Влияние хлорида алюминия и различных криопротекторов на развитие гипертонического криогемолиза эритроцитов человека
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы криобиологии и криомедицины |
|---|---|
| Datum: | 2005 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2005
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138488 |
| 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 хлорида алюминия и различных криопротекторов на развитие гипертонического криогемолиза эритроцитов человека / Я.О. Нардид, Н.А. Даниленко, В.В. Рамазанов, В.А. Бондаренко // Проблемы криобиологии. — 2005. — Т. 15, № 4. — С. 607-613. — Бібліогр.: 18 назв. — рос., англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-138488 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Нардид, Я.О. Даниленко, Н.А. Рамазанов, В.В. Бондаренко, В.А. 2018-06-19T07:46:40Z 2018-06-19T07:46:40Z 2005 Влияние хлорида алюминия и различных криопротекторов на развитие гипертонического криогемолиза эритроцитов человека / Я.О. Нардид, Н.А. Даниленко, В.В. Рамазанов, В.А. Бондаренко // Проблемы криобиологии. — 2005. — Т. 15, № 4. — С. 607-613. — Бібліогр.: 18 назв. — рос., англ. 0233-7673 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138488 57.043:577.352.4:611.018.51:547.42:547.569.2 ru Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии и криомедицины Теоретическая и экспериментальная криобиология Влияние хлорида алюминия и различных криопротекторов на развитие гипертонического криогемолиза эритроцитов человека Effect of Aluminum Chloride and Different Cryoprotectants on Hypertonic Cryohemolysis Development in Human Erythrocytes Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние хлорида алюминия и различных криопротекторов на развитие гипертонического криогемолиза эритроцитов человека |
| spellingShingle |
Влияние хлорида алюминия и различных криопротекторов на развитие гипертонического криогемолиза эритроцитов человека Нардид, Я.О. Даниленко, Н.А. Рамазанов, В.В. Бондаренко, В.А. Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| title_short |
Влияние хлорида алюминия и различных криопротекторов на развитие гипертонического криогемолиза эритроцитов человека |
| title_full |
Влияние хлорида алюминия и различных криопротекторов на развитие гипертонического криогемолиза эритроцитов человека |
| title_fullStr |
Влияние хлорида алюминия и различных криопротекторов на развитие гипертонического криогемолиза эритроцитов человека |
| title_full_unstemmed |
Влияние хлорида алюминия и различных криопротекторов на развитие гипертонического криогемолиза эритроцитов человека |
| title_sort |
влияние хлорида алюминия и различных криопротекторов на развитие гипертонического криогемолиза эритроцитов человека |
| author |
Нардид, Я.О. Даниленко, Н.А. Рамазанов, В.В. Бондаренко, В.А. |
| author_facet |
Нардид, Я.О. Даниленко, Н.А. Рамазанов, В.В. Бондаренко, В.А. |
| topic |
Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| topic_facet |
Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| publishDate |
2005 |
| language |
Russian |
| container_title |
Проблемы криобиологии и криомедицины |
| publisher |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Effect of Aluminum Chloride and Different Cryoprotectants on Hypertonic Cryohemolysis Development in Human Erythrocytes |
| issn |
0233-7673 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138488 |
| citation_txt |
Влияние хлорида алюминия и различных криопротекторов на развитие гипертонического криогемолиза эритроцитов человека / Я.О. Нардид, Н.А. Даниленко, В.В. Рамазанов, В.А. Бондаренко // Проблемы криобиологии. — 2005. — Т. 15, № 4. — С. 607-613. — Бібліогр.: 18 назв. — рос., англ. |
| work_keys_str_mv |
AT nardidâo vliâniehloridaalûminiâirazličnyhkrioprotektorovnarazvitiegipertoničeskogokriogemolizaéritrocitovčeloveka AT danilenkona vliâniehloridaalûminiâirazličnyhkrioprotektorovnarazvitiegipertoničeskogokriogemolizaéritrocitovčeloveka AT ramazanovvv vliâniehloridaalûminiâirazličnyhkrioprotektorovnarazvitiegipertoničeskogokriogemolizaéritrocitovčeloveka AT bondarenkova vliâniehloridaalûminiâirazličnyhkrioprotektorovnarazvitiegipertoničeskogokriogemolizaéritrocitovčeloveka AT nardidâo effectofaluminumchlorideanddifferentcryoprotectantsonhypertoniccryohemolysisdevelopmentinhumanerythrocytes AT danilenkona effectofaluminumchlorideanddifferentcryoprotectantsonhypertoniccryohemolysisdevelopmentinhumanerythrocytes AT ramazanovvv effectofaluminumchlorideanddifferentcryoprotectantsonhypertoniccryohemolysisdevelopmentinhumanerythrocytes AT bondarenkova effectofaluminumchlorideanddifferentcryoprotectantsonhypertoniccryohemolysisdevelopmentinhumanerythrocytes |
| first_indexed |
2025-11-25T23:07:45Z |
| last_indexed |
2025-11-25T23:07:45Z |
| _version_ |
1850578754057797632 |
| fulltext |
607
УДК 57.043:577.352.4:611.018.51:547.42:547.569.2
Влияние хлорида алюминия и различных криопротекторов
на развитие гипертонического криогемолиза эритроцитов человека
Я.О. НАРДИД1, Н.А. ДАНИЛЕНКО2, В.В. РАМАЗАНОВ1, В.А. БОНДАРЕНКО1
1Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков
2Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина
Effect of Aluminum Chloride and Different Cryoprotectants
