Влияние инкубации эритроцитов в гипертонических неэлектролитных средах на их осмотическую устойчивость
Установлено, что частичная потеря клеткой К+ в результате гипертонической инкубации в 0,8-1,4 М растворе сахарозы способствует увеличению осмотической устойчивости эритроцитов к гипотоническому шоку (50 мМ раствор NaCl). Чувствительность клеток к изменению осмотических параметров среды после дегидра...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы криобиологии и криомедицины |
|---|---|
| Datum: | 2006 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2006
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137111 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние инкубации эритроцитов в гипертонических неэлектролитных средах на их осмотическую устойчивость / Е.Е. Нипот, С.В. Мелихова, В.А. Бондаренко // Проблемы криобиологии. — 2006. — Т. 16, № 4. — С. 363-369. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860131768598790144 |
|---|---|
| author | Нипот, Е.Е. Мелихова, С.В. Бондаренко, В.А. |
| author_facet | Нипот, Е.Е. Мелихова, С.В. Бондаренко, В.А. |
| citation_txt | Влияние инкубации эритроцитов в гипертонических неэлектролитных средах на их осмотическую устойчивость / Е.Е. Нипот, С.В. Мелихова, В.А. Бондаренко // Проблемы криобиологии. — 2006. — Т. 16, № 4. — С. 363-369. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы криобиологии и криомедицины |
| description | Установлено, что частичная потеря клеткой К+ в результате гипертонической инкубации в 0,8-1,4 М растворе сахарозы способствует увеличению осмотической устойчивости эритроцитов к гипотоническому шоку (50 мМ раствор NaCl). Чувствительность клеток к изменению осмотических параметров среды после дегидратации в растворах неэлектролитов, содержащих валиномицин (конечная концентрация 1мМ), зависит от температуры гипертонической инкубации.
Встановлено, що часткова втрата клітиною К+, спричинена гіпертонічною інкубацією у 0,8-1,4 М розчині сахарози, сприяє зростанню осмотичної стійкості еритроцитів до гіпотонічного шоку (50 мМ розчин NaCl). Чутливість клітин до зміни осмотичних параметрів середовища дегідратації у розчинах неелектролітів, що містять валіноміцин (кінцева концентрація 1 мМ), залежить від температури гіпертонічної інкубації.
Partial K+ loss by cell as a result of hypertonic incubation into 0.8-1.4 M sucrose solution has been established as contributing to an increase in erythrocyte osmotic resistance to hypotonic shock (50 mM NaCl solution). Cell sensitivity to a change in medium osmotic parameters after dehydration in valinomycine-containing non-electrolyte solutions (1mM final concentration) depends on a temperature of hypertonic incubation.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:45:14Z |
| format | Article |
| fulltext |
363 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 16, 2006, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 16, 2006, №4
УДК 57.043:612.111:612.118-544.352.4:547.458.2
Е.Е. НИПОТ*, С.В. МЕЛИХОВА, В.А. БОНДАРЕНКО
Влияние инкубации эритроцитов в гипертонических неэлектролитных
средах на их осмотическую устойчивость
UDC 57.043:612.111:612.118-544.352.4:547.458.2
E.E. NIPOT*, S.V. MELIKHOVA, V.A. BONDARENKO
Effect of Erythrocytes Incubation in Hypertonic Non-Electrolyte
Media on their Osmotic Resistance
Установлено, что частичная потеря клеткой К+ в результате гипертонической инкубации в 0,8-1,4 М растворе сахарозы
способствует увеличению осмотической устойчивости эритроцитов к гипотоническому шоку (50 мМ раствор NaCl).
Чувствительность клеток к изменению осмотических параметров среды после дегидратации в растворах неэлектролитов,
содержащих валиномицин (конечная концентрация 1мМ), зависит от температуры гипертонической инкубации.
Ключевые слова: эритроцит, гипотонический шок, постгипертонический лизис, валиномицин, неэлектролитные среды.
Встановлено, що часткова втрата клітиною К+, спричинена гіпертонічною інкубацією у 0,8-1,4 М розчині сахарози, сприяє
зростанню осмотичної стійкості еритроцитів до гіпотонічного шоку (50 мМ розчин NaCl). Чутливість клітин до зміни
осмотичних параметрів середовища дегідратації у розчинах неелектролітів, що містять валіноміцин (кінцева концентрація 1
мМ), залежить від температури гіпертонічної інкубації.
Ключові слова: еритроцит, гіпотонічний шок, постгіпертонічний лізис, валіноміцин, неелектролітні середовища.
Partial K+ loss by cell as a result of hypertonic incubation into 0.8-1.4 M sucrose solution has been established as contributing to
an increase in erythrocyte osmotic resistance to hypotonic shock (50 mM NaCl solution). Cell sensitivity to a change in medium
osmotic parameters after dehydration in valinomycine-containing non-electrolyte solutions (1mM final concentration) depends on a
temperature of hypertonic incubation.
