Влияние трифторперазина и додецил-β,D-мальтозида на гипертонический стресс эритроцитов млекопитающих
В работе исследовано влияние додецил-β,D-мальтозида (ДМ) и трифторперазина (ТФП) на чувствительность эритроцитов млекопитающих (человек, бык, лошадь, кролик) к гипертоническому стрессу (ГС) (4,0 моль/л NaCl). Показано, что использование амфифильных соединений в определенных концентрациях приводит к...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы криобиологии и криомедицины |
|---|---|
| Datum: | 2014 |
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2014
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68838 |
| 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 трифторперазина и додецил-β,D-мальтозида на гипертонический стресс эритроцитов млекопитающих / Н.А. Ершова, Е.Е. Нипот, Н.М. Шпакова, С.С. Ершов, Н.В. Орлова // Проблемы криобиологии и криомедицины. — 2014. — Т. 24, № 3. — С. 231-237. — Бібліогр.: 21 назв. — рос., англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-68838 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Ершова, Н.А. Нипот, Е.Е. Шпакова, Н.М. Ершов, С.С. Орлова, Н.В. 2014-09-30T06:30:01Z 2014-09-30T06:30:01Z 2014 Влияние трифторперазина и додецил-β,D-мальтозида на гипертонический стресс эритроцитов млекопитающих / Н.А. Ершова, Е.Е. Нипот, Н.М. Шпакова, С.С. Ершов, Н.В. Орлова // Проблемы криобиологии и криомедицины. — 2014. — Т. 24, № 3. — С. 231-237. — Бібліогр.: 21 назв. — рос., англ. 2307-6143 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68838 612.111.014.462.085.2:577.335:541.183 В работе исследовано влияние додецил-β,D-мальтозида (ДМ) и трифторперазина (ТФП) на чувствительность эритроцитов млекопитающих (человек, бык, лошадь, кролик) к гипертоническому стрессу (ГС) (4,0 моль/л NaCl). Показано, что использование амфифильных соединений в определенных концентрациях приводит к повышению устойчивости к ГС эритроцитов человека, быка, лошади, но не кролика. Защитное действие амфифильных соединений выше при температуре 37°С, чем при 0°С. Катионный ТФП более эффективен, чем неионный ДМ. Установлено, что исследуемые вещества не влияют на выход катионов калия из клеток в условиях ГС. Предполагается, что защитный эффект ТФП и ДМ связан с их пертурбирующим действием на мембрану и предотвращением развития трансмембранных дефектов до размера гемолитических пор. У роботі досліджено вплив додецил-β,D-мальтозиду (ДМ) і трифторперазину (ТФП) на чутливість еритроцитів ссавців (людина, бик, кінь, кролик) до гіпертонічного стресу (ГС) (4,0 моль/л NaCl). Показано, що використання амфіфільних сполук у певних концентраціях призводить до підвищення стійкості до ГС еритроцитів людини, бика, коня, але не кролика. Захисна дія амфіфільних сполук вища за температури 37°С, ніж за 0°С. Катіонний ТФП ефективніший, ніж неіонний ДМ. Встановлено, що досліджувані речовини не впливають на вихід катіонів калію з клітин в умовах ГС. Припускається, що захисний ефект ТФП і ДМ пов’язаний із їхньою пертурбуючою дією на мембрану та запобіганням розвитку трансмембранних дефектів до розміру гемолітичних пір. The effect of dodecyl-β,D-maltoside (DM) and trifluoperazine (TFP) on mammalian (human, bovine, equine, rabbit) erythrocyte sensitivity to hypertonic stress (HS) (4.0 mol/l NaCl) was studied in this work. The use of amphiphilic compounds in the certain concentrations was demonstrated as resulting in an increased resistance to HS of human, bovine, equine erythrocytes, but not rabbit ones. Protective effect of amphiphilic compounds is higher at 37°C than at 0°C. Cationic TFP is more efficient than non-ionic DM. The substances under study were established as not affecting the potassium cation release out of cells under HS. Protective mechanism of TFP and DM is suggested as associated with their perturbating action on a membrane and prevention of transmembrane defect development up to hemolytic pore size. ru Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии и криомедицины Теоретическая и экспериментальная криобиология Влияние трифторперазина и додецил-β,D-мальтозида на гипертонический стресс эритроцитов млекопитающих Effect of Trifluoperazine and Dodecyl-β,D-maltoside on Hypertonic Stress of Mammalian Erythrocytes Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние трифторперазина и додецил-β,D-мальтозида на гипертонический стресс эритроцитов млекопитающих |
| spellingShingle |
Влияние трифторперазина и додецил-β,D-мальтозида на гипертонический стресс эритроцитов млекопитающих Ершова, Н.А. Нипот, Е.Е. Шпакова, Н.М. Ершов, С.С. Орлова, Н.В. Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| title_short |
Влияние трифторперазина и додецил-β,D-мальтозида на гипертонический стресс эритроцитов млекопитающих |
| title_full |
Влияние трифторперазина и додецил-β,D-мальтозида на гипертонический стресс эритроцитов млекопитающих |
| title_fullStr |
Влияние трифторперазина и додецил-β,D-мальтозида на гипертонический стресс эритроцитов млекопитающих |
| title_full_unstemmed |
Влияние трифторперазина и додецил-β,D-мальтозида на гипертонический стресс эритроцитов млекопитающих |
| title_sort |
влияние трифторперазина и додецил-β,d-мальтозида на гипертонический стресс эритроцитов млекопитающих |
| author |
Ершова, Н.А. Нипот, Е.Е. Шпакова, Н.М. Ершов, С.С. Орлова, Н.В. |
| author_facet |
Ершова, Н.А. Нипот, Е.Е. Шпакова, Н.М. Ершов, С.С. Орлова, Н.В. |
| topic |
Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| topic_facet |
Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| publishDate |
2014 |
| language |
Russian |
| container_title |
Проблемы криобиологии и криомедицины |
| publisher |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Effect of Trifluoperazine and Dodecyl-β,D-maltoside on Hypertonic Stress of Mammalian Erythrocytes |
| description |
В работе исследовано влияние додецил-β,D-мальтозида (ДМ) и трифторперазина (ТФП) на чувствительность эритроцитов млекопитающих (человек, бык, лошадь, кролик) к гипертоническому стрессу (ГС) (4,0 моль/л NaCl). Показано, что использование амфифильных соединений в определенных концентрациях приводит к повышению устойчивости к ГС эритроцитов человека, быка, лошади, но не кролика. Защитное действие амфифильных соединений выше при температуре 37°С, чем при 0°С. Катионный ТФП более эффективен, чем неионный ДМ. Установлено, что исследуемые вещества не влияют на выход катионов калия из клеток в условиях ГС. Предполагается, что защитный эффект ТФП и ДМ связан с их пертурбирующим действием на мембрану и предотвращением развития трансмембранных дефектов до размера гемолитических пор.
