Ноздренко Д. М. Механокінетика скорочення скелетних м’язів за експериментальних патологій та дії вуглецевих наночастинок

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора наук

Державний реєстраційний номер

0523U100227

Здобувач

Спеціальність

  • 03.00.02 - Біофізика

21-11-2023

Спеціалізована вчена рада

Д.26.001.24

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Анотація

Представлена робота присвячена комплексному дослідженню проблеми визначення рівня міопатичних пошкоджень в рамках аналізу механокінетичних параметрів скорочення скелетного м’яза (зокрема, значення мінімальної (Fmin) і максимальної (Fmax) сили скорочення м’яза та імпульсу м’язової сили (S), час досягнення максимальної силової відповіді (tmax), зменшення сили скорочення м'яза на 50% від початкового рівня (t50), виходу силових параметрів на початковий рівень (t0) і початку силової відповіді м'яза (tstart)). За використання сучасних методів тензометрії, біохімічного та гістологічного аналізів детально досліджено зміни біомеханічних маркерів скорочення пошкоджених м’язів щурів, біохімічних показників їх крові та морфології тканин скелетного м'яза за різних експериментально-індукованих м’язових патологій (зокрема, ішемія, механічна травма, втома і атрофія) різного ступеня тяжкості та дії водорозчинних вуглецевих наночастинок - С60 фулеренів у різних часових (1-45 діб) і дозових (0,5, 1 і 2 мг/кг) діапазонах залежно від способу (внутрішньом'язове, пероральне) та схеми їх застосування (до і після ініціація м’язової патології). Розроблено оригінальний алгоритм використання універсальних біомеханічних маркерів амплітудно-швидкісних змін силової відповіді м’яза для аналізу перебігу патологічних процесів у ньому. Доведено, що зменшення ступеня тяжкості патологічного стану м’яза за дії водорозчинних С60 фулеренів відображає послідовність «спрацьовування» запропонованих біомеханічних маркерів у такому хронологічному порядку: Fmin - tmax - Fmax - S - t50 - tstart - t0. Це відкриває можливість використання цього алгоритму для визначення рівня м’язового пошкодження при контролі ефективності терапевтичних і реабілітаційних процедур. Продемонстровані на експериментальних тваринах ефекти дії водорозчинних С60 фулеренів сприятимуть створенню ефективних лікарських засобів на їх основі, здатних зменшувати ступінь тяжкості патологій м'язової системи як в стані їх гострого перебігу, так і хронічних наслідків. Ключові слова: скелетний м’яз, патології м’язової системи, С60 фулерен, механокінетичні параметри скорочення м’яза, біохімічний та гістологічний аналізи.

Публікації

D.M. Nozdrenko, D.O. Zavodovskyi, T.Yu. Matvienko, S.Yu. Zay, K.I. Bogutska, Yu.I. Prylutskyy, U. Ritter, P. Scharff. C60 fullerene as promising therapeutic agent for the prevention and correction of skeletal muscle functioning at ischemic injury. Nanoscale Research Letters, 2017, 12 (1): 115. (Q2)

Yu.I. Prylutskyy, I.V. Vereshchaka, A.V. Maznychenko, N.V. Bulgakova, O.O. Gonchar, O.A. Kyzyma, U. Ritter, P. Scharff, T. Tomiak, D.M. Nozdrenko, I.V. Mishchenko, A.I. Kostyukov. C60 fullerene as promising therapeutic agent for correcting and preventing skeletal muscle fatigue. Journal of Nanobiotechnology, 2017, 15(1): 8. (Q1)

I.V. Vereshchaka, N.V. Bulgakova, A.V. Maznychenko, O.O. Gonchar, Yu.I. Prylutskyy, U.Ritter, W.Moska, T.Tomiak, D.M. Nozdrenko, I.V. Mishchenko, A.I. Kostyukov. C60 fullerenes diminish muscle fatigue in rats comparable to N-acetylcysteine or в-alanine. Frontiers in Physiology, 2018, 9: 517. (Q2)

D. Nozdrenko, T. Matvienko, O. Vygovska, K. Bogutska, O. Motuziuk, N. Nurishchenko, Yu. Prylutskyy, P. Scharff, U. Ritter. Protective effect of water-soluble C60 fullerene nanoparticles on the ischemia-reperfusion injury of the muscle soleus in rats. International Journal of Molecular Sciences, 2021, 22(13): 6812. (Q2)

D. Nozdrenko, O. Abramchuk, S. Prylutska, O. Vygovska, V. Soroca, K. Bogutska, S. Khrapatyi, Yu. Prylutskyy, P. Scharff , U. Ritter. Analysis of biomechanical parameters of muscle soleus contraction and blood biochemical parameters in rat with chronic glyphosate intoxication and therapeutic use of C60 fullerene. International Journal of Molecular Sciences, 2021, 22(9): 4977. (Q2)

