ВІДНОВЛЕННЯ МОРФОЛОГІЇ КРІОКОНСЕРВОВАНИХ ЕРИТРОЦИТІВ

  • V.V. Ramazanov Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine, National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov
  • A.Yu. Semenchenko Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine, National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov
  • S.V. Rudenko Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine, National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov
Ключові слова: еритроцити, кріоконсервування, морфологія.

Анотація

При трансфузії еритроцитів значна частина клітин (~ 25%) на протязі доби утилізується селезінкою і печінкою через порушення деформованості і пошкодження клітинних мембран, одержуваних при гіпотермічному зберіганні або кріоконсервуванні. Підвищення вільного заліза в крові при руйнуванні еритроцитів веде до стимуляції окисного стресу і запалення, а також до порушення функцій основних органів. Первинним показником пошкоджень мембран еритроцитів може служити їх морфологія. В роботі досліджували морфологічні характеристики еритроцитів після кріоконсервування в середовищі, що містить ПЕГ-1500 і 1,2-ПД. Еритроцити, відмиті після відтавання і суспендовані у фізіологічному розчині NaCl, представлені ехіноцітами, в той же час, при перенесенні у розчин з альбуміном відзначається нормалізація дискоїдной форми клітин. Згідно з прийнятою концепціею регулювання форми еритроцитів визначається зміною конформації аніонного переносника, який сформований основним інтегральним білком мембран – білком смуги 3. Показано, що обробка еритроцитів ДІДС, що призводить до фіксації конформації переносника з транспортним сайтом, зверненим на зовнішню сторону мембрани, не змінює морфомодулюючу дії альбуміну. Разом з тим, при зниженні рН середовища, коли заряд альбуміну наближається до нуля, його дію усувається. Отримані результати дозволяють припустити, що при заморожуванні-відтаванні еритроцитів порушення гідрофобних взаємодій трансмембранних сегментів білка смуги 3 супроводжується зміною балансу електростатичних взаємодій. Ймовірно, дія альбуміну здійснюється за рахунок встановлення та стабілізації зазначеного балансу мембран, характерного для дискоїдної форми еритроцитів. Відновлення морфології кріоконсервованих еритроцитів перед трансфузією може сприяти поліпшенню деформованості клітин, поліпшенню системної гемодинаміки і попередження розвитку негативних клінічних наслідків.

Посилання

1. Reinhart WH, Piety NZ, Deuel JW, Makhro A, Schulzki T, Bogdanov N, Goede JS, Bogdanova A, Abidi R, Shevkoplyas SS. Washing stored red blood cells in an albumin solution improves their morphologic and hemorheologic properties. Transfusion. 2015 Aug;55(8):1872-81. doi: 10.1111/trf.13052.

2. Yoshida T, Prudent M, D'alessandro A. Red blood cell storage lesion: causes and potential clinical consequences. Blood Transfus. 2019 Jan;17(1):27-52. doi: 10.2450/2019.0217-18.

3. Tomaiuolo G. Biomechanical properties of red blood cells in health and disease towards microfluidics. Biomicrofluidics. 2014 Sep 17;8(5):051501. doi: 10.1063/1.4895755. eCollection.

4. Ramazanov VV, Volovelskaya EL, Koptelov VA, Bondarenko VA. Svoystvo eritrotsytov, zamorozennych v srede s polietilenglikolem i 1,2-propandiolom. Visnyk problem biologii i meditsiny. 2014; 2(3): 230-236. (Ukrainian)

5. Hoffman JF. On the mechanism and measurement of shape transformations of constant volume of human red blood cells. Blood Cells. 1987; 12(3): 565-88.

6. Akbarzadehlaleh P, Mirzaei M, Mashahdi-Keshtiban M, Shamsasenjan K, Heydari H. PEGylated Human Serum Albumin: Review of PEGylation, Purification and Characterization Methods. Adv Pharm Bull. 2016 Sep;6(3): 309-17. doi: 10.15171/apb.2016.043.

7. Huang YX, Wu ZJ, Mehrishi J, Huang BT, Chen XY, Zheng XJ, Liu WJ, Luo M. Human red blood cell aging: correlative changes in surface charge and cell properties. J Cell Mol Med. 2011; 15: 2634-42.

8. Kriebardis AG, Antonelou MH, Stamoulis KE, Economou-Petersen E, Margaritis LH, Papassideri IS. RBC-derived vesicles during storage: ultrastructure, protein composition, oxidation, and signaling components. Transfusion. 2008 Sep;48(9): 1943-53. doi: 10.1111/j.1537-2995.2008.01794.x.

9. Holovati JL, Wong KA, Webster JM, Acker JP. The effects of cryopreservation on red blood cell microvesiculation, phosphatidylserine externalization, and CD47 expression. Transfusion. 2008 Aug;48(8): 1658-68. doi: 10.1111/j.1537-2995.2008.01735.x.

10. Gordiyenko OI, Anikieieva MO, Rozanova SL, Kovalenko SYe, Kovalenko IF, Gordiyenko EO. Development of a model to investigate red blood cell surface characteristiсs after cryopreservation. Cryo Letters. May-Jun 2015; 36(3): 221-26.

11. Zemlianskykh NG. Regulatsia asimmetrichnogo raspredelenia lipidov v membrane eritrotsitiv cheloveka v prisutstvii glitserola i polietilenglikola. Tsytologya. 2020; 62(2): 1-9. (Russian)

12. Reithmeier RA, Casey JR, Kalli AC, Sansom MS, Alguel Y, Iwata S. Band 3, the human red cell chloride/bicarbonate anion exchanger (AE1, SLC4A1), in a structural context. Biochim Biophys Acta. 2016 Jul;1858(7 Pt A):1507-32. doi: 10.1016/j.bbamem.2016.03.030.

