Отправить статью по E-mail НАНОСТРУКТУРА МЕМБРАН ЭРИТРОЦИТОВ ПРИ ИНТОКСИКАЦИИ КРОВИ. ИССЛЕДОВАНИЕ С ПОМОЩЬЮ АТОМНОЙ СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ
- Авторы: Сергунова В.А.1,2, Черняев А.П.3,4, Козлов А.П.5,6, Близнюк У.А.3,4, Борщеговская П.Ю.3,4, Козлова Е.К.1,7,8,6, Черныш А.М.1,9,6
-
Учреждения:
- ФГБНУ «Научно-исследовательский институт общей реаниматологии имени В.А. Неговского»
- 107031, г. Москва, ул. Петровка, 25/2, Российская Федерация
- ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»
- 119991, г. Москва, Ленинские горы, 1, Российская Федерация
- ГБОУ ВПО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России
- 119991, г. Москва, ул. Трубецкая, 8/2, Российская Федерация
- 107031, г. Москва, ул. Петровка, 25/2, Российская Федерация ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»
- 119991, г. Москва, Ленинские горы, 1, Российская Федерация ГБОУ ВПО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России
- 107031, г. Москва, ул. Петровка, 25/2, Российская Федерация ГБОУ ВПО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России
- Выпуск: Том 44, № 2 (2016)
- Страницы: 234-241
- Раздел: ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
- URL: https://almclinmed.ru/jour/article/view/342
- DOI: https://doi.org/10.18786/2072-0505-2016-44-2-234-241
- ID: 342
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Актуальность. Действие токсинов на нано- структуру мембран клеток крови – одна из ключевых проблем биофизики и медицины. Главными показателями качества крови признаны морфология и структура мембран эритроцитов. В этой связи актуальной задачей представляется анализ дефектов мембран при действии токсинов. Цель – выявить характерные особенности наноструктуры мембран и установить закономерности ее изменения, возникающие при интоксикации гемином и при длительном хранении эритроцитарной взвеси. Материал и методы. Исследования проводили in vitro на цельной крови человека, в которую добавляли гемин, и на эритроцитарной взвеси с гемокон- сервантом CPD, которую хранили при 4 °С в течение 30 суток. Наноструктуру мембран эритроцитов изучали с помощью атомной силовой микроскопии. Результаты. Характерные размеры пространственных периодов между «зернами» составили 120–200 нм. Количество «зерен» в области топологического дефекта варьировало от 4–5 до нескольких десятков. Такие домены возникали практически на всех клетках эритроцитарной взвеси, а также при воздействии гемина на кровь. При повышении интоксикации гемином и при увеличении срока хранения возрастало количество эхиноцитов, которые впоследствии трансформировались в сфероэхиноциты. При воздействии гемином и при хранении эритроцитарной взвеси на 9–12-е сутки наблюдалось специфическое изменение наноструктуры мембран красных клеток крови. Образовывались структурные кластеры – домены, в которых проявлялась зернистая структура. Заключение. Экспериментально установлено, что гемин и окислительные процессы в крови оказывают специфическое воздействие на наноструктуру мембран эритроцитов, образуя домены на поверхности. Характерный размер зернистых структур в доменах составляет 100–200 нм, что совпадает с характерным размером спектринового матрикса. Данные результаты можно применять в фундаментальной и практической медицине, при проведении гемотрансфузии, при анализе действия токсина на организм человека. Биофизические механизмы образования доменов могут лечь в основу изучения взаимодействия токсинов с мембранами.
Об авторах
В. А. Сергунова
ФГБНУ «Научно-исследовательский институт общей реаниматологии имени В.А. Неговского»; 107031, г. Москва, ул. Петровка, 25/2, Российская Федерация
Автор, ответственный за переписку.
Email: orbf@mail.ru
канд. биол. наук, ст. науч. сотр., лаборатория биофизики мембран клеток при критических состояниях Россия
А. П. Черняев
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»; 119991, г. Москва, Ленинские горы, 1, Российская Федерация
Email: orbf@mail.ru
д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий кафедрой физики ускорителей и радиационной медицины физического факультета Россия
А. П. Козлов
ГБОУ ВПО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России; 119991, г. Москва, ул. Трубецкая, 8/2, Российская Федерация
Email: orbf@mail.ru
канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры медицинской и биологической физики Россия
У. А. Близнюк
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»; 119991, г. Москва, Ленинские горы, 1, Российская Федерация
Email: orbf@mail.ru
канд. физ.-мат. наук, ст. преподаватель кафедры физики ускорителей и радиационной медицины физического факультета Россия
П. Ю. Борщеговская
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»; 119991, г. Москва, Ленинские горы, 1, Российская Федерация
Email: orbf@mail.ru
канд. физ.-мат. наук, преподаватель кафедры физики ускорителей и радиационной медицины физического факультета Россия
Е. К. Козлова
ФГБНУ «Научно-исследовательский институт общей реаниматологии имени В.А. Неговского»; 107031, г. Москва, ул. Петровка, 25/2, Российская ФедерацияФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»; 119991, г. Москва, Ленинские горы, 1, Российская Федерация
ГБОУ ВПО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России; 119991, г. Москва, ул. Трубецкая, 8/2, Российская Федерация
Email: orbf@mail.ru
д-р физ.- мат. наук, вед. науч. сотр., лаборато- рия биофизики мембран клеток при критических состояниях1 ; профессор кафедры физики ускорителей и ра- диационной медицины физического факультета2 ; профессор кафедры меди- цинской и биологической физики3 Россия
А. М. Черныш
ФГБНУ «Научно-исследовательский институт общей реаниматологии имени В.А. Неговского»; 107031, г. Москва, ул. Петровка, 25/2, Российская ФедерацияГБОУ ВПО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России; 119991, г. Москва, ул. Трубецкая, 8/2, Российская Федерация
Email: orbf@mail.ru
д-р биол. наук, заведующий лабораторией биофизики мембран клеток при критических состояниях1 ; профессор кафедры медицинской и биологической физики Россия
Список литературы
- Girasole M, Pompeo G, Cricenti A, Longo G, Boumis G, Bellelli A, Amiconi S. The how, when, and why of the aging signals appearing on the human erythrocyte membrane: an atomic force microscopy study of surface roughness. Nanomedicine. 2010;6(6):760–8. doi: 10.1016/j. nano.2010.06.004.
