Histamine- and nicotine-stimulated modulations of mechanic activity of smooth muscles in gastrointestinal tract at the impact of nanosized TiO₂ material

Abstract

Aim. To investigate the influence of titanium dioxide nanoparticles (TiO₂) on histamine-, nicotine- (acetylcholine-nicotine)-stimulated modulations of mechanical activity in smooth muscles of caecum and stomach of rats. Methods. Electronic scanning microscopy; zeta-potential estimation; the isometric tension recordings; pharmacological and kinetic analysis. Results. Relaxation of smooth muscles stripes (SMS) of caecum stimulated by 10–5 mol/l nicotine on the background of histamine contraction was not affected by TiO₂ (10–3 mg/ml); under the same conditions TiO₂ reinforced the histamine-induced contractions. The cumulative increase in TiO₂ concentration in the 10–6–10–4 mg/ml range was accompanied by inhibition of SMS contractions stimulated by histamine (10–5 mol/l) and nicotine (10–7 mol/l). Similar results were obtained on stomach SMS. The phase component of acetylcholine contraction modulated by nicotine was bound to be unaffected by TiO₂ whereas the tonic component was inhibited. Conclusions. The suspension of TiO₂ nanoparticles in conditions of cumulative effect modulates the mechanisms of neurotransmitter release from neurons of intramural plexuses of circular smooth muscle of the gastrointestinal tract which are activated by histamine and nicotine (10–7 mol/l).

Мета. Дослідити дію нанорозмірного матеріалу діоксиду титану (TiO₂) на гістамін-, нікотин- (ацетилхолін-нікотин) -стимульовані модуляції механічної активності гладеньких м’язів caecum та шлунку щурів. Методи. Електронна скануюча мікроскопія; визначення дзета-потенціалу; реєстрація скоротливої активності в ізометричному режимі; фармакологічний і кінетичний аналіз. Результати. Встановлено, що викликане нікотином (10–5 моль/л) розслаблення гладеньком’язових смужок (ГМС) caecum на фоні гістамінової (10–5 моль/л) контрактури не чутливе до дії TiO₂ (10–3 мг/мл); за цих умов TiO₂ підсилював гістамінові скорочення. Кумулятивне збільшення концентрації TiO₂ (10–6–10–4 мг/мл) супроводжувалось пригніченням скорочень ГМС, викликаних гістаміном (10–5 моль/л) та нікотином у концентрації 10–7 моль/л. Аналогічні результати було одержано у дослідах на ГМС шлунку. Встановлено, що фазний компонент ацетилхолінового скорочення, модульованого нікотином, не чутливий до дії TiO₂, тоді як тонічний – пригнічується. Висновки. Суспензія наночастинок TiO₂ за умов кумулятивної дії модулює активовані гістаміном та на його фоні – нікотином (10–7 моль/л) механізми вивільнення нейромедіаторів з нейронів інтрамурального нервового плетива кільцевих гладеньких м’язів шлунково-кишкового тракту.

Цель. Исследовать действие наноразмерного материала диоксида титана (TiO₂) на гистамин-, никотин- (ацетилхолин-никотин) -стимулированные модуляции механической активности гладких мышц caecum и желудка крыс. Методы. Электронная сканирующая микроскопия; определение дзета-потенциала; регистрация сократительной активности в изометрическом режиме; фармакологический и кинетический анализ. Результаты. Установлено, что вызванное никотином (10–5 моль/л) расслабление гладкомышечных полосок (ГМП) caecum на фоне гистаминовой (10–5 моль/л) контрактуры не чувствительно к действию TiO₂ (10–3 мг/мл); за этих условий TiO₂ усиливал гистаминовые сокращения. Кумулятивное увеличение концентрации TiO₂ (10–6–10–4 мг/мл) сопровождалось угнетением сокращений ГМП, вызванных гистамином (10–5 моль/л) и никотином в концентрации 10–7 моль/л. Аналогичные результаты было получено в опытах на ГМП желудка. Установлено, что фазный компонент ацетилхолинового сокращения, модулированного никотином, не чувствительный к действию TiO₂, тогда как тонический – угнетается. Выводы. Суспензия наночастиц TiO₂ при условии кумулятивного действия модулирует активированные гистамином и на его фоне – никотином (10–7 моль/л) механизмы высвобождения нейромедиаторов с нейронов интрамурального нервного плетения кольцевых гладких мышц желудочно-кишечного тракта.