Модифицирующее влияние амфипатических соединений на чувствительность эритроцитов к изменению осмотических и температурных условий среды
Исследовали влияние амфипатических соединений на чувствительность эритроцитов к гипертоническому шоку при переносе в 4,0 М NaCl и гипертоническому криогемолизу при охлаждении от 37 до 0°С. Установлено, что независимо от природы действующего агента его влияние на сохранность клеток при гипертоническо...
Saved in:
| Published in: | Проблемы криобиологии и криомедицины |
|---|---|
| Date: | 2003 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2003
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138149 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Модифицирующее влияние амфипатических соединений на чувствительность эритроцитов к изменению осмотических и температурных условий среды / Ф. Абу-Аль Асаль, С.В. Мелихова, В.А. Бондаренко // Проблемы криобиологии. — 2003. — № 3. — С. 30–37. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-138149 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Абу-Аль Асаль, Ф. Мелихова, С.В. Бондаренко, В.А. 2018-06-18T09:56:40Z 2018-06-18T09:56:40Z 2003 Модифицирующее влияние амфипатических соединений на чувствительность эритроцитов к изменению осмотических и температурных условий среды / Ф. Абу-Аль Асаль, С.В. Мелихова, В.А. Бондаренко // Проблемы криобиологии. — 2003. — № 3. — С. 30–37. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0233-7673 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138149 57.043:577.352.4:611.018.51 Исследовали влияние амфипатических соединений на чувствительность эритроцитов к гипертоническому шоку при переносе в 4,0 М NaCl и гипертоническому криогемолизу при охлаждении от 37 до 0°С. Установлено, что независимо от природы действующего агента его влияние на сохранность клеток при гипертоническом гемолизе и гипотоническом шоке носит сходный характер. При гипертоническом шоке для каждого исследуемого соединения наблюдается область концентраций, при которой защитный эффект является максимальным. При высоких концентрациях амфипата в условиях гипертонии наблюдается прогемолитический эффект соединения. При переносе в 4,0 М NaCl защитный эффект амфипатов проявляется также в изменении температурной зависимости чувствительности эритроцитов к гипертоническому шоку. Досліджували вплив амфіпатичних сполук на чутливість еритроцитів до гіпертонічного шоку при переносі в 4,0 М NaCl і гіпертонічного кріогемолізу при охолодженні від 37 до 0°С. Установлено, що незалежно від природи діючого агента його вплив на схоронність клітин при гіпертонічному гемолізі і гіпотонічному шоку носить подібний характер. В умовах гіпертонічного шоку для кожної досліджуваної сполуки спостерігається область концентрацій, при яких захисний ефект є максимальним. При більш високих концентраціях речовини в умовах гіпертонії починає виявлятися прогемолітичний ефект сполуки. При переносі в 4,0 М NaCl захисний ефект амфіпатів виявляється також у зміні температурної залежності чутливості еритроцитів до гіпертонічного шоку. The effect of amphipatic compounds on the erythrocyte sensitivity to hypertonic stress when transferring into 4.0 M NaCl and hypertonic cryohemolysis under cooling from 37 down to 0°C was investigated. It was established, that independently on the nature of the acting agent its effect on cell preservation under hypertonic hemolysis and hypertonic stress was the similar. The concentration range, where the protective effect is maximum, is manifested under hypertonic stress for each studied compound. Under high amphipate concentrations under hypertonic conditions the prohemolytic effect of the compound is noted. When transferring into 4.0 M NaCl the protective effect of amphipate is also manifested in a change of temperature dependence of erythrocyte susceptibility to hypertonic stress. ru Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии и криомедицины Теоретическая и экспериментальная криобиология Модифицирующее влияние амфипатических соединений на чувствительность эритроцитов к изменению осмотических и температурных условий среды Modifying Effect of Amphipatic Compounds on Erythrocyte Sensitivity to the Change in the Medium Osmotic and Temperature Conditions Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Модифицирующее влияние амфипатических соединений на чувствительность эритроцитов к изменению осмотических и температурных условий среды |
| spellingShingle |
Модифицирующее влияние амфипатических соединений на чувствительность эритроцитов к изменению осмотических и температурных условий среды Абу-Аль Асаль, Ф. Мелихова, С.В. Бондаренко, В.А. Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| title_short |
Модифицирующее влияние амфипатических соединений на чувствительность эритроцитов к изменению осмотических и температурных условий среды |
| title_full |
Модифицирующее влияние амфипатических соединений на чувствительность эритроцитов к изменению осмотических и температурных условий среды |
| title_fullStr |
Модифицирующее влияние амфипатических соединений на чувствительность эритроцитов к изменению осмотических и температурных условий среды |
| title_full_unstemmed |
Модифицирующее влияние амфипатических соединений на чувствительность эритроцитов к изменению осмотических и температурных условий среды |
| title_sort |
модифицирующее влияние амфипатических соединений на чувствительность эритроцитов к изменению осмотических и температурных условий среды |
| author |
Абу-Аль Асаль, Ф. Мелихова, С.В. Бондаренко, В.А. |
| author_facet |
Абу-Аль Асаль, Ф. Мелихова, С.В. Бондаренко, В.А. |
| topic |
Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| topic_facet |
Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| publishDate |
2003 |
| language |
Russian |
| container_title |
Проблемы криобиологии и криомедицины |
| publisher |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Modifying Effect of Amphipatic Compounds on Erythrocyte Sensitivity to the Change in the Medium Osmotic and Temperature Conditions |
| description |
Исследовали влияние амфипатических соединений на чувствительность эритроцитов к гипертоническому шоку при переносе в 4,0 М NaCl и гипертоническому криогемолизу при охлаждении от 37 до 0°С. Установлено, что независимо от природы действующего агента его влияние на сохранность клеток при гипертоническом гемолизе и гипотоническом шоке носит сходный характер. При гипертоническом шоке для каждого исследуемого соединения наблюдается область концентраций, при которой защитный эффект является максимальным. При высоких концентрациях амфипата в условиях гипертонии наблюдается прогемолитический эффект соединения. При переносе в 4,0 М NaCl защитный эффект амфипатов проявляется также в изменении температурной зависимости чувствительности эритроцитов к гипертоническому шоку.
