Біомеханічні та біохімічні характеристики скорочення musculus soleus щурів з ожирінням
DOI:
https://doi.org/10.26565/2075-3810-2026-55-06Ключові слова:
біохімічні показники крові, musculus soleus, ожиріння, м’язова втома, скоротлива активність, біомеханічні параметри скорочення м’язаАнотація
Актуальність. Ожиріння супроводжується складними метаболічними змінами, які суттєво впливають на фізіологію скелетних м’язів, зокрема їх скоротливу активність і стійкість до втоми. Проте механізми, що поєднують ожиріння з порушенням м’язової функції, залишаються недостатньо з’ясованими.
Мета. Метою цього дослідження було оцінити вплив ожиріння на біомеханічні параметри скорочення musculus soleus щурів за умов розвитку втоми. Поряд з цим визначали рівні креатиніну, креатинфосфокінази (КФК) та лактатдегідрогенази (ЛДГ) у крові для оцінки взаємозв’язку між метаболічними порушеннями та нервово-м’язовою дисфункцією, асоційованою з ожирінням.
Матеріали та методи. Експерименти проводили на білих нелінійних самцях щурів, розділених на контрольну та групу, що перебувала на висококалорійному харчуванні. Силу скорочення musculus soleus реєстрували за допомогою тензодатчиків, прикріплених до сухожиль м’яза. Електричну стимуляцію еферентів сегментів L4-L5 здійснювали імпульсами тривалістю 2 мс з частотою 1 Гц через платинові електроди, керовані системою ADC-DAC. М’язову втому індукували трьома серіями стимуляцій, розділеними 5-хвилинними інтервалами відпочинку. Визначали максимальну силу скорочення, час зниження сили скорочення м’яза на 25% і 50% від початкового рівня та імпульс сили м’яза. Рівні креатиніну, КФК і ЛДГ у крові визначали за використання комерційних наборів.
Результати. Встановлено, що ожиріння спричиняє значне пригнічення скоротливої активності musculus soleus щурів. Підвищення концентрацій креатиніну, КФК та ЛДГ у крові тварин із ожирінням свідчить про порушення нервово-м’язової функції та недостатнє відновлення під час повторних стимуляцій. Такі зміни відображають розвиток дисфункції енергетичного метаболізму та скоротливих механізмів м’язів під впливом ожиріння.
Висновки. Ожиріння призводить до вираженого пригнічення скоротливої активності musculus soleus і порушення нервово-м’язового гомеостазу, що підтверджується біомеханічними та біохімічними показниками. Отримані результати поглиблюють розуміння патофізіологічних основ розвитку м’язової втоми при ожирінні та можуть бути використані для діагностики ожиріння-асоційованих м’язових дисфункцій.
Завантажити
Посилання
Kostyukov AI, Kalezic I, Serenko SG, Ljubisavljevic M, Windhorst U, Johansson H. Spreading of fatigue-related effects from active to inactive parts in the medial gastrocnemius muscle of the cat. Eur J Appl Physiol. 2002;86(4):295–307. https://doi.org/10.1007/s00421-001-0550-8
Nozdrenko DN, Bogutska KI. About molecular mechanisms of fiber muscle contraction at transition to new equilibrium state: Analysis of experimental data using three-componential electrical stimulating signal. Biopolym Cell. 2005;21(3):283–6. https://doi.org/10.7124/bc.0006F3
Ervilha UF, Farina D, Arendt-Nielsen L, Graven-Nielsen T. Experimental muscle pain changes motor control strategies in dynamic contractions. Exp Brain Res. 2005;164(2):215–24. https://doi.org/10.1007/s00221-005-2244-7
Dittner AJ, Wessely SC, Brown RG. The assessment of fatigue: a practical guide for clinicians and researchers. J Psychosom Res. 2004;56(2):157–70. https://doi.org/10.1016/S0022-3999(03)00371-4
Boyas S, Guervel A. Neuromuscular fatigue in healthy muscle: underlying factors and adaptation mechanisms. Ann Phys Rehabil Med. 2011;54(2):88–108. https://doi.org/10.1016/j.rehab.2011.01.001
Edwards RH. Human muscle function and fatigue. Ciba Found Symp. 1981;82:1–18. https://doi.org/10.1002/9780470715420.ch1
