Механокінетика скорочення скелетних м’язів за експериментальних патологій та дії вуглецевих наночастинок

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.

The present work is devoted to a comprehensive study of the problem of determining the level of myopathic damage in the framework of the analysis of the mechanokinetic parameters of skeletal muscle contraction (in particular, the values of the minimum (Fmin) and maximum (Fmax) muscle contraction force and muscle force impulse (S), time to reach the maximum force response (tmax), decrease in muscle contraction force by 50% of the initial level (t50), return of force parameters to the initial level (t0) and the beginning of the muscle force response (tstart)). Using modern methods of strain gauging, biochemical and histological analyses, we studied in detail the changes in biomechanical markers of contraction of damaged rat muscles, biochemical parameters of their blood and skeletal muscle tissue morphology under various experimentally induced muscle pathologies (in particular, ischemia, mechanical trauma, fatigue and atrophy) of varying severity and the effect of water-soluble carbon nanoparticles - C60 fullerenes in different time (1-45 days) and dose (0.5, 1 and 2 mg/kg) ranges depending on the method (intramuscular, oral) and scheme of their application (before and after initiation of muscle pathology).
An original algorithm for the use of universal biomechanical markers of amplitude-velocity changes in the force response of the muscle to analyze the course of pathological processes in it has been developed. It is proved that the decrease in the severity of the pathological condition of the muscle under the influence of water-soluble C60 fullerenes reflects the sequence of "triggering" of the proposed biomechanical markers in the following chronological order: Fmin - tmax - Fmax - S - t50 - tstart - t0. This opens up the possibility of using this algorithm to determine the level of muscle damage when monitoring the effectiveness of therapeutic and rehabilitation procedures. The effects of water-soluble C60 fullerenes demonstrated in experimental animals will contribute to the creation of effective drugs based on them, capable of reducing the severity of pathologies of the muscular system both in the state of their acute course and chronic consequences.

Keywords: skeletal muscle, pathologies of the muscular system, C60 fullerene, mechanokinetic parameters of muscle contraction, biochemical and histological analyses.

Ноздренко Д. М. Механокінетика скорочення скелетних м’язів за експериментальних патологій та дії вуглецевих наночастинок : дис. ... д-ра біол. наук : 03.00.02 - біофізика / Ноздренко Дмитро Миколайович. - Київ, 2023. - 182 с.