками реактивно-деструктивных изменений (рис. 4).
Рис. 4. Малоберцовые нервы крыс: a — интактный нерв, b — 7 суток, c — 14 суток, d — 28 суток эксперимента. Поперечные полутонкие срезы, окраска метиленовым синим, азуром II и основным фуксином, ×1000.
Fig. 4. Peroneal nerves of rats: a, intact nerve; b, day 7; c, day 14; d, day 28 of the experiment. Transverse semithin sections. Staining with methylene blue, azure II, and basic fuchsin, ×1000.
Средний диаметр миелиновых волокон, их аксонов и средняя толщина миелиновых оболочек через 7 суток были снижены (р < 0,05) на 23, 22 и 23%, через 14 суток — на 11% (р < 0,05), 15% (р < 0,05) и 4% соответственно (табл. 2). В остальные сроки размерные параметры нервных волокон восстанавливались до значений интактных МН (см. табл. 2), кроме толщины миелина через 21 сутки — она была снижена на 4% (р < 0,05).
Таблица 2. Размерные характеристики миелиновых волокон малоберцового нерва, Me (Q1; Q3)
Table 2. Morphometric characteristics of myelinated fibers of the peroneal nerve, Me (Q1; Q3)
Параметры Сроки опыта | 7 суток | 14 суток | 21 сутки | 28 суток | Интактный нерв |
Dmf | 4,92 (2,30; 4,71) p = 0,0119* | 5,68 (4,02; 6,63) p = 0,000001* | 6,38 (4,75; 7,58) p = 0,1357 | 6,28 (4,78; 7,42) p = 0,1082 | 6,37 (4,58; 7,96) |
Dax | 3,44 (2,30; 4,71) p = 0,00005* | 3,74 (2,69; 4,47) p = 0,00003* | 4,41 (3,39; 5,33) p = 0,2757 | 4,52 (3,49; 5,48) p = 0,1204 | 4,42 (3,13; 5,60) |
Lm | 0,72 (0,54; 0,95) p = 0,0002* | 0,90 (0,59; 1,09) p = 0,00052* | 0,91 (0,66; 1,14) p = 0,008* | 0,98 (0,61; 0,99) p = 0,0511 | 0,94 (0,71; 1,20) |
Примечание. * различия между интактным и опытным малоберцовым нервом статистически значимы по критерию Манна–Уитни при р < 0,05, Dmf — средний диаметр миелиновых нервных волокон, Dax — средний диаметр аксонов, Lm — толщина миелиновой оболочки.
Анализ гистограмм распределения миелиновых нервных волокон МН по диаметрам (D) показал, что через 7 суток эксперимента сохраняется бимодальный характер распределения (рис. 5), но первая мода смещена влево в диапазон 3,1–4,0 мкм (в норме — 4,1–5,0 мкм).
Рис. 5. Гистограммы распределения волокон малоберцового нерва интактных и опытных крыс по диаметрам (мкм) на этапах эксперимента. Ось абсцисс — диаметры волокон в мкм, ось ординат — процентные доли волокон в выборке. Уровни значимости отличий при попарном сравнении экспериментальных групп с интактной группой по критерию хи-квадрат: p = 0,0133* (7 суток), р = 0,891 (14 суток), р = 0,707 (21 сутки), р = 0,922 (28 суток); * различия статистически значимы при р < 0,05.
Fig. 5. Histograms showing distribution of peroneal nerve fibers by diameter (µm) in intact and experimental rats at different time points. The x-axis represents fiber diameters in µm; the y-axis represents the percentage of fibers in the sample. Levels of significance for pairwise comparisons between experimental groups and the intact group by chi-square test: p = 0.0133* (day 7), p = 0.891 (day 14), p = 0.707 (day 21), p = 0.922 (day 28). *Differences are significant at p < 0.05.
Появляется 2% регенерирующих волокон D < 2 мкм, доля мелких проводников D < 5 мкм составляет 53% (в норме — 33%), а самые быстрые проводники D > 10 мкм отсутствуют (в норме — 7%). Через 14 суток гистограмма приобретает унимодальную форму, мода находится в диапазоне 6,1–7,0 мкм, доля мелких волокон остаётся повышенной — 38%, крупные волокна отсутствуют, доля регенерирующих возрастает до 4% (см. рис. 5). Через 21 и 28 суток соотношение крупных и мелких волокон восстанавливается, появляются 2 и 4% крупных быстропроводящих волокон, но гистограммы остаются унимодальными, присутствует 1% регенерирующих проводников (см. рис. 5).
