An evaluation of an animal model of cerebral palsy: the effects on the morphology of the extensor digitorum longus muscle / Evaluación de un modelo animal de parálisis cerebral: los efectos sobre la morfología del músculo extensor largo de los dedos

Cerebral Palsy (CP) refers to chronic childhood encephalopathy. The objective of this study was to verify effects of CP model that combines prenatal exposure to LPS, perinatal anoxia and sensorimotor restriction on EDL muscle. Male Wistar rat pups were separated: a) Control - pups of mothers injected with saline during pregnancy and b) Cerebral Palsy - pups of mothers injected with LPS during pregnancy, and submitted to perinatal anoxia and sensorimotor restriction. The CP group presented hypertrophy in the type IIB fibers and increase of nuclei/fiber and capillary/fiber ratios. The intrafusal fibers of CP group presented 26 % atrophy in the crosssectional area and intramuscular collagen volume increase 34 %. CP group showed myofibrillar disruption and Z-line disorganization and the NMJs presented increases of 22 % in area.This animal model of CP produces motor deficits and macro and microscopic alterations and in the ultrastructure of the EDL muscle.

La parálisis cerebral (PC) se refiere a la encefalopatía crónica infantil. El objetivo de este estudio fue verificar los efectos del modelo PC que combina la exposición prenatal a LPS, la anoxia perinatal y la restricción sensitivo-motora en el músculo extensor largo de los dedos (MELD). Se separaron las crías de ratas Wistar machos: a) Control: crías de madres inyectadas con solución salina durante la preñez y b) Parálisis cerebral: crías de madres inyectadas con LPS durante la preñez y sometidas a anoxia perinatal y restricción sensitivo-motora. El grupo PC presentó hipertrofia en las fibras tipo IIB y aumento de la relación núcleo / fibra y capilar / fibra. Las fibras intrafusales del grupo PC presentaron un 26 % de atrofia en el área de la sección transversal y el volumen de colágeno intramuscular aumentó un 34 %. El grupo PC mostró disrupción miofibrilar y desorganización de la línea Z y los NMJ presentaron aumentos de 22 % en el área. Este modelo animal de PC produce déficit motores y alteraciones macro y microscópicas y cambios en la ultraestructura del MELD.

Morphological and morphometric study of the muscle fibers and neuromuscular junctions of the extensor digitorum longus in aged rats submitted to maternal protein restriction / Estudio morfológico y morfométrico de las fibras musculares y de las intersecciones neuromusculares del músculo extensor largo de los dedos de ratas de edad avanzada sometidas a la restricción proteica materna

Protein restriction implies the functional involvement of several systems and organs, including the skeletal muscle, because it is a protein reservoir in the body. This study sought to analyze the morphological and morphometric features of the muscle fibers and neuromuscular junctions (NMJs) of the extensor digitorum longus (EDL) muscle in rats at 365 days of age, submitted to maternal protein restriction during the gestation and lactation periods. Wistar rats were divided into two groups: a Control Group - mothers fed a normal-protein diet (17 % protein) during pregnancy and lactation; and a Restricted Group - mothers fed a low-protein diet (6 % protein) during pregnancy and lactation. The pups were kept with the mother throughout the lactation period (21 days), after which the offspring received a normal protein diet until 365 days of age. Histological (HE) and histoenzymological (NADH-TR) studies were conducted on the muscle fibers. The muscle was subjected to Nonspecific Esterase reaction to stain the Neuromuscular Junctions. Regarding the animals from the restricted group: the histologic analysis of the muscle fibers showed the presence of centralized nuclei and a diminished area; the histoenzymological study showed the different types of muscle fibers were randomly distributed in the EDL muscle and the area of the Type IIa muscle fiber was smaller; the ultrastructural study revealed disorganization of the Z line, and the presence of lipid droplets and vacuoles containing myelin figures in subsarcolemmal and intramiofibrilar regions; while the analysis of the NMJs exhibited no significant differences between the groups. Protein restriction in the pregnancy and lactation period may have affected the development of skeletal muscle, producing a permanent muscle-fiber deficit in the EDL muscle of the offspring.