Key-words: erythrocytes, hypertonic shock, post-hypertonic lysis, valinomycine, non-electrolyte media
* Автор, которому необходимо направлять корреспонденцию:
ул. Переяславская, 23, г. Харьков, Украина 61015; тел.:+38
(057) 373-41-35, факс: +38 (057) 373-30-84, электронная почта:
cryo@online.kharkov.ua
* To whom correspondence should be addressed: 23, Pereyaslavskaya
str., Kharkov, Ukraine 61015; tel.:+380 57 373 4135, fax: +380 57
373 3084, e-mail: cryo@online.kharkov.ua
Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the Na-
tional Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, Ukraine
Институт проблем криобиологии и криомедицины
НАН Украины, г. Харьков
Изучение устойчивости клеток к экспониро-
ванию в гипертонических средах, содержащих
соли и неэлектролиты, имеет важное значение для
разработки новых методов низкотемпературного
консервирования [1, 2, 6, 10]. Действие дегидра-
тации при экспонировании клеток в гиперто-
нической среде зависит как от продолжительности
экспозиции клеток в растворах с повышенной
тоничностью, так и от температуры среды [3, 7,
9]. При модификации состояния клеток в условиях
дегидратации изменяется их чувствительность к
восстановлению физиологических параметров
среды [9]. Вторичные эффекты гипертонической
дегидратации могут сильнее проявляться при
переносе клеток не в изотоническую, а в гипотони-
ческую среду, когда значительно увеличивается их
объем. В этом случае осмотическая устойчивость
клеток будет зависеть от процессов, происходящих
в клетке на этапах гипертонической инкубации.
Цель данной работы – исследовать факторы,
контролирующие чувствительность эритроцитов
к изменению осмотических параметров среды.
Studying a cell resistance to exposure to the salts-
and non-electrolyte- contained hypertonic solutions
is of importance when elaborating new ways for low
temperature preservation [1, 2, 6, 10]. Dehydration
effect under cell exposure to hypertonic medium
depends on either exposure duration in solution with
an increased tonicity or medium temperature [3, 7, 9].
Sensitivity of cells to recovering physiological parame-
ters of the medium changes with modifying their state
under dehydration [9]. Secondary effects of hypertonic
dehydration may be more manifested during cell
transfer not into isotonic, but hypotonic medium when
their volume significantly increases. In this case a cell
osmotic resistance will depend on the processes,
occurring in cell at hypertonic incubation stages.
This research was aimed to investigate the factors,
controlling erythrocyte sensitivity to change in
medium osmotic parameters.
Materials and methods
Erythrocytes of human preserved blood have been
used in the research. Cells were thrice washed-out with
0
15
30
45
60
75
90
0 4 8 12 16 20 24
1
2
3
4
5
364 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 16, 2006, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 16, 2006, №4
Материалы и методы
В экспериментах были использованы эритро-
циты консервированной крови человека. Клетки
трижды отмывали 10-кратным объемом физио-
логического раствора (150 мМ NaCl, 10 мМ трис-
HCl, рH 7,4) центрифугированием при 2000 g в
течение 3-х минут. Плазму, лейкоцитарную пленку
и надосадки удаляли методом аспирации. Упако-
ванный осадок эритроцитов хранили при 4°С и
использовали в течение 3-4-х часов.
Осмотическую устойчивость эритроцитов опре-
деляли следующим образом: 100 мкл упакованного
осадка эритроцитов помещали в 1 мл гипертони-
ческого раствора сахарозы (0,8; 1 ; 1,2 ; 1,4 М
сахарозы, 5 мМ фосфатного буфера, рН 7,4) или
1 мл физиологического раствора (150 мМ NaСl,
5 мМ фосфатного буфера, рН 7,4) и инкубировали
при 0 или 37°С в различные промежутки времени
(в ряде экспериментов гипертоническая среда
содержала 1 мкМ валиномицина – специфического
переносчика ионов К+). Затем аликвоту клеток
(6-10 мкл) из указанных растворов переносили в
2 мл гипотонического раствора (50 мМ NaСl, 10
мМ фосфатного буфера, рН 7,4) при комнатной
температуре. Таким же образом измеряли и уро-
вень постгипертонического лизиса, только клетки
переносили в физиологический раствор.
Для регистрации динамики гемолиза эритро-
цитов была использована установка для измерения
светорассеяния клеточных суспензий, созданная на
базе монохроматора СФ-4А. В кювету с 2 мл
изотонического раствора при постоянном пере-
мешивании вводили 6-10 мкл суспензии клеток.
При статистической обработке результатов
использовали традиционный метод определения
стандартного отклонения.
Результаты и обсуждение
Как видно из данных, представленных на рис. 1,
эритроциты человека характеризуются высокой
чувствительностью к переносу в гипотоническую
среду (50 мМ NaCl), если их предварительно инку-
бируют в растворе с концентрацией 150 мМ NaCl
при 0°С (кривая 1).
Иная картина наблюдается, если клетки перед
переносом в гипотонический раствор инкубируют
в гипертонических сахарозных средах в интервале
0,8-1,4 M (рис. 1, кривые 2-5). Чувствительность
клеток к гипотоническому шоку зависит от осмо-
лярности сахарозной среды и продолжительности
инкубации в гипертонических растворах.