13. Ramazanov VV, Volovelskaya EL, Koptelov VA, Bondarenko VA. Ingibitornaya effektivnost blokatorov anionnogo kanala v sredach s polimernumi krioprotektorami. Visnuk problem biologii i meditsiny. 2011; 3(3): 101-106. (Ukrainian)

14. Zemlianskykh NG, Babijchuk LA. Obrazovanie aktivnuch form kisloroda v eritrositach cheloveka pri kriokonservirovanii s glitserolom i polietilenglikolem. Biofizika. 2019; 64(4): 706-715. (Russian)

15. Van Dort HM, Knowless DW, Chasis JA, Lee G, Mohandas N, Low PS. Analysis of integral membrane protein contributions to the deformability and stability of the human erythrocyte membrane. J. Biol. Chem. 2001; 276(50): 46968-974.

16. Rudenko SV, Crowe J H, Tablin F. Determination of time-dependent shape changes in red blood cells. Biochemistry (Mosc). 1998 Dec;63(12):1385-94.

17. Geekiyanage NM, Balanant MA, Sauret E, Saha S, Flower R, Lim CT, Gu Y. A coarse-grained red blood cell membrane model to study stomatocyte-discocyte-echinocyte morphologies. PLoS One. 2019 Apr 19;14(4): e0215447. doi: 10.1371/journal.pone.0215447. eCollection 2019.

18. Dołowy K, Godlewski Z. Computation of the erythrocyte cell membrane parameters from electrophoretical and biochemical data: stern-like electrochemical model of the cell membrane. J Theor Biol. 1980; 84(4): 709-23. doi: 10.1016/s0022-5193(80)80029-4.

19. Kalli AC, Reithmeier RAF. Interaction of the human erythrocyte Band 3 anion exchanger 1 (AE1, SLC4A1) with lipids and glycophorin A: Molecular organization of the Wright (Wr) blood group antigen. PLoS Comput Biol. 2018 Jul 16;14(7): e1006284. doi: 10.1371/journal.pcbi.1006284. eCollection 2018.

20. Wong P. A basis of echinocytosis and stomatocytosis in the disc-sphere transformations of the erythrocyte. J Theor Biol. 1999 Feb 7;196(3):343-61. doi: 10.1006/jtbi.1998.0845.

21. Pestonjamasp KN, Mehta NG. Effect of antibodies to membrane skeletal proteins on the shape of erythrocytes and their ability to respond to shape-modulating agents. Important role of 4.1 protein in the determination/maintenance of the discoid shape of erythrocytes. Exp Cell Res. 1995 Jul;219(1):74-81. doi: 10.1006/excr.1995.1206.

22. Wall J, Ayoub F, O'Shea P. Interactions of macromolecules with the mammalian cell surface. J Cell Sci. 1995 Jul;108 (Pt 7):2673-82.

23. Namekawa K, Fukuda M, Matsuda M, Yagi Y, Yamamoto K, Sakai K. Nanotechnological characterization of human serum albumin adsorption on wet synthetic polymer dialysis membrane surfaces. ASAIO J. May-Jun 2009; 55(3): 236-42. doi: 10.1097/MAT.0b013e3181984229.

24. Mehta NG. Role of membrane integral proteins in the modulation of red cell shape by albumin, dinitrophenol and the glass effect. Biochim Biophys Acta. 1983 Feb 16;762(1): 9-18. doi: 10.1016/0167-4889(83)90110-6.

25. Rasia M, Bollini A. Red blood cell shape as a function of medium's ionic strength and pH. Biochim Biophys Acta. 1998 Jul 17;1372(2):198-204. doi: 10.1016/s0005-2736(98)00057-1.

26. Tamura A, Fujii T. Roles of charged groups on the surface of membrane lipid bilayer of human erythrocytes in induction of shape change. J Biochem (Tokyo). 1981; 90(3): 629-34.

27. Ramazanov VV, Volovelskaya EL, Koptelov VA, Bondarenko VA. Reaktsionnaya aktivnost sulfgidrilnuch grupp membran eritrotsitov pod vliyaniem polimernuch krioprotektorov. Visnuk problem biologii I meditsiny. 2011; 4: 127-132. (Ukrainian)

28. Apuchovskaia LI, Nikiforova TN, Cholodova YuD. Strukturnue osobennosti integralnogo belka-3 membran eritrositov krus pri D-hipovitaminoze. Ukrainskiy biochimiheskiy zurnal. 1986; 58(5): 27-32. (Ukrainian)

29. Salhany JM, Schopfer LM, Kay MM, Gamble DN, Lawrence C. Differential sensitivity of stilbenedisulfonates in their reaction with band 3 HT (Pro-868-->Leu). Proc Natl Acad Sci USA. 1995 Dec 5; 92(25):11844-8. doi: 10.1073/pnas.92.25.11844.

30. Falke JJ, Chan SI. Molecular mechanisms of band 3 inhibitors. 2. Channel blockers. Biochemistry. 1986; 25(24): 7895-98.
Опубліковано
2021-03-21
Як цитувати
Ramazanov, V., Semenchenko, A., & Rudenko, S. (2021). ВІДНОВЛЕННЯ МОРФОЛОГІЇ КРІОКОНСЕРВОВАНИХ ЕРИТРОЦИТІВ. Актуальні проблеми сучасної медицини: Вісник Української медичної стоматологічної академії, 21(1), 101-108. https://doi.org/10.31718/2077-1096.21.1.101