У роботі досліджено вплив додецил-β,D-мальтозиду (ДМ) і трифторперазину (ТФП) на чутливість еритроцитів ссавців (людина, бик, кінь, кролик) до гіпертонічного стресу (ГС) (4,0 моль/л NaCl). Показано, що використання амфіфільних сполук у певних концентраціях призводить до підвищення стійкості до ГС еритроцитів людини, бика, коня, але не кролика. Захисна дія амфіфільних сполук вища за температури 37°С, ніж за 0°С. Катіонний ТФП ефективніший, ніж неіонний ДМ. Встановлено, що досліджувані речовини не впливають на вихід катіонів калію з клітин в умовах ГС. Припускається, що захисний ефект ТФП і ДМ пов’язаний із їхньою пертурбуючою дією на мембрану та запобіганням розвитку трансмембранних дефектів до розміру гемолітичних пір.
The effect of dodecyl-β,D-maltoside (DM) and trifluoperazine (TFP) on mammalian (human, bovine, equine, rabbit) erythrocyte sensitivity to hypertonic stress (HS) (4.0 mol/l NaCl) was studied in this work. The use of amphiphilic compounds in the certain concentrations was demonstrated as resulting in an increased resistance to HS of human, bovine, equine erythrocytes, but not rabbit ones. Protective effect of amphiphilic compounds is higher at 37°C than at 0°C. Cationic TFP is more efficient than non-ionic DM. The substances under study were established as not affecting the potassium cation release out of cells under HS. Protective mechanism of TFP and DM is suggested as associated with their perturbating action on a membrane and prevention of transmembrane defect development up to hemolytic pore size.
|
| issn |
2307-6143 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68838 |
| citation_txt |
Влияние трифторперазина и додецил-β,D-мальтозида на гипертонический стресс эритроцитов млекопитающих / Н.А. Ершова, Е.Е. Нипот, Н.М. Шпакова, С.С. Ершов, Н.В. Орлова // Проблемы криобиологии и криомедицины. — 2014. — Т. 24, № 3. — С. 231-237. — Бібліогр.: 21 назв. — рос., англ. |
| work_keys_str_mv |
AT eršovana vliânietriftorperazinaidodecilβdmalʹtozidanagipertoničeskiistresséritrocitovmlekopitaûŝih AT nipotee vliânietriftorperazinaidodecilβdmalʹtozidanagipertoničeskiistresséritrocitovmlekopitaûŝih AT špakovanm vliânietriftorperazinaidodecilβdmalʹtozidanagipertoničeskiistresséritrocitovmlekopitaûŝih AT eršovss vliânietriftorperazinaidodecilβdmalʹtozidanagipertoničeskiistresséritrocitovmlekopitaûŝih AT orlovanv vliânietriftorperazinaidodecilβdmalʹtozidanagipertoničeskiistresséritrocitovmlekopitaûŝih AT eršovana effectoftrifluoperazineanddodecylβdmaltosideonhypertonicstressofmammalianerythrocytes AT nipotee effectoftrifluoperazineanddodecylβdmaltosideonhypertonicstressofmammalianerythrocytes AT špakovanm effectoftrifluoperazineanddodecylβdmaltosideonhypertonicstressofmammalianerythrocytes AT eršovss effectoftrifluoperazineanddodecylβdmaltosideonhypertonicstressofmammalianerythrocytes AT orlovanv effectoftrifluoperazineanddodecylβdmaltosideonhypertonicstressofmammalianerythrocytes |
| first_indexed |
2025-11-25T20:39:20Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:39:20Z |
| _version_ |
1850528255683067904 |
| fulltext |
УДК 612.111.014.462.085.2:577.335:541.183
Н.А. Ершова, Е.Е. Нипот, Н.М. Шпакова*, С.С. Ершов, Н.В. Орлова
Влияние трифторперазина и додецил-βββββ,D-мальтозида на
гипертонический стресс эритроцитов млекопитающих
UDC 612.111.014.462.085.2:577.335:541.183
N.A. Yershova, E.E. Nipot, N.M. Shpakova*, S.S. Yershov, N.V. Orlova
Effect of Trifluoperazine and Dodecyl-βββββ,D-maltoside on
Hypertonic Stress of Mammalian Erythrocytes
Реферат: В работе исследовано влияние додецил-β,D-мальтозида (ДМ) и трифторперазина (ТФП) на чувствительность
эритроцитов млекопитающих (человек, бык, лошадь, кролик) к гипертоническому стрессу (ГС) (4,0 моль/л NaCl). Показано,
что использование амфифильных соединений в определенных концентрациях приводит к повышению устойчивости к ГС
эритроцитов человека, быка, лошади, но не кролика. Защитное действие амфифильных соединений выше при температуре
37°С, чем при 0°С. Катионный ТФП более эффективен, чем неионный ДМ. Установлено, что исследуемые вещества не
влияют на выход катионов калия из клеток в условиях ГС. Предполагается, что защитный эффект ТФП и ДМ связан с их
пертурбирующим действием на мембрану и предотвращением развития трансмембранных дефектов до размера гемоли-
тических пор.
