Збірник наукових праць Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
2025 рік Том 23, Випуск 3
Завантажити повну версію статті (PDF) Відкритий доступ

Д. М. НОЗДРЕНКО1, М. С. АНГЕЛОВ1, К. І. БОГУЦЬКА1, І. В. ПАМПУХА1, О. Р. ДМИТРОЦА2, Т. Я. ШЕВЧУК2, Ю. І. ПРИЛУЦЬКИЙ1

1Київський національний університет імені Тараса Шевченка, вул. Володимирська, 64/13, 01601 Київ, Україна
2Волинський національний університет імені Лесі Українки, просп. Волі, 13, 43025 Луцьк, Україна

Вплив водорозчинних С60-фуллеренів на параметри гладкого тетанічного скорочення muscle gastrocnemius щурів після нейрогенної атрофії

973–981 (2025)

PACS numbers: 81.16.Fg, 87.16.dr, 87.19.Ff, 87.19.lt, 87.19.R-, 87.19.xn, 87.85.G-

Отримано 5 квітня 2025 р.

Досліджено біомеханічні параметри скорочення muscle gastrocnemius щурів (зокрема, максимальну і мінімальну сили поодинокого скорочення м'яза) після нейрогенної атрофії, викликаної перерізуванням сідничного нерву. Фіксація їх відбувалася на 30 добу після ініціації травми. Як терапевтичний аґент, використано пероральне введення С60-фуллеренів у щоденній дозі 1 мг/кг упродовж експерименту. Детально проаналізовано перехід силової відповіді активного м'яза зі стану зубчастого тетанусу в гладкий, як маркера його дисфункції. Показано, що використання водорозчинних С60-фуллеренів збільшувало максимальну силу поодинокого скорочення muscle gastrocnemius, наближаючи її до контролю, та зменшувало мінімальну силу, викликаючи гладке тетанічне скорочення м'яза. Одержані результати вказують на перспективність використання цих вуглецевих наноструктур для відновлення скоротливої активности скелетних м'язів після нейрогенної атрофії.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: С60-фуллерен, muscle gastrocnemius, нейрогенна атрофія, біомеханічні параметри скорочення скелетного м'яза

Цитування:
D. M. Nozdrenko, M. S. Angelov, K. I. Boguts'ka, I. V. Pampukha, O. R. Dmytrotsa, T. Ya. Shevchuk, and Yu. I. Pryluts'kyy, The Effect of Water-Soluble C60 Fullerenes on the Parameters of Smooth Tetanic Contraction of the Rats' gastrocnemius muscle after Neurogenic Atrophy, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 23, No. 3: 973–981 (2025); https://doi.org/10.15407/nnn.23.03.0973

Фінансування / Подяки:
Дослідження виконано за фінансової підтримки Міністерства освіти і науки України [тема №24БП018-02, 2024–2026].

