Изменение морфологии эритроцитов после действия моноксида углерода на кровь in vitro

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Одно из патологических действий моноксида углерода (СО) на кровь – образование карбоксигемоглобина. Поскольку карбоксигемоглобин полностью блокирует перенос кислорода, происходит суммарное снижение транспорта кислорода эритроцитами. В результате может возникнуть гипоксия в тканях. Воздействие СО на кровь может также вызвать повреждение клеточной мембраны. Метод атомной силовой микроскопии (АСМ) признан результативным для изучения механизмов структурных повреждений в мембранах эритроцитов.

Цель – с помощью АСМ выявить особенности изменения морфологии и агрегации эритроцитов в результате действия СО in vitro.

Материал и методы. Все эксперименты были проведены in vitro. Исследовали морфологию эритроцитов, их агрегаты с помощью АСМ. Забор крови (150 мкл) проводился в микроветы с ЭДТА (Sarstedt AG & Co., Германия) во время профилактического обследования 5 добровольцев. Для получения CO в пробирке смешивали в пропорции 1:1 муравьиную и серную кислоты. Для измерения концентрации карбоксигемоглобина в крови использовали спектрофотометрический метод, для вычисления концентраций производных гемоглобина в крови – метод “nonlinear fitting” экспериментальных спектров. Статистическую обработку данных проводили с помощью программы Origin (OriginLab Corporation, США).

Результаты. После воздействия СО происходило смещение пиков. При времени воздействия t₂=320 c процентное содержание карбоксигемоглобина составило CHbCO =88±2%. При t₁=160 c 10% клеток имели форму, отличную от дискоцитов, при t₂=320 c – 38% клеток. При увеличении времени воздействия СО происходила агрегация эритроцитов и образование их больших конгломератов размером до 30 мкм. В контрольном мазке доля дискоцитов составляла 96±2%, а остальные 4±1% имели форму эхиноцитов. Диаметр клеток был в диапазоне Dконтр=7,5±0,8 мкм. После воздействия СО t₁=160 c на кровь в монослое наблюдалось 28±5% клеток с диаметром (D)<5,7 мкм. После воздействия СО t₂=320 c процент клеток с размером D<5,7 мкм увеличился до 72±11%.

Заключение. Экспериментально показано, что воздействие СО на кровь вызывало изменение морфологии эритроцитов. Наблюдалось формирование связанных между собой эритроцитарных структур. При увеличении времени воздействия возникала агрегация эритроцитов и образование конгломератов.

Об авторах

Е. К. Козлова

ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский университет); Научно-исследовательский институт общей реаниматологии имени В.А. Неговского ФНКЦ РР

Автор, ответственный за переписку.
Email: waterlake@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1780-895X

Козлова Елена Карловна - доктор физико-математических наук, профессор кафедры медицинской и биологической физики ПМГМУ им. И.М.; ведущий научный сотрудник лаборатории биофизики мембран клеток при критических состояниях НИИОР им. В.А. Неговского.

119991,  Москва, ул. Трубецкая, 8/2,д; 107031, Москва, ул. Петровка, 25/2

 

Россия

В. А. Сергунова

Научно-исследовательский институт общей реаниматологии имени В.А. Неговского ФНКЦ РР

Email: orbf@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8425-0845

Сергунова Виктория Александровна - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, заведующая лабораторией биофизики мембран клеток при критических состояниях НИИОР им. В.А. Неговского.

107031, Москва, ул. Петровка, 25/2, тел.: +7 (985) 724 18 27

Россия

А. П. Козлов

ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский университет)

Email: fillnoise@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3907-080X

Козлов Александр Павлович - кандидат физико-математических наук, доцент кафедры медицинской и биологической физики ПМГМУ им. И.М.