Ключевые слова: эритроциты млекопитающих, гипертонический стресс, амфифильные соединения, катионы калия.
Реферат: У роботі досліджено вплив додецил-β,D-мальтозиду (ДМ) і трифторперазину (ТФП) на чутливість еритроцитів
ссавців (людина, бик, кінь, кролик) до гіпертонічного стресу (ГС) (4,0 моль/л NaCl). Показано, що використання амфіфільних
сполук у певних концентраціях призводить до підвищення стійкості до ГС еритроцитів людини, бика, коня, але не кролика.
Захисна дія амфіфільних сполук вища за температури 37°С, ніж за 0°С. Катіонний ТФП ефективніший, ніж неіонний ДМ.
Встановлено, що досліджувані речовини не впливають на вихід катіонів калію з клітин в умовах ГС. Припускається, що
захисний ефект ТФП і ДМ пов’язаний із їхньою пертурбуючою дією на мембрану та запобіганням розвитку трансмембранних
дефектів до розміру гемолітичних пір.
Ключові слова: еритроцити ссавців, гіпертонічний стрес, амфіфільні сполуки, катіони калію.
Abstract: The effect of dodecyl-β,D-maltoside (DM) and trifluoperazine (TFP) on mammalian (human, bovine, equine, rabbit)
erythrocyte sensitivity to hypertonic stress (HS) (4.0 mol/l NaCl) was studied in this work. The use of amphiphilic compounds in the
certain concentrations was demonstrated as resulting in an increased resistance to HS of human, bovine, equine erythrocytes, but
not rabbit ones. Protective effect of amphiphilic compounds is higher at 37°C than at 0°C. Cationic TFP is more efficient than non-ionic
DM. The substances under study were established as not affecting the potassium cation release out of cells under HS. Protective
mechanism of TFP and DM is suggested as associated with their perturbating action on a membrane and prevention of transmembrane
defect development up to hemolytic pore size.
Key words: mammalian erythrocytes, hypertonic stress, amphiphilic compounds, potassium cations.
*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: starling_nataly@mail.ru
*To whom correspondence should be addressed:
23, Pereyaslavskaya str., Kharkov, Ukraine 61015;
tel.:+380 57 373 4135, fax: +380 57 373 3084,
e-mail: starling_nataly@mail.ru
Department of Cell Cryophysiology, Institute for Problems of Cryo-
biology and Cryomedicine of the National Academy of Sciences of
Ukraine, Kharkov, Ukraine
Отдел криофизиологии клетки, Институт проблем криобиологии
и криомедицины НАН Украины, г. Харьков
Поступила 25.02.2014
Принята в печать 26.03.2014
Проблемы криобиологии и криомедицины. – 2014. – Т. 24, №3. – С. 231–237.
© 2014 Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины
Received February, 25, 2014
Accepted March, 26, 2014
Probl. Cryobiol. Cryomed. 2014. 24(3): 231–237.
© 2014 Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine
оригинальное исследование research article
Гипертонический стресс (ГС) эритроцитов – по-
вреждение клеток при помещении их в гипертони-
ческие растворы. В криобиологии ГС используется
в качестве модельного эксперимента, позволяю-
щего изучать действие одного из основных факто-
ров криоповреждения клеток – гипертонического
раствора, образующегося в процессе выморажи-
вания воды [16].
Известно, что анионные амфифильные соедине-
ния в микромолярных концентрациях снижают уро-
вень ГС эритроцитов млекопитающих [5, 10].
Защитное действие данных соединений связывают
с их способностью встраиваться в мембрану и
модифицировать ее путем изменения состояния
Hypertonic stress (HS) of erythrocytes is the injury
of cells when placing them into hypertonic solutions.
HS is used in cryobiology as a model experiment enab-
ling to study the effect of one of the main factors of
cell damage: hypertonic solution, which forms during
water freeze-out [5].
Anionic amphiphilic compounds in micromolar con-
centrations are known to reduce the HS level in mam-
malian erythrocytes [21, 17]. A protective effect of
these compounds is associated with their capability to
be incorporated into a membrane and modify it via
changing lipid bilayer state [8, 13, 15]. In order to find
out whether amphiphilic compounds, referred to other
classes, have an antihemolytic effect and what is the
232 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 3, 2014
липидного бислоя [6, 9, 13]. Чтобы выяснить, обла-
дают ли антигемолитическим действием амфи-
фильные соединения, относящиеся к другим клас-
сам, и с чем связан их защитный эффект в условиях
ГС эритроцитов, использовали катионный трифтор-
перазин и неионный додецил-β,D-мальтозид.
В качестве объекта исследования выбраны
эритроциты человека, лошади, быка и кролика. Из-
вестно [12, 20], что эритроциты этих видов млеко-
питающих значительно отличаются по фосфоли-
пидному составу мембран, что позволит оценить
вклад состава мембран эритроцитов в проявление
защитного действия амфифильных соединений.
Цель работы – исследование влияния додецил-
β,D-мальтозида и трифторперазина на чувстви-
тельность эритроцитов млекопитающих (человек,
бык, лошадь, кролик) к гипертоническому стрессу
(4,0 моль/л NaCl).
Материалы и методы
Для исследования использовали эритроциты,
полученные из крови человека (Нomо sapiens), бы-
ка (Bos taurus), лошади (Equus caballus) и кролика
(Oryctolagus cuniculus), заготовленной на консер-
ванте «Глюгицир» (Украина). Выделение эритро-
цитов проводили по стандартной методике [8].