on Hypertonic Cryohemolysis Development in Human Erythrocytes
YA.O. NARDID1, N.A. DANILENKO2, V.V. RAMAZANOV1, V.A. BONDARENKO1
1Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the National Academy
of Sciences of the Ukraine, Kharkov
2V.N. Karazin Kharkiv National University
Исследовали особенности развития гипертонического криогемолиза эритроцитов человека при охлаждении от 37 до 0°С
при действии различных криопротекторов и хлорида алюминия. Установлено, что присутствие в среде инкубации ПЭГ-1500,
а также хлорида алюминия заметно повышает устойчивость клеток к температурно-осмотическим воздействиям. Использование
проникающих криопротекторов приводит к повышению уровня гипертонического криогемолиза на второй стадии инкубации
в гипертонических условиях.
Ключевые слова: эритроциты, гипертонический криогемолиз, криопротектор.
Досліджували особливості розвитку гіпертонічного кріогемолізу еритроцитів людини при охолодженні від 37 до 0°С при дії
різних кріопротекторів і хлориду алюмінію. Встановлено, що присутність у середовищі інкубації ПЕГ-1500, а також хлориду
алюмінію помітно підвищує стійкість клітин до температурно-осмотичних впливів. Використання проникаючих кріопротекторів
приводить до підвищення рівня гіпертонічного кріогемолизу на другій стадії інкубації в гіпертонічних умовах.
Ключові слова: еритроцити, гіпертонічний кріогемоліз, кріопротектор.
The peculiarities of development of hypertonic cryohemolysis of human erythrocytes at cooling from 37 down to 0°С under the
influence of different cryoprotectors and aluminum chloride were investigated. It was istablished, that the presence of PEG-1500 and
also aluminum chloride in the medium noticeably enhanced the stability of cells to temperature-osmotic effects. The use of penetrating
cryoprotectors leads to increasing of hypertonic cryohemolysis level at the second stage of incubation in hypertonic conditions.
Key-words: erythrocytes, hypertonic cryohemolysis, cryoprotectant.
UDC 57.043:577.352.4:611.018.51:547.42:547.569.2
Адрес для корреспонденции: Нардид Я.О., Институт проблем
криобиологии и криомедицины НАН Украины, ул. Переяславская,
23, г. Харьков, Украина 61015; тел.:+38 (057) 373-31-41, факс: +38
(057) 373-30-84, e-mail: cryo@online.kharkov.ua
Address for correspondence: Nardid Ya.O., Institute for Problems of
Cryobiology&Cryomedicine of the Natl. Acad. Sci. of Ukraine, 23,
Pereyaslavskaya str.,Kharkov, Ukraine 61015; tel.:+380 57 373 3141,
fax: +380 57 373 3084, e-mail: cryo@online.kharkov.ua
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №4
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №4
Hypertonic cryohemolysis is erythrocyte lysis
during cooling in hypertonic media under positive
temperatures. Development of erythrocyte sensitivity
to cooling within temperature range of 37-0°C under
hypertonic conditions is thought to be associated with
a change in specific contacts of cytoskeletal proteins
with a membrane [5, 9], as well as with phase
transitions’ development in membrane lipid bilayer [4,
13]. Correspondingly, the effect of compounds, capable
to considerably affect the process of hypertonic
cryohemolysis is realised both at the level of membrane
and cytoskeleton structural rearrangements and at the
one of changes in bilayer state. Cryoprotective
compounds (DMSO, glycerol, PEG etc.) are known
to cause a significant effect on structural and functional
properties of biological membranes [1], that can be
manifested in a change of character of cell cold
sensitivity. In addition to cryoprotectants there is known
the group of compounds of different chemical nature
(amphiphilic compounds, anaesthetics, bivalent ions
etc.), which under certain concentrations considerably
change cell sensitivity to temperature-osmotic effects
Гипертонический криогемолиз – это лизис
эритроцитов в процессе охлаждения в гиперто-
нических средах при положительных темпера-
турах. Полагают, что развитие чувствительности
эритроцитов к охлаждению в интервале температур
37-0°С в гипертонических условиях связано с
изменением специфических контактов белков
цитоскелета с мембраной [5, 9], а также с
развитием фазовых переходов в липидном бислое
мембраны [1, 4, 13]. Соответственно действие
соединений, способных значительно повлиять на
процесс гипертонического криогемолиза, реали-
зуется как на уровне структурных перестроек
мембраны и цитоскелета, так и на уровне
изменений состояния бислоя. Известно, что
криозащитные соединения ДМСО, глицерин, ПЭГ
и др. оказывают существенное влияние на
структурные и функциональные свойства биологи-
ческих мембран [1], что может проявляться в
изменении характера холодовой чувствительности
клеток. Помимо криопротекторов известна группа
соединений различной химической природы
608ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №4
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №4
[6]. Aluminum salts, which cause a manifested
modifying effect on cell and its structures can be
referred to such compounds [16, 18]. At the same time
the mechanism of cell activity of aluminum ions is
mainly unclear. One of the factors of aluminum ions
effect realisation on a subcellular level is their
interaction with membrane lipid matrix [16] that can
affect a cold sensitivity of cells.
