Evoked Activity of the Efferent Fibers of the Sciatic Nerve in Experimental Diabetes Mellitus
About the author:
Rodinsky A. G., Zinov’eva E. G., Mozgunov A. V., Trushenko A. S.
Heading:
CLINICAL AND EXPERIMENTAL MEDICINE
Type of article:
Scentific article
Annotation:
Diabetic neuropathy (DN) that accompanies diabetes mellitus (DM) is one of the most common and dangerous complications of the latter, and it involves the peripheral and central nervous system. The development of these complications is explained with inadequate glycemic control, in which there are fluctuations of glucose levels during the day. Previous studies have demonstrated that DN develops in the early stages of the disease, both at the level of the peripheral neuromuscular system unit and disrupts the afferent link of the reflex arcs of the spinal cord. Most researchers note the development of DN in humans but experimental researches have shown the development of neuropathy in early onset (several weeks to months). In the literature, there are especially deep illuminated the sensory link of DN, but little attention is paid to the development of motor neuropathy, so the problem is the least understood, especially when it comes to the functional state of the efferent fibers. Therefore, the aim of this study was to investigate the bioelectric activity of efferent fibers of the sciatic nerve in experimental DM one month after the beginning of the disease. DM was modeled by a single intraperitoneal administration alloksane monohydrate at the dose of 170 mg/kg. The animal was taken into acute experiment on the 30-th day after the modeling (onset of the disease) of diabetes. After the laminectomy and opening of the dura mater of the spinal cord, the were then isolated the ventral roots (VR) of spinal cord and cut at the entrance to the spinal cord. The stimulating electrodes were put on the sciatic nerve, the registration of bioelectric activity was carried out from the central segments of VR. There were analyzed the threshold chronaxy, latent period, duration and amplitude of the action potential (AP) of VR. Also the analysis of the dynamics of refractory phases was performed by applying the paired stimuli to the sciatic nerve (interval of 2-20 ms). The reliability of the data was evaluated by calculating the Student’s t-test and Mann-Whitney criterion, which were considered to be reliable at p < 0,05. It was found that in experimental DM was a tendency to increase the threshold of AP of VR (17 %, p > 0,05), as well as some increase in chronaxy (15 %, p > 0,05). It was found an increase in the duration of AP of VR (up to 38 %, p < 0,001) and reduce in amplitude (8 %, p < 0,01). In the study of inhibitory processes in the VR there was seen the tendency to increase the amplitude of the AP in response to the 2nd stimulus (p > 0,05) in animals with experimental DM. It was concluded that under experimental DM there disturbance took place function of not in only sensory fibers, as it was described in our previous studies, but also the motor fibers, of though when compared to the sensory deficit, the pathology of this type of fiber is expressed somewhat weaker because of the likely possibility of remodeled properties. Therefore, under conditions of hyperglycemia, a decrease in conductivity and a tendency to decrease in excitability are observed. So hyperglycemia provides obvious imbalance in the synchronization of the activity of VR fibers of the spinal cord. The revealed changes induce a more detailed study of the processes that occur in the VR of the spinal cord under hyperglycemia, such as the status of synaptic transmission and monosynaptyc reaction of VR.
Tags:
diabetes mellitus, diabetic neuropathy, action potential, ventral root of spinal cord.
Bibliography:
- Зиновьева О. Е. К оценке функционального состояния периферического нейромоторного аппарата у больных сахар- ным диабетом / О. Е. Зиновьева, Ф. Е. горбачева, В. А. Парфенов // Журн. невропатол. и психиатр. – 1991. – Т. 91,№4. – С. 18-22.
- Ильиных М. А. влияние аутоиммунного и токсического поражения печени матери на структурно–функциональное становление поджелудочной железы ее потомства / М. А. Ильиных, г. В. Брюхин // Известия Челябинского научного центра. – 2006. – Т. 34, № 4. – С. 145-147.
- Зеликсон Ю. И. Диабетическая полинейропатия / Ю. И. Зеликсон // Новая аптека. – 2010. – №6. – С. 40-41.
- Воробьева А. А. Диабетическая нейропатия: некоторые вопросы распространенности, патогенеза и лечения / А. А. Воробьева // Русский медицинский журнал. – 2009. – №11. – С. 748-750.
- Калинин А. П. Диабетическая нейропатия / А. П. Калинин, И. г. Рудакова, С. В. Котов // Альманах клинической меди- цины. – 2001. – №4. – С. 95-107.
