Плотность расположения MyoD− и MyoD+ ядер в мышечных волокнах регенерирующей скелетной мышечной ткани: влияние фотобиомодуляции

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Низкоинтенсивное лазерное воздействие используется как универсальный метод стимуляции активности клеток, при этом эффект фотомодуляции напрямую зависит от длины волны лазера и поглощения излучения определёнными тканевыми акцепторами. Известно, что инфракрасное лазерное воздействие способно стимулировать пролиферацию клеток и их дифференцировку. Воздействие зелёного лазера на ткани мало исследовано, а работ о влиянии низкоинтенсивной зелёной фотобиомодуляции на клетки камбиального резерва скелетной мышечной ткани мы не обнаружили. При этом поиск методик, позволяющих полноценно восстанавливать скелетную мышечную ткань после травмы, остаётся актуальным.

Цель исследования — проанализировать влияние лазеров инфракрасного и зелёного диапазонов на общее количество ядер в повреждённых скелетных мышечных волокнах, а также отдельно на количество MyoD+ (ядра миосателлитов) и MyoD− ядер.

Методы. Исследование проведено на самцах крыс линии Wistar, которых разделили на 4 экспериментальные группы: 0 группа — интактный контроль (n = 8); I группа — крысы с резаной раной скелетной мышцы (n = 40); II группа — животные с резаной раной мышцы и последующей обработкой инфракрасным лазером (длина волны 980 нм; n = 40); III группа — крысы с резаной раной и последующей обработкой зелёным лазером (длина волны 520 нм; n = 40). Лазерное облучение осуществляли однократно в непрерывном режиме в течение 180 с. Количество ядер в интактной и очаговой зонах повреждённой скелетной мышцы определяли спустя 1, 3, 7, 14 и 30 суток после травмы. Гистологические срезы окрашивали гематоксилином и эозином, а также иммуногистохимическим методом с использованием антител к MyoD.

Результаты. Применение инфракрасной и зелёной фотомодуляции способствовало увеличению плотности расположения ядер в скелетных мышечных волокнах в очаговой зоне спустя 1 и 7 суток после повреждения по сравнению с животными I экспериментальной группы. Иммуногистохимический анализ с использованием антител к MyoD позволил установить, что на 3-и сутки эксперимента в очаговой зоне плотность расположения MyoD+ и MyoD− ядер выше, чем у животных I группы. После воздействия лазерного облучения отмечено увеличение процентного содержания MyoD+ ядер среди общего количества ядер при сравнении с животными контрольной группы I.

Заключение. Применение инфракрасной и зелёной фотомодуляции способствует раннему (1 и 7-е сутки) увеличению общего количества ядер в скелетных мышечных волокнах, причём эффект воздействия лазера с длиной волны 980 нм выражен сильнее. Наряду с этим происходит увеличение плотности расположения MyoD+ активных миосателлитов, более выраженное после воздействия зелёным лазером. Активация миосателлитоцитов зелёным лазерным облучением носит ранний и кратковременный характер, тогда как инфракрасное излучения вызывает отсроченную, но более пролонгированную реакцию. Совокупность полученных данных свидетельствует о стимулирующем влиянии лазерного воздействия на регенеративные процессы в повреждённой скелетной мышце.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ростислав Винерович Тахавиев

Южно-Уральский государственный университет

Email: rkenpachi@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-8994-570X
SPIN-код: 9619-9800
Россия, Челябинск

Геннадий Васильевич Брюхин

Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)

Email: bgenvas@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3898-766X
SPIN-код: 7691-8383

д-р мед. наук, доцент

Россия, Челябинск

Елена Станиславовна Головнева

Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: micron30@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6343-7563
SPIN-код: 1728-1640