ОБСУЖДЕНИЕ
Наше исследование подтвердило данные L. Forcina, M. Cosentino, A. Musarò [2] и H. Tu и соавт. [8] о том, что при компрессионной модели мышечной травмы вследствие ишемии-реперфузии реактивно-деструктивные изменения обнаруживаются не только в скелетной мышце, но и в питающих и иннервирующих её сосудах и нервах. В релевантной литературе ПБМ является наиболее частым объектом изучения [13]. Это связано с её очевидным местоположением и наличием одного брюшка, что облегчает моделирование стандартизованных травм [4].
Выполненное нами гистоморфометрическое исследование ПБМ крыс после частичного раздавливания показало, что в проекции компрессионной травмы в поверхностной и глубокой зонах мышцы в течение 28 суток эксперимента наблюдается естественная посттравматическая регенерация мышечных волокон. Гистологически регенерирующие волокна хорошо выделяются в препаратах, стандартно окрашенных гематоксилином и эозином, с более мелким диаметром, наличием центральных ядер и более базофильной цитоплазмой [14]. В данном эксперименте при отсутствии медикаментозных воздействий регенерационные процессы не заканчиваются через 28 суток — при повышенной в 2,5 раза численности мышечных волокон их диаметр составляет 64% от диаметра волокон интактной ПБМ.
Известно, что синдром сдавления вызывает нарушение перфузии и функции мышечной ткани [15]. В нашем исследовании, несмотря на высокие значения численной плотности микрососудов, индекс васкуляризации (число сосудов, питающих одно мышечное волокно) остаётся сниженным на 25% даже через месяц эксперимента, что свидетельствует о недостаточном кровоснабжении мышечных волокон. В мышцах пожилых людей выявлено аналогичное снижение на 38% количества капилляров на мышечное волокно (разрежение капилляров) по сравнению с молодыми, приводящее к пропорциональной потере 28% мышечных волокон [16]. Ремоделирование сосудистой сети играет важную роль в регенерации скелетных мышц [17], так как влияет на распределение рекрутированных воспалительных клеток и факторов, связанных с регенерацией (факторов роста, цитокинов, хемокинов), а паракринный эффект между сателлитными и эндотелиальными клетками воздействует на процесс регенерации [18]. Y.F. Wu и соавт. [19] выявили уменьшение количества кровеносных сосудов мышей с положительным CD31 во время регенерации мышц после травмы, что снизило поступление питательных веществ и стало причиной потери мышечных волокон.
Известно, что в ответ на травму мышц мышечные стволовые или сателлитные клетки быстро активируются для восстановления и регенерации скелетных мышц [20]. В нашем исследовании без стимулирующих регенерацию воздействий коэффициент нуклеации (число ядер в одном мышечном волокне) снижается в течение двух недель, достигает нормы только через 21 сутки опыта и только через месяц превышает норму в 1,3 раза.
Сдавление голени крыс, используемое в нашей модели, вызывает реактивно-деструктивные изменения с последующей регенерацией не только ПБМ, но и иннервирующего её МН. Это проявляется наличием мелких регенерирующих и деструктивно изменённых нервных волокон до конца опыта, снижением в течение 2 недель всех размерных характеристик миелиновых нервных проводников, толщины миелина в течение 3 недель. Характер распределения волокон по диаметрам не нормализуется в течение месяца. Известно, что для морфофункционального восстановления мышцы при закрытом частичном раздавливании [12] и после денервации [21] фактор неполной реиннервации является критичным. Наиболее ярким примером может являться атрофия мышц голени при сдавлении либо повреждении МН, чаще других вовлекающегося в патологические процессы [22]. Таким образом, комплексное повреждение мышечных, нервных структур и нарушение кровоснабжения, наблюдаемое при данной компрессионной модели мышечной травмы, обеспечивает идеальную платформу тестирования клеточных, биологических и фармакологических агентов для восстановления объёма и функции мышц [9].
Ограничения исследования
Отсутствие более поздних сроков исследования не позволило определить сроки морфофункционального восстановления передней большеберцовой мышцы и малоберцового нерва при данной модели компрессионной травмы, что послужит предметом дальнейших исследований.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализ полученных нами данных о динамике численных и размерных параметров мышечных волокон, микрососудов передней большеберцовой мышцы и малоберцового нерва крыс после компрессионной травмы позволяет сделать вывод, что разработка новых терапевтических стратегий должна быть направлена на стимуляцию не только миогенеза, но и ангио- и нейрогенеза для восстановления иннервации и улучшения гемодинамики в регенерирующей мышечной ткани.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Вклад авторов. Т.Н. Варсегова — анализ материала, статистическая обработка, написание текста; Н.А. Кононович — проведение эксперимента, анализ материала, написание текста; М.В. Стогов — концепция и дизайн исследования, написание текста. Все авторы одобрили финальную версию перед публикацией, а также согласились нести ответственность за все аспекты работы, гарантируя надлежащее рассмотрение и решение вопросов, связанных с точностью и добросовестностью любой её части.