Кровь мужчин (группа II) была предоставлена
Харьковским областным центром службы крови,
кровь самцов кролика – виварием ИПКиК НАНУ,
лошади и быка – Харьковской государственной
зооветеринарной академией. Заготовку крови
животных и все манипуляции проводили в соответ-
ствии с отечественными и международными био-
этическими нормами.
Гипертонический стресс эритроцитов осущест-
вляли путем инкубации эритроцитов в растворе,
содержащем 4,0 моль/л NaCl, 0,01 моль/л фосфат-
ного буфера (рН 7,4) при температуре 37 или 0°С в
течение 5 мин. Конечный гематокрит – 0,4%.
Трифторперазин (ТФП) и додецил-β,D-мальтозид
(ДМ) добавляли в гипертоническую среду перед
внесением в нее клеток. Содержание вышедшего
в супернатант гемоглобина определяли спектрофо-
тометрическим методом при длине волны 543 нм.
За 100% принимали поглощение пробы, в которую
добавляли тритон Х-100 (0,1%).
Содержание ионов К+ определяли в супернатан-
те после инкубации эритроцитов млекопитающих
с амфифильными веществами в среде, содержа-
щей 0,15 моль/л NaCl или 4,0 моль/л NaCl, в течение
10 мин с помощью ионоселективного электрода
ЭЛИС-121К. Конечный гематокрит – 20%.
В работе использовали додецил-β,D-мальтозид
(«Calbiochem», США) и трифторперазин («Sigma»,
rea-son of their protective effect under erythrocyte
HS, we used a cationic trifluoperazine and non-ionic
do-decyl-β,D-maltoside.
Human, equine, bovine and rabbit erythrocytes we-
re selected as the research object. Erythrocytes of
these mammalian species are known [4, 19] to differ
significantly by phospholipid composition of membranes,
that will allow to assess the contribution of erythrocyte
membrane composition into manifestation of amphi-
philic compound protective effect.
The research was aimed to study the effect of
dodecyl-β,D-maltoside and trifluoperazine on the
sensitivity of mammalian (human, bovine, equine, rab-
bit) erythrocytes to hypertonic stress (4.0 mol/l NaCl).
Materials and methods
For the research we used the erythrocytes procured
from human (Homo sapiens), bovine (Bos taurus),
equine (Equus caballus) and rabbit (Oryctolagus
cuniculus) blood preserved with Glugicir (Ukraine)
preservative. Erythrocytes were isolated according to
the standard technique [16]. Male blood (group II) was
provided by the Kharkov Regional Center of Blood
Banking, male rabbit blood was done by the vivarium
of the Institute for Problems of Cryobiology and Cryo-
medicine of the National Academy of Sciences of
Ukraine, equine and bovine blood was obtained at Khar-
kov State Zooveterinary Academy. Animal blood pro-
curement and all the manipulations were performed
according to the national and international bioethical
standards.
Hypertonic stress of erythrocytes was initiated by
their incubation in the solution containing 4.0 mol/l NaCl,
0.01 mol/l phosphate buffer, pH 7.4 at 37 or 0°C within
5 min. Final hematocrit was 0.4%. Hypertonic medium
was supplemented with trifluoperazine (TFP) and
dodecyl-β,D-maltoside (DM) prior to cell introducing
into it. The content of hemoglobin released in super-
natant was spectrophotometrically determined at 543
nm wavelength. The sample absorption, supplemented
with triton X-100 (0.1%) was accepted as 100%.
The K+ ion content was determined in a supernatant
after mammalian erythrocyte incubation with amphi-
philic substances in the medium, containing either
0.15 mol/l NaCl or 4.0 mol/l NaCl for 10 min by means
of ion-selective electrode ELIS-121K. Final hematocrit
was 20%.
We used DM (Clabiochem, USA) and TFP (Sigma,
USA), as well as the home produced reagents of
chemically pure and pure for analysis grades.
The results were statistically processed with
ANOVA test and Mann-Whitney criterion (Statgraph
Win). Divergence between the groups was considered
as significant at p < 0.05.
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 3, 2014
233
США), а также реактивы отечественного произ-
водства квалификации «х. ч.» и «ч. д. а.».
Статистическую обработку результатов прово-
дили с помощью теста ANOVA и критерия Манна-
Уитни («StatgraphWin»). Расхождения между груп-
пами считали статистически значимыми при
p < 0,05.
Результаты и обсуждение
Для изучения влияния ДМ и ТФП на чувстви-
тельность эритроцитов млекопитающих к ГС были
оценены уровни гипертонического гемолиза клеток
в средах, содержащих различные концентрации ам-
фифильных соединений при температуре 37 и 0°С.
Данные, полученные для эритроцитов человека,
представлены на рисунке. Следует отметить, что
на всех графиках представлено максимальное
среднеквадратичное отклонение величины гемоли-
за эритроцитов в виде точки с разбросом значений,
имеющих соответствующую маркировку. Видно,
что при увеличении концентрации обоих амфифиль-
ных веществ происходит постепенное снижение
уровня лизиса клеток с последующим его повыше-
нием до исходного значения и выше.
Таким образом, использование амфифильных
соединений в определенных концентрациях приво-
дит к повышению устойчивости эритроцитов чело-
века к ГС как при температуре 37°С, так и при
0°С. Однако защитное действие амфифильных
соединений более выражено при 37°С. Понижение
температуры до 0°С приводит к уменьшению
эффективности исследуемых соединений и сдвигу
минимума гемолитической зависимости в сторону
меньших значений концентраций амфифилов.
Аналогичные гемолитические зависимости бы-
ли получены для эритроцитов быка, лошади и
кролика. Как видно из рисунка C–F, ТФП и ДМ
оказывают защитное действие в условиях ГС эрит-
роцитов быка и лошади при 37°С. При температуре
0°С незначительный защитный эффект был выяв-
лен только с использованием ТФП для эритроцитов
лошади. Амфифильные соединения были неэффек-
тивны для эритроцитов кролика в условиях ГС при
37 и 0°С (рисунок G, H).