This research was aimed to study the peculiarities
of hypertonic cryohemolysis development of human
erythrocytes in the presence of different cryo-
protectants and aluminum chloride as well.
Materials and methods
Erythrocytes of A(II) donor blood were used in
the experiment. Erythromass was thrice washed-out
by centrifugation at 1500g during 3 min with 10-fold
volume of the solution, contained 0.15 mol/l NaCl and
10 mmol/l Tris-buffer (pH 7.4) and stored as a dense
sediment not more than 2 hrs at 0°C. All used media
were prepared with 10 mmol/l Tris (pH 7.4). PEG-1500
(“Merck”) and home produced reagents of “pure for
analysis” grade were used in the work.
Hypertonic cryohemolysis was realised by
incubating erythrocytes in 1.2 mol/l NaCl at 37°C
for 0-60 min and following cooling down to 0°C
(5 min). Final hematocrit made 0.5%. Non-
penetrative cryoprotectants and aluminum chloride
were added into 1.2 mol/l NaCl solution before cell
introduction. For saturating erythrocytes with
penetrative cryoprotectants (glycerol, 1,2-pro-
panediol (1,2-PD), DMSO, PEG-400) cells were
preliminarily incubated in the solution, contained
150 mmol/l NaCl, 10 mmol Tris-buffer and 5% solution
of corresponding cryoprotectant (pH 7.4) for 30 min
at 37°C.
Cells were precipitated by centrifugation for 3 min
at 1500g. The level of free hemoglobin in supernatant
was spectrophotometrically registered with SP-4A with
flow cuvette at 543 nm wavelength. Hemoglobin
release out of a cell was calculated in percentage in
respect of 100% erythrocyte hemolysis at the presence
of 0.1% triton X-100 solution.
Results and discussion
Fig.1 shows the data on erythrocyte hypertonic
cryohemolysis development under cooling from 37
down to 0°C at the presence of 20% non-penetrative
cryoprotectant solution PEG-1500. During cooling in
hypertonic saline medium (1.2 mol/l NaCl) a non-
penetrative cryoprotectant is seen to decrease the level
of erythrocyte hemolysis in all studied interval of
incubation. Observed dynamics of hypertonic
cryohemolysis development in electrolyte medium may
depend on following factors. During erythrocyte
(амфифильные соединения, анестетики, двухва-
лентные ионы и др.), которые при определенных
концентрациях значительно изменяют чувстви-
тельность клеток к температурно-осмотическим
воздействиям [6]. К таким соединениям можно
отнести соли алюминия, которые оказывают
выраженное модифицирующее действие на клетки
и клеточные структуры [16, 18]. В то же время
механизм клеточной активности ионов алюминия
во многом остается неясным. Одним из факторов
реализации эффектов ионов алюминия на субкле-
точном уровне является взаимодействие их с
липидным матриксом мембраны [16], что может
оказывать воздействие на холодовую чувстви-
тельность клеток.
Целью данного исследования являлось изу-
чение особенностей развития гипертонического
криогемолиза эритроцитов человека в присутствии
различных криопротекторов, а также хлорида
алюминия.
Материалы и методы
В экспериментах использовали эритроциты
донорской крови II группы. Эритромассу трижды
отмывали центрифугированием при 1500g в течение
3-х минут десятикратным объемом раствора,
содержащего 0,15 моль/л NaCl и 10 ммоль/л трис-
буфера (рН 7,4), и хранили в виде плотного осадка
не более 2-х часов при температуре 0°С. Все
используемые среды готовили на 10 ммоль/л трис
(рН 7,4). В работе применяли ПЭГ-1500 производ-
ства фирмы “Merck” и реактивы отечественного
производства квалификации “чда”.
