[go: up one dir, main page]

RU2107507C1 - Method to stimulate nerves - Google Patents

Method to stimulate nerves Download PDF

Info

Publication number
RU2107507C1
RU2107507C1 RU94005400A RU94005400A RU2107507C1 RU 2107507 C1 RU2107507 C1 RU 2107507C1 RU 94005400 A RU94005400 A RU 94005400A RU 94005400 A RU94005400 A RU 94005400A RU 2107507 C1 RU2107507 C1 RU 2107507C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
toxin
nerve
muscle
effect
stimulation
Prior art date
Application number
RU94005400A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94005400A (en
Inventor
Д.Б. Гелашвили
А.А. Силкин
С.А. Павлов
Original Assignee
Нижегородский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии
Нижегородский научно-исследовательский институт химии при Нижегородском государственном университете им.Н.И.Лобачевского
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нижегородский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии, Нижегородский научно-исследовательский институт химии при Нижегородском государственном университете им.Н.И.Лобачевского filed Critical Нижегородский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии
Priority to RU94005400A priority Critical patent/RU2107507C1/en
Publication of RU94005400A publication Critical patent/RU94005400A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2107507C1 publication Critical patent/RU2107507C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: experimental medicine, neurophysiology, neurosurgery. SUBSTANCE: scorpion's toxin is applied as a stimulator at the dose of 0.1.0 microgram to be then introduced as a microinjection under epineurium followed by visual inspection of fibrillation of stimulated muscle or registration of its electromyogram. EFFECT: higher efficiency to conduct local stimulation of anatomically not easily accessible nervous structures. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к экспериментальной медицине, а именно к нейрофизиологии и нейрохирургии и может быть использовано для локальной стимуляции нервных стволов и сплетений. The invention relates to experimental medicine, namely to neurophysiology and neurosurgery and can be used for local stimulation of nerve trunks and plexuses.

Известен "Способ подкожной стимуляции нервов или локальной деструкции тканей" по пат. США N 4343301, в соответствии с которым стимуляцию осуществляют с помощью низкочастотных звуковых колебаний. Однако этот способ требует наличия специальной аппаратуры, преобразователей и не обеспечивает локального воздействия, например, при внутрипучковой стимуляции нервного ствола. The well-known "Method of subcutaneous stimulation of nerves or local destruction of tissues" according to US Pat. US N 4343301, in accordance with which the stimulation is carried out using low-frequency sound vibrations. However, this method requires special equipment, converters and does not provide local effects, for example, with intra-beam stimulation of the nerve trunk.

Известен также способ химической стимуляции изолированного нерва лягушки путем изменения химического состава внешней среды. (См. Руководство по физиологии. - М. : Наука, 1975 г., с. 227 - 228). Этот способ малоприменим в условиях целостного организма и особенно в анатомически труднодоступных местах, т. к. требует полного выделения участка нерва, по длине достаточного для помещения в специальную камеру с раствором изменяемого состава. There is also known a method of chemical stimulation of an isolated nerve of a frog by changing the chemical composition of the external environment. (See the Guide to physiology. - M.: Science, 1975, p. 227 - 228). This method is of little use in a holistic organism, and especially in anatomically inaccessible places, because it requires the complete isolation of a nerve section, sufficient in length to be placed in a special chamber with a solution of variable composition.

Наиболее близким к предлагаемому является способ химической стимуляции нейронов, описанный в статье А.А. Александрова и др. "Влияние внутрикортикальной химической стимуляции на фоновую активность нейронов сенсомоторной коры мозга кошки" (см. Нейрофизиология, 1982 г, т. 14, N 4, с. 347 - 352). Closest to the proposed is a method of chemical stimulation of neurons described in article A.A. Aleksandrova et al. “The effect of intracortical chemical stimulation on the background activity of neurons of the sensorimotor cortex of the brain of a cat” (see Neurophysiology, 1982, vol. 14, No. 4, pp. 347–352).

Этот способ осуществляют путем микроионофореза глутамата в нейроны коры мозга. Однако данный способ технически сложен, требует изготовления специальных микроэлектродов, электронного инжектора, практически трудноосуществим при хемостимуляции нервных сплетений. Кроме того, глутамат не оказывает стимулирующего действия на периферические нервы. This method is carried out by microionophoresis of glutamate into neurons of the cerebral cortex. However, this method is technically complicated, requires the manufacture of special microelectrodes, an electronic injector, and it is practically difficult to perform during chemostimulation of the nerve plexuses. In addition, glutamate does not have a stimulating effect on the peripheral nerves.