D. Nozdrenko, T. Matvienko, O. Vygovska, V. Soroca, K. Bogutska, A. Zholos, P. Scharff, U. Ritter, Yu. Prylutskyy. Post-traumatic recovery of muscle soleus in rats is improved via synergistic effect of C60 fullerene and TRPM8 agonist menthol. Applied Nanoscience, 2022, 12(3), 467–478. (Q2)

D. Nozdrenko, S. Prylutska, K. Bogutska, V. Cherepanov, A. Senenko, O. Vygovska, S.Khrapatyi , U. Ritter, Yu. Prylutskyy, J. Piosik. Analysis of biomechanical and biochemical markers of rat muscle soleus fatigue processes development during long-term use of C60 fullerene and N-acetylcysteine. Nanomaterials, 2022; 12(9): 1552. (Q1)

D. Nozdrenko, S. Prylutska, K. Bogutska, N. Nurishchenko, O. Abramchuk O. Motuziuk, Yu. PrylutskyyP. Scharff, U. Ritter. Effect of C60 fullerene on recovery of muscle soleus in rats after atrophy induced by achillotenotomy. Life, 2022,12(3): 332. (Q2)

Yu. Prylutskyy, D. Nozdrenko, O. Gonchar, S. Prylutska, K. Bogutska, B. Hromovyk, P. Scharff, U. Ritter. C60 fullerene attenuates muscle force reduction in a rat during fatigue development. Heliyon, 2022, 8 (12): e12449. (Q1)

Yu. Prylutskyy, D. Nozdrenko, O. Gonchar, S. Prylutska, K. Bogutska, E. Tauscher, P. Scharff, U. Ritter. The residual effect of C60fullerene on biomechanical and biochemical markers of the muscle soleus fatigue development in rats. J. Nanomater., 2023, Article ID 2237574. (Q2)

D.N. Nozdrenko, K.I. Bogutska. About molecular mechanisms of fiber muscle contraction at transition to new equilibrium state: Analysis of experimental data using threecomponential electrical stimulating signal. Biopolymers and Cell. 2005; 21(3): 283-286. (SCOPUS)

D.N. Nozdrenko, A.N. Shut, Yu.I. Prylutskyy. The possible molecular mechanism of the nonlinearity muscle contraction and its experimental substantiation. Biopolymers and Cell. 2005; 21(1): 80-83. (SCOPUS)

D. Nozdrenko, Yu. Prylutskyy, U. Ritter, P. Scharff. Protective effect of watersoluble pristine C60 fullerene in ischemia-reperfusion injury of skeletal muscle. Int. J. Phys. Pathophys. 2014: 5(2); 97-110.

D.M. Nozdrenko, K.I. Bogutska, Yu.I. Prylutskyy, U. Ritter, P. Scharff. C60 fullerene effect on the dynamics of fatigue processes in rat soleus muscle after ischemia-reperfusion. Biotechnol. Acta. 2014; 7(3): 43-51.

O.M. Khoma, D.A. Zavodovs'kyĭ, D.N. Nozdrenko, O.V. Dolhopolov, M.S. Miroshnychenko, O.P. Motuziuk. Dynamics of ischemic skeletal soleus muscle contraction in rats. Fiziol Zh. 2014; 60(1): 34-40. (SCOPUS)

D.M. Nozdrenko, K.I. Bogutska, Yu.I. Prylutskyy, V.F. Korolovych, M.P. Evstigneev, U. Ritter, P. Scharff. 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. (SCOPUS)

S.Y. Zay, K.I. Bogutska, D.N. Nozdrenko, Yu.I. Prylutskyy. Prospects of C60 fullerene application as a mean of prevention and correction of ischemic-reperfusion injury in the skeletal muscle tissue. Fiziol. Zh. 2016; 62(3): 66-77. (SCOPUS)

T. Matvienko, D. Zavodovskyi, D. Vulytska, S. Zay, O. Motuziuk, K. Bogutska, D. Nozdrenko, Y. Sklyarov, Yu. Prylutskyy. Water-soluble nanoscale C60 fullerenes as effective therapeutic means for prevention and correction of ischemic injury in skeletal muscle. Int. J. Phys. Pathophys. 2017; 8(2): 177-193.

Т.Ю. Матвієнко, Д.О. Заводовський, Д.М. Ноздренко, І.В. Міщенко, О.П. Мотузюк, К.І. Богуцька, Ю.П. Скляров, Ю.І. Прилуцький. М’язова втома: фактори розвитку та шляхи корекції. Фізіол. журнал. 2017; 63(1): 95-104. (SCOPUS)

D.М. Nozdrenko, K.I. Bogutska, О. Аrtemenko, N.Ye. Nurishchenko, Yu.I. Prylutskyy. Impact of water-soluble C60 fullerenes on the mechanokinetic features of formation of a smooth tetanic contraction of ischemic skeletal muscle of rats. Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii. 2018; 16(4): 745–755. (SCOPUS)

D.M. Nozdrenko, V.M. Soroka, O.M. Khoma. Кінетика пригнічення поодиноких скорочень при ішемії-реперфузії як показник функціонального стану m. gastrocnemius щура. Фізіол. журнал. 2019; 65(1): 50-56. (SCOPUS)

