Сравнительное исследование чувствительности предварительно обезвоженных эритроцитов человека и быка к гипертоническому стрессу
Предварительная инкубация эритроцитов человека в 0,4 М и быка в 1,0 М NaCl приводит к формированию устойчивого состояния клеток к действию 4,0 М NaCl. Показано, что максимальное сжатие эритроцитов на этапе предварительной инкубации в средах умеренной гипертонии коррелирует с минимальным уровнем гемо...
Saved in:
| Published in: | Проблемы криобиологии и криомедицины |
|---|---|
| Date: | 2007 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2007
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69100 |
| 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: | Сравнительное исследование чувствительности предварительно обезвоженных эритроцитов человека и быка к гипертоническому стрессу / Д.И. Александрова, Н.В. Орлова, Н.М. Шпакова // Проблемы криобиологии. — 2007. — Т. 17, № 4. — С. 327-334. — Бібліогр.: 17 назв. — рос., англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859545301322301440 |
|---|---|
| author | Александрова, Д.И. Орлова, Н.В. Шпакова, Н.М. |
| author_facet | Александрова, Д.И. Орлова, Н.В. Шпакова, Н.М. |
| citation_txt | Сравнительное исследование чувствительности предварительно обезвоженных эритроцитов человека и быка к гипертоническому стрессу / Д.И. Александрова, Н.В. Орлова, Н.М. Шпакова // Проблемы криобиологии. — 2007. — Т. 17, № 4. — С. 327-334. — Бібліогр.: 17 назв. — рос., англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы криобиологии и криомедицины |
| description | Предварительная инкубация эритроцитов человека в 0,4 М и быка в 1,0 М NaCl приводит к формированию устойчивого состояния клеток к действию 4,0 М NaCl. Показано, что максимальное сжатие эритроцитов на этапе предварительной инкубации в средах умеренной гипертонии коррелирует с минимальным уровнем гемолиза при перенесении клеток в среду, содержащую 4,0 М NaCl. При 37°С уровень минимального гипертонического гемолиза и значение минимального гематокрита эритроцитов быка ниже, чем аналогичные величины, полученные для эритроцитов человека. Снижение температуры эксперимента до 0°С по сравнению с 37°С приводит к уменьшению уровня гемолиза и объема эритроцитов человека.
Попередня інкубація еритроцитів людини у 0,4 М і бика у 1,0 М NaCl приводить до формування стійкого стану клітин до подальшої дії 4,0 М NaCl. Показано, що максимальне стиснення еритроцитів на етапі попередньої інкубації у середовищах помірної гіпертонії корелює з мінімальним рівнем гемолізу при перенесенні клітин у середовище, яке містить 4,0 М NaCl. При 37°С рівень мінімального гіпертонічного гемолізу і значення мінімального гематокриту еритроцитів бика нижче, ніж аналогічні величини, одержані для еритроцитів людини. Зниження температури експерименту до 0°С в порівнянні з 37°С приводить до зменшення рівня гемолізу і об’єму еритроцитів людини.
Preliminary incubation of human and bovine erythrocytes in 0.4 and 1.0 M NaCl, correspondingly, results in the formation of a resistant cell state to the following 4.0 M NaCl effect. Maximum erythrocyte shrinking at the stage of preliminary incubation in moderately hypertonic media was shown as correlating with the minimum hemolysis level under cell transfer into 4.0 M NaCl-containing medium. At 37°C the level of minimum hypertonic hemolysis and minimum hematocrit value for bovine erythrocytes is lower that the similar ones, obtained for human erythrocytes. The reduction of experimental temperature down to 0°C results in hemolysis level and human erythrocyte volume decrease compared to 37°C.
|
| first_indexed | 2025-11-26T01:41:18Z |
| format | Article |
| fulltext |
327 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 17, 2007, № 4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 17, 2007, № 4
УДК 57.043:591.111.1
Д.И. АЛЕКСАНДРОВА*, Н.В. ОРЛОВА, Н.М. ШПАКОВА
Сравнительное исследование чувствительности предварительно
обезвоженных эритроцитов человека и быка к гипертоническому
стрессу
UDC 57.043:591.111.1
D.I. ALEKSANDROVA*, N.V. ORLOVA, N.M. SHPAKOVA
Comparative Study of Preliminarily Dehydrated Human and Bovine
Erythrocyte Sensitivity to Hypertonic Stress
Предварительная инкубация эритроцитов человека в 0,4 М и быка в 1,0 М NaCl приводит к формированию устойчивого
состояния клеток к действию 4,0 М NaCl. Показано, что максимальное сжатие эритроцитов на этапе предварительной инкубации
в средах умеренной гипертонии коррелирует с минимальным уровнем гемолиза при перенесении клеток в среду, содержащую
4,0 М NaCl. При 37°С уровень минимального гипертонического гемолиза и значение минимального гематокрита эритроцитов
быка ниже, чем аналогичные величины, полученные для эритроцитов человека. Снижение температуры эксперимента до 0°С
по сравнению с 37°С приводит к уменьшению уровня гемолиза и объема эритроцитов человека.
Ключевые слова: эритроциты человека и быка, гиперосмотический стресс, предварительное обезвоживание клеток,
гематокрит.
Попередня інкубація еритроцитів людини у 0,4 М і бика у 1,0 М NaCl приводить до формування стійкого стану клітин до
подальшої дії 4,0 М NaCl. Показано, що максимальне стиснення еритроцитів на етапі попередньої інкубації у середовищах
помірної гіпертонії корелює з мінімальним рівнем гемолізу при перенесенні клітин у середовище, яке містить 4,0 М NaCl. При
37°С рівень мінімального гіпертонічного гемолізу і значення мінімального гематокриту еритроцитів бика нижче, ніж аналогічні
величини, одержані для еритроцитів людини. Зниження температури експерименту до 0°С в порівнянні з 37°С приводить до
зменшення рівня гемолізу і об’єму еритроцитів людини.
