Порушення бар’єрних властивостей мембран еритроцитiв при впливi низьких температур — результат дезорганiзацiї надмолекулярної структури гемоглобiну
Проведено порiвняльне дослiдження крiорезистентностi нативних еритроцитiв i реставрованих тiней еритроцитiв. Встановлено, що реставрованi тiнi еритроцитiв, в яких вмiст гемоглобiну в 4–5 разiв менший, нiж в еритроцитах, i вiн знаходиться у виглядi молекулярного розчину, мають значно бiльшу крiорез...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96800 |
| 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: | Порушення бар’єрних властивостей мембран еритроцитiв при впливi низьких температур — результат дезорганiзацiї надмолекулярної структури гемоглобiну / О.К. Гулевський, М.В. Рєпiн, I.Й. Щенявський // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2015. — № 6. — С. 130-137. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859706353201709056 |
|---|---|
| author | Гулевський, О.К. Рєпiн, М.В. Щенявський, I.Й. |
| author_facet | Гулевський, О.К. Рєпiн, М.В. Щенявський, I.Й. |
| citation_txt | Порушення бар’єрних властивостей мембран еритроцитiв при впливi низьких температур — результат дезорганiзацiї надмолекулярної структури гемоглобiну / О.К. Гулевський, М.В. Рєпiн, I.Й. Щенявський // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2015. — № 6. — С. 130-137. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Проведено порiвняльне дослiдження крiорезистентностi нативних еритроцитiв i реставрованих тiней еритроцитiв. Встановлено, що реставрованi тiнi еритроцитiв,
в яких вмiст гемоглобiну в 4–5 разiв менший, нiж в еритроцитах, i вiн знаходиться
у виглядi молекулярного розчину, мають значно бiльшу крiорезистентнiсть порiвняно з нативними еритроцитами, що особливо помiтно при використаннi низької концентрацiї крiопротектора — глiцерину (4%). Цi данi пiдтверджують ранiше висунуту гiпотезу про значення надмолекулярної органiзацiї гемоглобiну в механiзмi крiоушкоджень еритроцитiв.
Проведено сравнительное исследование криорезистентности нативных эритроцитов и реставрационных теней эритроцитов. Установлено, что реставрированные тени эритроцитов, в которых содержание гемоглобина в 4–5 раз меньше, чем в эритроцитах, и он
находится в виде молекулярного раствора, обладают значительно большей криорезистентностью по сравнению с нативными эритроцитами, что особенно заметно при использовании низкой концентрации криопротектора — глицерина (4%). Эти данные подтверждают ранее выдвинутую гипотезу о значении надмолекулярной организации гемоглобина в механизме криоповреждения эритроцитов.
Cryoresistances of native erythrocytes and resealed erythrocyte ghosts are compared. It is found
that resealed erythrocyte ghosts, where the hemoglobin content is 4–5 times lower than that in
erythrocytes, and it is in the form of a molecular solution, are much more cryoresistant than
native erythrocytes, which is especially noticeable, when a low concentration of the cryoprotectant
(4% glycerol) is used. These data confirm the earlier proposed hypothesis about the role of the
supramolecular hemoglobin structure in the mechanism of cryoinjury of erythrocytes.
|
| first_indexed | 2025-12-01T03:28:54Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
6 • 2015
БIОЛОГIЯ
УДК 612.111.014.2:57.043
О.К. Гулевський, М. В. Рєпiн, I. Й. Щенявський
Порушення бар’єрних властивостей мембран
еритроцитiв при впливi низьких температур —
результат дезорганiзацiї надмолекулярної структури
гемоглобiну
(Представлено академiком НАН України А.М. Гольцевим)
Проведено порiвняльне дослiдження крiорезистентностi нативних еритроцитiв i рес-
таврованих тiней еритроцитiв. Встановлено, що реставрованi тiнi еритроцитiв,
в яких вмiст гемоглобiну в 4–5 разiв менший, нiж в еритроцитах, i вiн знаходиться
у виглядi молекулярного розчину, мають значно бiльшу крiорезистентнiсть порiвняно
з нативними еритроцитами, що особливо помiтно при використаннi низької концент-
рацiї крiопротектора — глiцерину (4%). Цi данi пiдтверджують ранiше висунуту гiпо-
тезу про значення надмолекулярної органiзацiї гемоглобiну в механiзмi крiоушкоджень
еритроцитiв.