D.M. Nozdrenko, T.Yu. Matvienko, K.I. Bogutska, O.Yu. Artemenko, O.V. Ilchenko, Yu.I. Prylutskyy. Applying C60 fullerenes improve the physiological state of rats with ischemia–reperfusion injury of skeletal muscle. Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii. 2019; 17(3): 409-423. (SCOPUS)

Т.Ю. Матвієнко, К.І. Богуцька, Д.М. Ноздренко, Ю.І. Прилуцький. Механічні м’язові травми: діагностування і терапія. Фізіол. журнал. 2019; 65(5): 77-89. (SCOPUS)

D.M Nozdrenko, T.Yu. Matvienko, O.V. Vygovska, P.Yu. Drozd, Yu.I. Prylutskyy. The change in the biochemical parameters of the rat blood after skeletal muscle injury with С60 fullerene injection. Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii. 2020; 18(3): 449–458. (SCOPUS)

D.N. Nozdrenko, T.Yu. Matvienko, O.V. Vygovska, V.M. Soroca, K.I. Bogutska, N.E. Nuryshchenko, Yu.I. Prylutskyy, А.V. Zholos. 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): 205–216. (SCOPUS)

D.M. Nozdrenko, K.I. Bogutska, I.V. Pampuha, O.O. Gonchar, O.M. Abramchuk, Yu.I. Prylutskyy. Biochemical and tensometric analysis of C60 fullerenes protective effect on the development of skeletal muscle fatigue. Ukr. Biochem. J. 2021; 93(4). 93-102. (SCOPUS)

D.M. Nozdrenko, K.I. Bogutska, I.V. Pampukha, Yu.I. Prylutskyy. Development of slow and rapid fatigue of rat skeletal muscles at the intramuscular injection of water-soluble C60 fullerenes. Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii. 2021; 19(3): 759–766. (SCOPUS)

D.M. Nozdrenko, T.Yu. Matvienko, O.V. Vygovska, Yu.I. Prylutskyy, А.V. Zholos. Biomechanical and biochemical analyses of change in the level of the inflammatory process in the injured muscle soleus of rats during combined menthol and С60 fullerene therapy. Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii. 2021; 19(1): 221–230. (SCOPUS)

D.M. Nozdrenko, O.O. Gonchar, K.I. Bogutska, M.M. Okhramovych, I.V. Pampuha, N.E. Nurishchenko, Yu.I. Prylutskyy. Residual effect of water-soluble C60 fullerene on the muscle soleus and muscle gastrocnemius contraction in rats with the development of fatigue. Fiziol. Zh. 2022; 68(4): 11-19. (SCOPUS)

D.M. Nozdrenko, K.I. Bogutska, M.M. Okhramovych, I.V. Pampukha, N.Ye. Nuryshchenko, O.V. Vyhovska, Yu.I. Prylutskyi. Comparative analysis of the effect of antioxidants C60-fullerene and N-Acetylcysteine on the correction of the retention time of the maximum level of contraction of skeletal muscles of rats during the development of muscle fatigue. Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 2022, 20(2), pp. 607–616. (SCOPUS)

A. Maznychenko, I. Sokolowska, N. Bulgakova, O. Gonchar, D. Nozdrenko, K. Bogutska, I. Pampuha, A. Kostyukov, U. Ritter, P. Scharff, Yu. Prylutskyy. Chapter 3. Skeletal muscle fatigue development under the action of water-soluble pristine C60fullerenes. In “Advances in Medicine and Biology” (Editor: L.V. Berhardt), Nova Science Publishers, Inc., 2021, V. 187, P. 84-115.

Ю.І. Прилуцький, О.І. Костюков, Д.М. Ноздренко, І.В. Верещака, А.В. Мазниченко, Н.В. Булгакова, О.О. Гончар. Застосування водного розчину С60 фулерену як засобу корекції і профілактики втоми скелетних м’язів. Патент України на винахід, № 116464 від 26.03.2018.

Д.М. Ноздренко, Д.О. Заводовський, Т.Ю. Матвієнко. Система інтактного дослідження м’язового скорочення та м’язово-нервової передачі. Патент України на корисну модель, № 129189 від 25.10.2018.

Д.М. Ноздренко, Д.О. Заводовський. Система рухової фіксації та розтягнення поодинокого скелетного волокна для тензометричних досліджень. Патент України на корисну модель, № 129149 від 25.10.2018.

Д.М. Ноздренко, Д.О. Заводовський. Сервокерована тензометрична установка для одночасної реєстрації зміни сили та довжини окремого м’язового волокна. Патент України на корисну модель, №141308 від 10.04.2020.

Д.М. Ноздренко, Д.О. Заводовський. Спосіб оцінки функціонального стану скелетних м’язів та нервово-м’язової передачі. Патент України на корисну модель, № 146631 від 11.03.2021.

Файли

Схожі дисертації