La restricción proteica implica compromiso funcional de diversos sistemas y órganos, entre ellos, el músculo estriado esquelético, por ser una reserva de proteína del organismo. De esa forma, el presente trabajo procuró analizar las características morfológicas y morfométricas de las fibras musculares y de las intersecciones neuromusculares (JNMs) del músculo extensor largo de los dedos (EDL) en ratas de 365 días de edad, sometidas a restricción proteica materna durante los periodos de gestación y lactancia. Las ratas Wistar fueron separadas en dos grupos: El grupo Control - madres alimentadas durante la gestación y lactancia con ración normoproteica (17 % de proteína) y Grupo con restricción ­ madres alimentadas durante la gestación y lactancia con ración hipoproteica (6 % de proteína). Las crías permanecieron con la madre durante todo el periodo de lactancia (21 días) y después de este periodo la prole recibió ración normoproteica hasta los 365 días de edad. Se realizó un estudio histológico (HE) e histoenzimológico (NADH-TR) de las fibras musculares. Para la marcación de las JNMs, el músculo fue sometido a la reacción de Esterasa Inespecífica. El análisis histológico de las fibras musculares de los animales del Grupo con restricción mostró la presencia de núcleos centralizados y una disminución del área en el grupo con restricción. En el estudio histoenzimológico, el músculo EDL presentó una distribución aleatoria de los diferentes tipos de fibras musculares y el área de las fibras musculares del tipo IIa fue menor en el grupo con restricción. En relación al estudio ultraestructural, en los animales del grupo con restricción se observó desorganización de la línea Z, presencia de pequeñas gotas de lípidos y vacuolas que abrigaban figuras de mielina en las regiones subsarcolemal e intramiofibrilar. En el análisis de las JNMs no hubo diferencias significativas. La restricción proteica impuesta en el periodo de gestación y lactancia puede haber afectado el desarrollo del músculo esquelético, produciendo un déficit permanente en las fibras musculares del músculo EDL de la prole.

Ultrastructural study of the denervated diaphragm in rats / Estudio ultraestructural del diafragma desnervado en ratas

The structural alterations that occur in the muscle fibers of denervated rat diaphragms were studied. Fifteen adult male albino rats (Rattus norvegicus) with a mean weight of 200 g and about 60 days of age were used. Chronically denervated diaphragms were obtained and the animals were sacrificed after 4, 8 and 12 weeks of denervation. The left antimere of the diaphragm was denervated by sectioning of the phrenic nerve and the right antimere served as control. Each antimere was divided into fragments, which were used for analysis transmission electron microscopy. During the initial phase of denervation (4 weeks), ultrastructural muscle modifications appeared in scattered fibers and in foci along these fibers. Muscle fibers with foci of less dense and loosely arranged myofibrils, disorganized Z line, displaced T tubules, and central nucleus exhibiting reentrances and fragmented aspect were observed. After 8 weeks, formation of large aggregates of small elongated mitochondria showing altered cristae, matrix inclusions and increased electron density was noted. At 12 weeks of denervation the alterations were found to be more drastic. Nuclei with internal deposits of myofibrillar or amorphous material were observed. In these fibers, vacuoles harbored enormous myeloid structures in the subsarcolemmal or intermyofibrillar region.

Fueron estudiadas las alteraciones ultra estructurales de las fibras musculares del diafragma denervado de ratas. Fueron utilizadas 15 ratas albinas (Rattus norvegicus), machos, adultas, con peso promedio de 200 g de aproximadamente 60 días de edad. Los diafragmas crónicamente denervados fueron obtenidos después de 4, 8 y 12 semanas de denervación. El antímero izquierdo del diafragma fue denervado por sección del nervio frénico y el antímero derecho fue utilizado como control. Cada antímero fue dividido en fragmentos, que fueron utilizados para el estudio en microscopia electrónica de transmisión. Durante los períodos iniciales de denervación (4 semanas), las modificaciones en la ultraestructura del músculo se disponen en fibras dispersas y en focos a lo largo de las mismas. Se observan fibras musculares con focos de miofibrillas rarefactas y laxamente dispuestas; línea Z desorganizada; túbulos T dislocados; núcleo central con aspecto fragmentado. Después de 8 semanas de denervación, se observa la formación de numeroso agregados de pequeñas mitocondrias alargadas, con alteraciones en las crestas, inclusiones en la matriz y aumento de la electrodensidad. Con 12 semanas de denervación, las alteraciones se muestran más drásticas; se observan núcleos con depósitos internos de material miofibrillar o amorfo. En estas fibras, las vacuolas presentan grandes estructuras mieloides en la región subsarcolemal o intermiofibrillar.

Morphologic alterations resulting from denervation of the diaphragm in rats / Alteraciones morfológicas resultantes de la denervación del diafragma en ratas

The morphological alterations that occur in the muscle fibers of denervated rat diaphragms were studied. Fifteen adult male albino rats (Rattus norvegicus) with a mean weight of 200 g and about 60 days of age were used. Chronically denervated diaphragms were obtained and the animals were sacrificed after 4, 8 and 12 weeks of denervation. The left antimere of the diaphragm was denervated by sectioning of the phrenic nerve and the right antimere served as control. Each antimere was divided into two fragments, which were used for histological (H.E.) and histoenzymological (NADH-TR and myofibrillar ATPase). After 4 weeks, denervated muscle fibers showed important light microscopic alterations: atrophy with angular profiles in cross-sections, cytoplasm containing vacuoles, enlarged interstitial space with increased connective tissue, cellular infiltration, and muscle fibers without defined contours. The most marked alterations being observed for type IIb and IIa fibers. Eight and 12 weeks after denervation, the NADH-TR reaction showed that it was impossible to characterize the muscle fibers based on their metabolic profile...

