ФОТОКОНТРОЛЬОВАНЕ ВИВІЛЬНЕННЯ НІКОТИНУ З RU(BPY)2NIC2 ТА ЙОГО ВПЛИВ НА СКОРОЧЕННЯ ГЛАДЕНЬКИХ М'ЯЗІВ ТРАХЕЇ ЩУРА: DOI: https://doi.org/10.17721/1728.2748.2025.102.34-40

Данило КРАВЧУК; Олександр  ЩЕГЛОВ

Автор(и)

Данило КРАВЧУК Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, Київ, Україна https://orcid.org/0000-0003-4667-5348
Олександр ЩЕГЛОВ Інститут хімії поверхні ім. О. О. Чуйка НАН України, Київ, Україна https://orcid.org/0009-0009-7772-3083

Ключові слова:

кейдж-сполуки, Ru(bpy)2Nic2-комплекси, нікотин, гладенькі м’язи трахеї, тензометричні вимірювання

Анотація

Вступ. Ru(bpy)₂Nic₂, біпіридиновий комплекс рутенію, є світлочутливою сполукою, яка вивільняє нікотин під час опромінення видимим світлом (420–470 нм). Завдяки високому квантовому виходу (φ_s = 0,23) він забезпечує точний контроль над виділенням нікотину, пропонуючи цінний інструмент для вивчення активації нікотинового ацетилхолінового рецептора (нАХР) у біомедичних дослідженнях.

Методи. У дослідженнях використовувались метод високоефективної рідинної хромотографії та метод тензометричних вимірювань скорочень гладких м’язів трахеї щура.

Результати. Експерименти на гладеньких м’язах трахеї показали, що Ru(bpy)₂Nic₂ індукує фазо-тонічне скорочення, причому нікотин запускає початкову фазу скорочення, а побічні продукти фотолізу активують P2X- і P2Y-пуринові рецептори та вивільнюють з епітеліальної тканини трахеї простагландини, які беруть участь у формуванні стійкого тонічного компоненту скорочення.

Висновки. Загалом Ru(bpy)₂Nic₂ пропонує ефективне та кероване джерело нікотину для біомедичних досліджень із високою ефективністю фотолізу та здатністю генерувати біологічно відповідні концентрації нікотину за допомогою доступних джерел світла.

Біографія автора

автор Данило КРАВЧУК, афіліація Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, Київ, Україна

На 3–4 курсах навчання у Фізико-технічному інституті КПІ ім. Ігоря Сікорського я вивчав властивості та функції нейронів верхнього шийного ганглію на базі відділу фізіології нейронних мереж Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця.

Під час навчання в магістратурі Київського академічного університету, на базі лабораторії відділу нервово-м’язової фізіології Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця, я займався розробкою комплексу для дистанційного вивільнення фармакологічних агентів із їх фоточутливих неактивних форм під дією рентгенівського опромінення. Як модель використовували наночастинки LaF₃:Tb³⁺, що переопромінюють рентгенівське випромінювання у видиме світло, яке, своєю чергою, індукує фотовивільнення нікотину з RuBi-нікотину та активацію нікотинових ацетилхолінових рецепторів (nAChR) у клітинах A549 і PC-12. Розробка подібної методології є перспективною для неінвазивного таргетного фармакологічного втручання.

Під час аспірантури в Інституті фізіології ім. О.О. Богомольця у відділі нервово-м’язової фізіології я продовжував вдосконалення цієї методології, зокрема із застосуванням тесту на проліферацію клітин і методу patch-clamp.

Наразі я досі займаюсь цією тематикою

Посилання

Borkar, N. A., Roos, B., Prakash, Y. S., Sathish, V., & Pabelick, C. M. (2021). Nicotinic α7 acetylcholine receptor (α7nAChR) in human airway smooth muscle. Archives of Biochemistry and Biophysics, 706. https://doi.org/10.1016/j.abb.2021.108897

Bucheimer, R. E., & Linden, J. (2004). Purinergic regulation of epithelial transport. In Journal of Physiology (Vol. 555, Issue 2, pp. 311–321). https://doi.org/10.1113/jphysiol.2003.056697

Ellis-Davies, & Graham, C. R. (2007). Caged compounds: Photorelease technology for control of cellular chemistry and physiology. Nature Methods, 4(8), 619–628. https://doi.org/10.1038/nmeth1072

Filevich, O., Salierno, M., & Etchenique, R. (2010). A caged nicotine with nanosecond range kinetics and visible light sensitivity. Journal of Inorganic Biochemistry, 104(12), 1248–1251. https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2010.08.003

Khalfaoui, L., Mukhtasimova, N., Kelley, B., Wells, N., Teske, J. J., Roos, B. B., Borkar, N. A., Zhang, E. Y., Sine, S. M., Prakash, Y. S., & Pabelick, C. M. (2023). Functional a7 nicotinic receptors in human airway smooth muscle increase intracellular calcium concentration and contractility in asthmatics. American Journal of Physiology - Lung Cellular and Molecular Physiology, 325(1), L17–L29. https://doi.org/10.1152/ajplung.00260.2022

Kravchuk, D. I., Sotkis, G. V., Shcherbatiuk, M. M., Kravchuk, R. M., Nazarenko, V. G., Gorbyk, P. P., & Shuba, Y. M. (2023). Induction of A549 Nonsmall-Cell Lung Cancer Cells Proliferation by Photoreleased Nicotine. Photochemistry and Photobiology, 99(1), 78–82. https://doi.org/10.1111/php.13652

Meade, E. A., Smith, W. L., & DeWitt, D. L. (1993). Differential inhibition of prostaglandin endoperoxide synthase (cyclooxygenase) isozymes by aspirin and other non-steroidal anti-inflammatory drugs. Journal of Biological Chemistry, 268(9), 6610–6614. https://doi.org/10.1016/s0021-9258(18)53294-4

Satchell, D. (1984). Purine receptors: classification and properties. Trends in Pharmacological Sciences, 5, 340–343. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/0165-6147(84)90464-4

Tambwekar, K. R., Kakariya, R. B., & Garg, S. (2003). A validated high performance liquid chromatographic method for analysis of nicotine in pure form and from formulations. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 32(3), 441–450. https://doi.org/10.1016/S0731-7085(03)00236-X

Xu, Y., & Cardell, L. O. (2014). Nicotine impairs cyclooxygenase-2-dependent kinin-receptor-mediated murine airway relaxations. Toxicology and Applied Pharmacology, 275(1), 12–21. https://doi.org/10.1016/j.taap.2013.12.013

Zayat, L., Filevich, O., Baraldo, L. M., & Etchenique, R. (2013). Ruthenium polypyridyl phototriggers: From beginnings to perspectives. In Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences (Vol. 371, Issue 1995). Royal Society. https://doi.org/10.1098/rsta.2012.0330