В условиях гипертонической инкубации при
0°С в течение 6 ч чувствительность эритроцитов к
гипотоническому шоку уменьшается с увеличе-
нием осмолярности сахарозной среды. При увели-
чении продолжительности инкубации их чувстви-
a 10-fold volume of physiological solution (150 mM
NaCl, 10 mM tris-HCl, pH 7.4) by 3 min centrifugation
at 2000 g. Plasm, buffy coat layer and supernatants
were removed using aspiration. Packed sediment of
erythrocytes was stored at 4°C and used within 3-4 hrs.
Erythrocyte osmotic resistance was determined as
follows: 100 мl of packed erythrocyte sediment were
placed into 1 ml sucrose hypertonic solution (0.8; 1;
1.2; 1.4 M sucrose), 5 mM phosphate buffer (pH 7.4)
or 1 ml physiological solution (150 mM NaCl, 5 mM
phosphate buffer, pH 7.4) and incubated at 0 or 37°C
within different time intervals (in some experiments
hypertonic medium contained 1мM valinomycine:
specific carrier for K+ ions). Then a cell aliquot (6-
10 µl) was transferred out of mentioned solutions into
2 ml hypotonic solution (50 mM NaCl, 10 mM
phosphate buffer, pH 7.4) at room temperature.
Procedure for measuring the level of post-hypertonic
lysis was the same but cells were transferred into
physiological solution.
Device for measuring light scattering of cell sus-
pensions, designed at the base of CF-4A monochro-
mator was used for recording dynamics of erythrocyte
hemolysis. We introduced 6-10 µl of cell suspension
into cuvette with 2 ml isotonic solution at a constant
mixing.
Statistical processing was done using the standard
method for determining standard deviation.
Results and discussion
As Fig. 1 shows, human erythrocytes are charac-
terised with a high sensitivity to transfer into hypotonic
Рис. 1. Зависимость уровня гипотонического гемолиза
эритроцитов от времени их экспозиции в растворах ги-
пертонической сахарозы различной концентрации при
0°С: 1 – контроль; 2 – 0,8 М; 3 – 1 М; 4 – 1,2 М; 5 – 1,4 М.
Fig. 1. Dependency of level of erythrocyte hypotonic
hemolysis on time of their exposure in hypertonic sucrose
solutions with different concentration at 0°C: 1 – control;
2 – 0.8 M; 3 – 1M; 4 – 1.2 M; 5 – 1.4 M.
Время, ч Time, hrs
Ге
м
ол
из
, %
H
em
ol
ys
is
, %
365 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 16, 2006, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 16, 2006, №4
тельность снижается, если концентрация сахарозы
в среде составляет 0,8-1,0 M (рис.1, кривые 2, 3) и
возрастает при концентрации сахарозы 1,2-1,4 M
(рис. 1, кривые 4, 5). Следовательно, при длитель-
ной инкубации клеток в гипертонических условиях
увеличение чувствительности клеток к гипотони-
ческому шоку наблюдается, если они подвер-
гаются сильному стрессу (рис. 1, кривые 4-5). Как
показало параллельное тестирование таких клеток
в физиологическом растворе, увеличение гемолиза
для 1,2 и 1,4 М сахарозы после 7 ч инкубации свя-
зано с гипертоническим гемолизом части клеток в
растворах сахарозы [4], а не с изменением чувстви-
тельности дегидратированных клеток к гипотони-
ческой обработке (данные не приведены). Таким
образом, при экспозиции клеток в гипертоничес-
ких растворах сахарозы при 0°С, с одной стороны,
увеличивается осмотическая стабильность эритро-
цитов, что проявляется в возникновении устой-
чивости таких клеток к гипотонической обработке,
с другой – часть клеток под действием гипертонии
разрушается [4].
Аналогичные эксперименты были проведены
при 37°С (рис. 2). Гипертоническая инкубация
эритроцитов при этой температуре приводит к рез-
кому изменению временной реакции клеток. Так,
область минимального гемолиза локализуется уже
в пределах первых минут инкубации, в отличие от
5-6 ч при 0°С (см. рис. 1). Это может быть обуслов-
лено различиями в скоростях перераспределения
ионов в клетках на этапе гипертонической инку-
бации при 37 и 0°С. Также следует отметить, что
medium (50 mM NaCl) if preliminarily incubated in
solution with 150 mM NaCl concentration at 0°C
(curve 1).
Another picture is observed if cells are incubated
in hypertonic sucrose media within 0.9-1.4 M interval
before transferring them into hypotonic solution
(Fig. 1, curves 2-5). Cells sensitivity to hypotonic
shock depends on sucrose medium osmolarity and
incubation duration in hypertonic solutions.
