С60 фулерен сприяє відновленню скоротливої активності musculus gastrocnemius щурів після нейрогенної атрофії
DOI:
https://doi.org/10.26565/2075-3810-2025-53-06Ключові слова:
С60 фулерен, нейрогенна атрофія, механокінетичні параметри м’язового скорочення, гістологічний аналіз, m. gastrocnemiusАнотація
Актуальність. Відновлення скоротливої активності скелетних м’язів після нейрогенної атрофії є складним і тривалим процесом. Відтак, пошук ефективних терапевтичних засобів для його прискорення є вкрай актуальним завданням сучасної біомедицини. Атрофія скелетних м’язів супроводжується зменшенням м’язової маси, втомлюваністю та зниженням скоротливої здатності, що пов’язано з активацією оксидативного стресу, запаленням і катаболічними реакціями. Денервація запускає складні сигнальні каскади за участю Ca²⁺та факторів транскрипції, які сприяють розпаду білків й порушенню функціональності міоцитів. Мітохондріальна дисфункція, мітофагія та порушення окисного фосфорилювання поглиблюють дегенеративні процеси у м’язових волокнах. Крім атрофії м’язів, спостерігається ремоделювання оточуючих тканин, зокрема фіброз і деваскуляризація, що ускладнює регенерацію. Одним із ключових факторів ініціації атрофії є окислювальний стрес, тому сучасні терапевтичні підходи спрямовані на його нейтралізацію за допомогою антиоксидантів, стовбурових клітин та позаклітинних везикул.
Мета роботи — дослідження дії С60 фулеренів, що володіють антиоксидантними властивостями, на механокінетику скорочення m. gastrocnemius щурів упродовж 30 діб після нейрогенної атрофії, викликаної пошкодженням сідничного нерва.
Матеріали та методи. При аналізі міотичної відповіді з використанням тензометрії оцінювали такі механокінетичні параметри як рівень максимальної сили скорочення м’яза, час досягнення його максимальної сили скорочення та час утримання максимальної сили скорочення m. gastrocnemius. Додатково проводили гістологічні дослідження m. gastrocnemius.
Результати. Показано, що у травмованих тварин, які перорально щоденно вживали водний розчин С60 фулерену (C60ФВР) у дозі 1 мг/кг упродовж експерименту, мала місце позитивна динаміка досліджуваних механокінетичних параметрів скорочення m. gastrocnemius на рівні 29–39±3% порівняно з групою тварин, які не вживали C60ФВР, що підтверджується гістологічним аналізом цих м’язів на 30 добу після ініціації пошкодження сідничного нерва.
Висновки. Одержані результати свідчать про перспективність використання С60ФВР для відновлення скоротливої активності скелетних м’язів після нейрогенної атрофії.
Завантажити
Посилання
Burns TM, Graham CD, Rose MR, Simmons Z. Quality of life and measures of quality of life in patients with neuromuscular disorders. Muscle Nerve. 2012;46(1):9–25. https://doi.org/10.1002/mus.23245
Ehmsen JT, Höke A. Cellular and molecular features of neurogenic skeletal muscle atrophy. Exp Neurol. 2020;331:113379. https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2020.113379
Yin L, Li N, Jia W, Wang N, Liang M, Yang X, Du G. Skeletal muscle atrophy: From mechanisms to treatments. Pharmacol Res. 2021;172:105807. https://doi.org/10.1016/j.phrs.2021.105807
Xu X, Talifu Z, Zhang C-J, Gao F, Ke H, Yun-Zhu P, et al. Mechanism of skeletal muscle atrophy after spinal cord injury: A narrative review. Front Nutr. 2023;10:1099143. https://doi.org/10.3389/fnut.2023.1099143
Yadav A, Dabur R. Skeletal muscle atrophy after sciatic nerve damage: Mechanistic insights. Eur J Pharmacol. 2024;970:176506. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2024.176506
Michael K. Relationship of skeletal muscle atrophy to functional status: a systematic research review. Biol Res Nurs. 2000;2(2):117–31. https://doi.org/10.1177/109980040000200205
Zambon AA, Falzone YM, Bolino A, Previtali SC. Molecular mechanisms and therapeutic strategies for neuromuscular diseases. Cell Mol Life Sci. 2024;81(1):198. https://doi.org/10.1007/s00018-024-05229-9
Zhang H, Qi G, Wang K, Yang J, Shen Y, Yang X, et al. Oxidative stress: Roles in skeletal muscle atrophy. Biochem Pharmacol. 2023;214:115664. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2023.115664
Chen K, Yin Q, Guan J, Yang J, Ma Y, Hu Y, et al. Association between the oxidative balance score and low muscle mass in middle-aged US adults. Front Nutr. 2024;11:1358231. https://doi.org/10.3389/fnut.2024.1358231
Eswaran SV. Water soluble nanocarbon materials: a panacea for all? Curr Sci. 2018;114:1846–50. https://doi.org/10.18520/cs/v114/i09/1846-1850
Mahor A, Singh PP, Bharadwaj P, Sharma N, Yadav S, Rosenholm JM, Bansal KK. Carbon-based nanomaterials for delivery of biologicals and therapeutics: A cutting-edge technology. C-J Carbon Res. 2021;7(1):19. https://doi.org/10.3390/c7010019
Nozdrenko DM, Bogutska KI, Prylutskyy YuI, Korolovych VF, Evstigneev MP, Ritter U, Scharff P. Impact of C60 fullerene on the dynamics of force-speed changes in soleus muscle of rat at ischemia-reperfusion injury. Fiziol Zh. 2015;61(2):48–59. https://doi.org/10.15407/fz61.02.048
Nozdrenko DN, Matvienko TY, Vygovska OV, Soroca VM, Bogutska KI, Nuryshchenko NE, et al. Activation of the cold and menthol receptor TRPM8 improves the post-traumatic recovery of rat muscle soleus during fullerene treatment. Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii. 2020;18(1):205–16. https://doi.org/10.15407/nnn.18.01.205
Nozdrenko D, Prylutska S, Bogutska K, Nurishchenko NY, Abramchuk O, Motuziuk O, et al. Effect of C60 fullerene on recovery of muscle soleus in rats after atrophy induced by achillotenotomy. Life (Basel). 2022;12(3):332. https://doi.org/10.3390/life12030332
Ritter U, Prylutskyy YI, Evstigneev MP, Davidenko NA, Cherepanov VV, Senenko AI, et al. Structural features of highly stable reproducible C60 fullerene aqueous colloid solution probed by various techniques. Fuller Nanotub Carbon Nanostruct. 2015;23(6):530–4. https://doi.org/10.1080/1536383X.2013.870900
Prilutski YI, Durov SS, Yashchuk VN, Ogul’chansky TY, Pogorelov VE, Astashkin Y., et al. Theoretical predictions and experimental studies of self-organization C60 nanoparticles in water solution and on the support. Europ Phys J D. 1999;9(1–4):341–3. https://doi.org/10.1007/s100530050452
Gharbi N, Pressac M, Hadchouel M, Szwarc H, Wilson SR, Moussa F. [60]fullerene is a powerful antioxidant in vivo with no acute or subacute toxicity. Nano Lett. 2005;5:2578–85. https://doi.org/10.1021/nl051866b
Saito H, Dahlin LB. Expression of ATF3 and axonal outgrowth are impaired after delayed nerve repair. BMC Neurosci. 2008;9:88. https://doi.org/10.1186/1471-2202-9-88
Nozdrenko DN, Berehovyi SM, Nikitina NS, Stepanova LI, Beregova TV, Ostapchenko LI. The influence of complex drug cocarnit on the nerve conduction velocity in nerve tibialis of rats with diabetic polyneuropathy. Biomed Res. 2018;29(19):3629–34. https://doi.org/10.4066/biomedicalresearch.29-18-1055
Gordon T, Fu SY. Long-term response to nerve injury. Adv Neurol. 1997;72:185–99.
Prylutskyy Y, Nozdrenko D, Gonchar O, Prylutska S, Bogutska K, Franskevych D, et al. C60 fullerene attenuates muscle force reduction in a rat during fatigue development. Heliyon. 2022;8(12):e12449. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e12449
Kostyukov AI, Cherkassky VL. Interaction of the movement-dependent, extrafusal and fusimotor after-effects in the firing of the primary spindle endings. Neuroscience. 1997;76(4):1257–66. https://doi.org/10.1016/s0306-4522(96)00431-9
Peng J, Chen X. Progress in research on the mechanism of denervated skeletal muscle atrophy. Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi. 2008;22(12):1511–4.
Giggins OM, Persson UM, Caulfield B. Biofeedback in rehabilitation. J Neuroeng Rehabil. 2013;10:60. https://doi.org/10.1186/1743-0003-10-60
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