ЛІТЕРАТУРА
  1. K. M. Michael, J. K. Allen, and P. L. Macko, Fatigue after Stroke, Biological Research For Nursing, 2, No. 2: 117 (2000); https://doi.org/10.1177/109980040000200205
  2. L. Yin, N. Li, W. Jia, N. Wang, M. Liang, X. Yang, and G. Du, Skeletal muscle atrophy: From mechanisms to treatments, Pharmacological Research, 172: 105807 (2021); https://doi.org/10.1016/j.phrs.2021.105807
  3. M. Midrio, The denervated muscle: facts and hypotheses. A historical review, European Journal of Applied Physiology, 98, No. 1: 1 (2006); https://doi.org/10.1007/s00421-006-0256-z
  4. L. Huang, M. Li, C. Deng, J. Qiu, K. Wang, M. Chang, S. Zhou, Y. Gu, Y. Shen, W. Wang, Z. Huang, and H. Sun, Potential Therapeutic Strategies for Skeletal Muscle Atrophy, Antioxidants, 12, No. 1: 44 (2022); https://doi.org/10.3390/antiox12010044
  5. W. Ma, T. Xu, Y. Wang, C. Wu, L. Wang, X. Yang, and H. Sun, Skeletal muscle atrophy: causes, mechanisms, and pharmacotherapy, Biotarget, 2: 7 (2018); https://doi.org/10.21037/biotarget.2018.04.01
  6. X. Xu, Z. Talifu, C.-J. Zhang, F. Gao, H. Ke, Y.-Z. Pan, H. Gong, H.-Y. Du, Y. Yu, Y.-L. Jing, L.-J. Du, J.-J. Li, and D.-G. Yang, Therapeutic strategies for sciatic nerve injury: a review, Frontiers in Nutrition, 10: 1099143 (2023); https://doi.org/10.3389/fnut.2023.1099143
  7. J. Qiu, Q. Fang, T. Xu, C. Wu, L. Xu, L. Wang, X. Yang, S. Yu, Q. Zhang, F. Ding, and H. Sun, Mechanistic Role of Reactive Oxygen Species and Therapeutic Potential of Antioxidants in Denervation- or Fasting-Induced Skeletal Muscle Atrophy, Frontiers in Physiology, 9: 215 (2018); https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00215
  8. Z. Huang, J. Zhu, W. Ma, and H. Sun, Strategies for the treatment of denervated muscle atrophy, Biotarget, 2: 8 (2018); https://doi.org/10.21037/biotarget.2018.05.02
  9. Z. Huang, Q. Fang, W. Ma, Q. Zhang, J. Qiu, X. Gu, H. Yang, and H. Sun, Skeletal Muscle Atrophy: Common Mechanisms and Therapies, Frontiers in Pharmacology, 10: 997 (2019); https://doi.org/10.3389/fphar.2019.00997
  10. W. Ma, R. Zhang, Z. Huang, Q. Zhang, X. Xie, X. Yang, Q. Zhang, H. Liu, F. Ding, J. Zhu, and H. Sun, PQQ ameliorates skeletal muscle atrophy, mitophagy and fiber type transition induced by denervation via inhibition of the NF-κB/MuRF1 signaling pathway, Annals of Translational Medicine, 7, No. 18: 440 (2019); https://doi.org/10.21037/atm.2019.08.101
  11. A. P. Burlaka, E. P. Sidorik, S. V. Prylutska, O. P. Matyshevska, A. A. Golub, Yu. I. Prylutskyy, and P. Scharff, Catalytic antibody activity in experimental mammary carcinoma after C60 fullerene administration, Experimental Oncology, 26, No. 4: 326 (2004).
  12. S. V. Eswaran, Water soluble nanocarbon materials: A panacea for all ills?, Current Science, 114: 1846 (2018); https://doi.org/10.18520/cs/v114/i09/1846-1850
  13. D. M. Nozdrenko, K. I. Bogutska, Yu. I. Prylutskyy, V. F. Korolovych, M. P. Evstigneev, U. Ritter, and P. Scharff, Biomechanical and thermodynamic properties of smooth muscle contraction under the effect of C60 fullerene, Fiziolohichnyi Zhurnal, 61, No. 2: 48 (2015); https://doi.org/10.15407/fz61.02.048
  14. D. N. Nozdrenko, T. Yu. Matvienko, O. V. Vygovska, V. M. Soroca, K. I. Bogutska, N. E. Nuryshchenko, Yu. I. Prylutskyy, and A. V. Zholos, Post-Alcoholic Correction of Ischaemic Skeletal Muscle Dysfunction by Water-Soluble C60 Fullerenes, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 18, Iss. 1: 205 (2020); https://doi.org/10.15407/nnn.18.01.205