Ключовi слова: крiорезистентнiсть, крiоконсервування, еритроцити, крiопротектори,
гемоглобiн.
У даний час домiнуючим уявленням про механiзми крiоушкодження клiтин є первиннiсть
порушення структурно-функцiональних властивостей плазматичних мембран [1]. Вiдносно
мембран еритроцитiв це було показано в дослiдженнях [2]: встановлено, що при повiль-
ному i швидкому (200–400 ◦С) заморожуваннi вiдбувається порушення мiжмолекулярної
взаємодiї поверхневих i iнтегральних бiлкiв, бiлкiв цитоскелету. Є також численнi докази
крiоушкодження лiпiдного бiшару, включаючи його динамiку й асиметрiю, що iстотно для
розумiння механiзмiв змiни бар’єрних властивостей мембран [1].
Не виключаючи значення первинних ушкоджень плазматичних мембран у механiзмi
крiоушкодження клiтин, доцiльним є з’ясування значення порушень фiзико-хiмiчного стану
їх цитоплазми, зокрема, вiдносно еритроцитiв — порушення надмолекулярної органiзацiї
гемоглобiну.
© О.К. Гулевський, М. В. Рєпiн, I. Й. Щенявський, 2015
130 ISSN 1025-6415 Dopov. NAN Ukraine, 2015, №6
На наш погляд, зручною моделлю для з’ясування значення надмолекулярної органiзацiї
гемоглобiну в механiзмi крiоушкодження плазматичних мембран є реставрованi тiнi еритро-
цитiв, в яких концентрацiя гемоглобiну в процесi їх отримання знижується в п’ять разiв
i вiн знаходиться у виглядi молекулярного розчину, тодi як плазматичнi мембрани зберi-
гають бар’єрнi властивостi практично в повному обсязi [3]. У зв’язку з вищевикладеним
ми ставили за мету в порiвняльному аспектi дослiдити цiлiснiсть мембран нативних ери-
троцитiв i реставрованих тiней еритроцитiв пiсля заморожування–вiдтавання за наявностi
низької концентрацiї (4%) крiопротектора.
Матерiали i методи. В роботi використовували еритроцити донорської кровi людини
з термiном зберiгання 2–3 доби в консервувальному розчинi “Глюгiцир”. Реставрованi тiнi
еритроцитiв отримували як описано в роботi [3]. Еритроцити тричi вiдмивали трис-сольо-
вим розчином, що мiстить 150 мМ NaCl, 10 мМ трис-HCl, pH 7,4, або фосфатно-сольовим
буфером (ФСБ), що мiстить 150 мМ NaCl i 5 мМ Na+-фосфату, pH 7,4, шляхом центри-
фугування на холоду при 3000 g. Для отримання реставрованих тiней, частина вiдмитих
еритроцитiв пiддається лiзису шляхом додавання п’ятикратного об’єму холодного (2–4 ◦С)
гiпотонiчного розчину, що мiстить 4 мМ MgCl2 i 10 мМ трис-HCl, pH 7,4, або в розчинi,
що мiстить 4 мМ MgCl2 i 5 мМ Na+-фосфату, pH 7,4. Пiсля 5 хв iнкубацiї при 2–4 ◦С до
гемолiзату додавали 3 М NaCl або 3 М КCl до кiнцевої концентрацiї 120 мМ i, витримавши
10 хв на холоду, для реставрацiї мембран iнкубували 10 хв при 37 ◦С.
Реставрованi тiнi 3–4 рази вiдмивали шляхом центрифугування на холоду при 15 000 g
протягом 3–5 хв холодним реставрацiйним середовищем, що мiстило, залежно вiд мети
експерименту, 150 мМ NaCl чи КCl i 10 мМ трис-HCl, pH 7,4, 4, або ФСБ, pH 7,4 (для
подальшого дослiдження методом растрової електронної мiкроскопiї).