Erythrocyte sensitivity to hypotonic shock reduces
with an increase in sucrose medium osmolarity under
hypertonic incubation at 0°C within 6 hrs. With an
increase in incubation duration their sensitivity reduces
when sucrose concentration in the medium is 0.8-1.0 M
(Fig. 1, curves 2, 3) and it increases at sucrose
concentration of 1.2-1.4 M (Fig. 1, curves 4, 5). Conse-
quently, at a long-term cell incubation into hypertonic
conditions an increase in cell sensitivity to hypotonic
shock is observed if they undergo hard stress (Fig. 1,
curves 4-5). Simultaneous testing of these cells in
physiological solution has demonstrated that hemo-
lysis increase for 1.2 and 1.4 M sucrose after 7 hrs
incubation is associated with hypertonic hemolysis of
a part of cells in sucrose solutions [4], but not with a
change in dehydrated cell sensitivity to hypotonic
treatment (data are not shown). Thus, under cell
exposure in sucrose hypertonic solutions at 0°C there
is, on one hand, an augmentation of erythrocyte
osmotic stability, manifested in appearance of these
cells resistance to hypotonic treatment and, on another
hand, a part of cells destroys under hypertonic effect
[4].
The same experiments were carried-out at 37°C
(Fig. 2). Erythrocyte hypertonic incubation at this
temperature results in a sharp change of time cell
response. Thus, the area of minimum hemolysis is
localised even within the limits of first minutes of
incubation in contrast to 5-6 hrs at 0°C (see Fig. 1).
This may be stipulated with the differences in ion
redistribution rates into cells at the stage of hypertonic
incubation at 37 and 0°C. Of note is that at 37°C an
osmotic resistance of cells is much lower than at 0°C
and does not practically develop under erythrocyte
incubation in 1 and 1.2 M sucrose solution. This is
associated with more manifested damaging hypertonic
effect on erythrocyte membrane at 37 than at 0°C.
During incubation for more than 4-5 min in erythrocyte
membrane there is probably appearance of the defects,
resulting in irreversible damage of erythrocytes during
their transfer into hypotonic conditions that is con-
firmed also with available posthypertonic hemolysis
after 4-5 min of incubation (its level makes appro-
ximately 20% and is further growing) [4, 8]. Thus at
37°C two processes take place: during the first one
under the effect of sucrose hypertonic solutions the
resistance to hypotonic treatment within the first
0
20
40
60
80
100
0 4 8 12
2
1
3
4
Время, мин Time, min
Ге
м
ол
из
, %
H
em
ol
ys
is
, %
Рис. 2. Зависимость уровня гипотонического гемолиза
эритроцитов от времени их экспозиции в растворах
гипертонической сахарозы различной концентрации
при 37°С: 1 – контроль; 2 – 0,8 М; 3 – 1 М; 4 – 1,2 М.
Fig. 2. Dependency of level of erythrocyte hypotonic
hemolysis on time of their exposure in hypertonic sucrose
solutions with different concentration at 37°C: 1 – control;
2 – 0.8 M; 3 – 1M; 4 – 1.2 M.
366 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 16, 2006, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 16, 2006, №4
incubation minutes appears, during the second one an
increased incubation duration results in the disorder
of barrier properties of membrane and is manifested
in lessening of the cell resistance to hypotonic shock
after 4 min of incubation in hypertonic medium, that
is related to the growth of posthypertonic hemolysis
under the given conditions.
The fact that during exposure to hypertonic
solutions of non-electrolytes the cells lose a major part
of K+ [5, 7] served as the base for supposing about its
participation in the process of appearance of cell
resistance to hypotonic treatment. To check this
hypothesis the cells were exhausted on K+ by their
exposure to sucrose solutions in valinomycine pre-
sence. Fig. 3 shows that erythrocytes treated with
valinomycine practically lose the sensitivity to
hypotonic shock even within the limits of one hour of
hypertonic incubation at 0°C, moreover the observed
effect does not depend on osmolarity of sucrose
medium. The obtained data testify to the fact that an
increase in permeability of membrane for K+
accelerates the getting of resistance to hypotonic
treatment by a cell.
The same experiments were performed at 37°C (the
data are not presented). It has been found that under
these conditions the erythrocytes do not gain the
resistance to hypotonic treatment. It means, at 37°C
valinomycine significantly accelerates the redistri-
bution of K+ ions [5] and this is the cause of additional
sharp volumetric change in cells, that can be
при 37°С осмотическая устойчивость клеток
выражена намного слабее, чем при 0°С, и практи-
чески не развивается при инкубации эритроцитов
в 1 и 1,2 М растворе сахарозы. Видно, что это
связано с более выраженным повреждающим
действием гипертонии на мембрану эритроцита
при 37°С, чем при 0°С. Вероятно, при инкубации
клеток свыше 4-5 мин в мембране эритроцита
возникают дефекты, приводящие к необратимому
повреждению эритроцитов при переносе их в
гипотонические условия, что подтверждается
также наличием постгипертонического гемолиза
после 4-5 мин инкубации (его уровень составляет
примерно 20% и растет в дальнейшем) [4, 8].