Гипертонический криогемолиз осуществляли
инкубированием эритроцитов в 1,2 моль/л NaCl при
температуре 37°С в течение 0-60 мин и после-
дующем охлаждении до 0°С (5 мин). Конечный
гематокрит составил 0,5%. Непроникающий
крипротектор и хлорид алюминия добавляли в
раствор 1,2 моль/л NaCl перед внесением клеток.
Для насыщения эритроцитов проникающими
криопротекторами (глицерин, 1,2-пропандиол
(1,2-ПД), ДМСО, ПЭГ-400) клетки предварительно
инкубировали в растворе, содержащем 150 ммоль/л
NaCl, 10 ммоль трис-буфера и 5%-й раствор
соответствующего криопротектора (рН 7,4) в
течение 30 мин при 37°С.
Клетки осаждали центрифугированием в
течение 3-х минут при 1500g. Уровень свободного
гемоглобина в супернатанте регистрировали
спектрофотометрическим способом на СФ-4А с
проточной кюветой при длине волны 543 нм. Выход
гемоглобина из клетки рассчитывали в процентах
относительно 100%-го гемолиза эритроцитов в
присутствии 0,1% -го раствора тритона Х-100.
609ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №4
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №4
incubation in hypertonic 1.2 mol/l NaCl-contained
medium there is K+ ions release, which reaches the
maximum to the 20th min of incubation [10].
Correspondingly, due to a rapid K+ ion loss there is a
reduction of cell volume, that may result in modification
of membrane barrier function and appearance of
short-living bilayer defects, being penetrative for
Na+ ions. Entering of Na+ ions, being accompanied
by cell volume increase can be considered as the
factor, resulting in a decrease of erythrocyte
sensitivity to cooling [11]. Finally, as a result of Na+
ion entering the recovery of osmotic gradient on a
membrane can occur, being probably a protecting
factor, which decreases the effect of saline
hypertonic medium with an increase in duration of
cell incubation [11].
Reduction of the level of cell lysis in PEG-1500-
contained medium is explained by the effect nature
of non-penetrative cryoprotectant, which mechanism
is related to state modification of membrane lipid
phase, dehydration of phospholipid polar groups and
augmentation of membrane hydrophobicity [12, 14,
15]. As the level of erythrocyte destruction by the
mechanism of temperature-osmotic shock is pro-
portional to osmotic gradient, the one of possible
ways of cell adaptation to temperature effect is a
decrease in the value of osmotic gradient on a
membrane in medium with cryoprotectant [7]. PEG-
1500 presence in the medium causes a dehydrating
effect, results in an increase of cytosol viscosity and
a change in cytoskeletal protein state [2], that can
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 40 60
1
2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 20 40 60
1
2
3
Рис. 1. Влияние ПЭГ-1500 и времени инкубации при
37°С на гипертонический криогемолиз эритроцитов в
1,2 моль/л NaCl: 1 – контроль; 2 – 20%-й ПЭГ-1500.
Fig. 1. Effect of PEG-1500 and incubation time at 37°C on
erythrocyte hypertonic cryohemolysis in 1.2 mol/l NaCl: 1 –
control; 2 – 20% PEG-1500.
Рис. 2. Влияние хлорида алюминия и времени инкубации
при 37°С на гипертонический криогемолиз эритроцитов
в 1,2 моль/л NaCl: 1 – контроль; 2 – 0,3 ммоль/л AlCl3; 3 –
1 ммоль/л AlCl3.
Fig. 2. Effect of aluminum chloride and incubation time at
37°C on erythrocyte hypertonic cryohemolysis in 1.2 mol/l
NaCl: 1 – control; 2 – 0.3 mmol/l/ AlCl3; 3 – 1 mmol/l AlCl3.
Время, мин
Time, min
Время, мин
Time, min
Ге
м
ол
из
,%
H
em
ol
ys
is
,
%
Ге
м
ол
из
,%
H
em
ol
ys
is
,
%
Результаты и обсуждение
На рис. 1 представлены данные о развитии
гипертонического криогемолиза эритроцитов при
охлаждении от 37 до 0°С в присутствии 20%-го
раствора непроникающего криопротектора ПЭГ-
1500. Видно, что при охлаждении в гипертоничес-
кой солевой среде (1,2 моль/л NaCl) непрони-
кающий криопротектор снижает уровень гемолиза
эритроцитов во всем исследуемом интервале
инкубации. Наблюдаемая динамика развития
гипертонического криогемолиза в электролитной
среде может зависеть от следующих факторов. В
процессе инкубации эритроцитов в гипертонической
среде, содержащей 1,2 моль/л NaCl, происходит
освобождение ионов К+, которое достигает
максимума к 20-й минуте инкубации [10].