Досліджували вплив амфіпатичних сполук на чутливість еритроцитів до гіпертонічного шоку при переносі в 4,0 М NaCl і гіпертонічного кріогемолізу при охолодженні від 37 до 0°С. Установлено, що незалежно від природи діючого агента його вплив на схоронність клітин при гіпертонічному гемолізі і гіпотонічному шоку носить подібний характер. В умовах гіпертонічного шоку для кожної досліджуваної сполуки спостерігається область концентрацій, при яких захисний ефект є максимальним. При більш високих концентраціях речовини в умовах гіпертонії починає виявлятися прогемолітичний ефект сполуки. При переносі в 4,0 М NaCl захисний ефект амфіпатів виявляється також у зміні температурної залежності чутливості еритроцитів до гіпертонічного шоку.
The effect of amphipatic compounds on the erythrocyte sensitivity to hypertonic stress when transferring into 4.0 M NaCl and hypertonic cryohemolysis under cooling from 37 down to 0°C was investigated. It was established, that independently on the nature of the acting agent its effect on cell preservation under hypertonic hemolysis and hypertonic stress was the similar. The concentration range, where the protective effect is maximum, is manifested under hypertonic stress for each studied compound. Under high amphipate concentrations under hypertonic conditions the prohemolytic effect of the compound is noted. When transferring into 4.0 M NaCl the protective effect of amphipate is also manifested in a change of temperature dependence of erythrocyte susceptibility to hypertonic stress.
|
| issn |
0233-7673 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138149 |
| citation_txt |
Модифицирующее влияние амфипатических соединений на чувствительность эритроцитов к изменению осмотических и температурных условий среды / Ф. Абу-Аль Асаль, С.В. Мелихова, В.А. Бондаренко // Проблемы криобиологии. — 2003. — № 3. — С. 30–37. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT abualʹasalʹf modificiruûŝeevliânieamfipatičeskihsoedineniinačuvstvitelʹnostʹéritrocitovkizmeneniûosmotičeskihitemperaturnyhusloviisredy AT melihovasv modificiruûŝeevliânieamfipatičeskihsoedineniinačuvstvitelʹnostʹéritrocitovkizmeneniûosmotičeskihitemperaturnyhusloviisredy AT bondarenkova modificiruûŝeevliânieamfipatičeskihsoedineniinačuvstvitelʹnostʹéritrocitovkizmeneniûosmotičeskihitemperaturnyhusloviisredy AT abualʹasalʹf modifyingeffectofamphipaticcompoundsonerythrocytesensitivitytothechangeinthemediumosmoticandtemperatureconditions AT melihovasv modifyingeffectofamphipaticcompoundsonerythrocytesensitivitytothechangeinthemediumosmoticandtemperatureconditions AT bondarenkova modifyingeffectofamphipaticcompoundsonerythrocytesensitivitytothechangeinthemediumosmoticandtemperatureconditions |
| first_indexed |
2025-11-27T07:16:00Z |
| last_indexed |
2025-11-27T07:16:00Z |
| _version_ |
1850803276079955968 |
| fulltext |
30ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
2003, №3
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
2003, №3
Модифицирующее влияние амфипатических соединений на
чувствительность эритроцитов к изменению осмотических и
температурных условий среды
Ф. АБУ-АЛЬ АСАЛЬ, С.В. МЕЛИХОВА, В.А. БОНДАРЕНКО
Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков
Modifying Effect of Amphipatic Compounds on Erythrocyte Sensitivity
to the Change in the Medium Osmotic and Temperature Conditions
ABUALASAL F., MELIKHOVA S.V., BONDARENKO V.A.
Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the National Academy
of Sciences of the Ukraine, Kharkov
Исследовали влияние амфипатических соединений на чувствительность эритроцитов к гипертоническому шоку при переносе
в 4,0 М NaCl и гипертоническому криогемолизу при охлаждении от 37 до 0°С. Установлено, что независимо от природы
действующего агента его влияние на сохранность клеток при гипертоническом гемолизе и гипотоническом шоке носит сходный
характер. При гипертоническом шоке для каждого исследуемого соединения наблюдается область концентраций, при которой
защитный эффект является максимальным. При высоких концентрациях амфипата в условиях гипертонии наблюдается
прогемолитический эффект соединения. При переносе в 4,0 М NaCl защитный эффект амфипатов проявляется также в изменении
температурной зависимости чувствительности эритроцитов к гипертоническому шоку.
Ключевые слова: эритроциты, амфипатические соединения, гипертонический шок, гипертонический криогемолиз.