Таким образом, при 37°С имеют место два про-
цесса: первый – под действием гипертонических
растворов сахарозы возникает устойчивость к
гипотонической обработке в первые минуты
инкубации; второй – увеличение продолжитель-
ности инкубации приводит к нарушению барьер-
ных свойств мембраны и проявляется в уменьше-
нии устойчивости клеток к гипотоническому шоку
после 4-х минут инкубации в гипертонической
среде, что связано с ростом постгипертонического
гемолиза в данных условиях.
Тот факт, что при экспонировании в гипертони-
ческих растворах неэлектролитов клетка теряет
большую часть К+ [5, 7], послужил основой для
предположения об его участии в процессе возник-
новения устойчивости клеток к гипотонической
обработке. Для проверки этой гипотезы клетки
истощали по К+ , экспонируя их в растворах саха-
розы в присутствии валиномицина. Как видно из
данных рис. 3, эритроциты, обработанные валино-
мицином, практически теряют чувствительность
к гипотоническому шоку уже в пределах одного
часа гипертонической инкубации при 0°С, причем
наблюдаемый эффект не зависит от осмолярности
сахарозной среды. Полученные данные свидетель-
ствуют о том, что увеличение проницаемости мем-
браны для К+ приводит к более быстрому повы-
шению устойчивости клетки к гипотонической
обработке.
Аналогичные эксперименты были проведены
и при 37°С (данные не приведены). Установлено,
что в этих условиях эритроциты не приобретают
устойчивости к гипотонической обработке. Веро-
ятно, при 37°С валиномицин значительно ускоряет
перераспределение ионов К+ [5], а это является
причиной дополнительного резкого объемного из-
менения клеток, что можно рассматривать как
повреждающий фактор уже на этапе гипертони-
ческой инкубации эритроцитов. Валиномицин мо-
жет оказывать повреждающее действие на мем-
брану эритроцитов в гипертонических условиях
при 37°С.
0
15
30
45
60
75
90
0 15 30 45 60
1
2
3
4
Время, мин Time, min
Ге
м
ол
из
, %
H
em
ol
ys
is
, %
Рис. 3. Зависимость уровня гипотонического гемолиза
эритроцитов от времени их экспозиции в растворах
гипертонической сахарозы различной концентрации
при 0°С при наличии 1 мкМ валиномицина: 1 – 0,8 М;
2 – 1 М; 3 – 1,2 М; 4 – 1,4 М.
Fig. 3. Dependency of level of erythrocyte hypotonic hemo-
lysis on time of their exposure in hypertonic sucrose solu-
tions with different concentration at 0°C at the presence of
1µM valinomycine: 1 – 0.8 M; 2 – 1M; 3 – 1.2 M; 4 –
1.4 M.
367 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 16, 2006, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 16, 2006, №4
considered as a damaging factor even at the stage of
hypertonic incubation of erythrocytes. Valinomycine
may render impairing effect on membrane of
erythrocytes under hypertonic conditions at 37°C.
To elucidate whether K+ release is determining
process in appearance of cell resistance to hypotonic
treatment, they were exposed to physiological solution
in the presence of 1 µM valinomycine, afterwards there
were placed into hypotonic medium. Cell incubation
with valinomycine results in an increase of their
resistance to hypotonic treatment (Fig. 4). At 0°C quite
a complete integrity of cells to hypotony was observed
after 150 min incubation in physiological solution with
valinomycine, meanwhile after 5 min at 37°C. If to
compare these data with those about the kinetics of
K+ yield out of cells in presence of 1 µM valinomycine
in physiological solution [5], then the correlation
between cells’ gained resistance to hypotony treatment
and K+ yield is revealed. Therefore, cell resistance to
hypotony depends on the presence of K+ inside cells.
K+ concentration reduction leads to a decrease in
intracellular osmolarity that likely determines cell
resistance to hypotonic treatment.
The necessity of studying the change in cell
sensitivity to posthypertonic lysis at their exhaustion
on K+ in sucrose hypertonic solutions and dependence
of this process on incubation temperature appears.
With this aim the cells were exposed to 0.8 M sucrose
solution with and with no 1 µM valinomycine at 37°C.
Fig. 5 demonstrates that the level of posthypertonic
Чтобы выяснить, является ли освобождение К+
определяющим процессом в возникновении устой-
чивости клеток к гипотонической обработке, их
экспонировали в физиологическом растворе в
присутствии 1 мкМ валиномицина, после чего по-
мещали в гипотоническую среду. Инкубация
клеток с валиномицином приводит к увеличению
их устойчивости к гипотонической обработке
(рис. 4). При 0°С практически полная сохранность
клеток в гипотонии наблюдалась после 150 мин
инкубации в физиологическом растворе с валино-
мицином, тогда как при 37°С – после 5 мин. Если
провести сравнительный анализ этих данных с
данными по кинетике выхода К+ из клетки в при-
сутствии 1мкМ валиномицина в физиологическом
растворе [5], то обнаруживается корреляция между
приобретением клетками устойчивости к гипото-
нической обработке и выходом К+. Следовательно,
устойчивость клеток к гипотонии может зависеть
от наличия К+ внутри клетки. Снижение концен-
трации К+ приводит к уменьшению внутриклеточ-
ной осмолярности, что, по-видимому, и определяет
устойчивость эритроцитов к гипотонической обра-
ботке.