Fueron estudiadas las alteraciones morfológicas de las fibras musculares del diafragma denervado de ratas. Se utilizaron 15 ratas albinas (Rattus norvegicus) machos, adultos, con peso promedio de 200g y cerca de 60 días de edad. Se denervó el diafragma y después de 4, 8 y 12 semanas los animales fueron sacrificados. El antímero izquierdo del diafragma fue denervado por sección del nervio frénico y el antímero derecho fue utilizado como control. Cada antímero fue dividido en fragmentos, utilizados para el estudio histológico (H-E), histoenzimológico (NADH-TR y ATPasa miofibrilar). Después de 4 semanas las fibras musculares denervadas presentaron alteraciones importantes en lamicroscopía de luz: atrofia con perfiles angulados en secciones transversales; citoplasma con vacuolas; aumento del espacio intersticial con aumento de tejido conjuntivo; infiltración celular y fibras musculares sin contornos definidos, siendo las alteraciones más marcadas en las fibras tipo IIb e IIa. Después de 8 y 12 semanas de denervación la reacción para NADH-TR demuestra que es imposible caracterizar a las fibras musculares a través de su perfil metabólico...

Morphometric and morphological analysis of neuromuscular junction alterations in the denervated rat diaphragm / Evaluación de las alteraciones morfológicas y morfométricas de las uniones neuromusculares del diafragma denervado en ratas

The morphological and structural alterations that occur in the neuromuscular junctions of the denervated rat diaphragm were studied. Fifteen adult male albino rats (Rattus norvegicus) aged about 60 days and with a mean weight of 200 g were used. Chronically denervated diaphragms were obtained and the animals were sacrificed after 4, 8 and 12 weeks of denervation. The left antimere of the diaphragm was denervated by section of the phrenic nerve and the right antimere was used as control. Each antimere was divided into three fragments: one was used for histochemical (nonspecific esterase) and morphometric study of neuromuscular junctions, and the other two were used for transmission and scanning electron microscopy (SEM) analysis. Histochemical analysis of the diaphragm neuromuscular junctions after denervation showed only small changes in junction morphology. However, these junctions became smaller and elongated and presented less visible contours with increasing time of denervation. Ultrastructural analysis of neuromuscular junctions after 12 weeks showed more or less organized junctional folds on the muscle fiber surface. The junctional cytoplasm exhibited important alterations such as mitochondrial degeneration and the presence of numerous filaments. SEM revealed the presence of deep primary synaptic grooves with peripheral excavations which housed the nerve terminal boutons and exhibited internally the secondary synaptic clefts present among the junctional folds of the sarcolemma. This study showed that some of the morphological changes demonstrated in other denervated striated skeletal muscles are not repeated at the same intensity or in the same temporal pattern in the rat diaphragm.

En este trabajo se estudiaron las alteraciones morfológicas y estructurales de las uniones neuromusculares en el diafragma denervado de ratas. Se utilizaron 15 ratas albinas (Rattus norvegicus), machos, adultos, con peso promedio de 200g y cerca de 60 días de edad. Los diafragmas crónicamente denervados fueron obtenidos y los animales se sacrificaron después de 4, 8 y 12 semanas de denervación. El antímero izquierdo del diafragma fue denervado por sección del nervio frénico y el antímero derecho fue utilizado como control. Cada antímero fue dividido en 3 fragmentos: uno fue utilizado para el estudio histoquímico (esterasa inespecífica) y morfométrico. Los otros dos se destinaron al estudio de microscopía electrónica de transmisión (MET) y microscopia electrónica de barrido (MEB) de las uniones neuromusculares. El estudio histoquímico de las uniones neuromusculares posterior a la denervación, muestra que la morfología de esas uniones sufre pequeñas alteraciones. Con la evolución del tiempo de denervación esas uniones muestran tamaños menores, son alargadas y con contornos menos nítidos. La ultra-estructura de las uniones neuromusculares después de 12 semanas, demostró que la superficie de la fibra muscular exhibe pliegues de unión más o menos organizados. La región del citoplasma de unión exhibe alteraciones importantes, con degeneración mitocondrial y presencia de muchos filamentos. En MEB se observa que los botones sinápticos primarios son profundos, presentan escavaciones periféricas donde estaban alojados los botones de las terminaciones nerviosas y exhiben internamente, los espacios sinápticos secundarios presentes entre los pliegues de unión del sarcolema. Este estudio mostró que algunos patrones morfológicos demostrados en otros músculos estriados esqueléticos denervados no se repiten con la misma intensidad y curso temporal en el diafragma de ratas.