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.
Обоснование. В мировой литературе отсутствуют данные о комплексных патоморфологических исследованиях мышц и нервов при компрессионной модели мышечной травмы.
Цель. Оценка патогистологических изменений передней большеберцовой мышцы и малоберцового нерва крыс после экспериментального стандартизированного сдавления голени с формированием компрессионной борозды (закрытого частичного раздавливания).
Методы. Выполнено интервенционное (экспериментальное) одноцентровое проспективное выборочное контролируемое рандомизированное двойное слепое исследование. Двадцати четырём самцам крыс линии Вистар моделировали синдром сдавления правой голени в верхней трети её полным пережатием корнцангом в течение 60 секунд. Животных выводили из эксперимента через 7, 14, 21 и 28 суток после операции. Гистоморфометрические исследования с использованием программы «ВидеоТесТ Мастер-Морфология 4.0» проводили в цифровых изображениях парафиновых срезов (5 мкм) мышц и полутонких срезах (1 мкм) нервов. Контроль — 10 интактных крыс-самцов.
Результаты. Через 7, 14 и 21 сутки численная плотность мышечных волокон в 1 мм2 площади была в 3 раза выше контрольных значений (р < 0,001), через 28 суток немного снижалась, но оставалась выше контроля в 2,5 раза (р < 0,001). Диаметры мышечных волокон через 7 суток были уменьшены в 2,5 раза (р < 0,001), через 14 и 21 сутки — в 1,7 раза (р < 0,001), к концу опыта — в 1,6 раза (р < 0,001). Значения численной плотности микрососудов эндомизия и внутримышечных ядер через 21 сутки превышали контроль в 2,2 (p = 0,005) и 2,7 (p = 0,00005) раза, а через 28 суток — в 1,8 (p = 0,0007) и 2,4 (p = 0,008) раза соответственно. Индекс васкуляризации был снижен в течение опыта, что указывает на недостаточное кровоснабжение мышцы. В малоберцовом нерве выявлено снижение диаметров миелиновых волокон, их аксонов и толщины миелиновых оболочек через 7 суток на 23% (p = 0,012), 22% (p = 0,00005) и 23% (p = 0,0002), через 14 суток — на 11% (p = 0,000001), 15% (p = 0,00003) и 4% (p = 0,0005) соответственно. В остальные сроки статистически значимые различия отсутствовали, но распределение волокон по диаметрам оставалось унимодальным (в норме — бимодальное). Выявленное при данной модели травмы повреждение мышечных, нервных структур и нарушение их кровоснабжения обеспечивает идеальную платформу тестирования клеточных, биологических и фармакологических агентов для восстановления объёма и функции мышц.
Заключение. Полученные данные позволяют сделать вывод, что разработка новых терапевтических стратегий при мышечной травме компрессионного типа должна быть направлена на стимуляцию не только миогенеза, но и ангио- и нейрогенеза.