Ключові слова: еритроцити людини і бика, гіперосмотичний стрес, попереднє зводнення клітин, гематокрит.
Preliminary incubation of human and bovine erythrocytes in 0.4 and 1.0 M NaCl, correspondingly, results in the formation of a
resistant cell state to the following 4.0 M NaCl effect. Maximum erythrocyte shrinking at the stage of preliminary incubation in
moderately hypertonic media was shown as correlating with the minimum hemolysis level under cell transfer into 4.0 M NaCl-
containing medium. At 37°C the level of minimum hypertonic hemolysis and minimum hematocrit value for bovine erythrocytes is
lower that the similar ones, obtained for human erythrocytes. The reduction of experimental temperature down to 0°C results in
hemolysis level and human erythrocyte volume decrease compared to 37°C.
Key-words: human and bovine erythrocytes, hyperosmotic stress, preliminary cell dehydration, hematocrit.
* Автор, которому необходимо направлять корреспонденцию:
ул. Переяславская, 23, г. Харьков, Украина 61015; тел.:+38
(057) 373-41-35, факс: +38 (057) 373-30-84, электронная почта:
cryo@online.kharkov.ua
* To whom correspondence should be addressed: 23, Pereyaslavskaya
str., Kharkov, Ukraine 61015; tel.:+380 57 373 4135, fax: +380 57
373 3084, e-mail:cryo@online.kharkov.ua
Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the Na-
tional Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, Ukraine
Институт проблем криобиологии и криомедицины
НАН Украины, г. Харьков
При низкотемпературном консервировании
клеточных суспензий на клетки действуют такие
неблагоприятные факторы, как высокие концент-
рации солей, сдвиг температуры, изменение рН и
др. [2]. Полагают, что гипертонический стресс яв-
ляется одним из основных факторов криоповреж-
дения [3]. Поэтому перенесение эритроцитов в вы-
сококонцентрированные солевые растворы при
положительных температурах используют для
моделирования ситуации, возникающей в процессе
замораживания, и поиска способов предотвраще-
ния повреждения клеток.
Так, насыщение эритроцитов человека глюкозой
[5], дозированное добавление криопротектора
ПЭО-1500 при температуре 0°С [1], а также пред-
варительная инкубация этих клеток в умеренно
гипертонических растворах способствуют повы-
Under cell suspension low temperature preservation
such unfavourable factors as high salt concentrations,
temperature shift, pH change etc [2]. affect the cells.
Hypertonic stress is believed to be one of the main
cryodamage factors [3]. Therefore the erythrocyte
transfer into high-concentrated salines under positive
temperatures is used to model the situation occurring
under freezing and to search the ways for cell damage
prevention.
Thus, the human erythrocyte saturation with glucose
[5], a dosed PEO-1500 adding at 0°C [1], as well as
these cells preliminary incubation in moderately
hypertonic solutions contribute to their increased
resistance to hypertonic stress [6].
Hypertonic stress of human erythrocytes is quite
studied [2, 3, 6], therefore of interest was to investigate
its peculiarities for other mammalian erythrocytes,
328ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 17, 2007, № 4
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 17, 2007, № 4
шению их устойчивости к гипертоническому шоку
[6].
Гипертонический шок эритроцитов человека
изучен достаточно [2, 3, 6], поэтому представляло
интерес исследовать его особенности для эритро-
цитов других млекопитающих, которые могут
отличаться размерами, деформируемостью мем-
браны, доминирующими внутриклеточными
катионами и активностью транспортных путей [7,
10, 12, 15].
Для исследования были выбраны эритроциты
быка, которые характеризуются высоким значе-
нием отношения площадь поверхности/объем [7].
Эритроцитарные мембраны быка содержат много
сфингомиелина при практически полном отсут-
ствии фосфатидилхолина [11], а в цитоплазме этих
клеток как доминирующий катион присутствуют
ионы натрия [10].
Цель работы – исследовать чувствительность
предварительно обезвоженных эритроцитов чело-
века и быка к 4,0 М NaCl, оценить изменение гема-
токрита на этапе, предшествующем гипертони-
ческому стрессу клеток.
Материалы и методы
Эритроциты получали из крови человека и быка,
заготовленной на глюгицировом консерванте.
После удаления плазмы эритромассу дважды
отмывали путем центрифугирования при 1500 g в
течение 3 мин в 10-кратном объеме физиологи-
ческого раствора (0,15 М NaCl, 0,01 М фосфатный
буфер, pH 7,4) и хранили в виде плотного осадка
не более двух часов при температуре 0°С. Все
используемые в работе среды готовили на 0,01 М
фосфатном буфере, pH 7,4.
Концентрацию растворов контролировали изме-
рением осмолярности на осмометре ОМКА 1Ц-
01 (Украина).
Клетки инкубировали в умеренно гипертони-
ческих растворах NaCl (гематокрит 8 %) в течение
2 мин, после чего их подвергали гипертоническому
стрессу перенесением в раствор, содержащий
4,0 M NaCl (гематокрит 0,4 %), на 5 мин при темпе-
ратуре 37 или 0°С. Количество гемоглобина в
супернатанте определяли спектрофотометрически
(λ=543 нм) и выражали в процентах по отношению
к 100%-му гемолизу эритроцитов в присутствии
детергента тритона Х-100 (0,1%).
Изменения объема эритроцитов в средах предва-
рительной инкубации контролировали микроге-
матокритным методом (микроцентрифуга МГЦ-8).
В работе использовали реактивы отечествен-
ного производства квалификации “х.ч.” и “ч.д.а.”.
Исследовали эритроциты крови 6 доноров в 2-х
параллельных пробах. Результаты анализировали
с помощью критерия Mann-Whitney и ANOVA.
which may differ by sizes, membrane deformability,
dominating intracellular cations and transport way
activity [7, 10, 12, 15].
Bovine erythrocytes, characterising by high value
of surface area/volume ratio have been selected for
the research [7]. Bovine erythrocyte membranes
contain a high amount of sphingomyelin at quite a
complete phosphatidylcholine absence [11], but sodium
ions are present in these cells cytoplasm as dominating
cation [10].
Research was targeted to investigate the sensitivity
of preliminarily dehydrated human and bovine
erythrocytes to 4.0 M NaCl and to estimate the
hematocrit change at the stage, preceding cell hyper-
tonic stress.
Materials and methods
Erythrocytes were derived from human and bovine
blood, procured with glygicir preservative. After plasm
removal the erythromass was twice washed out by
centrifugation at 1500 g for 3 min in a 10-fold volume
of physiological solution (0.15 M NaCl, 0.01 M
phosphate buffer, pH 7.4) and stored as a dense
sediment for less than 2 hours at 0°C. All the media
used in the work were prepared with 0.01 M phosphate
buffer, pH 7.4.
Solution concentration was controlled by measuring
osmolarity with OMKA 1C-01 osmometer (Ukraine).
Cells were incubated in moderately hypertonic NaCl
solutions (8% hematocrit) for 2 min then subjected to
hypertonic stress by transferring them into the 4.0 M
NaCl-containing solution (0.4% hematocrit) for 5 min
at 37 or 0°C. Hemoglobin number in supernatant was
spectrophotometrically determined (л=543 nm) and
expressed in percentage in respect of 100% erythro-
cyte hemolysis in triton X-100 detergent presence
(0.1%).
Changes in erythrocyte volume in the media of
preliminary incubation were controlled by microhema-
tocrit method (МGC-8 microcentrifuge).
Nationally produced reagents with “chemically
pure” and “pure for analysis” grades were used in the
research.
Blood erythrocytes of 6 donors in 2 parallel samples
have been studied. Results were processed with Mann-
Whitney and ANOVA tests.
Results and discussion
The Fig. 1 shows the dependencies of hypertonic
hemolysis of human and bovine erythrocytes in 4.0 M
NaCl-containing solution on salt concentration in
preliminary incubation medium. Erythrocytes were first
incubated in the media with moderate tonicity either at
37 or 0°C, then transferred into 4.0 M NaCl under
unchanged temperature. At 37°C the cells, transferred
into 4.0 M NaCl from isotonic (0.15 M NaCl) conditions
329ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 17, 2007, № 4
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 17, 2007, № 4
Результаты и обсуждение
На рис.1 представлены зависимости гиперто-
нического гемолиза эритроцитов человека и быка
в растворе, содержащем 4,0 М NaCl, от концент-
рации соли в среде предварительной инкубации.
Сначала эритроциты инкубировали в средах
умеренной тоничности при 37 или 0°С, а затем
переносили в 4,0 М NaCl без изменения темпера-
туры. При 37°С клетки, перенесенные в 4,0 М NaCl
из изотонических (0,15 М NaCl) условий, харак-
теризуются высокой чувствительностью к гипер-
тоническому шоку: гемолиз эритроцитов человека
составляет 85%, клеток быка – примерно 70%. В
аналогичных условиях, но при 0°С значения гипер-
тонического гемолиза эритроцитов человека и
быка ниже, чем при 37°С. Следует отметить, что
для эритроцитов быка снижение температуры ин-
кубирования до 0°С сопровождается уменьшением
гемолиза в 3,5 раза, для клеток человека – в 1,3
раза. Таким образом, клетки быка, характеризую-
щиеся меньшими размерами по сравнению с
эритроцитами человека [7], более устойчивы к
гипертоническому стрессу, что согласуется с дан-
ными, представленными в [8].
Зависимости гипертонического гемолиза
эритроцитов человека в 4,0 М NaCl от концентрации
соли в среде предварительной инкубации при двух
температурных режимах имеют перевернутую
куполообразную форму (рис.1,а). По мере увели-
чения концентрации соли в средах наблюдается
снижение уровня гипертонического гемолиза
эритроцитов человека до минимального значения
с последующим его повышением. Полученные
зависимости гипертонического гемолиза эрит-
роцитов человека в 4,0 М NaCl при 37 и 0°С
практически идентичны, но смещены относительно
друг друга. При этом отмечается минимальное
значение гипертонического гемолиза эритроцитов
человека, которые предварительно находились в
среде, содержащей 0,4 М NaCl. Следует отметить,
что при температуре 0°С удается достигнуть мень-
шего гемолитического повреждения эритроцитов
человека, чем при 37°С, что хорошо согласуется с
данными [6].
Минимальное значение гипертонического гемо-
лиза эритроцитов быка в 4,0 М NaCl при 37°С
регистрируется после предварительного инкуби-
рования клеток в среде, содержащей 1,0 М NaCl
(рис.1,б). Таким образом, для достижения осмо-
тически устойчивого состояния эритроцитов быка
необходима концентрация NaCl на этапе предва-
рительной инкубации почти в 2 раза выше, чем для
клеток человека. Характерной особенностью
зависимости гипертонического гемолиза эритро-
цитов быка от концентрации соли в среде предва-
рительной инкубации является отсутствие хорошо
are characterised by a high sensitivity to hypertonic
stress: human erythrocyte hemolysis is 85% and nearly
70% for bovine cells. Under similar conditions but at
0°C the values of hypertonic hemolysis for human and
bovine erythrocyte s are lower, than at 37°C. Of note
is that for bovine and human erythrocytes a decrease
in incubation temperature down to 0°C is accompanied
with hemolysis decrease in 3.5 and 1.3 times,
correspondingly. Thus, the bovine cells, characterising
with less sizes than human erythrocytes [7] are more
resistant to hypertonic stress, that corresponds to the
data presented in the paper [8].
Dependencies of hypertonic hemolysis of human
erythrocytes in 4.0 M NaCl on salt concentration in
the medium of preliminary incubation under two
temperature regimens are reversed and dome-shaped
(Fig. 1, a). With an increase in salt concentration in
the media there is observed a decreased level of human
erythrocyte hypertonic hemolysis down to the mini-
mum value with its following increase. The obtained
curves of hypertonic hemolysis dependency of human
erythrocytes in 4.0 M NaCl at 37 and 0°C are almost
identical, but shifted in respect to each other. At the
same time the minimum value of hypertonic hemolysis
for human erythrocytes, preliminarily exposed in the
0.4 M NaCl-containing medium is noted. Of note is
the fact, that at 0°C we manage to obtain the less
hemolytic damage in human erythrocytes than at 37°C,
that corresponds well with the data [6].
The minimum value of bovine erythrocyte
hypertonic hemolysis in 4.0 M NaCl at 37°C is
registered after preliminary cell incubation in 1.0 M
NaCl-containing medium (Fig. 1, b). Thus, almost twice
higher NaCl concentration, than for human cells, is
necessary for approaching to an osmotically resistant
state of bovine erythrocytes at the stage of preliminary
incubation. A characteristic feature of the dependency
curve for bovine erythrocyte hypertonic hemolysis on
salt concentration in preliminary incubation medium is
the absence of strongly manifested right curve branch.
Further increase in salt concentration in preliminary
incubation medium (>2.4 M NaCl) was inexpedient
due to hemolytic process development in erythrocytes [4].
Temperature decrease in the media down to 0°C
results in a significant form modification of dependency
curve for bovine erythrocyte hypertonic hemolysis on
salt concentration in preliminary incubation medium
(Fig. 1, b), with its increase up to 0.6 M NaCl a slight
but statistically significant augmentation in hypertonic
hemolysis level with its following decrease even to the
control value and curve approaching to the plateau are
observed.
The fact, that at 37 and 0°C the forms of depen-
dency curves for human erythrocyte hypertonic hemo-
lysis on salt concentrations in preliminary incubation
medium are quite similar, but under low temperature
а а
330ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 17, 2007, № 4
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 17, 2007, № 4
Концентрация NaCl, M
NaCl concentration, M
Ге
м
ол
из
,
%
H
em
ol
ys
is
,
%
Рис. 1. Зависимость гипертонического гемолиза эритроцитов человека (а) и быка (б) в 4,0 М NаCl от концентрации
NаСl в средах предварительной инкубации при температуре 37 и 0°C. * – различия достоверны по отношению к
контролю; P < 0,05.
Fig. 1. Dependency of hypertonic hemolysis of human (a) and bovine (b) erythrocytes in 4.0 M NaCl on NaCl concentra-
tion in preliminary incubation media at 37 and 0°C. * – differences are statistically significant in respect to the control;
P < 0.05.
выраженной правой ветви кривой. Дальнейшее
повышение концентрации соли в средах предвари-
тельной инкубации (> 2,4 М NaCl) было нецелесо-
образным из-за развития гемолитического процес-
са в эритроцитах [4].
Тот факт, что при 37 и 0°С формы зависимостей
гипертонического гемолиза эритроцитов человека
от концентрации соли в среде предварительной
инкубации весьма схожи, но при низкой темпера-
туре кривая смещена в сторону меньших значений
гемолиза, свидетельствуют, что в клетках происхо-
дят процессы, выраженность которых определяет-
ся температурой. Для эритроцитов быка ярко
выраженные различия в формах кривых зависи-
мости гипертонического гемолиза при 37 и 0°С
позволяют допустить наличие еще и дополнитель-
ных качественно иных процессов в клетках, проис-
ходящих при низкой температуре.
Что является причиной формирования осмоти-
чески устойчивого состояния клеток разных видов
млекопитающих и почему для этого необходимы
различные условия? Допуская, что различия
обусловлены и видовыми особенностями состава
эритроцитарных мембран [11, 13, 17], полагаем, что
к формированию устойчивого состояния клеток
имеет отношение, в первую очередь, снижение
содержания осмотически активной внутрикле-
точной фракции воды. Для оценки изменения
объема клеток было проведено измерение гема-
токрита клеточной суспензии в средах, содержа-
щих различные концентрации NaCl.
На рис. 2 представлены результаты изменения
гематокрита эритроцитов быка и человека в средах
the curve is shifted towards lower hemolysis values,
testifies to occurrence of some processes in cells,
having temperature-determined manifestation rate. For
bovine erythrocytes the strongly manifested differences
in the form of dependency curves of hypertonic
cryohemolysis at 37 and 0°C enable assuming the
presence of even more additional different in quality
processes in cells, occurring under low temperature.
What is the reason for osmotically resistant cell
state formation in different mammalian species and
why different conditions are necessary for this? If
assuming the differences as also stipulated by specific
peculiarities of erythrocyte membrane composition [11,
13, 17], a decrease in the content of osmotically active
intracellular water fraction is primarily believed to
concern a resistant cell state formation. Cell suspension
hematocrit in the media, containing differently
concentrated NaCl, was measured for estimating the
cell volume changes.
The Fig. 2 demonstrates the results of hematocrit
changes in bovine and human erythrocytes in the media
with differently concentrated NaCl (curve 1) and the
hemolysis values after these cells transfer into 4.0 M
NaCl (curve 2) at 37°C are compared. The Fig. 2
shows that with an increase in salt concentration in
the medium there is a decrease in bovine erythrocyte
volume with approaching to the minimum values (1.0
M NaCl), afterwards its slight increase is observed. A
decrease in hematocrit level of bovine erythrocytes
with following augmentation in preliminary incubation
media (curve 1) correlates well with a change in
erythrocyte hypertonic hemolysis in 4.0 M NaCl (curve
2). Bovine cells, approaching to the minimum volume
0
20
40
60
80
100
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4
0
20
40
60
80
100
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Ге
м
ол
из
,
%
H
em
ol
ys
is
,
%
37°C
0°C
37°C
0°C
*
б bКонцентрация NaCl, M
NaCl concentration, M
331ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 17, 2007, № 4
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 17, 2007, № 4
0
20
40
60
80
100
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4
0
20
40
60
80
100
0
20
40
60
80
100
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
0
20
40
60
80
100
Ге
м
ат
ок
ри
т,
%
H
em
at
oc
rit
, %
Ге
м
ол
из
, %
H
em
ol
ys
is
, %
Ге
м
ол
из
, %
H
em
ol
ys
is
, %
Рис. 2. Изменение гематокрита эритроцитов быка (а) и человека (б) в средах с различной концентрацией NаСl (1) и
величины гемолиза клеток при последующем перенесении в 4,0 М NаСl (2) при температуре 37°C. * – различия
достоверны по отношению к значениям гематокрита, полученным после инкубации в 1,0 М NаСl; P < 0,05; ** –
различия достоверны по отношению к значениям гемолиза в 4,0 М NаСl после прединкубации в 1,0 М NаСl; P < 0,05.
Fig. 2. Change in hematocrit of bovine (a) and human (b) erythrocytes with differently concentrated NaCl (1) and cell
hemolysis value during following transfer into 4.0 M NaCl (2) at 37°C. *– differences are statistically significant in respect
to the hematocrit values, obtained after incubation in 1.0 M NaCl; P < 0.05; ** – differences are statistically significant in
respect to hemolysis values in 4.0 M NaCl after preliminary incubation in 1.0 M NaCl; P < 0.05.
с различной концентрацией NaCl (кривая 1) и для
сравнения приведены величины гемолиза после
перенесения этих клеток в 4,0 М NaCl (кривая 2)
при температуре 37°С. Как видно из рис.2, а, по
мере увеличения концентрации соли в среде объем
эритроцитов быка уменьшается и достигает мини-
мальных значений (1,0 М NaCl), после чего
наблюдается небольшое его повышение. Снижение
уровня гематокрита эритроцитов быка с после-
дующим повышением в средах предварительной
инкубации (кривая 1) хорошо коррелирует с изме-
нением гипертонического гемолиза эритроцитов в
4,0 М NaCl (кривая 2). Клетки быка, достигающие
минимального объема в среде, содержащей 1,0 М
NaCl, проявляют максимальную устойчивость при
перенесении в 4,0 М NaCl.
Для эритроцитов человека (рис.2, б) также
наблюдается подобная корреляция между объем-
ной характеристикой клеток на этапе предынку-
бации (кривая 1) и их гипертоническим гемолизом
в 4,0 М NaCl (кривая 2). Эритроциты человека
макси-мально сжимаются в среде, содержащей
0,4 М NaCl, и проявляют максимальную устойчи-
вость при последующем перенесении в 4,0 М NaCl
из указанной среды предынкубации.
При 37°С уровень минимального гиперто-
нического гемолиза эритроцитов быка намного
ниже, чем для эритроцитов человека. Кроме того,
подобное соотношение наблюдается и между зна-
чениями минимального гематокрита указанных
клеток. Если при 37°С минимальный гематокрит
in the 1.0 M NaCl-containing medium manifest the
maximum resistance during transfer into 4.0 M NaCl.
For human erythrocytes (Fig. 2, b) the similar
correlation between the volume characteristics of cells
at the stage of preliminary incubation (curve 1) and
their hypertonic hemolysis in 4.0 M NaCl (curve 2) is
also noted. Human erythrocytes are maximally shrunk
in the 0.4 M NaCl-containing medium and manifest the
maximum resistance at following transfer into 4.0 M
NaCl.
At 37°C the level of maximum hypertonic hemolysis
for bovine erythrocytes was much lower than for
human ones. In addition, a similar ratio is also observed
between the minimum hematocrit values of the
mentioned cells. If at 37°C the minimum hematocrit
of human erythrocytes is 70%, this is 60% for bovine
ones. Since at 0°C the level of minimum hypertonic
hemolysis of human erythrocytes is much lower than
at 37°C, it was expedient to investigate a change in
cell volume in the media with different NaCl
concentration at 0°C. Temperature decrease in solu-
tions down to 0°C (Fig. 3) results in more manifested
reduction in human erythrocyte volume (down to 50%),
comparable with volume change in bovine cells at 37°C
(down to 60%) with thereby observed quite similar
levels of minimum erythrocyte hemolysis in both
species (10-15%).
Thus, a comparable change in erythrocyte volume
at the stage of preliminary incubation in the media of
moderate hypertony is suggested as resulting in quite
equal hemolysis values of these cells in 4.0 M NaCl.
1
2
*
**
Ге
м
ат
ок
ри
т,
%
H
em
at
oc
rit
, %
1
2
а а б bКонцентрация NaCl, M
NaCl concentration, M
Концентрация NaCl, M
NaCl concentration, M
332ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 17, 2007, № 4
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 17, 2007, № 4
0
20
40
60
80
100
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
0
20
40
60
80
100
Ге
м
ат
ок
ри
т,
%
H
em
at
oc
rit
, %
Рис. 3. Изменение гематокрита эритроцитов человека в
средах с различной концентрацией NаСl (1) и величины
гемолиза клеток при последующем перенесении в 4,0 М
NаСl (2) при температуре 0°C.
Fig. 3. Change in hematocrit of human erythrocytes with
differently concentrated NaCl (1) and cell hemolysis value
during following transfer into 4.0 M NaCl (2) at 0°C.
эритроцитов человека составляет 70%, то эритро-
цитов быка – 60%. Так как при 0°С уровень
минимального гипертонического гемолиза эритро-
цитов человека гораздо ниже, чем при 37°С,
целесообразно было исследовать изменение кле-
точного объема в средах с различной концентра-
цией NaCl при 0°С. Снижение температуры
растворов до 0°С (рис. 3) приводит к более выра-
женному уменьшению объема эритроцитов чело-
века (до 50%), соизмеримому с изменением объе-
ма клеток быка при 37°С (до 60%), при этом
наблюдаются практически одинаковые уровни
минимального гемолиза эритроцитов обоих видов
(10-15%).
Таким образом, можно полагать, что соизме-
римое изменение объема эритроцитов на этапе
предварительной инкубации в средах умеренной
гипертонии будет приводить к примерно одинако-
вым величинам гемолиза этих клеток в 4,0 М NaCl.
Bogner и соавт. [9] проводили сравнительное
изучение внутриклеточного состава эритроцитов
разных видов млекопитающих, оценивая внутри-
клеточное содержание воды, катионов, их соот-
ношение, и определяли гидрофильность молекул
гемоглобина. Было показано, что по содержанию
внутриклеточной воды эритроциты млекопитаю-
щих незначительно отличаются друг от друга.
Содержание воды в эритроцитах человека нес-
колько выше, чем в клетках быка, кроме того, доля
структурированной воды выше в эритроцитах
быка [9]. Остается неясным, почему осмотически
устойчивое состояние эритроцитов человека фор-
мируется в 0,4 М NaCl, а клеток быка – в 1,0 М
NaCl, почему процесс обезвоживания эритроцитов
человека при 0°С проявляется в большей степени,
чем при 37°С. Можно допустить, что форми-
рование осмотически устойчивого состояния
клеток определяется не только содержанием вну-
триклеточной воды, но и особенностями плазма-
тических мембран эритроцитов человека и быка
[11, 17]. Большая устойчивость эритроцитов быка
к гиперосмотическому воздействию может быть
обусловлена большим содержанием в их мем-
бранах холестерина и сфингомиелина [11, 17], в
результате чего образование участков, в которых
формируются дефекты утечки внутриклеточного
содержимого, будет затруднено [14, 16].
Выводы
Предварительная инкубация эритроцитов
человека в 0,4 М NaCl и быка в 1,0 М NaCl приводит
к формированию устойчивого состояния клеток к
последующему действию 4,0 М NaCl. Показано,
что максимальное сжатие эритроцитов на этапе
предварительной инкубации в средах умеренной
гипертонии коррелирует с минимальным уровнем
Bogner and co-authors [9] compared an intra-
cellular erythrocyte composition of different mam-
malian species by estimating an intracellular content
of water, cations, their ratios, and determined
hydrophility of hemoglobin molecules. By the content
of intracellular water the mammalian erythrocytes
were shown as slightly different from each other.
Water content in human erythrocytes is slightly higher
than in bovine cells, in addition a part of structured
water is higher in bovine erythrocytes [9]. It remains
unclear why an osmotically resistant state of human
and bovine erythrocytes is formed in 0.4 and 1.0 M
NaCl, correspondingly, why the process of human
erythrocytes dehydration at 0°C is more manifested
than at 37°C. Not only the content of intracellular
water, but peculiarities of plasma membranes of human
and bovine erythrocytes may be assumed as being
responsible for the formation of osmotically resistant
cell state [11, 17]. High resistance of bovine
erythrocytes to hyperosmotic effect may be stipulated
with a high cholesterol and sphingomyelin content in
their membranes [11, 17], resulting in a complicated
formation of the sites, where the defects of intracellular
content leakage are formed [14, 16].
Conclusions
Preliminary incubation of human and bovine
erythrocytes in 0.4 and 1.0 M NaCl, correspondingly,
results in the resistant cell state formation to the
following 4.0 M NaCl effect. Maximum erythrocyte
shrinking at the stage of preliminary incubation in
2
1
Ге
м
ол
из
, %
H
em
ol
ys
is
, %
Концентрация NaCl, M
NaCl concentration, M
333ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 17, 2007, № 4
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 17, 2007, № 4
гемолиза при перенесении клеток в среду,
содержащую 4,0 М NaCl.
Литература
Бабийчук Л.А., Землянских Л.Г. Оптимизация и преиму-
щество безотмывочного метода криоконсервирования
эритроцитов с ПЭО-1500 // Пробл. криобиологии.– 2001.–
№1.– С. 35-41.
Белоус А.М., Грищенко В.И. Криобиология.– Киев: Наук.
думка, 1994.– 432 с.
Белоус А.М., Гордиенко Е.А., Розанов Л.Ф. Замора-
живание и криопротекция.– М.: Высш. школа, 1987.– 80 с.
Ершов С.С., Орлова Н.В., Шпакова Н.М. Чувстви-
тельность эритроцитов млекопитающих к изменению
температурных и осмотических условий среды // Пробл.
криобиологии.– 2004.– №3.– С. 51-57.
Мельникова О.В., Бондаренко Т.П. Модифицирующее
действие глюкозы на эритроциты в условиях охлаж-
дения и замораживания: Сб. науч. трудов “Физико-
химические процессы в криобиологических системах”.–
Харьков, 1991.– С. 68-78.
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.
Шмидт-Ниельсен К. Размеры животных: почему они так
важны?– М.: Мир, 1987.– 260 с.
Betticher D. C., Geiser J. Resistance of mammalian red blood
cells of different size to hypertonic milieu // Comp. Biochem.
Physiol. A.– 1989.– Vol. 93, N2.– P. 429-432.
Bogner P., Csutora P., Cameron I. L et al. Augmented water
binding and low cellular water content in erythrocytes of
camel and camelids // Biophys. J.– 1998.– Vol. 75, N6.–
Р. 3085-3091.
Bogner P., Sipos K., Ludany A. et al. Steady-state volumes
and metabolism-independent osmotic adaptation in mammalian
erythrocytes // Eur. Biophys. J.– 2002. – Vol. 31, N2.– P. 145-
152.
Florin-Christensen J., Suarez C.E., Florin-Christensen M.
et al. A unique phospholipids organization in bovine
erythrocyte membranes // Proc. Natl. Acad. Sci. – 2001. –
Vol. 98, N14.– P. 7736-7741.
Garnier M., De Preville G., Pilardeau T.P., Boudia D.
Relationship between the intra-erythrocyte sodium
composition and the membrane lipoprotein composition among
different mammal species // Comp. Biochem. Physiol. – 1984.–
Vol. 77A, N2.– P. 315-317.
Matei H., Frentescu L., Benga Gh. Comparative studies of
the protein composition of red blood cell membranes from
eight mammalian species // J.Cell.Mol.Med.– 2000.– Vol. 4,
N4.– Р. 270-276.
Parrinello N., Cammarata M., Lipari L., Arizza V. Sphingo-
myelin inhibition of Ciona intestinalis (Tunicata) cytotoxic
hemocytes assayed against sheep erythrocytes // Dev. Comp.
Immunol.– 1995.– Vol. 19, N1.– P. 31-41.
Plasenzotti R., Stoiber B., Posch M., Windberger U. Red
blood cell deformability and aggregation behaviour in different
animal species // Clin. Hemorheol. Microcirc.– 2004.– Vol. 31,
N2.– Р. 105-111.
Shinozawa S., Araki Y., Utsumi K., Oda T. Stabilizing effects
of cholesterol on changes in membrane permeability and
potential induced in red blood cells by lysolecithin // Physiol.
Chem. Phys.– 1979.– Vol. 11, N1.– P. 161-167.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
References
Babijchuk L.A., Zemlyanskikh N.G. Optimizing and
advantage of free washing out method for erythrocyte
cryopreservation with PEO-1500 //Problems of Cryobiology.–
2001.– N1.– P. 35-41.
Belous A.M., Grischenko V.I. Cryobiology.– Kiev: Nauk.
dumka, 1994.– 432p.
Belous A.M, Gordienko E.A., Rozanov L.F. Freezing and
cryoprotection.– Moscow: Vysshaya shkola, 1987.– 80 p.
Ershov S.S., Orlova N.V., Shpakova N.M. Sensitivity of
mammalian erythrocytes to changes in medium temperature
and osmotic conditions // Problems of Cryobiology.– 2004.–
N3.– P. 51-57.
Mel’nikova O.V., Bondarenko T.P. Modifying effect of glucose
on erythrocytes under cooling and freezing // Coll. of scientific
papers “Physical and chemical processes in cryobiological
systems”.– Kharkov, 1991.– P. 68-78.
Pozdnyakov V.V., Bondarenko T.P. Relationship between
initial osmotic conditions of medium and erythrocyte sensitivity
to hypertonic stress in 4.0 M NaCl // Kriobiologiya.– 1989.–
N1.–P.47-49.
Shmidt-Nielson K. Animal sizes: why they are so important?–
Moscow: Mir, 1987.– 260 p.
Betticher D. C., Geiser J. Resistance of mammalian red blood
cells of different size to hypertonic milieu // Comp. Biochem.
Physiol. A.– 1989.– Vol. 93, N2.– P. 429-432.
Betticher D. C., Geiser J. Resistance of mammalian red blood
cells of different size to hypertonic milieu // Comp. Biochem.
Physiol. A.– 1989.– Vol. 93, N2.– P. 429-432.
Bogner P., Sipos K., Ludany A. et al. Steady-state volumes
and metabolism-independent osmotic adaptation in mammalian
erythrocytes // Eur. Biophys. J.– 2002. – Vol. 31, N2.– P. 145-
152.
Florin-Christensen J., Suarez C.E., Florin-Christensen M.
et al. A unique phospholipids organization in bovine
erythrocyte membranes // Proc. Natl. Acad. Sci. – 2001. –
Vol. 98, N14.– P. 7736-7741.
Garnier M., De Preville G., Pilardeau T.P., Boudia D.
Relationship between the intra-erythrocyte sodium
composition and the membrane lipoprotein composition among
different mammal species // Comp. Biochem. Physiol. – 1984.–
Vol. 77A, N2.– P. 315-317.
Matei H., Frentescu L., Benga Gh. Comparative studies of
the protein composition of red blood cell membranes from
eight mammalian species // J.Cell.Mol.Med.– 2000.– Vol. 4,
N4.– Р. 270-276.
Parrinello N., Cammarata M., Lipari L., Arizza V. Sphingo-
myelin inhibition of Ciona intestinalis (Tunicata) cytotoxic
hemocytes assayed against sheep erythrocytes // Dev. Comp.
Immunol.– 1995.– Vol. 19, N1.– P. 31-41.
Plasenzotti R., Stoiber B., Posch M., Windberger U. Red
blood cell deformability and aggregation behaviour in different
animal species // Clin. Hemorheol. Microcirc.– 2004.– Vol. 31,
N2.– Р. 105-111.
Shinozawa S., Araki Y., Utsumi K., Oda T. Stabilizing effects
of cholesterol on changes in membrane permeability and
potential induced in red blood cells by lysolecithin // Physiol.
Chem. Phys.– 1979.– Vol. 11, N1.– P. 161-167.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
moderately hypertonic media was shown to correlate
with the minimum hemolysis level when transferring
cells into the 4.0 M NaCl-containing medium.
334ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 17, 2007, № 4
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 17, 2007, № 4
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, N1.– P. 190-196.
Поступила 25.07.2007
17. 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, N1.– P. 190-196.
Accepted in 25.07.2007
17.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-69100 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7673 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-26T01:41:18Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Александрова, Д.И. Орлова, Н.В. Шпакова, Н.М. 2014-10-04T19:01:12Z 2014-10-04T19:01:12Z 2007 Сравнительное исследование чувствительности предварительно обезвоженных эритроцитов человека и быка к гипертоническому стрессу / Д.И. Александрова, Н.В. Орлова, Н.М. Шпакова // Проблемы криобиологии. — 2007. — Т. 17, № 4. — С. 327-334. — Бібліогр.: 17 назв. — рос., англ. 0233-7673 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69100 57.043:591.111.1 Предварительная инкубация эритроцитов человека в 0,4 М и быка в 1,0 М NaCl приводит к формированию устойчивого состояния клеток к действию 4,0 М NaCl. Показано, что максимальное сжатие эритроцитов на этапе предварительной инкубации в средах умеренной гипертонии коррелирует с минимальным уровнем гемолиза при перенесении клеток в среду, содержащую 4,0 М NaCl. При 37°С уровень минимального гипертонического гемолиза и значение минимального гематокрита эритроцитов быка ниже, чем аналогичные величины, полученные для эритроцитов человека. Снижение температуры эксперимента до 0°С по сравнению с 37°С приводит к уменьшению уровня гемолиза и объема эритроцитов человека. Попередня інкубація еритроцитів людини у 0,4 М і бика у 1,0 М NaCl приводить до формування стійкого стану клітин до подальшої дії 4,0 М NaCl. Показано, що максимальне стиснення еритроцитів на етапі попередньої інкубації у середовищах помірної гіпертонії корелює з мінімальним рівнем гемолізу при перенесенні клітин у середовище, яке містить 4,0 М NaCl. При 37°С рівень мінімального гіпертонічного гемолізу і значення мінімального гематокриту еритроцитів бика нижче, ніж аналогічні величини, одержані для еритроцитів людини. Зниження температури експерименту до 0°С в порівнянні з 37°С приводить до зменшення рівня гемолізу і об’єму еритроцитів людини. Preliminary incubation of human and bovine erythrocytes in 0.4 and 1.0 M NaCl, correspondingly, results in the formation of a resistant cell state to the following 4.0 M NaCl effect. Maximum erythrocyte shrinking at the stage of preliminary incubation in moderately hypertonic media was shown as correlating with the minimum hemolysis level under cell transfer into 4.0 M NaCl-containing medium. At 37°C the level of minimum hypertonic hemolysis and minimum hematocrit value for bovine erythrocytes is lower that the similar ones, obtained for human erythrocytes. The reduction of experimental temperature down to 0°C results in hemolysis level and human erythrocyte volume decrease compared to 37°C. ru Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии и криомедицины Теоретическая и экспериментальная криобиология Сравнительное исследование чувствительности предварительно обезвоженных эритроцитов человека и быка к гипертоническому стрессу Comparative Study of Preliminarily Dehydrated Human and Bovine Erythrocyte Sensitivity to Hypertonic Stress Article published earlier |
| spellingShingle | Сравнительное исследование чувствительности предварительно обезвоженных эритроцитов человека и быка к гипертоническому стрессу Александрова, Д.И. Орлова, Н.В. Шпакова, Н.М. Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| title | Сравнительное исследование чувствительности предварительно обезвоженных эритроцитов человека и быка к гипертоническому стрессу |
| title_alt | Comparative Study of Preliminarily Dehydrated Human and Bovine Erythrocyte Sensitivity to Hypertonic Stress |
| title_full | Сравнительное исследование чувствительности предварительно обезвоженных эритроцитов человека и быка к гипертоническому стрессу |
| title_fullStr | Сравнительное исследование чувствительности предварительно обезвоженных эритроцитов человека и быка к гипертоническому стрессу |
| title_full_unstemmed | Сравнительное исследование чувствительности предварительно обезвоженных эритроцитов человека и быка к гипертоническому стрессу |
| title_short | Сравнительное исследование чувствительности предварительно обезвоженных эритроцитов человека и быка к гипертоническому стрессу |
| title_sort | сравнительное исследование чувствительности предварительно обезвоженных эритроцитов человека и быка к гипертоническому стрессу |
| topic | Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| topic_facet | Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69100 |
| work_keys_str_mv | AT aleksandrovadi sravnitelʹnoeissledovaniečuvstvitelʹnostipredvaritelʹnoobezvožennyhéritrocitovčelovekaibykakgipertoničeskomustressu AT orlovanv sravnitelʹnoeissledovaniečuvstvitelʹnostipredvaritelʹnoobezvožennyhéritrocitovčelovekaibykakgipertoničeskomustressu AT špakovanm sravnitelʹnoeissledovaniečuvstvitelʹnostipredvaritelʹnoobezvožennyhéritrocitovčelovekaibykakgipertoničeskomustressu AT aleksandrovadi comparativestudyofpreliminarilydehydratedhumanandbovineerythrocytesensitivitytohypertonicstress AT orlovanv comparativestudyofpreliminarilydehydratedhumanandbovineerythrocytesensitivitytohypertonicstress AT špakovanm comparativestudyofpreliminarilydehydratedhumanandbovineerythrocytesensitivitytohypertonicstress |