  15. D. Nozdrenko, S. Prylutska, K. Bogutska, N. Y. Nurishchenko, O. Abramchuk, O. Motuziuk, Yu. Prylutskyy, P. Scharff, and U. Ritter, Effect of Water-Soluble C60 Fullerenes on the Functional Parameters of Skeletal Muscle during Its Fatigue Development, Life, 12, No. 3: 332 (2022); https://doi.org/10.3390/life12030332
  16. D. Nozdrenko, O. Abramchuk, S. Prylutska, O. Vygovska, V. Soroca, K. Bogutska, S. Khrapatyi, Yu. Prylutskyy, P. Scharff, and U. Ritter, C60 Fullerenes Decrease the Deviation of Muscle Traction Force during Its Contraction in a Post-Ischemic Reperfusion Period, International Journal of Molecular Sciences, 22, No. 9: 4977 (2021); https://doi.org/10.3390/ijms22094977
  17. S. Prylutska, I. Grynyuk, T. Skaterna, I. Horak, A. Grebinyk, L. Drobot, O. Matyshevska, A. Senenko, Yu. Prylutskyy, A. Naumovets, U. Ritter, and M. Frohme, C60 fullerene as a synergistic agent in chemotherapy of cisplatin-resistant lung cancer cells, Archives of Toxicology, 93, No. 5: 1213 (2019); https://doi.org/10.1007/s00204-019-02441-6
  18. Yu. Prilutski, S. Durov, L. Bulavin, V. Pogorelov, Yu. Astashkin, V. Yashchuk, T. Ogul'chansky, E. Buzaneva, and G. Andrievsky, Synthesis, structure and properties of fullerenes and their derivatives, Molecular Crystals and Liquid Crystals, 324: 65 (1998); https://doi.org/10.1080/10587259808047135
  19. H. Saito and L. B. Dahlin, Expression of VEGF, VEGFR and NGF in the rat dorsal root ganglion and spinal cord after sciatic nerve injury, BMC Neuroscience, 9: 88 (2008); https://doi.org/10.1186/1471-2202-9-88
  20. D. N. Nozdrenko, S. M. Berehovyi, N. S. Nikitina, L. I. Stepanova, T. V. Beregova, and L. I. Ostapchenko, Ulcerogenic effect of prolonged immobilization stress on the rat's stomach mucosa, Biomedical Research, 29, No. 19: 3629 (2018); https://doi.org/10.4066/biomedicalresearch.29-18-1055
  21. A. N. Tal'nov, T. Tomiak, A. V. Maznychenko, G. V. Dovgalets, and A. I. Kostyukov, Modulation of Scratching-Induced Fictive Locomotion by Stimulation of Dorsal Roots in Decerebrate Cats, Neurophysiology, 46, No. 3: 212 (2014); https://doi.org/10.1007/s11062-014-9431-8
  22. O. V. Vlasenko, V. A. Maisky, A. V. Maznychenko, and A. I. Pilyavskii, Modulation of monosynaptic reflexes by stimulation of the gigantocellular reticular nucleus in rats with acute spinal cord injury, Fiziolohichnyi Zhurnal, 54, No. 1: 45 (2008) (in Ukrainian).
  23. O. M. Khoma, D. A. Zavodovs'kyi, D. N. Nozdrenko, O. V. Dolhopolov, M. S. Miroshnychenko, and O. P. Motuziuk, The effect of mechanical vibration on the development of muscle fatigue in the soleus muscle of the rat, Fiziolohichnyi Zhurnal, 60, No. 1: 34 (2014) (in Ukrainian); https://doi.org/10.15407/fz60.01.034
  24. S. T. Sicherer, R. S. Venkatarama, and J. M. Grasman, Recent Trends in Therapeutics for Peripheral Nerve Regeneration, Bioengineering, 7, No. 3: 76 (2020); https://doi.org/10.3390/bioengineering7030076
  25. X. Yang, P. Xue, H. Chen, M. Yuan, Y. Kang, D. Duscher, H.-G. Machens, and Z. Chen, Gold Nanomaterials for Imaging and Treatment of Peripheral Nerve Injury, Theranostics, 10, No. 3: 1415 (2020); https://doi.org/10.7150/thno.40857