2226-5988 2686-6749 Клиническая и экспериментальная морфология Clinical and Experimental Morphology ООО "Группа МДВ" 10.31088/cem2024.13.1.34-41 Динамика гиперхромных и MyoD-позитивных ядер регенерирующих скелетных мышц при инфракрасной фотомодуляции Dynamics of hyperchromic and MyoD-positive nuclei of regenerating skeletal muscles during infrared photomodulation Тахавиев Ростислав Винерович Тахавиев Ростислав Винерович Takhaviev Rostislav V. rkenpachi@bk.ru 0000-0002-8994-570X Брюхин Геннадий Васильевич Брюхин Геннадий Васильевич Bryukhin Gennady V. 0000-0002-3898-766X Головнева Елена Станиславовна Головнева Елена Станиславовна Golovneva Elena S. 0000-0002-6343-7563 ФГБОУ ВО Южно-Уральский государственный медицинский университет Минздрава России (Челябинск, Россия) South Ural State Medical University (Chelyabinsk, Russia) 30 03 2024 2024 13 1 34 41 10 05 2023 20 06 2023 24 05 2023

Введение. В настоящее время не существует методик, позволяющих в полной мере восстановить скелетную мышечную ткань после травмы. Инфракрасное лазерное воздействие является универсальным физиотерапевтическим фактором, используемым с целью активации пролиферации, увеличения активности ферментов, уменьшения воспаления и отека. При этом не изучено влияние времени экспозиции инфракрасного лазерного облучения на активацию миосателлитоцитов. Целью исследования являлся анализ влияния длительности инфракрасного лазерного облучения на состояние клеток камбиального резерва в регенерирующей скелетной мышечной ткани. Материалы и методы. В эксперименте (128 самцов крыс Вистар) были сформированы четыре группы: 0 – интактный контроль; I (динамический контроль) – резаная рана m. gastrocnemius; II – лазерное облучение раны с экспозицией 60 секунд; III – лазерное облучение раны с экспозицией 180 секунд. Лазер применялся в непрерывном режиме, мощность 1,0 Вт. Проведено морфологическое исследование площади гиперхромных мышечных ядер и плотности расположения MyoD+ ядер на разных сроках эксперимента. Результаты. В группе применения инфракрасного лазерного облучения с экспозицией 180 секунд площадь гиперхромных ядер в 1-е сутки снижалась, а на 7-е сутки была на 30% больше, чем в динамическом контроле. Плотность расположения MyoD+ ядер в группах с применением лазера увеличивалась по сравнению с динамическим контролем на сроке 3 суток вне зависимости от времени экспозиции, однако на 7-е сутки количество ядер было выше в группе с экспозицией 60 секунд. Заключение. После применение инфракрасного лазера с экспозицией 60 секунд преимущественно повышается плотность расположения MyoD+ ядер, лазерное воздействие 180 секунд сильнее влияет на прирост площади гиперхромных ядер мышечной ткани.

Introduction. Currently, there are no techniques that allow to fully restore skeletal muscle tissue after injury. Infrared laser exposure is a universal physiotherapeutic method used to activate proliferation, increase enzyme activity, and reduce inflammation and edema. At the same time, the influence of the exposure time of infrared laser irradiation on the activation of myosatellite cells has been poorly studied. The paper aimed to analyze the effect of the duration of infrared laser irradiation on the state of cambial reserve cells in regenerating skeletal muscle tissue. Materials and methods. In the experiment (128 male Wistar rats), 4 groups were formed: 0 – intact group; I (dynamic control) – incised wound m. gastrocnemius; II – laser irradiation of the wound with a 60- second exposure; and III – laser irradiation of the wound with a 180-second exposure.The laser was used in a continuous mode, the power being 1.0 W. We performed a morphological study of the area of hyperchromatic muscle nuclei and the density of MyoD+ nuclei at different periods of the experiment. Results. In group III, the area of hyperchromatic nuclei decreased on day 1, and on day 7, it was 30% more than in group I. The density of the arrangement of MyoD+ nuclei in groups II and III increased compared to that in group I for a period of 3 days, regardless of the exposure time. However, on day 7, the number of nuclei was greater in group II. Conclusion. After the use of an infrared laser with a 60-second exposure, the density of MyoD+ nuclei increases, whereas the effect of a 180-second laser exposure has a more dramatic effect on the increase in the area of hyperchromic nuclei of muscle tissue.