- Неретин В. Я. Клинико-электрофизиологическое изучение состояния нервно-мышечной системы у больных сахар- ным диабетом 1 и 2 типов / В. Я. Неретин, C. B. Котов, JI. B. Петина // Журнал неврологии и психиатрии им Корсакова.– 1997. – №2. – С. 34-38.
- Писарев В. Б. Структурные изменения в панкреатических островках при экспериментальном сахарном диабете на фоне введения биологически активной добавки на основе гимнемы лесной / В. Б. Писарев, А. А. Спасов, А. Е. Буланов [и др.] // Морфология. – 2008. – № 1. – С. 60-64.
- Реброва О. Ю. Статитстический анализ медицинских данных. Примененние пакета прикладных программ Statistica / О. Ю. Реброва // Москва : Медиасфера, 2002. – 312 с.
- Ривилис И. С. Распространенность и факторы риска развития диабетической нейропатии / И. С. Ривилис, Б. Н. Мань- ковский // Лікарська справа. – 2000. – № 7-8. – С. 69-71.
- Родинський О. г. Активність інтернейронних пулів спинного мозку за умов експериментального цукрового діабету / О. г. Родинський, О. г. Зінов’єва, О. В. Мозгунов [та ін.] // Фізіологічний журнал. – 2013. – №5. – С. 50-55.
- Родинський О. г. Електрофізіологічний аналіз збудливості нервово-м’язового комплексу за умов експериментально- го цукрового діабету / О. г. Родинський, О. г. Зінов’єва, О. В. Мозгунов // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. – 2012. – №3. – С. 7-12.
- Родинський О. г. Характер зміни потенціалу дорсальної поверхні спинного мозку за умов експериментального гіпотиреозу / О. г. Родинський, В. М. Бєлоконь, О. В. Мозгунов // Нейронауки: теоретичні та клінічні аспекти. – 2008.– Т. 5, № 1-2. – С. 3-7.
- Сивоус г. Клиническая характеристика диабетической периферической полиневропатии у детей и подростков / г. Сивоус // Врач. – 2004. – №2. – С. 43-45.
- Строков И. A. Лечение диабетической полиневропатии / И. A. Строков, А. Н. Баринов, M. B. Новосадова [и др.] // РМЖ.– 2001. – Т. 9, № 7-8. – С. 314-317.
- Ткачева О. Н. Эффекты фенофибрата у пациентов с сахарным диабетом 2 типа, осложненным диабетической нейро- патией / О. Н. Ткачева, И. М. Новикова, Н. В. Шарашкина [и др.] // Сахарный диабет. – 2010. – № 1. – С. 33-39.
- Храмилин В. Н. Диабетическая периферическая полинейропатия / В. Н. Храмилин // Consilium provisorum. – 2003 . –№ 9. – С . 19-21.
- Biessels G-J. Neurophysiological changes in the central and peripheral nervous system of streptozotocin-diabetic rats.Course of development and effects of insulin treatment / G-J. Biessels, N. A. Cristino, G-J. Rutten [et al.] // Brain. – 1999. – Vol. 122, №12 – P. 757–768.
- Bomers K. Redistribution of axoplasm in the motor root in experimental diabetes / K. Bomers, H. Braendgaard, A. Flyvbjerg [et al.] // Acta Neuropathol. – 1996. – Vol. 92, № 1. – P. 98-101.
- Fahim M. A. Early morphological remodeling of neuromuscular junction in a murine model of diabetes / M. A. Fahim,M. Y. Hasan, W. B. Alshuaib // J. Appl Physiol. – 2000. – Vol. 89. – P. 2235-2240.
- Goh S-Y. The Role of Advanced Glycation End Products in Progression and Complications of Diabetes / S-Y. Goh, M. E. Cooper// J. Clin. Endocrinol. Metab. – 2008. – Vol. 93, № 4. – P. 1143–1152.
- Hendriksen P. H. Hypoxic neuropathy versus diabetic neuropathy. An electrophysiological study in rats / P. H. Hendriksen, P. L. Oey, G. H. Wieneke [et al.] // J. Neurol. Sci. – 1992. – Vol. 110, № 1-2. – P. 99-106.
- Zangiabadi N. Atorvastatin treatment improves diabetic polyneuropathy electrophysiological changes in non-insulin depen- dent diabetic patients: a double blind, randomized clinical trial / N. Zangiabadi, K. Shafiee, K. H. Alavi [et al.] // Minerva Endo- crinol. – 2012. – Vol. 37, № 2. – P. 195-200.
Publication of the article:
«Bulletin of problems biology and medicine» Issue 1 (106), 2014 year, 167-171 pages, index UDK 616. 379-008. 64-092. 9:612. 833