Этическая экспертиза. До начала исследования было получено одобрение Локального этического комитета (протокол № 1(76) от 29.11.2024).
Источник финансирования. Работа поддержана программой МЗ РФ в рамках государственного задания ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. акад. Г.А. Илизарова» для выполнения НИР на 2024–2026 гг.
Раскрытие интересов. Авторы заявляют об отсутствии отношений, деятельности и интересов (личных, профессиональных или финансовых), связанных с третьими лицами (коммерческими, некоммерческими, частными), интересы которых могут быть затронуты содержанием статьи, а также иных отношений, деятельности и интересов за последние три года, о которых необходимо сообщить.
Оригинальность. При создании настоящей работы авторы не использовали ранее опубликованные сведения (текст, данные).
Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.
Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовали два внешних рецензента, член редакционной коллегии и научный редактор издания.
ADDITIONAL INFORMATION
Author contributions: T.N. Varsegova: data curation, formal analysis, writing — original draft; N.A. Kononovich: investigation, data curation, writing — original draft; M.V. Stogov: conceptualization, methodology, writing — original draft. All the authors approved the version of the manuscript to be published and agreed to be accountable for all aspects of the work, ensuring that questions related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved.
Ethics approval: Prior to study initiation, approval was obtained from the Local Ethics Committee (Minutes No. 1(76), dated November 29, 2024).
Funding source: This work was supported by the Ministry of Health of the Russian Federation under the state assignment of the National Medical Research Center for Traumatology and Orthopedics named after Academician G.A. Ilizarov for the implementation of a research project for 2024–2026.
Disclosure of interests: The authors have no relationships, activities, or interests (personal, professional, or financial) for the last three years related to for-profit or not-for-profit third parties whose interests may be affected by the content of the article, as well as no other relationships, activities, or interests to disclose.
Statement of originality: No previously published material (text or data) was used in this article.
Generative AI: No generative artificial intelligence technologies were used to prepare this article.
Provenance and peer-review: This article was submitted unsolicited and reviewed following the standard procedure. The peer-review process involved two external reviewers, a member of the Editorial Board, and the in-house science editor.
About the authors
Tatyana N. Varsegova
National Medical Research Center for Traumatology and Orthopedics named after Academician G.A. Ilizarov
Author for correspondence.
Email: varstn@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5430-2045
SPIN-code: 1974-8274
Cand. Sci. (Biology)
Russian Federation, KurganNatalia A. Kononovich
National Medical Research Center for Traumatology and Orthopedics named after Academician G.A. Ilizarov
Email: n.a.kononovich@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5990-8908
SPIN-code: 4698-3378
Cand. Sci. (Veterinary)
Russian Federation, KurganMaksim V. Stogov
National Medical Research Center for Traumatology and Orthopedics named after Academician G.A. Ilizarov
Email: stogo_off@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-8516-8571
SPIN-code: 9345-8300
Dr. Sci. (Biology), Associate Professor
Russian Federation, KurganReferences
- Yadava RS, Mandal M, Mahadevan MS. Studying the Effect of MBNL1 and MBNL2 Loss in Skeletal Muscle Regeneration. Int J Mol Sci. 2024;26;25(5):2687. doi: 10.3390/ijms25052687
- Forcina L, Cosentino M, Musarò A. Mechanisms Regulating Muscle Regeneration: Insights into the Interrelated and Time-Dependent Phases of Tissue Healing. Cells. 2020;22;9(5):1297. doi: 10.3390/cells9051297