Досліджували вплив амфіпатичних сполук на чутливість еритроцитів до гіпертонічного шоку при переносі в 4,0 М NaCl
і гіпертонічного кріогемолізу при охолодженні від 37 до 0°С. Установлено, що незалежно від природи діючого агента його
вплив на схоронність клітин при гіпертонічному гемолізі і гіпотонічному шоку носить подібний характер. В умовах гіпертонічного
шоку для кожної досліджуваної сполуки спостерігається область концентрацій, при яких захисний ефект є максимальним. При
більш високих концентраціях речовини в умовах гіпертонії починає виявлятися прогемолітичний ефект сполуки. При переносі
в 4,0 М NaCl захисний ефект амфіпатів виявляється також у зміні температурної залежності чутливості еритроцитів до
гіпертонічного шоку.
Ключові слова: еритроцити, амфіпатичні сполуки, гіпертонічний шок, гіпертонічний кріогемоліз.
The effect of amphipatic compounds on the erythrocyte sensitivity to hypertonic stress when transferring into 4.0 M NaCl and
hypertonic cryohemolysis under cooling from 37 down to 0°C was investigated. It was established, that independently on the nature
of the acting agent its effect on cell preservation under hypertonic hemolysis and hypertonic stress was the similar. The concentration
range, where the protective effect is maximum, is manifested under hypertonic stress for each studied compound. Under high
amphipate concentrations under hypertonic conditions the prohemolytic effect of the compound is noted. When transferring into 4.0
M NaCl the protective effect of amphipate is also manifested in a change of temperature dependence of erythrocyte susceptibility to
hypertonic stress.
Key-words: erythrocytes, amphipatic compounds, hypertonic stress, hypertonic cryohemolysis.
UDC 57.043:577.352.4:611.018.51
Адрес для корреспонденции: Ф. Абу-Аль Асаль. Институт проблем
криобиологии и криомедицины НАН Украины,ул. Переяславская,23,
г. Харьков, Украина 61015; тел.:+38 (057) 7720135, факс: +38 (057)
7720084, e-mail: cryo@online.kharkov.ua
Address for correspondence: Abualasal F., Institute for Problems of
Cryobiology&Cryomedicine of the Natl. Acad. Sci. of Ukraine, 23,
Pereyaslavskaya str.,Kharkov, Ukraine 61015; tel.:+38 (057)
7720135 fax: +38 (057) 7720084, e-mail:cryo@online.kharkov.ua
В настоящее время известно, что многие
химические агенты (амфифильные соединения,
анестетики, двухвалентные ионы, алкилирующие
реагенты и др.) способны оказать существенное
влияние на чувствительность клеток к изменению
температурных и осмотических условий среды
[1,5]. Важную роль при этом играет характер
влияния модификаторов на ту или иную систему
клетки. В частности, устойчивость клеток к
гипертоническому криогемолизу и гиперто-
ническому шоку может повыситься после взаи-
модействия модифицирующего фактора с ком-
понентами как цитоскелета, так и мембраны [7].
В последнем случае протектирующий эффект
может иметь как чисто структурную основу, то
Nowadays it is known, that numerous chemical
agents (amphiphilic compounds, anesthetics, bivalent
ions, alkylating reagents etc.) are capable to cause a
considerable effect on cell susceptibility to a change
in the temperature and osmotic conditions of the
medium [1, 5]. The effect character of modifiers on
that or this cell system plays an important role. In
particular, the cell resistance to hypertonic cryo-
hemolysis and hypertonic stress can increase after the
modifying factor interaction with both cytoskeletal and
membrane components [7]. In the latter case, the
protecting effect can be of both structural base, i.e.
can be provided by the building in of molecules
modifiers to the lipid bilayer, and a functional one,
related, for example, to the change in the character of
УДК 57.043:577.352.4:611.018.51
31ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
2003, №3
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
2003, №3
есть обеспечиваться встраиванием молекул мо-
дификаторов в липидный бислой, так и функ-
циональную, связанную, например, с изменением
характера функционирования систем ионного
транспорта [8]. Предполагается, что общей
основой влияния на клетки указанных моди-
фикаторов является ограничение структурных
перестроек мембраны и цитоскелета [6,7].
Эритроцит – удобный объект, позволяющий при
положительных температурах моделировать
процессы, вызывающие повреждения клеток при
снижении температуры и изменении осмолярности
среды. Наиболее изучены гипертонический
криогемолиз, постгипертонический гемолиз и
гипертонический шок (повреждение, разви-
вающееся при переносе клеток в сильно гипер-
тонический раствор, например, 4,0 М NaCl) [3]. Для
каждого из указанных типов воздействия могут
иметь место те или иные комбинации действующих
факторов, например, когда изменения температуры
и осмолярности среды сочетаются с действием
определенного химического модификатора.
Соответственно представляет интерес выяснить,
как проявляется влияние химических агентов при
том или ином типе воздействия.
Материалы и методы
Для исследования использовали эритроциты,
полученные из донорской крови, заготовленной на
глюгицировом консерванте. После удаления
плазмы эритромассу дважды отмывали центри-
фугированием при 1500 g в течение 3-х минут в
10-кратном объеме физиологического раствора
(0,15 моль/л NaCl, 0,01 моль/л фосфатного буфера,
pH 7,4) и хранили в виде плотного осадка не более
2-х часов при температуре 0oС. Лейкоцитарную
пленку удаляли аспирацией. Все использованные
в работе среды готовили на 0,01 моль/л фосфатном
буфере, рН 7,4.
В работе были использованы амфифильные
соединения: децил-β,D-глюкопиранозид (DGP),
гексил-β,D-глюкопиранозид (HGP), октил-β,D-глю-
копиранозид (OGP), додецил-β,D-мальтозид
(DDM), хлорпромазин гидрохлорид фирмы
“Calbiochem”, а также реактивы отечественного
производства квалификации “хч” и “чда”.