 Ключевые слова скелетная мышечная ткань регенерация инфракрасный лазер гиперхромные ядра MyoD Keywords skeletal muscle tissue regeneration infrared laser hyperchromic nuclei MyoD Исследование выполнено в рамках государственного бюджетного финансирования. The study was carried out within the framework of state budget funding. Jankowski M, Mozdziak P, Petitte J, Kulus M, Kempisty B. Avian satellite cell plasticity. Animals (Basel). 2020;10(8):1322. DOI: 10.3390/ani10081322. Pang KT, Loo LSW, Chia S, Ong FYT, Yu H, Walsh I. Insight into muscle stem cell regeneration and mechanobiology. Stem Cell Res Ther. 2023;14(1):129–40. DOI: 10.1186/s13287-023-03363-y. Song R, Zhao S, Xu Y, Hu J, Ke S, Li F et al. MRTF-A regulates myoblast commitment to differentiation by targeting PAX7 during muscle regeneration. J Cell Mol Med. 2021;25(18):8645–61. DOI: 10.1111/jcmm.16820. Rajasekaran NS, Shelar SB, Jones DP, Hoidal JR. Reductive stress impairs myogenic differentiation. Redox Biol. 2020;34:101492. DOI: 10.1016/j.redox.2020.101492. Wiedmer P, Jung T, Castro JP, Pomatto LCD, Sun PY, Davies KJA et al. Sarcopenia – molecular mechanisms and open questions. Ageing Res Rev. 2021;65:101200. DOI: 10.1016/j.arr.2020.101200. Галлямутдинов Р.В., Головнева Е.С., Ревель-Муроз Ж.А., Еловских И.В. Инфракрасное лазерное воздействие в комбинации с приемом аминокислот с разветвленной боковой цепью стимулирует физиологическую адаптацию скелетных мышц. Лазерная медицина. 2021;25(3):40–46. DOI: 10.37895/2071-8004-2021-25-3-40-46. Gallyamutdinov RV, Golovneva ES, Revel-Muroz ZhA, Elovsky IV. Infrared laser exposure in combination with branched-chain amino acid stimulates physiological adaptation of skeletal muscles. Lazernaya medicina = Laser Medicine. 2021;25(3):40–46 (In Russ.). DOI: 10.37895/2071-8004-2021-25-3-40-46. Галлямутдинов Р.В., Головнева Е.С., Брюхин Г.В. Влияние инфракрасного лазерного излучения и приема аминокислот на адаптацию сосудистого русла межмышечной соединительной ткани к физическим нагрузкам в эксперименте. Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2022;1(19):158–161. DOI: 10.19163/1994-9480-2022-19-1-158-161. Gallyamutdinov RV, Golovneva ES, Bryukhin GV. Effect of infrared laser radiation and amino acid intake on the vascular bed adaptation of the intermuscular connective tissue to physical activity. Journal of Volgograd State Medical University. 2022;1(19):158–161 (In Russ.). DOI: 10.19163/1994-9480-2022-19-1-158-161. Andreo L, Ribeiro BG, Alves AN, Martinelli ASA, Soldera CB, Horliana ACRT et al. Effects of photobiomodulation with low-level laser therapy on muscle repair following a peripheral nerve injury in Wistar rats. Photochem Photobiol. 2020;96(5):1124–32. DOI: 10.1111/php.13255. Vieira WF, Kenzo-Kagawa B, Alvares LE, Cogo JC, Baranauskas V, da Cruz-Höfling MA. Exploring the ability of low-level laser irradiation to reduce myonecrosis and increase Myogenin transcription after Bothrops jararacussu envenomation. Photochem Photobiol Sci. 2021;20(4):571–83. DOI: 10.1007/s43630-021-00041-x. Minai L, Yelin D. Plasmonic fusion between fibroblasts and skeletal muscle cells for skeletal muscle regeneration. Biomed Opt Express. 2022;13(2):608–19. DOI: 10.1364/BOE.445290. da Silva EM, Mesquita-Ferrari RA, Rodrigues MFSD, Magalhães EMR, Bussadori SK, De Brito A et al. The effects of photobiomodulation on inflammatory infiltrate during muscle repair in advanced-age rats. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2020;75(3):437–41. DOI: 10.1093/gerona/glz076. Gonzalez AC, Santos ET, Freire TFC, Sá MF, Andrade ZA, Medrado ARAP. Participation of the immune system and hedgehog signaling in neoangiogenesis under laser photobiomodulation. J Lasers Med Sci. 2019;10(4):310–6. DOI: 10.15171/jlms.2019.50. Cronshaw M, Parker S, Anagnostaki E, Mylona V, Lynch E, Grootveld M. Photobiomodulation dose parameters in dentistry: a systematic review and meta-analysis. Dent J (Basel). 2020;8(4):114. DOI: 10.3390/dj8040114. Compton T, Poellinger N, Struve J, Krolikowski JG, Ninomiya JT, Weihrauch D. Non-thermal infrared light treatment of ischemia/reperfusion injury and subsequent analysis of macrophage differentiation. J Vis Exp. 2021;(178). DOI: 10.3791/62908. Leyane TS, Jere SW, Houreld NN. Cellular signalling and photobiomodulation in chronic wound repair. Int J Mol Sci. 2021;22(20):11223. DOI: 10.3390/ijms222011223. Reis CHB, Buchaim DV, Ortiz AC, Fideles SOM, Dias JA, Miglino MA et al. Application of fibrin associated with photobiomodulation as a promising strategy to improve regeneration in tissue engineering: a systematic review. Polymers (Basel). 2022;14(15):3150. DOI: 10.3390/polym14153150. Pinto H, Goñi Oliver P, Sánchez-Vizcaíno Mengual E. The effect of photobiomodulation on human mesenchymal cells: a literature review. Aesthetic Plast Surg. 2021;45(4):1826–42. DOI: 10.1007/s00266-021-02173-y. Della Santa GML, Ferreira MC, Machado TPG, Oliveira MX, Santos AP. Effects of photobiomodulation therapy (LED 630 nm) on muscle and nerve histomorphometry after axonotmesis. Photochem Photobiol. 2021;97(5):1116–22. DOI: 10.1111/php.13415. Fukada SI, Akimoto T, Sotiropoulos A. Role of damage and management in muscle hypertrophy: different behaviors of muscle stem cells in regeneration and hypertrophy. Biochim Biophys Acta Mol Cell Res. 2020;1867(9):118742. DOI: 10.1016/j.bbamcr.2020.118742. Коняева А.Д., Варакута Е.Ю., Лейман А.Е., Больбасов Е.Н., Станкевич К.С. Изменения клеточного состава воспалительного инфильтрата и соединительной ткани слизистой оболочки полости рта крыс при регенерации раны с использованием защитного пьезоэлектрического покрытия. Клиническая и экспериментальная морфология. 2022;11(1):50–61. DOI: 10.31088/CEM2022.11.1.50-61. Koniaeva AD, Varakuta EY, Leiman AE, Bolbasov EN, Stankevich KS. Changes in the cellular composition of the inflammatory infiltrate and connective tissue of the oral mucosa in rats during wound healing using a protective piezoelectric coating. Clinical and experimental morphology. 2022;11(1):50–61 (In Russ.). DOI: 10.31088/CEM2022.11.1.50-61.