- Roux-Biejat P, Coazzoli M, Marrazzo P, et al. Acid Sphingomyelinase Controls Early Phases of Skeletal Muscle Regeneration by Shaping the Macrophage Phenotype. Cells. 2021;10(11):3028. doi: 10.3390/cells10113028
- Wang Y, Lu J, Liu Y. Skeletal Muscle Regeneration in Cardiotoxin-Induced Muscle Injury Models. Int J Mol Sci. 2022;23(21):13380. doi: 10.3390/ijms232113380
- Tatsumi R, Suzuki T, Do MQ, et al. Slow-Myofiber Commitment by Semaphorin 3A Secreted from Myogenic Stem Cells. Stem Cells. 2017;35(7):1815–1834. doi: 10.1002/stem.2639
- Schneider BS, Petereit J, Zhang L, Voss JG. Crush Injury and Simulated Flight Effects on Muscle Gene Expression in Female Mice. Nurs Res. 2023;72(5):363–370. doi: 10.1097/NNR.0000000000000667
- Morton AB, Jacobsen NL, Segal SS. Functionalizing biomaterials to promote neurovascular regeneration following skeletal muscle injury. Am J Physiol Cell Physiol. 2021;320:C1099–C1111. doi: 10.1152/ajpcell.00501.2020
- Tu H, Zhang D, Corrick RM, et al. Morphological Regeneration and Functional Recovery of Neuromuscular Junctions after Tourniquet-Induced Injuries in Mouse Hindlimb. Front Physiol. 2017;8:207. doi: 10.3389/fphys.2017.00207
- Criswell TL, Corona BT, Ward CL, et al. Compression-induced muscle injury in rats that mimics compartment syndrome in humans. Am J Pathol. 2012;180(2):787–97. doi: 10.1016/j.ajpath.2011.10.012
- Wang W, Wang Y, Yang J. Protective effects of ischemic postconditioning on skeletal muscle following crush syndrome in the rat. Acta Cir Bras. 20213;36(7):e360701. doi: 10.1590/ACB360701
- Liu Y, Yu M, Chen L, et al. Systemic Review of Animal Models Used in the Study of Crush Syndrome. Shock. 2022;57(4):469–478. doi: 10.1097/SHK.0000000000001911
- Shchudlo NA, Shchudlo MM, Kononovich NA. Histomorphometric charactheristic of skeletal muscle regenerating after a closed partial crush injury. Morfology. 2014;146(4):59–63. EDN: SIUVAR
- Shchudlo NA, Shchudlo MM, Borisova IV, Filimonova GN. Histological changes in the anterior tibial muscle for canine leg lengthening with he increased daily rate of different-division distraction. Orthopaedic genius. 2013;(3):71–76. EDN: RRWKFD
- Wang C, Yue F, Kuang S. Muscle Histology Characterization Using H&E Staining and Muscle Fiber Type Classification Using Immunofluorescence Staining. Bio Protoc. 2017;7:e2279. doi: 10.21769/bioprotoc.2279
- Goloborod’ko SA Chronic Compartment Syndrome of the First Dorsal Interosseous Muscle of the Hand. N.N. Priorov Journal of Traumatology and Orthopedics. 2012;19(2):73–74. doi: 10.17816/vto20120273-74 EDN: PFJGEF
- Barnouin Y, McPhee JS, Butler-Browne G, et al. Coupling between skeletal muscle fiber size and capillarization is maintained during healthy aging. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2017;8(4):647–659. doi: 10.1002/jcsm.12194
- Broer T, Tsintolas N, Purkey K, et al. Engineered myovascular tissues for studies of endothelial/satellite cell interactions. Acta Biomater. 2024;188:65–78. doi: 10.1016/j.actbio.2024.09.020
- Mounier R, Chrétien F, Chazaud B. Blood vessels and the satellite cell niche. Curr Top Dev Biol. 2011;96:121–38. doi: 10.1016/B978-0-12-385940-2.00005-X
- Wu YF, Lapp S, Dvoretskiy S, et al. Optimization of a pericyte therapy to improve muscle recovery after limb immobilization. J Appl Physiol (1985). 2022;132(4):1020–1030. doi: 10.1152/japplphysiol.00700.2021
- Jiang H, Liu B, Lin J, et al. MuSCs and IPCs: roles in skeletal muscle homeostasis, aging and injury. Cell Mol Life Sci. 2024;81(1):67. doi: 10.1007/s00018-023-05096-w
- Shchudlo NA, Kobyzev AE, Varsegova TN, Stupina TA. Histomorphometric assessment of the tibial nerve and small muscles of the foot after internal neurolysis and autogenous plastic surgery of the tibial portion of the sciatic nerve in rats. Orthopaedic genius. 2022;28(6):823–829. doi: 10.18019/1028-4427-2022-28-6-823-829 EDN: THOJMU
- Mironov SP, Es’kin NA, Orletskiy AK, et al. Ultrasound Diagnosis of Striated Muscles Pathology. N.N. Priorov Journal of Traumatology and Orthopedics. 2005;12(1):24. doi: 10.17816/vto20050124 EDN: OIONZF
Supplementary files







