زیست مواد تولیدکننده اکسیژن، هموستازعضلات اسکلتی را تحت شرایط هیپوکسی و ایسکمی حفظ می کنند
فراهم آوردن اکسیژن مکمل برای حفظ بقاء بافت نرم پس از تروما که در آن رگزایی به مخاطره خواهد افتاد، برای نجات بافت و اندام بسیارمفید است . بدین منظوریک زیست ماده تولیدکننده اکسیژن که ممکن است به طور مستقیم به بافت نرم تزریق شود می تواند درمان بی سابقه ای را برای ترومای حاد ارائه کند. هدف از پژوهش حاضر ، تعیین این بود که آیا پرکربنات سدیم (SPO) ، یک زیست ماده تولید کننده اکسیژن، قادر به حفظ هموستاز عضلات اسکلتی درحال استراحت درشرایط هیپوکسیک می باشد. در مطالعات جاری، یک محدوده سازگاری بیولوژیکی و فیزیولوژیکی SPO (1-2 میلی گرم / میلی لیتر) نشان داده شده است برای: 1) بهبود حفظ  انقباض و کاهش انباشت HIF1α ، تخلیه گلیکوژن عضلانی و استرس اکسیداتیو ( پراکسیداسیون لیپیدی ) که حدود 30 دقیقه پس از هیپوکسی درفاز استراحت ابتدایی ( چرخه فعالیت = 0.2 ثانیه train/120  ثانیه فاصله انقباض <0.002 ) در ماهیچه باز کننده لونگوس انگشتان موش ( EDL ) در شرایط in vitro   (95% N2-5% CO2, 37°C) رخ می دهد،  2)  کاهش بالا رفتن فشار استراحت عضله EDL موش که در طول تست خستگی انقباضی  (3 حمله از 25 انقباض کزازی 100 هرتز ، چرخه کار= 0.2  ثانیه/ 2 ثانیه = 0.1 ) تحت شرایط اکسیژن دار در شرایط in vitro  (95% O2-5% CO2, 37°C) رخ داده است و 3 ) بهبود حفظ انقباض ( در in vivo ) و جلوگیری از تخلیه گلیکوژن در عضله درشت نی قدامی (TA) موش در مدل ایسکمی اندام حرکتی تحتانی ( به عنوان مثال ، بستن شریان ایلیاک ) . علاوه براین، تزریق یک   ترکیب حامل اکسیژن به صورت تجاری و در دسترس و یا ترکیب ( بی کربنات سدیم و پراکسید هیدروژن ) 1 میلی گرم / میلی لیتر SPO ، انقباض عضله EDL را تحت شرایط هیپوکسیک درin vitro بهبود نمی بخشد. در مجموع، این یافته ها نشان می دهد که تزریق غلظت بیولوژیکی و فیزیولوژیکی(1-2 میلی گرم / میلی لیتر(  SPO به طور مستقیم به عضلات اسکلتی موش ( EDL یا عضلات TA ) تا حدی می تواند تحت شرایط هیپوکسی به حفظ هموستاز استراحت عضلات اسکلتی کمک کند.

PLoS One. 2013 Aug 26;8(8):e72485. doi: 10.1371/journal.pone.0072485.

Oxygen Generating Biomaterials Preserve Skeletal Muscle Homeostasis under Hypoxic and Ischemic Conditions.

Ward CL, Corona BT, Yoo JJ, Harrison BS, Christ GJ.

Source

Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, Wake Forest University School of Medicine, Winston-Salem, North Carolina, United States of America.

Abstract

Provision of supplemental oxygen to maintain soft tissue viability acutely following trauma in which vascularization has been compromised would be beneficial for limb and tissue salvage. For this application, an oxygen generating biomaterial that may be injected directly into the soft tissue could provide an unprecedented treatment in the acute trauma setting. The purpose of the current investigation was to determine if sodium percarbonate (SPO), an oxygen generating biomaterial, is capable of maintaining resting skeletal muscle homeostasis under otherwise hypoxic conditions. In the current studies, a biologically and physiologically compatible range of SPO (1-2 mg/mL) was shown to: 1) improve the maintenance of contractility and attenuate the accumulation of HIF1α, depletion of intramuscular glycogen, and oxidative stress (lipid peroxidation) that occurred following ∼30 minutes of hypoxia in primarily resting (duty cycle = 0.2 s train/120 s contraction interval <0.002) rat extensor digitorum longus (EDL) muscles in vitro (95% N2-5% CO2, 37°C); 2) attenuate elevations of rat EDL muscle resting tension that occurred during contractile fatigue testing (3 bouts of 25 100 Hz tetanic contractions; duty cycle = 0.2 s/2 s = 0.1) under oxygenated conditions in vitro (95% O2-5% CO2, 37°C); and 3) improve the maintenance of contractility (in vivo) and prevent glycogen depletion in rat tibialis anterior (TA) muscle in a hindlimb ischemia model (i.e., ligation of the iliac artery). Additionally, injection of a commercially available lipid oxygen-carrying compound or the components (sodium bicarbonate and hydrogen peroxide) of 1 mg/mL SPO did not improve EDL muscle contractility under hypoxic conditions in vitro. Collectively, these findings demonstrate that a biological and physiological concentration of SPO (1-2 mg/mL) injected directly into rat skeletal muscle (EDL or TA muscles) can partially preserve resting skeletal muscle homeostasis under hypoxic conditions.

PMID: 23991116