Температура, осмоляльність і глюкоза як фактори, що визначають стійкість еритроцитів до постгіпертонічного шоку

Автор(и)

  • К.А. Сєміонова Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, Харків
  • О.Є. Ніпот Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, Харків
  • Н.А. Єршова Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, Харків
  • О.О. Шапкіна Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, Харків
  • Н.М. Шпакова Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, Харків

DOI:

https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.04.099

Ключові слова:

глюкоза, дегідратація, еритроцит, постгіпертонічний шок, регідратація, температура

Анотація

Досліджено вплив глюкози на чутливість еритроцитів людини і кролика до дії постгіпертонічного шоку. Встановлено, що рівень постгіпертонічного гемолізу еритроцитів людини і кролика залежить від середовища дегідратації і збільшується зі зростанням концентрації солі в ньому. Аналіз чутливості цих клітин до дії постгіпертонічного шоку показав, що еритроцити кролика є більш стійкими: при 37 ºС рівень пошкодження еритроцитів кролика принаймні вдвічі нижчий, ніж клітин людини; при 0 ºС вказаний ефект менш виражений. Рівень постгіпертонічного гемолізу еритроцитів, попередньо оброблених глюкозою, визначається ендогенними (видова належність еритроцитів) і екзогенними факторами (концентрація модифікатора та умови постгіпертонічного шоку). Щодо еритроцитів людини глюкоза здатна знижувати рівень постгіпертонічного гемолізу, що перевищує 50 %. Якщо за умов постгіпертонічного шоку глюкоза у високій концентрації (5 %) ефективна при 37 і 0 ºС, то в низькій (0,6 %) — тільки при 0 ºС. Щодо еритроцитів кролика глюкоза здатна знижувати рівень постгіпертонічного гемолізу тільки у разі застосування у високій концентрації (5 %) за умов постгіпертонічного шоку при 37 ºС. Припускається, що глюкоза утворює водневі зв’язки з цитоплазматичними білками, що перешкоджає зв’язуванню з ними іонів натрію. Це запобігає надмірному надходженню іонів у клітину на етапі дегідратації і, відповідно, розвитку пошкодження еритроцитів на стадії регідратації. Передбачається, що дотримання близьконульових температур під час розморожування еритроцитів людини і видалення кріопротекторів дасть змогу використовувати менші концентрації глюкози для досягнення захисного ефекту і запобігання її токсичній дії на клітини.

Завантаження

Посилання

Cancelas, J. A., Dumont, L. J., Maes, L. A., Rugg, Herschel, N. L., Whitley, P. H., Szczepiokowski, Z. M., Siegel, A. H., Hess, J. R. & Zia, M. (2015). Additive solution-7 reduces the red blood cell cold storage lesion. Transfusion, 55, No. 3, pp. 491-498. Doi: https://doi.org/10.1111/trf.12867

Quan, G. B., Han, Y., Liu, M. X., Fang, L., Du, W., Ren, S. P., Wang, J. X. & Wang, Y. (2011). Addition of oligosaccharide decreases the freezing lesions on human red blood cell membrane in the presence of dextran and glucose. Cryobiology, 62, No. 2, pp. 135-144. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cryobiol.2011.01.015

Elliott, G. D., Wang, S. & Fuller, B. J. (2017). Cryoprotectants: A review of the actions and applications of cryoprotective solutes that modulate cell recovery from ultra-low temperatures. Cryobiology, 76, pp. 74-91. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cryobiol.2017.04.004

Jain, S. K. (1989). Hyperglycemia can cause membrane lipid peroxidation and osmotic fragility in human red blood cells. J. Biol. Chem., 264, No. 35, pp. 21340-21345.

Resmi, H., Pekcetin, C. & Guner, G. (2001). Erythrocyte membrane and cytoskeletal protein glycation and oxidation in short-term diabetic rabbits. Clin. Exp. Med., No. 4, pp. 187-193. Doi: https://doi.org/10.1007/s102380100002

Vrhovac I., Breljak, D. & Sabolic, I. (2014). Glucose transporters in the mammalian blood cells. Period. Biol., 116, No. 2, pp. 131-138.

Shpakova, N. M. (2014). Temperature and osmotic resistance of erythrocytes of different mammalian species. (Extended abstract of Doctor thesis). Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the NAS of Ukraine, Kharkiv, Ukraine (in Ukrainian).

Semionova, Ye. A., Yershova, N. A., Yershov, S. S., Orlova, N. V. & Shpakova, N. M. (2016). Peculiarities of posthypertonic lysis in erythrocytes of several mammals. Probl. Cryobiol. Cryomed., 26, No. 1, pp. 73-83 (in Russian). Doi: https://doi.org/10.15407/cryo26.01.073

Muldrew, K. (2008). The salting-in hypothesis of post-hypertonic lysis. Cryobiology, 57, No. 3, pp. 251-256. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cryobiol.2008.09.007

Mensinka, M. A., Frijlinka, H. W., Maarschalk, K. V. & Hinrichsa, W. L. J. (2017). How sugars protect proteins in the solid state and during drying (review): Mechanisms of stabilization in relation to stress conditions. Eur. J. Pharm. Biopharm., 114, pp. 288-295. Doi: https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2017.01.024

Eroglu, A., Russo, M. J., Bieganski, R., Fowler, A., Cheley, S., Bayley, H. & Toner, M. (2000). Intracellular trehalose improves the survival of frozen mammalian cells. Nat. Biotechnol., 18, No. 2, pp. 163-167. Doi: https://doi.org/10.1038/72608

Kanias, T. & Acker, J. P. (2009). Trehalose loading into red blood cells is accompanied with hemoglobin oxidation and membrane lipid peroxidation. Cryobiology, 58, No. 2, pp. 232-239. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cryobiol.2008.12.003

Quan, G. B., Han, Y., Liu, M. X. & Gao, F. (2009). Effects of pre-freeze incubation of human red blood cells with various sugars on postthaw recovery when using a dextran-rapid cooling protocol. Cryobiology, 59, No. 3, pp. 258-267. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cryobiol.2009.08.001

Wagner, R., Zimmer, G. & Lacko, L. (1984). An interspecies approach to the investigation of the red cell membrane glucose transporter. Biochim. Biophys. Acta, 771, No. 1, pp. 99-102. Doi: https://doi.org/10.1016/0005-2736(84)90115-9

##submission.downloads##

Опубліковано

28.03.2024

Як цитувати

Сєміонова, К. ., Ніпот, О. ., Єршова, Н. ., Шапкіна, О. ., & Шпакова, Н. . (2024). Температура, осмоляльність і глюкоза як фактори, що визначають стійкість еритроцитів до постгіпертонічного шоку . Доповіді Національної академії наук України, (4), 99–106. https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.04.099