Гипертоническое повреждение эритроцитов
связывают с формированием трансмембранных
дефектов в условиях высокой тоничности внекле-
точной среды и дальнейшим их ростом, вплоть до
образования гемолитических пор [2, 3]. Встраива-
ние экзогенных амфифильных молекул в плазмати-
ческую мембрану эритроцитов сопровождается
изменением ее организации. Такая реорганизация
может быть обусловлена асимметричным встраи-
ванием амфифильных молекул в наружный или
Results and discussion
To study the DM and TFP effects on mammalian
erythrocyte sensitivity to HS we assessed the levels
of cell hypertonic hemolysis in the media, containing
different concentrations of amphiphilic compounds at
37 and 0°C. The data, obtained for human erythrocytes
are presented in Figure. It is to be noted that all the
plots show the maximum root-mean-square deviation
of erythrocyte hemolysis value as a point with data
scattering having an appropriate labeling. It is seen
that with increasing concentration of both amphiphilic
substances there is occurred a gradual decrease in
cell lysis level with its following augmentation up to
initial value and higher.
Thus, the use of amphiphilic compounds in certain
concentrations leads to an increased resistance of
human erythrocytes to HS both at 37 and 0°C. How-
ever a protective effect of amphiphilic compounds is
more pronounced at 37°C. Temperature decrease
down to 0°C results in a reduction of the efficiency in
studied compounds and a shift in the minimum of he-
molytic dependency towards lower values of amphi-
philic concentrations.
Similar hemolytic dependencies were obtained for
bovine, equine and rabbit erythrocytes. As Figures C–
F show, the TFP and DM have a protective effect
under HS conditions in bovine and equine erythrocytes
at 37°C. A slight protective effect was found only using
TFP for equine erythro-cytes at 0°C. Amphiphilic
compounds were inefficient for rabbit erythrocytes
under HS at 37 and 0°C (Fig. G, H).
Hypertonic damage of erythrocytes is associated
with the formation of transmembrane defects under a
high tonicity of extracellular medium and their further
growth up to hemolytic pore formation [3, 6]. Building
of exogenous amphiphilic molecules into erythrocyte
plasma membrane is accompanied by a change in its
organization. This rearrangement may be due to asym-
metric incorporation of amphiphilic molecules into
external or internal membrane monolayer, rearrange-
ment in lipids both inside one monolayer and between
two membrane monolayers, the formation of temporary
non-bilayer phases [1, 8, 18]. We may assume that
amphiphiles are capable to prevent the transmembrane
pore formation under hypertonic stress via reducing
phospholipid ordering in bilayer.
The incorporation and distribution of amphiphilic
molecules are significantly determined by the state of
erythrocyte membrane. Amphiphilic compounds are
known to be preferably included into liquid crystal
membrane areas [9, 14]. When decreasing tempera-
ture down to 0°C some lipids pass from a liquid crystal
phase into gel one, whereby the membrane area, occu-
pied by liquid crystal domains is reduced. Consequently,
234 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 3, 2014
0
20
40
60
80
100
0 4 8 12 16
1
2
1
2
0
20
40
60
80
100
0 30 60 90
0
20
40
60
80
100
0 40 80 120 160 200
2
1
0
20
40
60
80
100
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
1
2
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100
1
2
0
20
40
60
80
100
0 6 12 18 24 30 36
1
2
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100
1
2
0
20
40
60
80
100
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36
1
2
Влияние ДМ (A, C, E, G) и ТФП (B, D, F, H) на гипертонический гемолиз эритроцитов человека (A, B), быка (C, D),
лошади (E, F) и кролика (G, H) в среде, содержащей 4,0 моль/л NaCl, при температуре 37 (1) и 0°С (2).
Effect of DM (A, C, E, G) and TFP (B, D, F, H) on hypertonic hemolysis of human (A, B), bovine (C, D), equine (E, F) and
rabbit (G, H) erythrocytes in the medium contained 4.0 mol/l NaCl at 37 (1) and 0°C (2).
Ге
м
ол
из
,
%
H
em
ol
ys
is
,
%
Ге
м
ол
из
,
%
H
em
ol
ys
is
,
%
A C E G
B D F H
человек
human
бык
bovine
лошадь
equine
кролик
rabbit
Концентрация ДМ, мкмоль/л DM concentration, µmol/l
Концентрация ТФП, мкмоль/л TFP concentration, µmol/l
Д
М
D
M
ТФ
П
TF
P
внутренний монослой мембраны, перераспреде-
лением липидов как внутри одного монослоя, так
и между двумя монослоями, образованием времен-
ных небислойных фаз [7, 11, 13]. Можно предполо-
жить, что амфифилы посредством уменьшения
упорядоченности фосфолипидов в бислое способны
препятствовать образованию трансмембранных
пор в условиях гипертонического стресса.
Встраивание и распределение амфифильных
молекул в значительной степени определяются
состоянием эритроцитарной мембраны. Известно,
что амфифильные соединения предпочтительно
включаются в жидкокристаллические области
мембраны [14, 19]. При понижении температуры
до 0°С часть липидов переходит из жидкокристал-
лической в гелевую фазу, в результате чего пло-
щадь мембраны, занимаемая жидкокристалличес-
кими доменами, уменьшается. Следовательно, при
температуре 0°С снижается как уровень включе-
ния амфифильных соединений в мембрану клетки,
так и степень ее пертурбации. Это, в свою очередь,
at 0°C there is a decrease in both level of amphiphilic
compound incorporation into cell membrane, and the
degree of its perturbation as well. In its turn it may be
the cause of reduced efficient concentrations of TFP
and DM under HS at 0°C (Figure).