Соответственно вследствие быстрой потери ионов
К+ происходит уменьшение объёма клеток, что
может привести к модификации барьерной функции
мембраны и появлению короткоживущих дефектов
бислоя, проницаемых для ионов Na+. Поступление
ионов Na+, сопровождающееся увеличением
объёма, может рассматриваться как фактор,
приводящий к снижению чувствительности
эритроцитов к охлаждению [11]. В конечном итоге
в результате поступления ионов Na+ может иметь
место восстановление осмотического градиента
на мембране, что возможно является протек-
тирующим фактором, понижающим действие
солевой гипертонической среды по мере увели-
чения продолжительности инкубации клеток [11].
610ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №4
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №4
Рис. 3. Влияние ПЭГ-400 и времени инкубации при 37°С
на гипертонический криогемолиз эритроцитов в
1,2 моль/л NaCl: 1 – контроль; 2 – 5%-й ПЭГ-400.
Fig. 3. Effect of PEG-400 and incubation time at 37°C on
erythrocyte hypertonic cryohemolysis in 1.2 mol/l NaCl: 1–
control; 2 – 5% PEG-400.
Рис. 4. Влияние 1,2-ПД и времени инкубации при 37°С
на гипертонический криогемолиз эритроцитов в
1,2 моль/л NaCl: 1 – контроль; 2 – 5%-й 1,2-ПД.
Fig. 4. Effect of 1,2-PD and incubation time at 37°C on eryth-
rocyte hypertonic cryohemolysis in 1.2 mol/l NaCl: 1 – con-
trol; 2 – 5% 1,2-PD.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 40 60
1
2
Время, мин
Time, min
Ге
м
ол
из
,%
H
em
ol
ys
is
,
%
Время, мин
Time, min
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 40 60
1
2
Ге
м
ол
из
,%
H
em
ol
ys
is
,
%
affect erythrocyte sensitivity to cooling. Thus, in the
paper [3] the erythrocyte sensitivity to hypertonic
cryohemo-lysis is shown to significantly depend on the
state of cytoskeleton-membrane complex. This is
confirmed by the fact, that hemin, impairing 4.1 protein
interaction with a membrane, considerably reduces the
level of hypertonic cryohemolysis [8].
Fig. 2 demonstrates the data on the effect of
aluminum chloride different concentrations on human
erythrocyte resistance to hypertonic cryohemolysis.
Both aluminum chloride and PEG-1500 do not cause a
change in dynamics of hypertonic cryohemolysis
development, though the level of cell lysis reduces.
The lower erythrocyte sensitivity to hypertonic
cryohemolysis is, the higher aluminum chloride
concentration in incubation medium is. Al3+ ions are
known to modify membrane sites, enriched with
phosphatidylcholine and in a less extent with
phosphatidyl ethanolamine, to induce echinocyte
formation [17, 18]. We can assume, that aluminum
chloride by decreasing membrane hydrophobicity
changes its barrier function, that contributes to
osmotic gradient dissipation on a membrane and a
decrease in erythrocyte sensitivity to cooling within
temperature range of 37-0°C.
In the work there was also investigated a
hypertonic cryohemolysis of human erythrocytes
under the effect of penetrative cryoprotectants and
those of mixed type, to which PEG-400 can be
referred (such substances can comprise a certain
part of low molecular fractions, penetrating into cells,
meanwhile a part of polymer remains in extracellular
Снижение уровня лизиса клеток в среде,
содержащей ПЭГ-1500, объясняется природой
действия непроникающего криопротектора,
механизм которого связан с модификацией
состояния липидной фазы мембраны, дегидра-
тацией полярных групп фосфолипидов и увеличе-
нием гидрофобности мембраны [12, 14, 15]. Так
как уровень разрушения эритроцитов по механизму
температурно-осмотического шока пропор-
ционален осмотическому градиенту, то одним из
возможных способов адаптации клеток к темпера-
турному воздействию может быть уменьшение
величины осмотического градиента на мембране
в среде с криопротекторами [7]. Присутствие в
среде ПЭГ-1500 вызывает дегидратирующий
эффект, приводит к увеличению вязкости цитозоля
и изменению состояния белков цитоскелета [2], что
может оказывать влияние на чувствительность
эритроцитов к охлаждению. Так, в работе [3]
показано, что чувствительность эритроцитов к
гипертоническому криогемолизу существенно
зависит от состояния цитоскелет-мембранного
комплекса. Это подтверждается тем, что гемин,
нарушающий взаимодействие белка 4.1 с мем-
браной, значительно снижает уровень гипертони-
ческого криогемолиза [8].