Вiдмитi зразки еритроцитiв i реставрованих тiней еритроцитiв пiддавали заморожуван-
ню з крiопротектором (4% глiцерин) або без нього. Розчин глiцерину готували на трис-со-
льовому буферi (150 мМ КCl чи NaCl i 10 мМ трис-HCl, pH 7,4) або на ФСБ, pH 7,4. Вiдмитi
еритроцити або їх тiнi змiшували з розчином 4%-го глiцерину в спiввiдношеннi 1 : 1, додаю-
чи крiопротектор по краплях при помiшуваннi на холоду (2–4 ◦С). Пiсля 15–20 хв iнкубацiї
при цiй температурi дослiджуванi зразки об’ємом 2 мл помiщали в полiетиленовi контейнери
i заморожували в парах азоту (повiльне заморожування до −196 ◦С зi швидкiстю 1–2 ◦С за
1 хв) або шляхом занурення в рiдкий азот (швидке заморожування до −196 ◦С зi швидкiстю
200–400 ◦С за 1 хв). Видалення крiопротектора з системи пiсля заморожування–вiдтавання
не здiйснювали. Еритроцити осаджували шляхом центрифугування при 3000 g протягом
1,5 хв, а тiнi — центрифугуванням при 15000 g протягом 10 хв. Вихiд гемоглобiну оцiнюва-
ли у вiдсотках гемолiзу за формулою Вiдсоток гемолiзу = (E1/E2)100, де E1 — екстинкцiя
надосаду зразка при λ = 545 нм, E2 — екстинкцiя зразка при λ = 545 нм пiсля 100%-го
гемолiзу.
Вихiд 14С-сахарози з реставрованих тiней еритроцитiв визначали пiсля осадження бiлкiв
супернатанту 5%-ю трихлороцтовою кислотою. Кислоторозчинну фракцiю об’ємом 0,5 мл
вносили в сцинтиляцiйну рiдину i прораховували на сцинтиляцiйному лiчильнику “Bekman”.
Вмiст Na+ i K+ в еритроцитах i реставрованих тiнях еритроцитiв визначали методом полу-
м’яної фотометрiї [4]. За 100% прийнято сумарний вмiст 14C-сахарози в осадi i надосадовiй
рiдинi проби та вмiст Na+ у контролi. Контрольнi зразки тiней, реставрованих у К+-вмiс-
ному середовищi, мiстили 112,2±10,9 мM Na+ на 1 л тiней. 14C-сахарозу вносили до гiпото-
нiчного середовища в концентрацiї 1 мкКi/мл. Сумарна радiоактивнiсть осаду i надосадової
рiдини реставрованих тiней становила 53104± 510 iмп/хв. Пiсля завершення реставрацiї тi-
ISSN 1025-6415 Допов. НАН України, 2015, №6 131
Рис. 1. Вмiст гемоглобiну (1 ), 14C-сахарози (2 ) i Na+ (3 ) в реставрованих тiнях еритроцитiв пiсля швидкого
заморожування–вiдтавання без крiопротектора.
За 100% прийнято внутрiшньоклiтинний вмiст дослiджуваних речовин до заморожування. Тiнi еритроцитiв
реставрували в Na+-вмiсному середовищi, пiсля чого вiдмивали вiд позаклiтинного натрiю К+-вмiсним
трис-сольовим буфером
ней еритроцитiв їх вiдмивали середовищем iнкубацiї до досягнення фонового рiвня радiацiї
в надосадовiй рiдинi.
Для дослiдження еритроцитiв i реставрованих тiней еритроцитiв методом растрової
електронної мiкроскопiї [6] суспензiю еритроцитiв або реставрованих тiней еритроцитiв,
попередньо оброблених як викладено вище, додатково вiдмивали вiд позаклiтинного ге-
моглобiну шляхом одноразового центрифугування в розчинах ФСБ, що мiстять вiдповiднi
концентрацiї крiопротектора. Потiм вiдмитi зразки фiксували протягом 2 год в 1–2% роз-
чинi глютарового альдегiду, приготованого на ФСБ, що мiстить тi ж концентрацiї крiопро-
тектора, що i зразки. Пiсля промивання у фосфатному буферi суспензiю еритроцитiв або
реставрованих тiней еритроцитiв збезводнювали по 10–15 хв у спиртах зростаючої концент-
рацiї (вiд 50 до 96%) i двiчi — в абсолютному (98%) спиртi. Зразки, помiщенi на 10–15 хв
в ацетонiтрил, наносили тонким шаром на об’єктоутримувачi i вiдтiнювали срiблом пiд
кутом 45◦ у вакуумну напилювальну установку ВУП-5 М (AO “Selmi”). Перегляд зразкiв
здiйснювали в растровому електронному мiкроскопi РЕММА-101 А (AO “Selmi”), в режимi
вторинних електронiв, при прискорювальнiй напрузi 20 кВ i збiльшеннях вiд 1000 до 10 000
крат. Прилад забезпечений сертифiкованою системою цифрового виводу зображення на
монiтор комп’ютера i програмою обробки зображення, розробленою НКФ “SEO Image Lab”
(Суми, Україна).