The place of amphiphilic substance incorporation
is a lipid bilayer, so we can assume the intensity in
protective action of amphiphilic compounds for mam-
malian erythrocytes to be determined by differences
in phospholipid composition of their membranes. In
particular, the absence of TFP and DM protective
effect for rabbit erythrocytes (Fig. G, H) may be asso-
ciated with a high cholesterol content in their membra-
nes [12], making it difficult to reorganize the membrane
during amphiphiles incorporation into it. When analyzing
the characteristics of lipid composition of erythrocyte
membranes of mammals, namely the ratio between
phospholipids increasing the membrane rigidity (sphin-
gomyelin, phosphatidylethanolamine) and phospholipid,
reducing it (phosphatidylcholine), as well as taking
cholesterol content into account, we may assume the
кинчотсИ
котелк
ecruoslleC
,арутарепмеТ
С°
,erutarepmeT
С°
%,яилаквоноидохыВ
%,xulftuonoimuissatoP
ьлортноK
lortnoC
МД
MD
ПФТ
PFT
кеволеЧ
namuH
73 2±3 2±3 2±4
0 3±3 2±3 1±2
ьдашоЛ
eniuqE
73 2±3 2±3 2±3
0 3±5 3±6 3±5
кыБ
enivoB
73 1±3 1±3 1±3
0 1±2 2±2 1±2
килорK
tibbaR
73 2±5 2±4 2±6
0 1±3 1±3 1±3
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 3, 2014
235
может быть причиной снижения эффективных
концентраций ТФП и ДМ в условиях ГС при 0°С
(рисунок).
Местом встраивания амфифильных веществ
является липидный бислой, поэтому можно пред-
положить, что степень проявления защитного
действия амфифильных соединений для эритро-
цитов млекопитающих определяется различиями
в фосфолипидном составе их мембран. В частнос-
ти, отсутствие защитного действия ДМ и ТФП для
эритроцитов кролика (рисунок G, H) может быть
связано с высоким содержанием холестерина в их
мембранах [18], что затрудняет реорганизацию
мембраны при встраивании в нее амфифилов. Ана-
лизируя особенности липидного состава эритро-
цитарных мембран млекопитающих, а именно соот-
ношение между фосфолипидами, увеличивающими
жесткость мембраны (сфингомиелин, фосфатидил-
этаноламин) и фосфолипидом, снижающим ее
жесткость (фосфатидилхолин), а также учитывая
содержание холестерина, можно предположить, что
мембраны эритроцитов человека и лошади обла-
дают наибольшей текучестью [18, 20, 21]. В связи
с этим встраивание амфифильных молекул в мем-
браны эритроцитов этих млекопитающих облег-
чается, и даже при температуре 0°С в условиях
«уплотненной мембраны» наблюдается защитный
эффект (рисунок A, B, F).
Как следует из полученных результатов, сте-
пень защиты клеток при ГС эритроцитов зависит
от вида используемого амфифильного вещества.
Так, ТФП является более эффективным, чем ДМ.
Известно, что неионный ДМ встраивается в на-
ружный слой липидного бислоя мембраны, а ка-
тионный ТФП, пересекая наружный монослой,
распределяется преимущественно во внутреннем
[15, 17]. Возможно, этот факт определяет большую
пертурбирующую способность ТФП и, как след-
ствие, его большую эффективность в условиях
гипертонического шока.
Полагают, что в условиях ГС происходит утечка
ионов калия из клеток в результате образования
мембранных микродефектов, которые формируют-
ся или активируются под влиянием повышенной
осмолярности среды [1, 4].
Для установления возможной связи защитного
эффекта амфифильных соединений с состоянием
барьерных свойств мембран эритроцитов (по отно-
шению к ионам калия) в условиях ГС исследовали
выход К+ из эритроцитов млекопитающих в
присутствии ТФП и ДМ в концентрациях, при кото-
рых наблюдался максимальный защитный эффект.
В табл. 1 представлены данные о содержании
К+ в супернатанте после инкубации эритроцитов
млекопитающих с амфифильными веществами.
membranes of human and equine eryth-rocytes to have
the highest fluidity [12, 19, 20]. Therefore the incor-
poration of amphiphilic molecules into erythrocyte mem-
branes of these mammals is facilitated, and even at
0°C under ‘densified membrane’ conditions a protec-
tive effect is observed (Fig. A, B, F).
As proceeding from the results obtained the protec-
tion degree of cells under erythrocyte HS depends on
a kind of amphiphilic substance. Thus, TFP is more
efficient than DM. Nonionic DM is known to be built
into external layer of membrane lipid bilayer, but
cationic TFP by crossing the external monolayer is
distributed mainly in the internal one [10, 11]. This fact
possibly determines the higher TFP ability to pertur-
bation, and consequently its greater efficiency under
hypertonic stress.
Leak of potassium ions out of cells under HS is
believed [2, 7] to occur due to appearance of membrane
microdefects, being formed or activated under the
influence of increased osmolarity of the medium.
To establish a possible relationship of protective
effect of amphiphilic compounds with the state of bar-
rier properties of erythrocyte membranes (towards
potassium ions) under HS we studied the K+ release
out of mammalian erythrocytes in the presence of TFP
and DM under concentrations when the maximum
protective effect was observed.
The Table 1 summarizes the data on K+ content in
supernatant after incubating mammalian erythrocytes
Таблица 1. Выход ионов К+ из эритроцитов млекопи-
тающих в среде, содержащей 0,15 моль/л NaCl, при
температуре 37 и 0°С в присутствии амфифильных
веществ
Table 1. Potassium ion outflux of mammalian erythrocytes
in the medium contained 0.15 mol/l NaCl at 37 and 0°C in
the presence of amphiphilic substances.