На рис. 2 представлены данные о влиянии
различных концентраций хлорида алюминия на
устойчивость эритроцитов человека к гипер-
тоническому криогемолизу. Хлорид алюминия, как
и ПЭГ-1500, не вызывает изменения динамики
развития гипертонического криогемолиза, хотя
611ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №4
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №4
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 40 60
1
2
Рис.5. Влияние ДМСО и времени инкубации при 37°С
на гипертонический криогемолиз эритроцитов в
1,2 моль/л NaCl: 1 – контроль; 2 – 5%-й ДМСО.
Fig. 5. Effect of DMSO and incubation time at 37°C on
erythrocyte hypertonic cryohemolysis in 1.2 mol/l NaCl: 1 –
control; 2 – 5% DMSO.
Время, мин
Time, min
Ге
м
ол
из
,%
H
em
ol
ys
is
,
%
Рис. 6. Влияние глицерина и времени инкубации при
37°С на гипертонический криогемолиз эритроцитов в
1,2 моль/л NaCl: 1 – контроль; 2 – 5%-й гицерин.
Fig. 6. Effect of PEG-400 and incubation time at 37°C on
erythrocyte hypertonic cryohemolysis in 1.2 mol/l NaCl: 1–
control; 2 – 5% glycerol.
Время, мин
Time, min
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 40 60
1
2
уровень лизиса клеток при этом снижается.
Чувствительность эритроцитов к гипертони-
ческому криогемолизу тем ниже, чем выше
концентрация хлорида алюминия в среде инкуба-
ции. Известно, что ионы Al3+ модифицируют
участки мембраны, обогащённые фосфатидил-
холином и в меньшей степени фосфатидил-
этаноламином, индуцируют формирование эхино-
цитов [17, 18]. Можно предположить, что хлорид
алюминия, снижая гидрофобность мембраны,
модифицирует её барьерную функцию, что
способствует диссипации осмотического гра-
диента на мембране и снижению чувствительности
эритроцитов к охлаждению в интервале температур
37-0°С.
В работе был исследован также гипертони-
ческий криогемолиз эритроцитов человека при
действии проникающих криопротекторов и
криопротекторов смешанного типа, к которым
можно отнести ПЭГ-400 (подобные вещества
могут в своем составе содержать определенную
долю низкомолекулярных фракций, которые
проникают в клетки, в то время как часть полимера
остается во внеклеточной среде) [1]. Видно, что
присутствие в среде инкубации криопротекторов
этой группы изменяет развитие гипертонического
криогемолиза во времени. На начальном этапе
инкубации наблюдается снижение чувствитель-
ности эритроцитов, однако, начиная с 10-й минуты,
чувствительность клеток к гипертоническому
криогемолизу возрастает. В средах, содержащих
5%-й ПЭГ-400 (рис. 3), имеет место значительное
medium) [1]. Presence of cryoprotectants of this group
in incubation medium is seen to change the
development of hypertonic cryohemolysis in time.
At initial state of incubation a decrease in
erythrocyte sensitivity is observed, but starting from
the 10th min a cell sensitivity to hypertonic
cryohemolysis augments. In the media, contained
5% PEG-400 (Fig. 3) there is a significant decrease
in the level of hypertonic cryohemolysis at the initial
state of incubation (0-10 min). Then the aug-
mentation of hemolysis level is noted. Similar
dynamics for hypertonic cryohemolysis development
is observed at the presence of 5% 1.2-PD (Fig.4),
but a degree of hemolysis reduction at the initial
stage of erythrocyte incubation is less manifested.
In the media, contained such cryoprotectants as
DMSO, 5% glycerol (Fig. 5, 6), a slight decrease in
erythrocyte sensitivity to hypertonic cryohemolysis
at the initial stage of incubation and an increase in
hemolysis level at later stages were noted.
Penetrative cryoprotectants prevent dehydration of
intracellular content and within concentration range
of 1-5% cause a slight effect on cell membrane
fluidity near its surface, although in a certain extent
they slow down the mobility of polar areas of lipid
bilayer [1]. Cryoprotectants of this group can be
assumed as changing erythrocyte membrane
structure with simultaneous additional cell de-
hydration at later incubation stages. This possibly
explains the augmentation of erythrocyte sensitivity
to hypertonic cryohemolysis at an increase in their
incubation time.
Ге
м
ол
из
,%
H
em
ol
ys
is
,
%
612ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №4
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №4
снижение уровня гипертонического криогемолиза
на начальном этапе инкубации (0-10 мин). В
дальнейшем отмечается повышение уровня
гемолиза. Сходная динамика развития гипер-
тонического криогемолиза наблюдается в при-
сутствии 5%-го 1,2-ПД (рис. 4), однако степень
снижения гемолиза на начальном этапе инкубации
эритроцитов менее выражена. В средах, содер-
жащих такие криопротекторы, как ДМСО,
глицерин в концентрации 5% (рис. 5, 6), отмечено
незначительное снижение чувствительности
эритроцитов к гипертоническому криогемолизу на
начальном этапе инкубации и возрастание уровня
гемолиза на более поздних этапах. Проникающие
криопротекторы предотвращают дегидратацию
внутриклеточного содержимого и в диапазоне
концентраций 1-5% оказывают слабое воздейст-
вие на текучесть мембраны клеток вблизи ее
поверхности, хотя в определенной степени
тормозят подвижность полярных областей
липидного бислоя [1]. Можно предположить, что
криопротекторы данной группы изменяют струк-
туру мембран эритроцитов с одновременной
дополнительной дегидратацией клеток на более
поздних этапах инкубации. Это, возможно,
объясняет повышение чувствительности эритро-
цитов к гипертоническому криогемолизу при
увеличении продолжительности их инкубации.