Гипертонический шок эритроцитов модели-
ровали по следующей методике. По 50 мкл осадка
эритроцитов переносили в 0,5 мл раствора NaCl
(0,15-1,0 моль/л) при заданной температуре и
инкубировали 2 мин (этап предварительной
инкубации). Затем из каждой пробы по 50 мкл
суспензии эритроцитов переносили в 1,0 мл
раствора, содержащего 4,0 моль/л NaCl (в норме
и в условиях обработки амфипатическим сое-
динением).
the ion transport system functioning [8]. General base
of the effect on cells of the mentioned modifiers is
assumed to be the limitation of the membrane and
cytoskeleton structural rearrangements [6, 7].
The erythrocyte is a convenient object, allowing
under positive temperatures to model the processes,
evoking the cell damages during the temperature
decrease and a change in the medium osmolarity.
Hypertonic cryohemolysis, posthypertonic hemolysis
and hypertonic stress (the damage, developing when
transferring cells into a strong hypertonic solution, for
example, 4.0 M NaCl) are the most studied [3]. Those
or these combinations of the acting factors, for example,
when the changes in the temperature and medium
osmolarity are combined with the effect of the certain
chemical modifier, can take place for each of the
mentioned effect types. Correspondingly, the
elucidation of the fact, how the effect of chemical
agents is manifested under this or that effect type, is
of the interest.
Materials and methods
For the investigation we used the erythrocytes,
obtained from donor’s blood, prepared on a glugicyr
preservative. After plasm removing, the erythromass
was twice washed-out by centrifuging under 1500 g
during 3 min in 10-fold volume of physiological solution
(0.15 mol/l of NaCl, 0.01 mol/l of phosphate buffer,
pH 7.4) and was stored as a dense sediment not more
than 2 hrs under 0°C. Leukocyte membrane was
removed by aspiration. All the media, used in the work,
were prepared in 0.01 mol/l phosphate buffer, pH 7.4.
The following amphiphilic compounds were used
in the work: decyl-β,D-glucopyranoside (DGP), hexyl-
β,D-glucopyranoside (HGP), octyl-β,D-gluco-
pyranoside (OGP), dodecyl-β,D-maltoside (DDM),
chlorpromazine hydrochloride of “Calbiochem”
Company, as well as the home manufactured reagents
of the “chemically pure” and “pure for analysis” grade.
The erythrocyte hypertonic stress was modelled
according to the following methods. By 50 µl of
erythrocyte sediment were transferred into 0.5 ml of
NaCl solution (0.15-1.0 mol/l) under the fixed
temperature and incubated for 2 min (the stage of
preliminary incubation). Afterwards from each sample
one transferred by 50 µl of erythrocyte suspension into
1.0 ml of solution, containing 4.0 mol/l of NaCl (in the
norm and under conditions of treatment with amphipatic
compound).
One transferred 50 µl of erythrocyte sediment into
0.5 ml of NaCl solution (1.2 mol/l) for 10 min under
37°C temperature for modeling the hypertonic
cryohemolysis. Then 50 µl of erythrocyte suspension
from this sample were put into 1.0 ml of NaCl solution
with the same tonicity, being under 0°C for 10 min (in
the norm and under conditions of treatment with
32ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
2003, №3
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
2003, №3
Для моделирования гипертонического криоге-
молиза 50 мкл осадка эритроцитов переносили в
0,5 мл раствора NaCl (1,2 моль/л) на 10 мин при
температуре 37oС. Затем из этой пробы переносили
50 мкл суспензии эритроцитов в 1,0 мл раствора
NaCl той же тоничности, находящегося при
температуре 0oС , на 10 мин (в норме и в условиях
обработки амфипатическим соединением).
Гипотонический шок осуществляли путем переноса
50 мкл суспензии в 1 мл 0,058 моль/л NaCl при
конечном гематокрите 0,4%. Исследуемое
вещество добавляли в литическую среду перед
внесением клеток.
Клетки осаждали центрифугированием в
течение 3-х минут при 1500 g. Содержание
вышедшего в супернатант гемоглобина определяли
спектрофотометрическим способом на СФ-4А с
проточной кюветой при длине волны 543 нм. За
100% принимали поглощение пробы, в которую
добавляли детергент тритон Х-100 в концентрации
0,1%. Каждый эксперимент повторяли не менее 6
раз в двух параллельных пробах. Сохранность
клеток выражали как разницу между 100%-м
гемолизом и гемолизом в эксперименте для каждой
экспериментальной точки.
Результаты и обсуждение
На рис. 1 представлены данные, отражающие
изменение сохранности эритроцитов в условиях
гипотонического и гипертонического шока, а также
гипертонического криогемолиза при действии
амфипатических агентов из группы β-D-глюко-
пиранозидов. Указанные соединения различаются
по длине алифатической боковой цепи, что влияет
на такие параметры, как гидрофобность молекулы
и коэффициент распределения между полярной и
гидрофобной фазами [4]. В данном случае
результирующим параметром можно считать
диапазон эффективных концентраций вещества, при
которых оно обеспечивает максимальную защиту
клеток при осмотическом и температурном
воздействиях [2]. Для всех 3-х исследуемых
веществ характерен практически одинаковый
защитный эффект в условиях гипотонического
гемолиза и гипертонического криогемолиза
эритроцитов (рис. 1, кривые 1, 3 соответственно).
Иная картина наблюдается при гипертоническом
шоке (рис. 1, кривая 2). Видно, что в присутствии
каждого исследуемого вещества существует
граница его концентраций, при переходе через
которую защитная эффективность уменьшается.