кинчотсИ
котелк
ecruoslleC
,арутарепмеТ
С°
,erutarepmeT
С°
%,яилаквоноидохыВ
%,xulftuonoimuissatoP
ьлортноK
lortnoC
МД
MD
ПФТ
PFT
кеволеЧ
namuH
73 5±19 5±29 4±98
0 4±29 4±19 7±98
ьдашоЛ
eniuqE
73 4±39 3±39 4±39
0 4±39 - 4±29
кыБ
enivoB
73 3±49 5±29 3±49
0 - - -
килорK
tibbaR
73 - - -
0 - - -
236 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 3, 2014
Видно, что ТФП и ДМ не влияют на выход К+ из
эритроцитов млекопитающих, находящихся в фи-
зиологических условиях. Оценка барьерных
свойств мембран эритроцитов млекопитающих в
присутствии ТФП и ДМ в среде, содержащей
4,0 моль/л NaCl (табл. 2), показала, что выход К+
из эритроцитов статистически значимо не изме-
няется. Возможно, амфифильные соединения не
оказывают влияние на формирование микродефек-
тов, проницаемых для К+, а предотвращают их
развитие до размера гемолитических пор.
Выводы
В условиях ГС эритроцитов защитный эффект
амфифильных соединений зависит от видовой
принадлежности клеток, температурных условий
среды и вида амфифильного соединения. Так, за-
щитное действие ДМ и ТФП выявлено для эритро-
цитов человека, быка, лошади, но не кролика. При
37°С антигемолитическое действие веществ
выше, чем при 0°С. Трифторперазин более эффек-
тивен, чем ДМ. Показано, что в условиях ГС ис-
следуемые амфифильные вещества не влияют на
выход катионов калия из эритроцитов млекопи-
тающих.
with amphiphilic substances. It is seen that TFP and
DM do not affect the K+ release out of mammalian
erythrocytes, being under physiological conditions.
Evaluation of barrier properties of mammalian erythro-
cyte membranes in TFP and DM presence in 4.0 mol/l
NaCl-containing medium (Table 2) showed the K+
release out of erythrocytes as remained significantly
unchanged. Possibly, amphiphilic compounds do not
affect the formation of microdefects, being permeable
for K+ and prevent their development up to a hemolytic
pore size.
Conclusions
Under HS of erythrocytes a protective effect of
amphiphilic compounds depends on cell species
specificity, temperature conditions of medium and
applied amphiphilic compound. Thus, a protective
effect of DM and TFP was revealed for human,
bovine, equine erythrocytes, but not for rabbit ones.
At 37°C antihemolytic action of substances is higher
than that at 0°C. In this case the TFP is more efficient
than DM. Under HS the studied amphiphilic substances
were demonstrated as not affecting the release of
potassium cations out of mammalian erythrocytes.
Таблица 2. Выход ионов К+ из эритроцитов млекопи-
тающих в среде, содержащей 4 моль/л NaCl, при
температуре 37 и 0°С в присутствии амфифильных
веществ
Table 2. Potassium ion outflux of mammalian erythrocytes
in the medium contained 4 mol/l NaCl at 37 and 0°C in the
presence of amphiphilic substances.
Литература
1. Белоус А.М., Гордиенко Е.А, Розанов Л.Ф. Замораживание
и криопротекция. – М.: Высш. шк., 1987. – 81 с.
2. Белоус А.М., Грищенко В.И. Криобиология. – К.: Наук.
думка, 1994. – 432 с.
3. Гордиенко Е.А., Пушкарь Н.С. Физические основы низко-
температурного консервирования клеточных суспен-
зий. – К.: Наук. думка, 1994. – 141 с.
4. Гулевский А.К., Бондаренко В.А., Белоус А.М. Барьерные
свойства биомембран при низких температурах. – К.:
Наук. думка, 1988. – 206 с.
5. Ершова Н.А., Шпакова Н.М., Орлова Н.В. Влияние фенил-
гидразина и алкилсульфатов на осмотическую чувстви-
тельность эритроцитов млекопитающих // Доповіді Націо-
нальної академії наук України. – 2012. – №6. – С. 129–133.
6. Орлова Н.В., Шпакова Н.М. Механізм захисної дії амфіфіль-
них сполук в умовах гіпертонічного гемолізу еритроци-
тів // Фізіологічний журнал. – 2006. – Т. 52, №5. – С. 55–61.
7. Цымбал Л.В., Орлова Н.В., Шпакова Н.М. Модификация
хлорпромазином структурно-функционального состояния
мембран эритроцитов // Биологические мембраны. –
2005. – Т. 22, №4. – С. 327–335.
8. Шпакова Н.М., Дунаевская О.Н., Сынчикова О.П. Действие
трифторперазина на гемолиз эритроцитов в гипертони-
ческих растворах электролитов // Проблемы криобиоло-
гии. – 2002. – №3. – С. 7–15.
9. Шпакова Н.М. Возможный механизм коррекции осмоти-
ческой и температурной чувствительности эритроцитов
человека с помощью алкил-β,D-глюкопиранозидов // Проб-
лемы криобиологии. – 2009. – Т. 19, №4. – С. 449–460.
10.Шпакова Н.М., Писаренко Н.А., Нипот Е.Е. Влияние алкил-
сульфатов на гипертонический гемолиз эритроцитов
млекопитающих // Проблеми зооінженерії та ветеринарної
медицини. – 2010. – Вип. 21, Ч. 2, Т. 2. – С. 89–96.
References
1. Balgavy P., Devinsky F. Cut-off effects in biological activities
of surfactants. Adv Colloid Interface Sci 1996; 66: 23–63.
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 3, 2014
237
11.Balgavy P., Devinsky F. Cut-off effects in biological activities
of surfactants // Adv. Colloid. Interface Sci. – 1996. – Vol. 66. –
P. 23–63.
12.Ferlazzo A.M., Bruschetta G., Di Pietro P. et al. Phospholipid
composition of plasma amd erythrosyte membranes in animal
species by 31P NMR // Vet. Res. Commun. – 2011. – Vol. 35. –
P. 521–530.
13. Hagerstrand H., Isomаa B. Amphiphile-induced antihaemolysis
is not causally related to shape changes and vesiculation //
Chemico-Biological Interactions. – 1991. – Vol. 79. – P. 335–347.
14. Hanpft R., Mohr K. Influence of cationic amphiphilic drugs on
the phase-transition temperature of phospholipids with diffe-
rent polar headgroups // Biochim. Biophys. Acta. – 1985. –
Vol. 814, №1. – P. 156–162.
15. Kanaho Y., Sato T., Fujii T. The affinity of various phenothiazine
drugs for membranes of intact erythrocytes and their mem-
brane-transforming activity // Mol. Pharmacol. – 1981. – №20. –
P. 704–708.
16.Life in the frozen state / edited by B.J. Fuller, N. Lane, E.E. Ben-
son. – Boca Raton: CRC Press, 2004. – 672 p.
17. Malheiros S.V., Brito M.A., Brites D., Meirelles N.C. Membrane
effects of trifluoperazine, dibucaine and praziquantel on human
erythrocytes // Chemico-Biological Interactions. – 2000. –
Vol. 126. – P. 79–95.
18.Nelson G.J. Composition of neutral lipids from erythrocytes of
common mammals // J. Lipid Research. – 1967. – Vol. 8, №4. –
Р. 374–379.
19.Schreier S., Malheiros S.V., Paula E.D. Surfase active drugs:
self-assosiation and interaction with membranes and surfac-
tant. Physicochemical and biological aspect // Biochim. Bio-
phys. Acta. – 2000. – Vol. 1508, №1–2. – Р. 210–234.
20. Wessels J.M., Veerkamp J.H. Some aspects of the osmotic
lysis of erythrocytes III. Comparison of glycerol permeability
and lipid composition of red blood cell membranes from eight
mammalian species // Biochim. Biophys. Acta. – 1973. –
Vol. 291, №1. – P. 190–196.
21.Yawata Y. Cell membrane: the red blood cell as a model. –
Weinheim: Wiley-VCH Verlag, 2003. – 448 p.
2. Belous A.M., Gordienko E.A., Rozanov L.F. Freezing and
cryoprotection. Moscow: Vyscha Shkola; 1987.
3. Belous A.M., Grischenko V.I. Cryobiology. Kiev: Nauk Dumka;
1994.
4. Ferlazzo A.M., Bruschetta G., Di Pietro P. et al. Phospholipid
composition of plasma and erythrocyte membranes in animal
species by 31P NMR. Vet Res Commun 2011; 35: 521–530.
5. Fuller B.J., Lane N., Benson E.E., editors. Life in the frozen
state. Boca Raton: CRC Press; 2004.
6. Gordienko E.A., Pushkar N.S. Physical grounds of low tempe-
rature preservation of cell suspensions. Kiev: Nauk Dumka;
1994.
7. Gulevsky A.K., Bondarenko V.A., Belous A.M. Barrier properties
of biomembranes at low temperatures. Kiev: Nauk Dumka;
1988.
8. Hagerstrand H., Isomаa B. Amphiphile-induced antihaemolysis
is not causally related to shape changes and vesiculation.
Chem Biol Inter 1991; 79: 335–347.
9. Hanpft R., Mohr K. Influence of cationic amphiphilic drugs on
the phase-transition temperature of phospholipids with
different polar headgroups. Biochim Biophys Acta 1985;
814(1): 156–162.
10.Kanaho Y., Sato T., Fujii T. The affinity of various phenothiazine
drugs for membranes of intact erythrocytes and their
membrane-transforming activity. Mol Pharmacol 1981; 20: 704–
708.
11.Malheiros S.V., Brito M.A., Brites D., Meirelles N.C. Membrane
effects of trifluoperazine, dibucaine and praziquantel on human
erythrocytes. Chem Biol Inter 2000; 126: 79–95.
12.Nelson G.J. Composition of neutral lipids from erythrocytes of
common mammals. J Lipid Research 1967; 8(4): 374–379.
13.Orlova N.V., Shpakova N.M. Mechanism of protective effect
of amphiphilic compounds under hypertonic hemolysis of
erythrocytes. Fiziol Zhurnal 2006; 52(5): 55–61.
14.Schreier S., Malheiros S.V., Paula E.D. Surface active drugs:
self-association and interaction with membranes and
surfactant. Physicochemical and biological aspect. Biochim
Biophys Acta 2000; 1508(1–2): 210–234.
15.Shpakova N.M. Possible mechanism of correction of osmotic
and temperature sensitivity of human erythrocytes using alkyl-
β,D-glucopyranosides. Problems of Cryobiology 2009; 19(4):
449–460.
16.Shpakova N.M., Dunayevskaya O.N., Synchikova O.P. Effect
of trifluoperazine on erythrocyte hemolysis in hypertonic
solutions of electrolytes. Problems of Cryobiology 2002; 3: 7–
15.
17.Shpakova N.M., Pisarenko N.A., Nipot E.E. Effect of alkyl
sulfates on hypertonic hemolysis of mammalian erythrocytes.
Problemy Zooinzhenerii ta Veterinarnoi Meditsyny 2010; 2 (21
Pt 2): 89–96.
18.Tsymbal L.V., Orlova N.V., Shpakova N.M. Modification with
chlorpromazine of structural and functional state of erythro-
cyte membranes. Biol Membrany 2005; 22(4): 327–335.
19.Wessels J.M., Veerkamp J.H. Some aspects of the osmotic
lysis of erythrocytes III. Comparison of glycerol permeability
and lipid composition of red blood cell membranes from eight
mammalian species. Biochim Biophys Acta 1973; 291(1): 190–
196.
20.Yawata Y. Cell membrane: the red blood cell as a model.
Weinheim: Wiley-VCH Verlag; 2003.
21.Yershova N.A., Shpakova N.M., Orlova N.V. Effect of phenyl-
hydrazine and alkyl sulfates on osmotic sensitivity of
mammalian erythrocytes. Reports of Nat Acad Sci of Ukraine
2012; 6: 129–133.
|