Возникает необходимость изучения изменения
чувствительности клеток к постгипертоническому
лизису при истощении их по К+ в гипертонических
растворах сахарозы и зависимости этого процесса
от температуры инкубации. Для этого клетки
экспонировали в 0,8 М растворе сахарозы при на-
0
15
30
45
60
75
90
0 30 60 90 120 150
12
0
20
40
60
80
100
0 10 20 30 40
1
2
Время, мин Time, min
Ге
м
ол
из
, %
H
em
ol
ys
is
, %
Время, мин Time, min
Ге
м
ол
из
, %
H
em
ol
ys
is
, %
Рис. 5. Зависимость величины постгипертонического
гемолиза эритроцитов, измеряемого при перенесении
их в физиологический раствор, от времени их инкуба-
ции в 0,8 М растворе сахарозы при 37°С: 1 – без валино-
мицина; 2 – при наличии 1 мкМ валиномицина.
Fig. 5. Dependency of the value of erythrocyte post-
hypertonic hemolysis, measured during transferring into
physiological solution, on time of their incubation into 0.8 M
sucrose solutions at 37°C: 1 – free of valinomycine; 2 – in
presence of 1 µM valinomycine.
Рис. 4. Зависимость уровня гипотонического гемолиза
эритроцитов от времени их экспозиции в физиоло-
гическом растворе при наличии 1 мкМ валиномицина
при различных температурах: 1 – 0°С; 2 – 37°С.
Fig. 4. Dependency of level of erythrocyte hypotonic
hemolysis on time of their exposure in physiological solution
at 1µM valinomycine presence at different temperatures:
1 – 0°C; 2 – 37°C.
368 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 16, 2006, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 16, 2006, №4
lysis is higher in valinomycine presence, especially
within the first incubation minutes. The same experi-
ment was performed at 0°C. The cells were exposed
to 1.2 M sucrose solution with and with no 1mM
valinomycine for 6 hr. Herewith the level of posthyper-
tonic hemolysis did not differ (data are not presented).
One may suppose that higher sensitivity of erythro-
cytes to post-hypertonic hemolysis under conditions
of their preliminary hypertonic incubation at 37°C is
caused by additional volumetric changes of cells under
the effect of ionophore at this stage. In this case the
temperature (37°C) acts as the factor significantly
accelerating the process of potassium release and as a
consequence of osmotically bound water that may be
one of the causes of a rise in sensitivity of erythrocytes
to the change of osmotic parameters of the medium.
Valinomycine affects the membrane structure and its
presence may vary the response of erythrocytes to
temperature and osmotic effects from the point of view
of structural integrity of cells. Thus strengthening of
posthypertonic hemolysis at 37°C in presence of
valinomycine can be stipulated with damaging effect
of this ionophore on membrane structures of a cell.
At 0°C valinomycine does not probably cause a
manifested damaging effect on membrane structure
and therefore the level of posthypertonic hemolysis
both with and with no valinomycine does not
statistically an significantly differ.
Conclusions
An increase in erythrocyte resistance to the transfer
into hypotonic conditions (50 mM NaCl) after
exposure in hypertonic row (0.8-1.4 M) of sucrose is
the result of partial loss of intracellular K+, that dec-
reases intracellular osmolarity and the cell does not
approach its critical hemolytical volume in hypotony.
However rapid cell exhaustion on K+ with
valinomycine (a specific transporter of potassium ions)
does not lead to a rise in cell resistance to post-
hypertonic lysis that may be related to sharp volumetric
changes in cells at simultaneous effect of ionophore
and high tonicity of incubation medium, as well as
impairing effect of valinomycine on membrane of
erythrocytes.
личии и отсутствии 1 мкМ валиномицина при
37°С. Как видно из данных рис. 5, уровень пост-
гипертонического лизиса выше при наличии вали-
номицина, особенно в первые минуты инкубации.
Аналогичный эксперимент был проведен при 0°С.
Клетки экспонировали в 1,2 М растворе сахарозы
при наличии и отсутствии 1 мМ валиномицина в
течение 6 ч. При этом уровень постгипертоничес-
кого гемолиза не отличался (данные не приведе-
ны). Можно предположить, что более высокая
чувствительность эритроцитов к постгипертони-
ческому лизису в условиях их предварительной
гипертонической инкубации при 37°С вызвана
дополнительными объемными изменениями
клеток под действием ионофора на этом этапе. В
данном случае температура (37°С) выступает как
фактор, значительно ускоряющий процесс выхода
калия, и, как следствие, осмотически связанной
воды, что может являться одной из причин
увеличения чувствительности эритроцитов к изме-
нению осмотических параметров среды. С другой
стороны, валиномицин влияет на структуру мем-
браны и его наличие может изменять ответ эритро-
цитов на температурное и осмотическое воздей-
ствие с точки зрения структурной целостности
клеток. Таким образом, усиление постгипертони-
ческого гемолиза при 37°С в присутствии валино-
мицина может быть обусловлено повреждающим
действием этого ионофора на мембранные струк-
туры клетки. При 0°С, вероятно, валиномицин не
оказывает выраженного повреждающего действия
на структуру мембраны, поэтому уровень постги-
пертонического гемолиза как при наличии, так и
отсутствии валиномицина достоверно не отли-
чается.