Выводы
Присутствие в среде непроникающего криопро-
тектора ПЭГ-1500, а также хлорида алюминия
заметно снижает чувствительность эритроцитов
человека к гипертоническому криогемолизу,
причем защитное действие рассмотренных
веществ может опосредоваться их влиянием как
на липидный матрикс, так и на белки цитоскелета.
В то же время проникающие криопротекторы
изменяют характер развития гипертонического
криогемолиза эритроцитов во времени, что может
объясняться изменением структурного состояния
мембраны и дополнительной дегидратацией
клеток.
Conclusions
Presence of non-penetrative cryoprotectant PEG-
1500 and aluminum chloride considerably decreases
human erythrocyte sensitivity to hypertonic cryo-
hemolysis, moreover a protective effect of considered
substances can be mediated by their influence on both
lipid matrix and cytoskeleton proteins. At the same
time penetrative cryoprotectants change the character
of erythrocyte hypertonic cryohemolysis development
in time, that can be explained by a change in membrane
structural state and additional cell dehydration.
Литература
Белоус А.М., Грищенко В.И. Криобиология. – Киев: Наук.
думка.– 1994.– 432 с.
Белоус А.М., Гулевский А.К., Бабийчук Л.А. и др. Роль
белков цитоскелета в изменении стабильности клеток
при температурно-осмотическом воздействии //
Криобиология.– 1990.– №4. – С. 3-13.
Бондаренко В.А. Развитие и предупреждение темпе-
ратурного шока эритроцитов: Автореф. дис… докт. биол.
наук.– Харьков, 1988.– 30 с.
Гордиенко Е.А., Коваленко С.Е. Основные закономер-
ности явления гипертонического криогемолиза // Пробл.
криобиологии.– 1997.– №3.– С. 3-7.
References
Belous A.M., Grischenko V.I. Cryobiology.– Kiev: Naukova
Dumka, 1994.– 432 p.
Belous A.M., Gulevsky A.K., Babijchuk L.A. et al. Role of
cytoskeletal proteins in changing cell stability at temperature-
osmotic effect // Kriobiologiya.– 1990.– N4.– P. 3-13.
Bondarenko V.A. Development and prevention of erythrocyte
temperature shock: Author’s abstract of thesis for doctor’s
degree obtaining (biology).– Kharkov, 1988.– 30 p.
Gordienko E.A., Kovalenko S.E. Basic rules of the event of
posthypertonic cryohemolysis // Problems of Cryobiology.–
1997.– N3.– P. 3-7.
Kudokotseva E.V., Ramazanov V.V., Timchenko L.N. et al.
Action of modificators on the structural spectrum of the
cytoskeletal proteins of human red cells // Problems of
cryobiology.– 1998.– N4.– P. 22-25.
Kuleshova L.G., Orlova N.V., Shpakova N.M. Antihemolytic
and transforming activity of amphiphilic compounds //
Problems of Cryobiology.– 2001.– N1.– P. 9-15.
Moiseyev V.A., Zinchenko V.D., Nardid O.A. About some
molecular mechanisms of biological object cryoprotection//
Physical and chemical processes in cryobiological systems.–
Kharkov, 1991.– P. 78-92.
Ramazanov V.V. Effect of osmotic stress and different
cytoskeletal modifiers on cold and hypertonic shock
development: Author’s abstract of thesis for candidate degree
obtaining (biology).– Kharkov, 1993.– 14 p.
Ramazanov V.V., Bondarenko V.A. Action of hemin and DIDS
on cold and hypertonic stress of red blood cells // Problems
of Cryobiology.– 1996.– N2.– P. 13-17.
Ramazanov V.V., Bondarenko V.A. Comparative study of the
cold and hypertonic stress of RBC in the NaCl solutions//
Problems of Cryobiology.– 1996.– N1.– P. 34-36.
Shpakova N.M., Bondarenko V.A. Erythrocyte sensitivity to
cold shock in salts and non-electrolytes-contained media//
Problems of Cryobiology.– 1992.– N3.– P. 15-19.