Это позволяет предположить, что гипертонический
стресс индуцирует изменения в мембране,
вызванные селективным включением молекул
амфипата в участки мембраны с более высокой
текучестью с достижением концентраций, при
amphipatic compound). Hypotonic stress was
performed by transferring 50 µl of suspension into 1 ml
of 0.058 mol/l of NaCl at the final hematocrit of 0.4%.
The studied substance was added into a lytic medium
before cell introduction.
Cells were precipitated by centrifuging during 3 min
at 1500g. The content of the released into supernatant
hemoglobin was spectrophotometrically determined by
l way in SF-4A with a flow dish at the 543 nm wave
length. The sample absorption, where one added the
Triton X-100 detergent in 0.1% concentration, was
taken for 100%. Each experiment was repeated not
less than 5 times in two parallel samples. The cell
integrity was expressed as the difference between
100% hemolysis and the one in the experiment for each
experimental point.
Results and discussion
The Fig.1 shows the data, reflecting the change in
the erythrocyte integrity under conditions of hypotonic
and hypertonic stresses, as well as hypertonic
cryohemolysis under the effect of amphipatic agents
from the β-D-glucopyranoside group. The mentioned
compounds differ by the length of aliphatic side chain,
that affects such parameters, as a molecule
hydrophoby and the distribution coefficient between
the polar and hydrophobic phases [4]. In this case as a
resulting parameter we can consider the range of
efficient substance concentrations, when it provides
the maximum cell protection under osmotic and
temperature effects [2]. Practically the same protective
effect under conditions of the erythrocyte hypotonic
hemolysis and hypertonic cryohemolysis is typical for
all 3 studied substances (Fig. 1, curves 1, 3,
correspondingly). Another picture is observed during
hypertonic stress (Fig. 1, curve 2). It is obvious, that
at the presence of each studied substance there is the
limit of its concentration, transferring which the
protective effect reduces. This allows to suppose, that
hypertonic stress induces the changes in a membrane,
evoked by a selective inclusion of amphipate molecules
into the membrane sites with higher fluidity with
achieving such concentrations, when the bilayer
structure is destabilised. If we assume, that the strong
hypertonic stress, accompanying by a decrease in cell
volume, change in its shape and the membrane
deformation, is the factor, contributing to the separation
of lipid phases in the membrane plane, one can consider
namely the concentrating of amphipate molecules in
the bilayer sites with a high fluidity as the instability
factor under these conditions.
The Fig. 1 demonstrates, that the hypertonia effect
is most of all manifested at DGP, and the least at HGP.
At the same time the mentioned differences can be
considered as the relative ones, because the general
tendency, observed under the amphipate effect points
33ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
2003, №3
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
2003, №3
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20 25 30 35
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200 250 300 350
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4
Концентрация DGP, мкМ
DGP concentration, µM
Концентрация HGP, мМ
HGP concentration, mMa a б b
Концентрация OGP, мМ
OGP concentration, mMв с
Рис. 1. Влияние DGP (a), НGP (б), OGP (в) на сохранность
эритроцитов в условиях: 1 – гипотонического шока; 2 – ги-
пертонического шока; 3 – гипертонического крио-
гемолиза.
Fig. 1. The effect of DGP (a); HGP (b); OGP (c) on
erythrocyte integrity under conditions of: 1 – hypotonic
stress; 2 – hypertonic stress; 3 – hypertonic cryohemolysis.
1
2 3
которых структура бислоя дестабилизируется.
Если принять, что сильный гипертонический
стресс, сопровождающийся уменьшением объема
клетки, изменением ее формы и деформацией
мембраны, является фактором, способствующим
разделению липидных фаз в плоскости мембраны,
тогда фактором нестабильности в этих условиях
можно считать именно концентрирование молекул
амфипата в участках бислоя с высокой теку-
честью.
Из рис. 1 видно, что больше всего эффект
гипертонии проявляется при DGP, а наименьше –
при НGP. В то же время указанные различия можно
рассматривать как относительные, так как общая
тенденция, наблюдаемая при действии амфипатов,
указывает на снижение защитной эффективности
амфипатического агента при гипертоническом
шоке по мере увеличения его концентрации. Важно
отметить связь между абсолютной эффек-
тивностью амфипата (которую можно оценить по
близости количественных значений сохранности
эритроцитов при всех 3-х режимах воздействия на
клетки) и крутизной нисходящего участка кривой
сохранности клеток в условиях гипертонического
шока. Для DGP, характеризующегося более низкой
абсолютной эффективностью по сравнению с
другими амфипатами, крутизна нисходящей ветви
кривой сохранности при гипертоническом шоке
является наиболее высокой. Из этого следует, что
защитная эффективность амфипата может быть
определена по его способности защищать клетки
в условиях гипертонического криогемолиза.
Для вариантов температурно-осмотического
воздействия (рис. 1) характерно наличие двух
областей гипертонических концентраций NaCl (1,20
to a decrease in a protective efficiency of amphipatic
agent under hypertonic stress with an increase in its
concentration. It is important to note the relationship
between the absolute amphipate efficiency (which can
be estimated by the proximity of quantitative values of
erythrocyte integrity under all 3 regimens of effect on
cells) and the slope of descending curve site of cell
integrity under hypertonic stress conditions. For DGP,
which is characterised by lower absolute efficiency in
comparison with other amphipates, the slope of the
integrity descending curve under hypertonic stress is
the highest. It follows from this, that the amphipate
protective efficiency can be determined by its capability
to protect cells under hypertonic cryohemolysis
conditions.