Выводы
Таким образом, увеличение устойчивости
эритроцитов к переносу в условия гипотонии
(50 мМ NaCl) после экспонирования в гипертони-
ческом ряду (0,8-1,4 М) сахарозы является ре-
зультатом частичной потери внутриклеточного К+,
что уменьшает внутриклеточную осмолярность и
приводит к тому, что клетка не достигает своего
критического гемолитического объема в гипото-
нии.
Однако быстрое истощение клеток по калию с
помощью специфического переносчика ионов
калия (валиномицина) не приводит к повышению
устойчивости клеток к постгипертоническому ли-
зису, что может быть связано с резкими объемными
изменениями клеток при одновременном воздейст-
вии ионофора и высокой тоничности среды инку-
бации, а также с повреждающим действием вали-
номицина на мембрану эритроцитов.
Reference
Belous A.M., Bondarenko V.A., Babiychuk L.A., Bondaren-
ko T.P. Uniform mechanism of cells damage under thermal
shock, freezing and posthypertonic lysis // Kriobiologiya.–
1985.– N2.– P. 25-32.
Bondarenko V.A., Bondarenko T.P., Rudenko S.V. Effects of
dehydration in the control of cold and osmotic cell sensitivity //
Problems of Cryobiology.– 1992.– N4.– P. 14-26.
Bondarenko T.P., Lupilova N.A. Medium osmolarity and tempe-
rature as the factors that control erythrocyte behavoiur //
Problems of Cryobiology.– 1997.– N4.– P. 43-47.
1.
2.
3.
369 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 16, 2006, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 16, 2006, №4
Литература
Белоус А.М., Бондаренко В.А., Бабийчук Л.А., Бондарен-
ко Т.П. Единый механизм повреждения клеток при
термальном шоке, замораживании и постгипертоническом
лизисе // Криобиология.– 1985.– №2.– С. 25-32.
Бондаренко В.А., Бондаренко Т.П., Руденко С.В. Эффекты
дегидратации в контроле холодовой и осмотической
чувствительности клеток // Пробл. криобиологии.– 1992.–
N4.– С. 14-26.
Бондаренко Т.П., Лупилова Н.А. Осмолярность и темпе-
ратура среды как факторы, контролирующие поведение
эритроцитов // Пробл. криобиологии.– 1997.– N4.– С. 43-47.
Нипот Е.Е. Роль температуры как фактора, определяю-
щего чувствительность эритроцитов к гипертоническому
и постгипертоническому лизису // Пробл. криобиологии.–
1997.– N1-2.– С. 87-90.
Пересецкая Н.М. Исследование Са2+-зависимых транспор-
та калия и изменения объема в регидратированных
эритроцитах человека: Автореф. дис. ... канд. биол. наук.–
Харьков, 1995.– 24 с.
Поздняков В.В., Бондаренко В.А. “Объемный сдвиг” как
фактор, контролирующий осмотическую устойчивость
эритроцитов в растворах низкомолекулярных криопро-
текторов // Физико-химические свойства и биологическое
действие криопротекторов. Сб. науч. тр.– Харьков, 1990.–
С. 115-123.
Farrant J., Woolgar A.E. Human red cells under hypertonic
conditions: a model system for investigating freezing damage
2. Sucrose // Cryobiology.– 1972.– Vol. 9, N2.– P. 16-21.
Minetti M., Ceccarini M., Di Stasi A.M.M. Role of membrane
thermotropic properties on hypotonic hemolysis and hypertonic
cryohemolysis of human red blood cells // J. Cell Biochem.–
1984.– Vol. 25, N2.– P. 61-72.
Pegg D.E., Diaper M.P. On the mechanism of injury to slowly
frozen erythrocytes // Biophys. J.– 1988.– Vol. 54, N3.–
P. 471-488.
Richiery A.N., Mel H.C. Temperature effects on osmotic fragility
of the erythrocyte membrane // Biochim. Biophys. Acta.–
1985.– Vol 81, N3.– P. 41-50.
Поступила 20.09.2005
Nipot E.E. Role of temperature as the factor determining
sensitivity of erythrocytes to hypertonic and posthypertonic
lysis // Problems of Сryobiology.– 1997.– N1-2.– P. 87-90.
Peresetskaya N.M. Study of the Ca2+-dependent transport of
potassium and volume changes in human rehydrated
erythrocytes: Author abstract of thesis ... cand. of biol.
sciences.– Kharkov, 1995.– 24 p.
Pozdnyakov V.V., Bondarenko V.A. “Volumetric shift” as the
factor, controlling osmotic resistance of erythrocytes in low-
molecular cryoprotectant solutions // Physical and chemical
properties and biological action of cryoprotectants. Collection
of scientific papers.– Kharkov, 1990.– P. 115-123.