119991, Москва, ул. Трубецкая, 8/2

Россия

Е. А. Шерстюкова

ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский университет);
Научно-исследовательский институт общей реаниматологии имени В.А. Неговского ФНКЦ РР

Email: kmanchenko@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9962-6315

Шерстюкова Екатерина Александровна - преподаватель кафедры медицинской и биологической физики ПМГМУ им. И.М.; научный сотрудник лаборатории биофизики мембран клеток при критических состояниях НИИОР им. В.А. Неговского.

119991, Москва, ул. Трубецкая, 8/2; 107031,  Москва, ул. Петровка, 25/2

Россия

О. Е. Гудкова

Научно-исследовательский институт общей реаниматологии имени В.А. Неговского ФНКЦ РР

Email: olkagood@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9220-0138

Гудкова Ольга Евгеньевна - старший научный сотрудник лаборатории биофизики мембран клеток при критических состояниях НИИОР им. В.А. Неговского.

107031, Москва, ул. Петровка, 25/2

Россия

Список литературы

  1. Satran D, Henry CR, Adkinson C, Nicholson CI, Bracha Y, Henry TD. Cardiovascular manifestations of moderate to severe carbon monoxide poisoning. J Am Coll Cardiol. 2005;45(9):1513–6. doi: 10.1016/j.jacc.2005.01.044.
  2. Prabhakar NR, Peng YJ, Nanduri J. Recent advances in understanding the physiology of hypoxic sensing by the carotid body. F1000Res. 2018;7. pii: F1000 Faculty Rev-1900. doi: 10.12688/f1000research.16247.1.
  3. Boehning D, Moon C, Sharma S, Hurt KJ, Hester LD, Ronnett GV, Shugar D, Snyder SH. Carbon monoxide neurotransmission activated by CK2 phosphorylation of heme oxygenase-2. Neuron. 2003;40(1):129–37. doi: 10.1016/s0896- 6273(03)00596-8.
  4. Johnson RA, Johnson FK. Heme oxygenase-derived endogenous carbon monoxide impairs flow-induced dilation in resistance vessels. Shock. 2008;29(4):526–30. doi: 10.1097/ shk.0b013e31815076e3.
  5. Ahmed A, Rezai H, Broadway-Stringer S. Evidence-based revised view of the pathophysiology of preeclampsia. Adv Exp Med Biol. 2017;956:355–74. doi: 10.1007/5584_2016_168.
  6. Sears DA, Udden MM, Thomas LJ. Carboxyhemoglobin levels in patients with sickle-cell anemia: relationship to hemolytic and vasoocclusive severity. Am J Med Sci. 2001;322(6):345–8. doi: 10.1097/00000441-200112000-00007.
  7. Ehlers M, McCloskey D, Devejian NS. Alarming levels of carboxyhemoglobin in a unit of banked blood. Anesth Analg. 2003;97(1):289– 90. doi: 10.1213/01.ane.0000066261.57368.0c.
  8. Курсов СВ, Белецкий АВ, Лизогуб КИ, Лизогуб МВ. Мониторинг содержания в крови карбоксигемоглобина для оценки тяжести травматического шока и реперфузионных повреждений (аналитический обзор с результатами собственных наблюдений). Медицина неотложных состояний. 2017;(1):32–8. doi: 10.22141/2224-0586.1.80.2017.94449.
  9. Szeremeta M, Petelska AD, Kotyńska J, Niemcunowicz-Janica A, Figaszewski ZA. The effect of fatal carbon monoxide poisoning on the surface charge of blood cells. J Membr Biol. 2013;246(9):717–22. doi: 10.1007/s00232-013- 9591-2.
  10. Dileo PA, Tucciarone M, Castro ER, Guerrero M. Late stent thrombosis secondary to carbon monoxide poisoning. Cardiovasc Revasc Med. 2011;12(1):56–8. doi: 10.1016/j.carrev.2009.06.002.
  11. Tyunina OI, Artyukhov VG. Carbon monoxide (CO) modulates surface architectonics and energy metabolism of human blood erythrocytes. Bull Exp Biol Med. 2018;165(6):803–7. doi: 10.1007/s10517-018-4269-5.