For the variants of temperature and osmotic effect
(Fig. 1) it is characterised the presence of two areas
of NaCl hypertonic concentrations (1.20 and 4.0 M,
relating in the first case to a cell damage under
hypertonic cryohemolysis conditions, and in the second
one to a hypertonic stress). At the same time in an
intermediate range of NaCl concentrations the cell
damage mechanism can be of combined character, i.e.
can comprise both the osmotic and temperature
2
3 1
2
3
1
С
ох
ра
нн
ос
ть
, %
In
te
gr
ity
, %
С
ох
ра
нн
ос
ть
, %
In
te
gr
ity
, %
С
ох
ра
нн
ос
ть
, %
In
te
gr
ity
, %
34ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
2003, №3
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
2003, №3
и 4,0 М, относящихся в первом случае к пов-
реждению клеток в условиях гипертонического
криогемолиза, а во втором – гипертонического
шока). В то же время в промежуточной области
концентраций NaCl механизм повреждения клеток
может носить комплексный характер, то есть
включать как собственно осмотическую, так и
температурную компоненту повреждения. Соот-
ветственно более сложным в этих условиях
является защитный эффект амфипатических
соединений.
На рис. 2 представлены данные о влиянии 2-х
амфипатов: DDM (2,0×10-5 моль/л) и хлорпромазина
(3,5×10-4 моль/л) на чувствительность эритроцитов
к охлаждению от 37 до 0oС в присутствии NaCl в
интервале концентраций 0,75-2,25 М. В области
концентраций электролита вблизи 1,25 М сох-
ранность клеток минимальна и она возрастает как
при более низких, так и при более высоких
значениях концентрации NaCl. Иной характер
зависимости между сохранностью эритроцитов и
концентрацией электролита в среде наблюдается
в присутствии амфипатов (рис. 2, кривые 2, 3).
Видно, что при действии хлорпромазина и DDM
кривые сохранности для интервала концентраций
NaCl 1,25-2,25 М практически параллельны друг
другу. Это указывает, что несмотря на различия в
химической структуре исследуемых веществ
(DDM включает боковую алифатическую цепь,
состоящую из 12 углеродных атомов), механизм
их защитного действия на клетки в указанных
условиях, вероятно, является одинаковым.
Увеличение сохранности эритроцитов при охлаж-
дении в присутствии 1,75-2,25 М NaCl свиде-
тельствует о том, что повышенная осмолярность
среды при температурном сдвиге может быть
фактором, снижающим чувствительность клеток
к изменению температуры.
Из рис.3 видно, что как при переносе клеток
при температурах 0, 10, 20, 35oС, так и при переносе
из 0oС в каждую из указанных температур,
сохранность клеток в контроле максимальна при
0oС. По мере повышения температуры сохран-
ность эритроцитов снижается и достигает
минимума при 35oС. Следует отметить, что
независимо от условий переноса клеток в гипер-
тонический раствор их чувствительность к
переносу в 4,0 М NaCl зависит также от исходных
осмотических условий, в которых они находились.
Сохранность эритроцитов минимальна в условиях
как исходной изотонии, так и гипертонии, когда
концентрация NaCl в среде становится выше 0,75 М.
Наблюдаемая на рис. 3 (а, в) температурная
зависимость может быть объяснена с учетом
баланса влияния двух факторов: первый –
вероятность инициации мембранного дефекта на
component of a damage. Correspondingly, the
protective effect of amphipate compounds is more
complicated under these conditions.
The Fig. 2 presents the data about the effect of
two amphipates: DDM (2.0×10-5 mol/l) and chlor-
promazine (3.5×10-4 mol/l) on the erythrocyte
sensitivity to cooling from 37 down to 0oC at the NaCl
presence within the 0.75-2.25 M concentration range.
Within the area of the electrolyte concentrations close
to 1.25 M the cell integrity is minimum and it increases
both under lower and higher values of NaCl
concentrations. Another character of the dependency
between the erythrocyte integrity and the electrolyte
concentration in the medium is observed at the
amphipate presence (Fig. 2, curves 2,3). It is seen,
that under the chlorpromazine and DDM effect the
integrity curves for the NaCl concentration range of
1.25-2.25 M are quite parallel to each other. This
indicates, to the fact, that in spite of the differences in
chemical structure of studied substances (DDM
includes a side aliphatic chain, comprising 12 carbon
atoms), the mechanism of their protective effect on
cells under these conditions is probably the same. An
increase in erythrocyte integrity during cooling at the
presence of 1.75-2.25 M NaCl testifies to the fact,
that an increased osmolarity of the medium under
temperature shift can be the factor, reducing the cell
sensitivity to the temperature change.
The Fig. 3 shows, that during the cell transfer at 0,
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5
Концентрация NaCl, М
NaCl concentration, M
Рис. 2. Влияние DDM и хлорпромазина на сохранность
эритроцитов при гипертоническом криогемолизе (37-
0оС). 1 – контроль; 2 - DDM; 3 – хлорпромазин.
Fig. 2. Effect of DDM and chlorpromazine on erythrocyte
integrity under hypertonic cryohemolysis (37-0oC). 1 – the
control; 2 - DDM; 3 – chlorpromazine.