Farrant J., Woolgar A.E. Human red cells under hypertonic
conditions: a model system for investigating freezing damage
2. Sucrose // Cryobiology.– 1972.– Vol. 9, N2.– P. 16-21.
Minetti M., Ceccarini M., Di Stasi A.M.M. Role of membrane
thermotropic properties on hypotonic hemolysis and hypertonic
cryohemolysis of human red blood cells // J. Cell Biochem.–
1984.– Vol. 25, N2.– P. 61-72.
Pegg D.E., Diaper M.P. On the mechanism of injury to slowly
frozen erythrocytes // Biophys. J.– 1988.– Vol. 54, N3.–
P. 471-488.
Richiery A.N., Mel H.C. Temperature effects on osmotic fragility
of the erythrocyte membrane // Biochim. Biophys. Acta.–
1985.– Vol 81, N3.– P. 41-50
Accepted in 20.09.2005
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-137111 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:45:14Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Нипот, Е.Е. Мелихова, С.В. Бондаренко, В.А. 2018-06-16T23:19:11Z 2018-06-16T23:19:11Z 2006 Влияние инкубации эритроцитов в гипертонических неэлектролитных средах на их осмотическую устойчивость / Е.Е. Нипот, С.В. Мелихова, В.А. Бондаренко // Проблемы криобиологии. — 2006. — Т. 16, № 4. — С. 363-369. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137111 57.043:612.111:612.118-544.352.4:547.458.2 Установлено, что частичная потеря клеткой К+ в результате гипертонической инкубации в 0,8-1,4 М растворе сахарозы способствует увеличению осмотической устойчивости эритроцитов к гипотоническому шоку (50 мМ раствор NaCl). Чувствительность клеток к изменению осмотических параметров среды после дегидратации в растворах неэлектролитов, содержащих валиномицин (конечная концентрация 1мМ), зависит от температуры гипертонической инкубации. Встановлено, що часткова втрата клітиною К+, спричинена гіпертонічною інкубацією у 0,8-1,4 М розчині сахарози, сприяє зростанню осмотичної стійкості еритроцитів до гіпотонічного шоку (50 мМ розчин NaCl). Чутливість клітин до зміни осмотичних параметрів середовища дегідратації у розчинах неелектролітів, що містять валіноміцин (кінцева концентрація 1 мМ), залежить від температури гіпертонічної інкубації. Partial K+ loss by cell as a result of hypertonic incubation into 0.8-1.4 M sucrose solution has been established as contributing to an increase in erythrocyte osmotic resistance to hypotonic shock (50 mM NaCl solution). Cell sensitivity to a change in medium osmotic parameters after dehydration in valinomycine-containing non-electrolyte solutions (1mM final concentration) depends on a temperature of hypertonic incubation. ru Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии и криомедицины Теоретическая и экспериментальная криобиология Влияние инкубации эритроцитов в гипертонических неэлектролитных средах на их осмотическую устойчивость Effect of erythrocytes incubation in hypertonic non-electrolyte media on their osmotic resistance Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние инкубации эритроцитов в гипертонических неэлектролитных средах на их осмотическую устойчивость Нипот, Е.Е. Мелихова, С.В. Бондаренко, В.А. Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| title | Влияние инкубации эритроцитов в гипертонических неэлектролитных средах на их осмотическую устойчивость |
| title_alt | Effect of erythrocytes incubation in hypertonic non-electrolyte media on their osmotic resistance |
| title_full | Влияние инкубации эритроцитов в гипертонических неэлектролитных средах на их осмотическую устойчивость |
| title_fullStr | Влияние инкубации эритроцитов в гипертонических неэлектролитных средах на их осмотическую устойчивость |
| title_full_unstemmed | Влияние инкубации эритроцитов в гипертонических неэлектролитных средах на их осмотическую устойчивость |
| title_short | Влияние инкубации эритроцитов в гипертонических неэлектролитных средах на их осмотическую устойчивость |
| title_sort | влияние инкубации эритроцитов в гипертонических неэлектролитных средах на их осмотическую устойчивость |
| topic | Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| topic_facet | Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137111 |
| work_keys_str_mv | AT nipotee vliânieinkubaciiéritrocitovvgipertoničeskihneélektrolitnyhsredahnaihosmotičeskuûustoičivostʹ AT melihovasv vliânieinkubaciiéritrocitovvgipertoničeskihneélektrolitnyhsredahnaihosmotičeskuûustoičivostʹ AT bondarenkova vliânieinkubaciiéritrocitovvgipertoničeskihneélektrolitnyhsredahnaihosmotičeskuûustoičivostʹ AT nipotee effectoferythrocytesincubationinhypertonicnonelectrolytemediaontheirosmoticresistance AT melihovasv effectoferythrocytesincubationinhypertonicnonelectrolytemediaontheirosmoticresistance AT bondarenkova effectoferythrocytesincubationinhypertonicnonelectrolytemediaontheirosmoticresistance |