Результати дослiджень. Вiдомо, що при вiдсутностi крiопротекторiв плазматичнi
мембрани нативних еритроцитiв при швидкому, а тим бiльше при повiльному заморожу-
ваннi–вiдтаваннi практично повнiстю втрачають свої бар’єрнi властивостi [1]. Разом з тим,
як встановлено нами, висока збереженiсть бар’єрних функцiй мембран реставрованих тi-
ней еритроцитiв спостерiгається навiть у випадку вiдсутностi в середовищi заморожування
крiопротектора (рис. 1). Про це свiдчать показники вмiсту в них пiсля заморожування–
вiдтавання маркерних часток рiзного розмiру: гемоглобiну, сахарози i Na+ (м. м. 66800, 342
i 23 вiдповiдно). Дiйсно, вмiст гемоглобiну в дослiдних зразках становить близько 74% конт-
ролю. Дещо нижчий вмiст у реставрованих тiнях еритроцитiв iнших маркерних речовин:
132 ISSN 1025-6415 Dopov. NAN Ukraine, 2015, №6
Рис. 2. Вихiд гемоглобiну, 14C-сахарози i Na+ з реставрованих тiней еритроцитiв протягом 1 год iнкубацiї
в умовах нормотермiї пiсля швидкого заморожування.
За 100% прийнято внутрiшньоклiтинний вмiст дослiджуваних речовин до iнкубацiї в умовах нормотермiї
(+37 ◦С). Тiнi еритроцитiв реставрували в Na+-вмiсному середовищi, пiсля чого вiдмивали вiд позаклiтин-
ного натрiю К+-вмiсним трис-сольовим буфером
14C-сахарози (44%) i Na+ (32%), що свiдчить про формування в мембранах еритроцитiв пiд
час заморожування–вiдтавання трансмембранних пор рiзного розмiру [3].
Високий рiвень збереження бар’єрних функцiй мембран реставрованих тiней еритроци-
тiв пiсля швидкого заморожування–вiдтавання пiдтверджується вiдносно незначним зни-
женням вмiсту в них маркерних речовин пiсля подальшої iнкубацiї в умовах нормотермiї.
Пiсля 60 хв iнкубацiї при 37 ◦С показники виходу гемоглобiну, 14C-сахарози i Na+ з рестав-
рованих тiней еритроцитiв становлять 6, 12 i 13% вiдповiдно (рис. 2).
Вiдмiнностi у виходi маркерних речовин рiзних молекулярних мас ще раз пiдтверд-
жують припущення про iснування “незалiкованих” пор.
Отриманi данi свiдчать про те, що видалення з еритроцитiв значної частини гемогло-
бiну призводить до iстотного пiдвищення крiорезистентностi мембран реставрованих ери-
троцитiв.
Пояснюючи отриманий факт, слiд мати на увазi ту обставину, що при повiльному замо-
рожуваннi за рахунок значного пiдвищення концентрацiї солей створюються умови, за яких
внутрiшньоклiтинний гемоглобiн може дисоцiювати до димерiв або навiть мономерiв, вна-
слiдок чого iстотно змiнюється осмотична сила внутрiшньоклiтинного вмiсту еритроцитiв
i виникають передумови для їх набухання та розриву клiтинних мембран. Ще бiльш ва-
гомим у змiнi осмотичних властивостей гемоглобiну є пошкодження його надмолекулярної
структури пiд час швидкого або повiльного заморожування внаслiдок порушення надзви-
чайно вразливої до впливу фiзико-хiмiчних факторiв взаємодiї мiж молекулами гемогло-
бiну, яка забезпечується особливим станом внутрiшньоклiтинної води — “структурованої
води” [7], що зумовлює орiєнтацiю макромолекул [8–12]. Не виключено також, що одно-
часно з пошкодженням надмолекулярної структури цитозольного гемоглобiну порушується
структура мембранозв’язаного гемоглобiну, який, будучи зв’язаним з iнтегральним бiлком
смуги 3, iстотно впливає на структуру i бар’єрнi функцiї мембрани [12].