10, 20, 25oC, as well as during the transfer from 0oC
into each of the mentioned temperatures, the cell
integrity in the control is maximum at 0oC. With the
3
2
1С
ох
ра
нн
ос
ть
, %
In
te
gr
ity
, %
35ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
2003, №3
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
2003, №3
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0,25 0,5 0,75 1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0,25 0,5 0,75 1
С
ох
ра
нн
ос
ть
, %
In
te
gr
ity
, %
С
ох
ра
нн
ос
ть
, %
In
te
gr
ity
, %
a a
Концентрация NaCl, М
NaCl concentration, M
Концентрация NaCl, М
NaCl concentration, Mб b
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0,25 0,5 0,75 1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0,25 0,5 0,75 1
Концентрация NaCl, М
NaCl concentration, M
Концентрация NaCl, М
NaCl concentration, Mв с г d
Рис. 3. Влияние DDM (7,5×10-6М) на сохранность эритроцитов, исходно инкубируемых в растворах NaCl в интервале
0,15-1,0 М при переносе в 4,0 М NaCl при различных температурных режимах: а – необработанные эритроциты,
температура конечного раствора (4,0 М NaCl) cоответствует температуре начальной инкубации; б – то же после
обработки DDM; в – необработанные эритроциты, температура начального раствора 0оС, конечного 0-35оС; г – то
же после обработки DDM. ◆ – 0°C; ■ – 10°C; ▲ – 20°C; ✕ – 35°C.
Fig. 3. DDM effect (7.5×10-6 M) on erythrocyte integrity, initially incubated in NaCl solutions within the range of 0.15-1.0
M when transferring into 4.0 M NaCl under different temperature regimens: a – non-treated erythrocytes, the temperature
of final solution (4.0 M NaCl) corresponds to that of initial incubation; b – the same after treatment with DDM; c – non-
treated erythrocytes, temperature of initial solution is 0°C, 0-35°C for final one; d – the same after DDM treatment.
◆ – 0°C; ■ – 10°C; ▲ – 20°C; ✕ – 35°C.
начальном этапе воздействия на клетки, второй –
вероятность его замыкания на конечном этапе. В
зависимости от начальных и конечных тем-
пературных условий вероятность инициации и
замыкания дефекта может изменяться. Иными
словами, при определенной температуре преоб-
ладает влияние факторов, способствующих
инициации, и слабо проявляется влияние факторов,
способствующих замыканию, а при другой
температуре может иметь место обратная
ситуация. Очевидно, при высоком уровне сох-
ранности клеток баланс влияния указанных
факторов сдвигается в сторону низкой вероятности
инициации дефектов и высокой вероятности их
замыкания.
Данные, представленные на рис. 3 б, г,
указывают на важную особенность влияния DDM
на сохранность эритроцитов в условиях гипер-
тонического шока этот амфипат практически
temperature increase the erythrocyte integrity reduces
and achieves the minimum at 35°C. It should be noted,
that independently on the conditions of cell transfer
into hypertonic solution the cell sensitivity to the transfer
into 4.0 M NaCl also depends on the initial osmotic
conditions, where they are placed. The erythrocyte
integrity is minimum both under initial isotonic and
hypertonic conditions, when the NaCl concentration
becomes higher than 0.75 M.
The observed in the Fig. 3, a, b temperature
dependency can be explained taking into account the
balance of the influence of two factors: the probability
of membrane defect initiation at the initial stage of the
effect on cells and that of its closure at the final one.
Depending on the initial and final temperature
conditions the probability of the defect initiation and
closing can be changed. By other words under certain
temperature there is the predomination of the factors,
contributing to the initiation, and vice versa, there is a
С
ох
ра
нн
ос
ть
, %
In
te
gr
ity
, %
С
ох
ра
нн
ос
ть
, %
In
te
gr
ity
, %
36ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
2003, №3
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
2003, №3
устраняет температурную зависимость чувстви-
тельности клеток к переносу в 4,0 М NaCl как в
изотермическом, так и неизотермическом ре-
жимах. В случае нормальных эритроцитов (рис. 3,
а, в) сохранность клеток определяется конечной
температурой (4,0 М NaCl) независимо от
начальной. Если учитывать, что максимальная
сохранность эритроцитов наблюдается после их
переноса из промежуточной области концентраций
NaCl (0,40-0,50 М), тогда можно предположить, что
температура определяет время жизни стабильного
состояния клеток, формирующегося в этой
области NaCl и обеспечивающего их устойчивость
в переходной фазе быстрого изменения условий
среды при переносе в 4,0 М NaCl. При 0°С время
жизни стабильного состояния клеток может
возрастать в степени, достаточной для предот-
вращения их лизиса в переходной фазе быстрого
изменения осмотических условий среды (при
гипертоническом шоке). DDM способствует
сохранению стабильного состояния независимо от
температурного режима переноса клеток (рис. 3,
б, г).
Выводы
Амфипатические соединения по-разному
оказывают защитный эффект на эритроциты в
условиях гипертонического криогемолиза и
гипертонического шока. При гипертоническом
шоке наблюдается критическая область кон-
центраций амфипатов, при переходе через которую
начинает проявлять себя прогемолитическое
действие соединения. В то же время в условиях
гипертонического криогемолиза характер влияния
амфипатов на эритроциты носит сходный характер
с таковым при осмотическом шоке, разви-
вающемся при переносе клеток в гипотонический
раствор электролита. При переносе в 4,0 М NaCl
амфипаты изменяют температурную зависимость
чувствительности эритроцитов к осмотическому
воздействию.
slight manifestation of the factor effect, contributing
to a closure, during the temperature change the reverse
situation can occur. At a high level of cell integrity the
balance of the effect of the mentioned factors is
evidently shifted towards the side of low probability of
the defect initiation and a high probability of their
closing.