Thomas CK, Bigland-Ritchie B, Johansson RS. Force-frequency relationships of human thenar motor units. J Neurophysiol. 1991;65(6):1509–16. https://doi.org/10.1152/jn.1991.65.6.1509
Tanner CJ, Barakat HA, Dohm GL, Pories WJ, MacDonald KG, Cunningham PR, et al. Muscle fiber type is associated with obesity and weight loss. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2002;282(6):E1191–6. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00416.2001
Fisher G, Windham ST, Griffin P, Warren JL, Gower BA, Hunter GR. Associations of human skeletal muscle fiber type and insulin sensitivity, blood lipids, and vascular hemodynamics in a cohort of premenopausal women. Eur J Appl Physiol. 2017;117(7):1413–22. https://doi.org/10.1007/s00421-017-3634-9
He J, Watkins S, Kelley DE. Skeletal muscle lipid content and oxidative enzyme activity in relation to muscle fiber type in type 2 diabetes and obesity. Diabetes. 2001;50(4):817–23. https://doi.org/10.2337/diabetes.50.4.817
Darques JL, Jammes Y. Fatigue-induced changes in group IV muscle afferent activity: differences between high- and low-frequency electrically induced fatigues. Brain Res. 1997;750(1–2):147–54. https://doi.org/10.1016/s0006-8993(96)01341-8
Prylutskyy YI, Vereshchaka IV, Maznychenko AV, Bulgakova NV, Gonchar OO, Kyzyma OA, et al. C60 fullerene as a promising therapeutic agent for correcting and preventing skeletal muscle fatigue. J Nanobiotechnol. 2017;15:8. https://doi.org/10.1186/s12951-016-0246-1
Karpovets TP, Konopelnyuk VV, Savchuk OM, Ostapchenko LI. Food behavior of rats under development of obesity. Res J Pharm Biol Chem Sci. 2014;5(5):253–9. https://www.rjpbcs.com/2014_5.5.html
Karpovets TP, Konopelnyuk VV, Galenova TI, Savchuk OM, Ostapchenko LI. High-calorie diet as a factor of prediabetes development in rats. Bull Exp Biol Med. 2014;156(5):639–41. https://doi.org/10.1007/s10517-014-2414-3
Harlow E, Lane D. Antibodies: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press; New York; 1988. 726 p.
Prylutskyy Y, Nozdrenko D, Gonchar O, Prylutska S, Bogutska K, Franskevych D, et al. C60 fullerene attenuates muscle force reduction in rats during fatigue development. Heliyon. 2022;8(12):e12449. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e12449
Nozdrenko D, Motuziuk O, Prylutska S, Matvienko T, Bogutska K, Franskevych D, et al. C60 fullerene protective effect against the rat muscle soleus trauma. Heliyon, 2024; 10(11): e32677. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e32677
Halenova T, Raksha N, Vovk T, Savchuk O, Ostapchenko L, Prylutskyy Y, et al. Effect of C60 fullerene nanoparticles on the diet-induced obesity in rats. Int J Obes (Lond). 2018;42(12):1987-98. https://doi.org/10.1038/s41366-018-0016-2
Nozdrenko DN, Shut AN, Prylutskyy YI. Possible molecular mechanism of nonlinear muscle contraction and its experimental substantiation. Biopolym Cell. 2005;21(1):80–3. https://doi.org/10.7124/bc.0006e0
Cesanelli L, Minderis P, Balnyte I, Ratkevicius A, Degens H, Satkunskiene D. Obesity-driven musculotendinous remodeling impairs tissue resilience to mechanical damage. Cell Tissue Res. 2025;400(3):287–302. https://doi.org/10.1007/s00441-025-03967-1
Lemus SA, Mohammed J, Chen CB, Best TM, Tiozzo E, Travascio F. The role of obesity in physiological stress, balance, and proprioception during repetitive manual material handling tasks. PLoS One. 2025;20(5):e0324996. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0324996
Brancaccio P, Lippi G, Maffulli N. Biochemical markers of muscular damage. Clin Chem Lab Med. 2010;48(6):757–67. https://doi.org/10.1515/CCLM.2010.179
Pettersson J, Hindorf U, Persson P, Bengtsson T, Malmqvist U, Werkström V, et al. Muscular exercise can cause highly pathological liver function tests in healthy men. Br J Clin Pharmacol. 2008;65(2):253–9. https://doi.org/10.1111/j.1365-2125.2007.03001.x
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).