д-р мед. наук, доцент

Россия, Челябинск

Список литературы

  1. Shurygin MG, Bolbat AV, Shurygina IA. Myogenic satellite cells as a source of muscle tissue regeneration. Fundamental’nye issledovaniya. 2015;1(8):1741–1746. (In Russ.) EDN: TXQNRL
  2. Lebedeva AI, Muslimov SA, Vagapova VSh, Shcherbakov DA. Morphological aspects of the regeneration of skeletal muscle tissue induced by allogeneic biomaterial. Praktical Medicine. 2019;17(1):98–102. (In Russ.) EDN: ZAQPKP
  3. Odintsova IA Chepurnenko MN, Komarova AS. Myogenic satellite cells are a cambial reserve of muscle tissue. Genes & Cells. 2014;9(1):6–14. (In Russ.) doi: 10.23868/gc120237 EDN: SKAGZF
  4. Carlson ME, Suetta C, Conboy MJ, et al. Molecular aging and rejuvenation of human muscle stem cells. EMBO Mol Med. 2009;1(8-9):381–391. doi: 10.1002/emmm.200900045
  5. Kuang S, Kuroda K, Le Grand F, Rudnicki MА. Asymmetric selfrenewal and commitment of satellite stem cells in muscle. Cell. 2007;129(5):999–1010. doi: 10.1016/j.cell.2007.03.044
  6. Mokalled MH, Johnson AN, Creemers EE, Olson EN. MASTR directs MyoD-dependent satellite cell differentiation during skeletal muscle regeneration. Genes Dev. 2012;26(2):190–202. doi: 10.1101/gad.179663.111
  7. De Lima Rodrigues D, Alves AN, Guimarães BR, et al. Effect of prior application with and without post-injury treatment with low-level laser on the modulation of key proteins in the muscle repair process. Lasers Med Sci. 2018;33(6):1207–1213. doi: 10.1007/s10103-018-2456-2 EDN: JQOHCN
  8. Avci P, Gupta A, Sadasivam M, et al. Low-level laser (light) therapy (LLLT) in skin: stimulating, healing, restoring. Semin Cutan Med Surg. 2013;32(1):41–52. EDN: YBMTGD
  9. Vladimirov IA, Klebanov GI, Borisenko GG, Osipov AN. Molecular and cellular mechanisms of the low intensity laser radiation effect Molekuljarnye i kletochnye mehanizmy dejstvija nizkointensivnogo lazernogo izluchenija. Biofizika. 2004;49(2):339–350. (In Russ.) EDN: MPRLSL
  10. Gallyamutdinov RV, Golovneva ES, Revel’-Muroz ZhA, Elovskikh IV. Infrared laser exposure combined with branched chain amino acid supplementation stimulates physiological adaptation of skeletal muscle. Laser medicine. 2022;25(3):40–46. (In Russ.)
  11. Mesquita-Ferrari RA, Martins MD, Silva JA Jr, et al. Effects of low-level laser therapy on expression of TNF-α and TGF-β in skeletal muscle during the repair process. Lasers Med Sci. 2011;26(3):335–340. doi: 10.1007/s10103-010-0850-5 EDN: HVIOGL
  12. Fekrazad R, Mirmoezzi A, Kalhori KA, Arany P. The effect of red, green and blue lasers on healing of oral wounds in diabetic rats. J Photochem Photobiol B. 2015;148:242–245. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2015.04.018 EDN: NRBEKE
  13. Merigo E, Bouvet-Gerbettaz S, Boukhechba F, et al. Green laser light irradiation enhances differentiation and matrix mineralization of osteogenic cells. J Photochem Photobiol B. 2016;155:130–136. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2015.12.005
  14. Khorsandi K, Hosseinzadeh R, Abrahamse H, Fekrazad R. Biological responses of stem cells to photobiomodulation therapy. Curr Stem Cell Res Ther. 2020;15(5):400–413. doi: 10.2174/1574888X15666200204123722 EDN: CDPVPG
  15. Alessi Pissulin CN, Henrique Fernandes AA, Sanchez Orellana AM, et al. Low-level laser therapy (LLLT) accelerates the sternomastoid muscle regeneration process after myonecrosis due to bupivacaine. J Photochem Photobiol B. 2017;168:30–39. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2017.01.021 EDN: YXYQAH
  16. Galyamutdinov RV, Astakhova LV, Golovneva ES, Serysheva OYu. Influence of infrared laser radiation on some morphofunctional indices of regenerating skeletal muscle in the age aspect. Laser medicine. 2021;24(2-3):90–94. (In Russ.)
  17. Sperandio FF, Simões A, Corrêa L, et al. Low-level laser irradiation promotes the proliferation and maturation of keratinocytes during epithelial wound repair. J Biophotonics. 2015;8(10):795–803. doi: 10.1002/jbio.201400064
  18. Gu Q, Wang L, Huang F, Schwarz W. Stimulation of TRPV1 by green laser light. Evid Based Complement Alternat Med. 2012;2012:857123. doi: 10.1155/2012/857123 EDN: RNTQRH