  12. Díaz-Marrero AR, Rodríguez González MC, Hernández Creus A, Rodríguez Hernández A, Fernández JJ. Damages at the nanoscale on red blood cells promoted by fire corals. Sci Rep. 2019;9(1):14298. doi: 10.1038/s41598-019- 50744-6.
  13. Kozlova E, Chernysh A, Moroz V, Sergunova V, Gudkova O, Manchenko E. Morphology, membrane nanostructure and stiffness for quality assessment of packed red blood cells. Sci Rep. 2017;7(1):7846. doi: 10.1038/s41598-017- 08255-9.
  14. Eichhorn L, Thudium M, Jüttner B. The Diagnosis and Treatment of Carbon Monoxide Poisoning. Dtsch Arztebl Int. 2018;115(51–2):863–70. doi: 10.3238/arztebl.2018.0863.
  15. Widdop B. Analysis of carbon monoxide. Ann Clin Biochem. 2002;39(Pt 4):378–91. doi: 10.1258/000456302760042146.
  16. Kozlova E, Chernysh A, Sergunova V, Gudkova O, Manchenko E, Kozlov A. Atomic force microscopy study of red blood cell membrane nanostructure during oxidation-reduction processes. J Mol Recognit. 2018;31(10):e2724. doi: 10.1002/jmr.2724.
  17. Черныш АМ, Козлова ЕК, Мороз ВВ, Сергунова ВА, Гудкова ОЕ, Манченко ЕА, Козлов АП. Влияние антиоксиданта на основе янтарной кислоты на превращение метгемоглобина в оксигемоглобин in vitro. Общая реаниматология. 2018;14(2):46–59. doi: 10.15360/1813- 9779-2018-2-46-59.
  18. Kozlova E, Chernysh A, Manchenko E, Sergunova V, Moroz V. Nonlinear biomechanical characteristics of deep deformation of native RBC membranes in normal state and under modifier action. Scanning. 2018;2018:1810585. doi: 10.1155/2018/1810585.
  19. Ruggeri FS, Marcott C, Dinarelli S, Longo G, Girasole M, Dietler G, Knowles TPJ. Identification of oxidative stress in red blood cells with nanoscale chemical resolution by infrared nanospectroscopy. Int J Mol Sci. 2018;19(9). pii: E2582. doi: 10.3390/ijms19092582.
  20. Yang CC, Ger J, Li CF. Formic acid: a rare but deadly source of carbon monoxide poisoning. Clin Toxicol (Phila). 2008;46(4):287–9. doi: 10.1080/15563650701378746.
  21. Carelli-Alinovi C, Dinarelli S, Sampaolese B, Misiti F, Girasole M. Morphological changes induced in erythrocyte by amyloid beta peptide and glucose depletion: A combined atomic force microscopy and biochemical study. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2019;1861(1):236–44. doi: 10.1016/j.bbamem.2018.07.009.
  22. Kozlova E, Chernysh A, Moroz V, Gudkova O, Sergunova V, Kuzovlev A. Transformation of membrane nanosurface of red blood cells under hemin action. Sci Rep. 2014;4:6033. doi: 10.1038/ srep06033.
  23. Clarke GM, Higgins TN. Laboratory investigation of hemoglobinopathies and thalassemias: review and update. Clin Chem. 2000;46(8 Pt 2): 1284–90.
  24. Baskurt OK, Meiselman HJ. RBC aggregation: more important than RBC adhesion to endothelial cells as a determinant of in vivo blood flow in health and disease. Microcirculation. 2008;15(7): 585–90. doi: 10.1080/10739680802107447.
  25. Лысенко ВИ, Голянищев МА. Диагностика и неотложная помощь при отравлении моноксидом углерода. Медицина неотложных состояний. 2016;(5):18–24. doi: 10.22141/2224- 0586.5.76.2016.76429.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Козлова Е.К., Сергунова В.А., Козлов А.П., Шерстюкова Е.А., Гудкова О.Е., 2019

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах