Анотація до роботи:

Бугайченко Л.А. Зміни скорочувальної властивості м’яза і модуляція сегментарних рефлексів при розвитку м’язової втоми. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 – фізіологія людини і тварин. – Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, Київ, 2005.

Роботу присвячено вивченню ефектів м’язової втоми на динаміку м’язового скорочення і подовження, на зміни активності гомонімних мотонейронів, і встановлення можливих механізмів, що обмежують активність мотонейронів при розвитку втоми.

Показано, що динаміка м’язового скорочення в умовах серво-керованих змін довжини м’язу модифікується при втомі. Статичний і динамічний компоненти силової реакції на розтягування м’язу неоднаково чутливі до втоми різної глибини. Також продемонстровано ефекти втоми, що розповсюджується, на динаміку скорочення попередньо неактивованих м’язових волокон.

Показано, що м’язова втома супроводжується погіршенням активації гомонімних мотонейронів в дузі стретч-рефлексу. Після стомлюючих м’язових скорочень відбувалось короткотривале пригнічення імпульсної активності мотонейрону, з відновленням впродовж 60-100 секунд. Багаторазове застосування стомлюючих м’язових скорочень ініціювало довготривале пригнічення імпульсної активності і ЗПСП, викликаних розтяганням м’язу. Було продемонстровано також довготривале пригнічення моносинаптичної рефлекторної відповіді мотонейронів на електричне подразнення аферентів групи Іа у складі м’язового нерву. Максимальне пригнічення моносинаптичної відповіді спостерігали через 20 хвилин по закінченню процедури стомлення м’язу, і відновлення тривало впродовж наступних 30-40 хвилин. Було спростовано гіпотезу про участь механізму зворотного гальмування в обмеженні активності мотонейронів при втомі гомонімного м’язу. Було показано зв’язок між зменшенням рефлекторної відповіді мотонейронів і посиленням пресинаптичного гальмування, виходячи з часового профілю змін амплітуди моносинаптичного рефлексу та інтенсивності гальмування. Саме пресинаптичне гальмування є одним з механізмів, що зменшують моторну команду, яка надходить до м’язу при розвитку його втоми.

Досліджено зміни скорочувальної властивості литкового м’язу при формуванні втоми цього м’яза, викликаної тривалою стимуляцією еферентних волокон, котрі іннервують цей м’яз, та пов’язану з розвитком м’язової втоми модуляцію сегментарних рефлекторних процесів, задіяних в регуляцію активності цього м’язу.

1. Динаміка м’язового скорочення в умовах сервокерованих змін довжини м’яза модифікується при розвитку втоми цього м’яза. Статичний і динамічний компоненти силової реакції триголового м’яза литки кота на розтягнення характеризуються неоднаковою чутливістю до втоми різної глибини. При індукованому втомою гострому (більшому за 30 %) зменшенні сили ізометричного тетанічного скорочення, динамічний компонент силової реакції швидко зменшується, тоді як зменшення статичного компонента розвивається повільніше.

2. Стомлення частини волокон м’яза істотно впливає на динаміку скорочення інших попередньо не активованих м’язових волокон. При цьому перехідні процеси змін довжини м’яза на навантаження та розвантаження істотно залежать від напрямку руху: значення констант часу і аперіодична частка перехідних процесів більші при скороченні м’яза і менші при його подовженні.

3. Формування м’язової втоми супроводжується тривалим пригніченням моносинаптичного рефлексу (МСР), викликаного стимуляцією первинних аферентів у складі м’язового нерва. Амплітуда моносинаптичних розрядів в нерві до триголового м’яза литки після закінчення стомлюючих скорочень цього м’яза істотно знижувалася відносно контрольного значення (майже на третину); відновлення амплітуди МСР цього м’язу розпочиналося приблизно через 20 хв, і цей параметр через 50 хв становив 90 % початкового рівня.

4. Втомазалежна депресія МСР пов’язана з розвитком процесу пресинаптичного гальмування, індекс якого після стомлюючої стимуляції м’яза істотно збільшується, досягаючи максимального значення через 10-12 хв після такої стимуляції з подальшим відновленням через 50-60 хв.

5. Система зворотного гальмування не залучена істотно у втомазалежне пригнічення МСР. Інтенсивність такого гальмування, викликаного кондиціонуючою антидромною стимуляцією аксонів тестованої популяції мотонейронів, зменшувалася через 10-12 хв після стомлюючої стимуляції м’яза з подальшою тенденцією до відновлення.

6. Тривале внутрішньоклітинне відведення від мотонейронів триголового м’яза литки кота на тлі стомлюючих скорочень цього м’яза показало, що м’язова втома супроводжувалася пригніченням сигналів у дузі стретч-рефлексу. Короткочасний ефект пригнічення імпульсації мотонейронів з її відновленням впродовж 60 – 100 с, ймовірно, пов’язаний з розвитком гомосинаптичної депресії в синапсах аферентів від рецепторів розтягнення. Повторення стомлюючих скорочень м’яза приводило до довготривалого гальмування імпульсації мотонейронів і ЗПСП, викликаних розтягуванням м’яза.

Публікації автора:

1. Бугайченко Л.А. Влив втоми на характеристики скорочення та подовження литкового м’язу кота в умовах контрольованих змін зовнішнього навантаження // Фізіол. журн. – 2004. – Т.50, №5. – С. 50-56.

2. Бугайченко Л.А. Втомозалежні зміни у компонентному складі ексцентричного скорочення литкового м’яза наркотизованого кота // Фізіол. журн. – 2004. – Т. 50, №3. – С. 85-91.

3. Kostyukov A.I., Bugaychenko L.A., Kalezic I., Pilyavskii A.I., Windhorst U., Djupsjobacka M. Effects in feline gastrocnemius-soleus motoneurones induced by muscle fatigue //Exp. Brain Res. – 2005. [in press]

4. Kalezic I., Bugaychenko L.A., Kostyukov A.I., Pilyavskii A.I., Ljubisavljevic M., Windhorst U., Johansson H. Fatigue-related depression of the monosynaptic gastrocnemius-soleus reflex // J. Physiol. – 2004. – V. 556. – P. 283-296.

5. Бугайченко Л.А. Динаміка змін екстензорного моносинаптичного рефлексу децереброваного кота при розвитку м’язової втоми // Нейрофізіологія – 2004. – Т. 36, №1. – С. 68-69.

6. Kalezic I., Bugaychenko L.A., Kostyukov A.I., Pilyavskii A.I., Ljubisavljevic M., Windhorst U., Johansson H. Modulation of the monosynaptic reflexes of the gastocnemius-soleus muscle after their fatiguing stimulation in decerebrate cats // Sixth IBRO World Congress of Neuroscience. – Prague. – 2003. – P.117.

7. Ljubisavljevic M., Bugaychenko L.A., Kalezic I., Kostyukov A.I., Pilyavskii A.I., Windhorst W., Johansson H. Fatigue-related changes of triceps sure motoneurone activity induced by stretch in decerebrate cats // 3rd FEPS Meeting. – 2003. – Nice (France). – P. 21-22.

8. Пілявський О.І., Бугайченко Л.А. Динаміка змін сегментарних рефлекторних реакцій при втомі скелетних м’язів // Фізіол. журн. – 2002. – Т.48, №2. – C. 59.