- Umbreit J. Methemoglobin – it's not just blue: a concise review. Am J Hematol. 2007;82(2):134–44. doi: 10.1002/ajh.20738.
- Solar I, Muller-Eberhard U, Shviro Y, Shaklai N. Long-term intercalation of residual hemin in erythrocyte membranes distorts the cell. Biochim Biophys Acta. 1991;1062(1):51–8.
- Kozlova Е, Chernysh А, Moroz V, Sergunova V, Gudkova О, Kuzovlev А. Nanodefects of membranes cause destruction of packed red blood cells during long-term storage. Exp Cell Res. 2015;337(2):192–201. doi: 10.1016/0005- 2736(91)90334-5.
- Костин АИ, Майорова ОА, Ложкин АВ, Почтарь МЕ, Демичева МИ, Кузмичев ВА, Луговская СА, Наумова ЕВ, Кисиличина ДГ, Андрейцева ЭВ, Долгов ВВ. К вопросу о контроле качества эритроцитсодержащих компонентов крови, обедненных лейкоцитами. Трансфузиология. 2011;12(2):12–33.
- Berezina TL, Zaets SB, Morgan C, Spillert CR, Kamiyama M, Spolarics Z, Deitch EA, Machiedo GW. Influence of storage on red blood cell rheological properties. J Surg Res. 2002;102(1):6–12. doi: 10.1006/jsre.2001.6306.
- Moroz VV, Chernysh AM, Kozlova EK, Sergunova VA, Gudkova OE, Khoroshilov SE, Onufrievich AD, Kostin AI. Disorders in the Morphology and Nanostructure of Erythrocyte Membranes after Long-term Storage of Erythrocyte Suspension: Atomic Force Microscopy Study. Bull Exp Biol Med. 2015;159(3):406–10. doi: 10.1007/s10517-015- 2975-9.
- Ciccoli L, De Felice C, Paccagnini E, Leoncini S, Pecorelli A, Signorini C, Belmonte G, Valacchi G, Rossi M, Hayek J. Morphological changes and oxidative damage in Rett Syndrome erythrocytes. Biochim Biophys Acta. 2012;1820(4):511–20. doi: 10.1016/j. bbagen.2011.12.002.
- Kozlova EK, Chernysh AM, Moroz VV, Kuzovlev AN. Analysis of nanostructure of red blood cells membranes by space Fourier transform of AFM images. Micron. 2013;44:218– 27. doi: 10.1016/j.micron.2012.06.012.
- World Health Organization: Department of Blood Safety and Clinical Technology. The blood cold chain. Guide to the selection and procurement of equipment and accessories. Geneva: World Health Organization; 2002. 61 p.
- Karon BS, van Buskirk CM, Jaben EA, Hoyer JD, Thomas DD. Temporal sequence of major biochemical events during blood bank storage of packed red blood cells. Blood Transfus. 2012;10(4):453–61. doi: 10.2450/2012. 0099-11.
- Kriebardis AG, Antonelou MH, Stamoulis KE, Economou-Petersen E, Margaritis LH, Papassideri IS. Progressive oxidation of cytoskeletal proteins and accumulation of denatured hemoglobin in stored red cells. J Cell Mol Med. 2007;11(1):148–55. doi: 10.1111/j.1582-4934.2007.00008.x.
- 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.
- Moroz VV, Kirsanova AK, Novodergkina IS, Alexandrin VV, Chernysh AM, Kozlova EK. Macro- and microstructure of erythrocyte membranes under acute massive hemorrhage and subsequent blood reinfusion. Semin Cardiothorac Vasc Anesth. 2010;14(4):248–55. doi: 10.1177/1089253210388518.
- Mohandas N, Gallagher PG. Red cell membrane: past, present, and future. Blood. 2008;112(10):3939–48. doi: 10.1182/ blood-2008-07-161166.
- Kodippili GC, Spector J, Sullivan C, Kuypers FA, Labotka R, Gallagher PG, Ritchie K, Low PS. Imaging of the diffusion of single band 3 molecules on normal and mutant erythrocytes. Blood. 2009;113(24):6237–45. doi: 10.1182/ blood-2009-02-205450.
- Козлова ЕК, Черняев АП, Алексеева ПЮ, Близнюк УА, Черныш AМ, Назарова МА. Диагностика состояния биологических мембран после воздействия γ-излучения в малых дозах. Радиационная биология, радиоэкология. 2005;45(6):653–6.
- Chernysh AM, Kozlova EK, Moroz VV. Nanostructure of red blood cell membrane under critical state. Atomic force microscopy and calibrated electroporation. Proceedings of European Summit for Clinical Nanomedicine, 07–09 May 2012, Basel, Switzerland. Basel; 2012. p. 112–3.
Дополнительные файлы