Цель изобретения - осуществление эффективной локальной стимуляции анатомически труднодоступных нервных структур. The purpose of the invention is the implementation of effective local stimulation of anatomically difficult to reach nerve structures.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве стимулятора используют токсин скорпиона в дозах 0,1 - 1,0 мкг в объеме 5 - 10 мкл физиологического раствора, который вводят путем микроинъекции под эпиневрий с последующим визуальным наблюдением фибрилляции стимулируемой этой нервной структурой мышцы или регистрации ее электромиограммы. This goal is achieved by the fact that a scorpion toxin is used as a stimulant in doses of 0.1 - 1.0 μg in a volume of 5 - 10 μl of physiological saline, which is administered by microinjection under epineuria followed by visual observation of fibrillation of the muscle stimulated by this nervous structure or recording it electromyograms.

На фиг. 1А дана электромиограмма икроножной мышцы крысы в ответ на введение (отмечено стрелкой) в большеберцовый нерв токсина скорпиона (1) и физиологического раствора (2) и динамика (фиг. 1Б) амплитуды ЭМГ после однократного введения токсина; на фиг. 2 - антидотное действие новокаина, снимающего стимулирующее действие токсина; на фиг. 3 - доза-зависимый характер стимулирующего действия токсина; на фиг. 4 - потенциалы действия икроножной мышцы и ее ЭМШ до и после введения токсина и физиологического раствора, иллюстрирующие безвредность используемой дозы токсина. In FIG. 1A, an electromyogram of rat gastrocnemius muscle is given in response to the introduction (indicated by an arrow) of the scorpion toxin (1) and physiological saline (2) and dynamics (Fig. 1B) of EMG amplitude into the tibial nerve after a single injection of the toxin; in FIG. 2 - antidote effect of novocaine, which removes the stimulating effect of the toxin; in FIG. 3 - dose-dependent nature of the stimulating effect of the toxin; in FIG. 4 - action potentials of the gastrocnemius muscle and its EMS before and after administration of the toxin and physiological saline, illustrating the harmlessness of the used dose of the toxin.

Способ осуществляют следующим образом. Под общим наркозом у животного (крыса, кошка, др.) оперативным путем обнажают исследуемое нервное сплетение (плечевое, поясничное, др.) Готовят раствор токсина из расчета 0,2 мкг токсина на 10 мкл физиологического раствора. Приготовленный раствор набирают в шприц для микроинъекций. соединенный с помощью гибкого шланга с инъекционной иглой, вводят субэпиневрально иглу в исследуемую ветвь нервного сплетения и инъецируют раствор токсина. Благодаря наличию гибкого сочленения иглы и шприца можно произвести введение химического стимулятора в анатомически труднодоступную зону, например, плечевое или поясничное сплетение. Далее осуществляют визуальное наблюдение фибрилляция соответствующей мышцы или регистрацию ее электромиограммы, причем фибрилляцию мышцы или увеличение амплитуды ЭМГ наблюдают через 5 - 10 с после инъекции в течение 15 - 20 мин (см. фиг. 1А), что свидетельствует о том, что стимулирующий нервный пучок иннервирует данную мышцу. Для сравнения: механическое раздражение нерва объемом вводимого физиологического раствора (10 мкл) практически не оказывает возбуждающего действия (фиг. 1А). Для прекращения стимулирующего действия токсина на высоте его эффекта в ветвь нервного сплетения или нервный ствол инъецируют 0,5%-ный раствор новокаина и практически мгновенно получают блокирующий эффект (см. фиг. 2)
Стимулирующее действие токсина на нерв зависит от дозы и характеризуется линейной зависимостью в диапазоне 0,1 - 1,0 мкг (см. фиг. 3). Дозы меньшие, чем 0,1 мкг, малоэффективны, действие доз, больших 1,0 мкг, характеризуется насыщением и, следовательно, их применение нецелесообразно.
The method is as follows. Under general anesthesia in an animal (rat, cat, etc.), the studied nerve plexus (brachial, lumbar, etc.) is exposed operatively by way of a toxin solution at the rate of 0.2 μg of toxin per 10 μl of physiological saline. The prepared solution is drawn into a syringe for microinjection. connected with a flexible hose to an injection needle, subepineurally insert the needle into the studied branch of the nerve plexus and inject the toxin solution. Due to the flexible joint of the needle and syringe, it is possible to introduce a chemical stimulant into the anatomically inaccessible zone, for example, the brachial or lumbar plexus. Next, visual observation of fibrillation of the corresponding muscle or registration of its electromyogram is carried out, moreover, muscle fibrillation or an increase in the EMG amplitude is observed 5-10 seconds after injection for 15-20 minutes (see Fig. 1A), which indicates that the stimulating nerve bundle innervates this muscle. For comparison: mechanical irritation of a nerve with the volume of injected saline solution (10 μl) has practically no stimulating effect (Fig. 1A). To stop the stimulating effect of the toxin at the height of its effect, a 0.5% solution of novocaine is injected into the nerve plexus branch or nerve trunk and a blocking effect is obtained almost instantly (see Fig. 2)
The stimulating effect of the toxin on the nerve depends on the dose and is characterized by a linear relationship in the range of 0.1 - 1.0 μg (see Fig. 3). Doses smaller than 0.1 μg are ineffective, the effect of doses greater than 1.0 μg is characterized by saturation and, therefore, their use is inappropriate.

Локальность воздействия токсина полностью определяется его первичным депо в месте инъекции и обусловлена высокой селективностью связывания с мембраной нервных волокон. Это доказывается параметрами фармакокинетики меченого 1251 токсина: период полувыведения t β 1/2 = 2,7•103 мин , период полураспределения t α 1/2 = 2,5 мин . Таким образом, токсин полностью локализуется в месте введения.The locality of the toxin exposure is completely determined by its primary depot at the injection site and is due to the high selectivity of binding to the membrane of nerve fibers. This is proved by the pharmacokinetics of labeled 125 1 toxin: half-life t β 1/2 = 2.7 • 10 3 min, half-life t α 1/2 = 2.5 minutes Thus, the toxin is completely localized at the injection site.

Безвредность токсина доказывается обратимостью его эффекта, оцениваемого по сохранению проводимости нерва после субэпиневрального введения максимальной из используемых доз. Это хорошо иллюстрируется фиг. 4, где 1А - фоновый ПД мышцы при одиночном раздражении нерва, 1Б - ЭМГ мышцы после введения в нерв физиологического раствора, 2А - фоновый ПД мышцы, 2Б - ЭМГ через 1 мин после введения в нерв 1 мкг токсина, 3А - ПД мышцы через 15 мин после введения токсина, 3В - ПД мышцы через 25 мин после введения токсина. Калибровка для ПД: амплитуда 1мВ, длительность 10 мс, для ЭМШ: амплитуда 100 мкВ, длительность 200 мс. The harmlessness of the toxin is proved by the reversibility of its effect, estimated by the preservation of nerve conduction after subepineural administration of the maximum of the doses used. This is well illustrated in FIG. 4, where 1A is the background PD of the muscle with a single irritation of the nerve, 1B is the EMG of the muscle after injecting physiological solution into the nerve, 2A is the background PD of the muscle, 2B is EMG 1 min after the injection of 1 μg of toxin into the nerve, 3A is the PD of the muscle after 15 min after the introduction of the toxin, 3B - PD muscle 25 minutes after the introduction of the toxin. Calibration for PD: amplitude 1 mV, duration 10 ms, for EMS: amplitude 100 μV, duration 200 ms.

Среднесмертельная доза (ДЛ50) токсина для крыс составила 1 мг/кг или 0,2 мг (200 мкг) на животное массой 200 г. Таким образом, высшая доза, вводимая в нерв - 1 мкг составляет 1/200 от ДЛ50 и является не токсичной.The average lethal dose (DL 50 ) of the toxin for rats was 1 mg / kg or 0.2 mg (200 μg) per animal weighing 200 g. Thus, the highest dose administered to the nerve - 1 μg is 1/200 of the DL 50 and is not toxic.

Способ стимуляции нервов с помощью токсина скорпиона характеризуется простотой выполнения, возможностью локального воздействия в анатомически труднодоступных тканях и органах, безвредностью, легкой дозируемостью и наличием специфического антидота при передозировке и необходимости прекращения действия новокаина. При осуществлении способа не требуется предварительного выделения стимулируемой структуры из организма, и он может найти применение для создания локальных очагов возбуждения в работающем органе, например, сердце или мышце. The method of nerve stimulation using scorpion toxin is characterized by ease of implementation, the possibility of local exposure in anatomically difficult to reach tissues and organs, harmlessness, easy dosage and the presence of a specific antidote in case of an overdose and the need to terminate novocaine. In the implementation of the method, preliminary isolation of the stimulated structure from the body is not required, and it can be used to create local foci of excitation in a working organ, for example, a heart or muscle.

Claims (2)

1. Способ стимуляции нервов химическим путем, отличающийся тем, что осуществляют субэпиневральную микроинъекцию в нервную структуру токсина скорпиона с последующим визуальным наблюдением, фибрилляции стимулируемой этой нервной структурой мышцы или регистрацией ее электромиограммы. 1. A method of stimulating nerves in a chemical way, characterized in that subepineural microinjection of scorpion toxin into the nervous structure is carried out, followed by visual observation, fibrillation of the muscle stimulated by this nerve structure or recording of its electromyogram. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что токсин скорпиона вводят в количестве 0,1 - 1,0 мкг в объеме 5,0 - 10,0 мкл физиологического раствора. 2. The method according to claim 1, characterized in that the scorpion toxin is administered in an amount of 0.1 - 1.0 μg in a volume of 5.0 - 10.0 μl of physiological saline.
RU94005400A 1994-02-16 1994-02-16 Method to stimulate nerves RU2107507C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94005400A RU2107507C1 (en) 1994-02-16 1994-02-16 Method to stimulate nerves

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94005400A RU2107507C1 (en) 1994-02-16 1994-02-16 Method to stimulate nerves

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94005400A RU94005400A (en) 1996-06-10
RU2107507C1 true RU2107507C1 (en) 1998-03-27

Family

ID=20152534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94005400A RU2107507C1 (en) 1994-02-16 1994-02-16 Method to stimulate nerves

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2107507C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2290187C1 (en) * 2005-07-25 2006-12-27 Фонд "Нижегородский научный центр экспериментальной хирургии" Method for stimulating regeneration of damaged peripheric nerve
RU2401074C2 (en) * 2008-12-22 2010-10-10 Валерий Иванович Чиссов Method of faster injured nerve repair

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Александров А.А. и др. Влияние внутрикортикальной химической стимуляции на фоновую активность нейронов сенсомоторной коры мозга кошки. Нейрофизиология, 1982, т. 14, N 4, с. 347 - 352. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2290187C1 (en) * 2005-07-25 2006-12-27 Фонд "Нижегородский научный центр экспериментальной хирургии" Method for stimulating regeneration of damaged peripheric nerve
RU2401074C2 (en) * 2008-12-22 2010-10-10 Валерий Иванович Чиссов Method of faster injured nerve repair

Also Published As

Publication number Publication date
RU94005400A (en) 1996-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Noguchi et al. The effect of electro-acupuncture stimulation on the muscle blood flow of the hindlimb in anesthetized rats
Radhakrishnan et al. Deep tissue afferents, but not cutaneous afferents, mediate transcutaneous electrical nerve stimulation–induced antihyperalgesia
Bowman et al. The effects of adrenaline, noradrenaline and isoprenaline on skeletal muscle contractions in the cat
Kniffki et al. Responses of group IV afferent units from skeletal muscle to stretch, contraction and chemical stimulation
US6104956A (en) Methods of treating traumatic brain injury by vagus nerve stimulation
Ammons et al. Vagal afferent inhibition of primate thoracic spinothalamic neurons
Romita et al. Parametric studies on electroacupuncture-like stimulation in a rat model: effects of intensity, frequency, and duration of stimulation on evoked antinociception
Gossard et al. Phase-dependent modulation of primary afferent depolarization in single cutaneous primary afferents evoked by peripheral stimulation during fictive locomotion in the cat
Kniffki et al. Effects from fine muscle and cutaneous afferents on spinal locomotion in cats
De Bruijn Deep transverse friction; its analgesic effect
Agnew et al. MK-801 protects against neuronal injury induced by electrical stimulation
Rood et al. Inflammation and peripheral nerve sensitisation
Masuda et al. Neurons in the caudal ventrolateral medulla mediate the somato-sympathetic inhibitory reflex response via GABA receptors in the rostral ventrolateral medulla
Longhurst et al. The spinal cord ventral root: an afferent pathway of the hind‐limb pressor reflex in cats.
Karavis The neurophysiology of acupuncture: a viewpoint
Kaada et al. Analgesia induced by trigeminal nerve stimulation (electro-acupuncture) abolished by nuclei raphe lesions in rats
RU2107507C1 (en) Method to stimulate nerves
CICARDO Physiochemical mechanisms in experimental epilepsy
Kline et al. Role of somatic nerves in the cardiovascular responses to stimulation of an acupuncture point in anesthetized rabbits
Gellhorn et al. The effect of afferent impulses on hypothalamic potentials
Xia et al. INHIBITORY EFFECT OF ANAL0G0US ELECTRO-ACUPUNCTURE ON EXPERIMENTAL ARRYTHMIA
Barnes et al. Brainstem noradrenergic system depression by cyclobenzaprine
Chen Enkephalin, drug addiction and acupuncture
Wilson et al. Effect of spinal microinjections of an antagonist to substance P or somatostatin on the exercise pressor reflex.
Le Mével et al. Heart rate variability, a target for the effects of angiotensin II in the brain of the trout Oncorhynchus mykiss