The data of the Fig. 3, b, d indicate to the important
peculiarity of DDM effect on the erythrocyte integrity
under hypertonic stress conditions: this amphipate
practically removes the temperature dependency of
cell sensitivity to the transfer into 4.0 M NaCl both in
isothermic and non-isothermic regimens. For the case
of normal erythrocytes (Fig. 3, a, b) the cell integrity is
determined by the final temperature (4.0 M NaCl)
independently on the initial one. If we take into account
the fact, that the maximum erythrocyte integrity is
observed after their transfer from the intermediate
range of NaCl concentrations (0.40-0.50 М), we can
assume, that the temperature determines the life time
for the cell stable state, that forms within this NaCl
range, and provides their resistance in a transitional
phase of a rapid change in the medium conditions when
transferring into 4.0 M NaCl. At 0°C the life time of
the cell stable state can increase in the degree,
sufficient for preventing their lysis in a transitional
phase of a rapid change in the medium osmotic
conditions (under hypertonic stress). DDM contributes
to the integrity of a stable state independently on the
temperature regimen of cell transfer (Fig. 3, b, d).
Conclusions
Amphipatic compounds differently manifest their
protective effect to erythrocytes under hypertonic
cryohemolysis and hypertonic stress conditions. Under
hypertonic stress there is observed a critical area of
amphipate concentrations, transferring which the
compound prohemolytic effect begins to manifest itself.
At the same time under conditions of hypertonic
cryohemolysis the character of amphipate effect to
erythrocytes has the similar character with that, being
under osmotic stress, which develops when transferring
cells into the electrolyte hypotonic solution. The
amphipates change their temperature dependence of
erythrocyte sensitivity to osmotic effect when
transferring into 4.0 M NaCl.Литература
Дунаевская О.И., Шпакова Н.М., Бондаренко В.А. Гиперос-
мотический стресс эритроцитов и антигемолитическая
активность трифторперазина // Пробл. криобиологии.–
1997.– №4.– С. 28-33.
Орлова Н.В., Шпакова Н.М. Влияние амфифильных
соединений на чувствительность частично обез-
воженных эритроцитов к гипертоническому стрессу //
Пробл. криобиологии.– 2003.– №1.– С.59-64.
Поздняков В.В., Бондаренко В.А. Взаимосвязь между
исходными осмотическими условиями среды и чувстви-
тельностью эритроцитов к гипертоническому стрессу
в 4,0 М NaCl // Криобиология.– 1989.– №1.– С. 47-49.
Сынчикова О.П. Влияние амфифильных соединений на
References
Dunaevskaya O.I., Shpakova N.M., Bondarenko V.A.
Hyperosmotic stress of red cells and antihemolytic activity of
trifluoperasine // Problems of Сryobiology.– 1997.– N4.– P.
28-33.
Orlova N.V., Shpakova N.M. Effect of amphiphilic compounds
on the susceptibility of partially dehydrated erythrocytes to
hypertonic stress // Problems of Cryobiology.– 2003.– N1.–
P. 59-64.
1.
2.
3.
4.
1.
2.
37ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
2003, №3
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
2003, №3
гипертонический гемолиз эритроцитов: Дис…канд.биол.
наук.– Харьков, 2003.– C. 149.
Шпакова Н.М., Панталер Е.Р., Бондаренко В.А. Анти-
гемолитический эффект хлорпромазина при гипер-
осмотическом и холодовом шоке эритроцитов //
Биохимия.– 1995.– 60, №10.– С. 1624-1631.
Lieber M.R., Lange G., Weinstein R.S., Steck T.L. Interaction
of chlorpromazine with the human erythrocyte membrane //
J. Biol. Chem.– 1984.– Vol. 259.– N14.– P. 9225-9235.
Minetti M., Di Stasi A.M. Involvement of erythrocyte skeletal
proteins in the modulation of membrane fluidity by
phenotiazines // Biochemistry.– 1987.– Vol. 26, N25.– P. 8133-
8138.
Motais R., Baroin A., Motais A., Baldy S. Inhibition of anion
and glucose permeabilities by anesthetics in erythrocytes.
The mechanisms of action of positively and negatively charged
drugs // Biochim. Biophys. Acta.– 1980.– Vol. 599, N2.– P. 673-
686.
Поступила 05.08.2003
Pozdnyakov V.V., Bondarenko V.A. The interrelation between
initial osmotic medium conditions and erythrocyte sensitivity
to hypertonic stress in 4 M NaCl // Cryobiology.– 1989.– N1.–
P. 47-49.
Synchikova O.P. The effect of amphiphilic compounds on
hypertonic hemolysis of erythrocytes: Thesis of the candidate
of biological sciences.– Kharkov.– 2003.– 149 p.
Shpakova N.M., Pantaler E.R., Bondarenko V.A. Antihemolytic
effect of chlorpromazine under hyperosmotic and cold shock
of erythrocytes // Biokhimiya.– 1995.– 60, N10.– P. 1624-1631.
Lieber M.R., Lange G., Weinstein R.S., Steck T.L. Interaction
of chlorpromazine with the human erythrocyte membrane //
J. Biol. Chem.– 1984.– Vol. 259.– N14.– P. 9225-9235.
Minetti M., Di Stasi A.M. Involvement of erythrocyte skeletal
proteins in the modulation of membrane fluidity by
phenotiazines // Biochemistry.– 1987.– Vol. 26, N25.– P. 8133-
8138.
Motais R., Baroin A., Motais A., Baldy S. Inhibition of anion
and glucose permeabilities by anesthetics in erythrocytes.
The mechanisms of action of positively and negatively charged
drugs // Biochim. Biophys. Acta.– 1980.– Vol. 599, N2.– P. 673-
686.
Accepted in 05.08.2003
5.
6.
7.
8.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
|