  19. Kassák P, Sikurová L, Kvasnicka P, Bryszewska M. The response of Na+/K+-ATPase of human erythrocytes to green laser light treatment. Physiol Res. 2006;55(2):189–194. doi: 10.33549/physiolres.930711 EDN: YBFDBP
  20. Chang CJ, Hsiao YC, Hang NLT, Yang TS. Biophotonic effects of low-level laser therapy on adipose-derived stem cells for soft tissue deficiency. Ann Plast Surg. 2023;90(5S Suppl 2):S158–S164. doi: 10.1097/SAP.0000000000003376 EDN: DEBBBF
  21. Malthiery E, Chouaib B, Hernandez-Lopez AM, et al. Effects of green light photobiomodulation on Dental Pulp Stem Cells: enhanced proliferation and improved wound healing by cytoskeleton reorganization and cell softening. Lasers Med Sci. 2021;36(2):437–445. doi: 10.1007/s10103-020-03092-1 EDN: LTKZAN
  22. Gong C, Lu Y, Jia C, Xu N. Low-level green laser promotes wound healing after carbon dioxide fractional laser therapy. J Cosmet Dermatol. 2022;21(11):5696–5703. doi: 10.1111/jocd.15298 EDN: UIYGSZ
  23. Fekrazad R, Mirmoezzi A, Kalhori KA, Arany P. The effect of red, green and blue lasers on healing of oral wounds in diabetic rats. J Photochem Photobiol B. 2015;148:242–245. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2015.04.018 EDN: VEMNYZ
  24. Snijders T, Aussieker T, Holwerda A, Parise G, van Loon LJC, Verdijk LB. The concept of skeletal muscle memory: Evidence from animal and human studies. Acta Physiol (Oxf). 2020;229(3):e13465. doi: 10.1111/apha.13465 EDN: TJKNLW
  25. Santos CP, Aguiar AF, Giometti IC, et al. High final energy of gallium arsenide laser increases MyoD gene expression during the intermediate phase of muscle regeneration after cryoinjury in rats. Lasers Med Sci. 2018;33(4):843–850. doi: 10.1007/s10103-018-2439-3
  26. da Silva Neto Trajano LA, Stumbo AC, da Silva CL, Mencalha AL, Fonseca AS. Low-level infrared laser modulates muscle repair and chromosome stabilization genes in myoblasts. Lasers Med Sci. 2016;31(6):1161–1167. doi: 10.1007/s10103-016-1956-1 EDN: JNFQHY
  27. Ribeiro BG, Alves AN, Dos Santos LA, et al. Red and infrared low-level laser therapy prior to injury with or without administration after injury modulate oxidative stress during the muscle repair process. PLoS One. 2016;11(4):e0153618. doi: 10.1371/journal.pone.0153618 EDN: KVFKYY
  28. da Cruz Galhardo Camargo GA, de Oliveira Barbosa LM, Stumbo MB, et al. Effects of infrared light laser therapy on in vivo and in vitro periodontitis models. J Periodontol. 2022;93(2):308–319. doi: 10.1002/JPER.20-0842
  29. Kunimatsu R, Gunji H, Tsuka Y, et al. Effects of high-frequency near-infrared diode laser irradiation on the proliferation and migration of mouse calvarial osteoblasts. Lasers Med Sci. 2018;33(5):959–966. doi: 10.1007/s10103-017-2426-0 EDN: VEBWCG
  30. Fujita R, Mizuno S, Sadahiro T, et al. Generation of a MyoD knock-in reporter mouse line to study muscle stem cell dynamics and heterogeneity. iScience. 2023;26(5):106592. doi: 10.1016/j.isci.2023.106592 EDN: KQYUJJ

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Поперечнополосатая скелетная мышечная ткань крыс I экспериментальной группы (резаная рана мышцы), интактная зона: a — спустя 1 сутки после повреждения; b — через 30 суток после повреждения, наблюдается увеличение плотности ядер. Окраска гематоксилином и эозином; увеличение ×200 (объектив ×20, окуляр ×10).

Скачать (615KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Поперечнополосатая скелетная мышечная ткань крыс в очаговой зоне на 3 сутки после повреждения: a — I группа (резаная рана мышцы); b — II группа (резаная рана мышцы с воздействием инфракрасным лазером); с — III группа (резаная рана с воздействием зелёным лазером), большое количество MyoD- положительных (обозначены 1) и MyoD-отрицательных (обозначены 2) ядер после применения лазерного облучения. Иммуногистохимическое окрашивание с использованием антител к MyoD в сочетании с гематоксилином; увеличение ×1000 (объектив ×100, окуляр ×10).

Скачать (749KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2025

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07
Периодический печатный журнал зарегистрирован как СМИ Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): № 0110212 от 08.02.1993.
Сетевое издание зарегистрировано как СМИ Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): ЭЛ № ФС 77 - 84733 от 10.02.2023.