Aldwinckle T.J., Ahkong Q.F., Bangham A.D. et al. Effect of
polyethylene on liposomes and erythrocytes. Permeability
changes and membrane fusion // Biochim. Biophys. Acta.–
1982.– Vol. 689, N3.– P. 548-560.
Green F.A., Jung C.Y. Cold-induced hemolysis in a hypertonic
milieu // J. Membr. Biol.– 1977.– Vol. 33, N3-4.– P. 249-262.
Lehtonen J.Y., Kinnunen P.K. Poly(ethylene glycol)-induced
and temperature-dependent phase separation in fluid binary
phospholipid membranes // Biophys. J.– 1995.– Vol. 68, N2.–
P. 525-535.
Ohki S., Arnold K. Surface dielectric constant, surface
hydrophobicity and membrane fusion // J. Membrane Biol.–
1990.– Vol. 144, N3.– P.195-203.
Suwalsky M., Ungerer B., Villena F. et al. Effects of AlCl3 on
toad skin, human erythrocytes and model cell membranes//
Brain Res. Bull.– 2001.– Vol. 55, N2.– P. 205-210.
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №4
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №4
613
Кудокоцева Е.В., Рамазанов В.В., Тимченко Л.Н. и др.
Влияние модификаторов цитоскелета на структурный
спектр белков цитоскелета эритроцитов человека //
Пробл. криобиологии. – 1998. – №4.– С. 22-25.
Кулешова Л.Г., Орлова Н.В., Шпакова Н.М. Антигемоли-
тическая и трансформирующая активность амфифиль-
ных соединений // Пробл. криобиологии. – 2001.– №1.– С.
9-15.
Моисеев В.А., Зинченко В.Д., Нардид О.А. О некоторых
молекулярных механизмах криозащиты биологических
объектов // Физико-химические процессы в криобио-
логических системах: Сб. статей.– Харьков, 1991. –
С. 78-92.
Рамазанов В.В. Влияние осмотического стресса и
различных модификаторов цитоскелета на развитие
холодового и гипертонического шока: Автореф. дис…
канд. биол. наук.– Харьков, 1993.– 14 с.
Рамазанов В.В., Бондаренко В.А. Действие гемина и ДИДС
на холодовой и гипертонический шок эритроцитов // Пробл.
криобиологии.– 1996.– №2.– С. 13-17.
Рамазанов В.В., Бондаренко В.А. Сравнительное
исследование холодового и гипертонического шока
эритроцитов в растворе NaCl // Пробл. криобиологии.–
1996.– №1.– С. 34-36.
Шпакова Н.М., Бондаренко В.А. Чувствительность
эритроцитов к холодовому шоку в средах, содержащих
соли и неэлектролиты // Пробл. криобиологии.– 1992.–
№3.– С. 15-19.
Aldwinckle T.J., Ahkong Q.F., Bangham A.D., Fiser D.,
Lucy J.A. Effect of poly(ethylene glycol) on liposomes and
erythrocytes. Permeability changes and membrane fusion //
Biochim. Biophys. Acta.– 1982.– Vol. 689, №3. – P. 548-560.
Green F.A., Jung C.Y. Cold-induced hemolysis in a hypertonic
milieu // J. Membr. Biol.– 1977.– Vol. 33, N3-4.– P. 249-262.
Lehtonen J.Y., Kinnunen P.K. Poly(ethylene glycol)-induced
and temperature-dependent phase separation in fluid binary
phospholipid membranes // Biophys. J.– 1995.– Vol. 68, N2.–
P. 525-535.
Ohki S., Arnold K. Surface dielectric constant, surface
hydrophobicity and membrane fusion // J. Membrane Biol.–
1990.– Vol. 144, N3.– P.195-203.
Suwalsky M, Ungerer B, Villena F, Norris B, Cardenas H,
Zatta P. Effects of AlCl3 on toad skin, human erythrocytes,
and model cell membranes // Brain Res. Bull.– 2001. – Vol.55,
N2.– P. 205-210.
Takahashi T., Williams R. J. Thermal shoсk hemolysis in
human red cells. 1. The effect of temperature, time and osmotic
stress // Cryobiology.– 1983.– Vol.20, N5.– Р. 507-520.
Weis C., Haug A. Aluminum-altered membrane dynamics in
human red blood cеll white ghosts // Thromb. Res.– 1989.–
Vol.15, N54.– P.141-149.
Поступила 23.03.2005
Takahashi T., Williams R.J. Thermal shock hemolysis in
human red cells. 1. The effect of temperature, time and osmotic
stress // Cryobiology.– 1983.– Vol.20, N5.– P.507-520.
Weis C., Haug A. Aluminum-altered membrane dynamics in
human red blood cell white ghosts // Thromb. Res.– 1989.–
Vol. 15, N54.– P. 141-149.
Accepted in 23.03.2005
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
17.
18.
|