Вiдомо, що самi по собi макромолекули бiлкiв, у тому числi з олiгомерною органi-
зацiєю, зберiгають свої структурно-функцiональнi властивостi в процесi заморожування–
ISSN 1025-6415 Допов. НАН України, 2015, №6 133
Рис. 3. Вихiд К+ i гемоглобiну з еритроцитiв i реставрованих тiней еритроцитiв пiсля швидкого (а) та
повiльного (б ) заморожування–вiдтавання у середовищах з 4% глiцерину.
Тiнi еритроцитiв реставрували в К+-вмiсному середовищi, пiсля чого вiдмивали вiд позаклiтинного калiю
Na+-вмiсним трис-сольовим буфером
вiдтавання навiть при низьких концентрацiях крiопротектора в середовищi [13–15]. Поряд
з цим для збереження як самих еритроцитiв, так i надмолекулярної структури гемоглобiну
в них потрiбна концентрацiя крiопротектора, зокрема глiцерину, не менше 30–40%, про що
свiдчать данi щодо крiоконсервування нативних еритроцитiв.
Переконливими для визначення ролi надмолекулярної органiзацiї гемоглобiну є резуль-
тати порiвняльних експериментiв по дослiдженню крiочутливостi нативних еритроцитiв та
реставрованих тiней еритроцитiв при заморожуваннi з низькими концентрацiями глiцерину
(4%). З рис. 3 видно, що, на вiдмiну вiд нативних еритроцитiв, реставрованi тiнi еритро-
цитiв, в яких гемоглобiну в 4–6 разiв менше i вiн знаходиться у виглядi молекулярного
розчину, значно краще зберiгають бар’єрнi функцiї плазматичних мембран. Тодi як з на-
тивних еритроцитiв при швидкому заморожуваннi витiкає 68,7% гемоглобiну та 87,3% вну-
трiшньоклiтинного К+, реставрованi тiнi втрачають лише 8,2 % гемоглобiну i 11,9% К+.
Дещо бiльший вiдсоток внутрiшньоклiтинного К+ (31,3%) втрачають реставрованi тiнi ери-
троцитiв при повiльному заморожуваннi, що найiмовiрнiше пов’язано з дiєю на мембрани
такого фiзико-хiмiчного фактору, як гiперконцентрацiя солей, або з безпосереднiм впливом
цього фiзико-хiмiчного чинника на цiлiснiсть макромолекул гемоглобiну, про що йшлося
вище. В той же час за наявностi 4% глiцерину нативнi еритроцити втрачають близько 85%
гемоглобiну i К+, що свiдчить про майже повну деструкцiю їх плазматичних мембран.
Данi про бiльшу крiорезистентнiсть мембран реставрованих тiней еритроцитiв порiвняно
з нативними еритроцитами при заморожуваннi за наявностi низької концентрацiї крiопро-
тектора пiдтверджуються результатами морфологiчних дослiджень. Аналiз морфологiчної
збереженостi еритроцитiв i реставрованих тiней еритроцитiв при рiзних режимах заморожу-
вання за наявностi 4%-го глiцерину за даними растрової електронної мiкроскопiї свiдчить
про їх iстотнi вiдмiнностi (рис. 4).
Для еритроцитiв вiдзначається незалежно вiд режиму заморожування: фрагментацiя,
утворення сфероцитiв i тiнеподiбних деформованих структур з розмiрами 2,8–5,2 мкм, тодi
як до заморожування в розчинi 4%-го глiцерину розмiр еритроцитiв становив у середньому
6,2 мкм. При обох режимах заморожування реставрованих тiней еритроцитiв у середовищi,
134 ISSN 1025-6415 Dopov. NAN Ukraine, 2015, №6
Рис. 4. Морфологiчний стан реставрованих тiней (а–г) i еритроцитiв (д, е) пiсля впливу рiзних чинникiв: а —
додавання 4% глiцерину; б — повiльного заморожування; в — повiльного заморожування за наявностi 4%
глiцерину; г — швидкого заморожування за наявностi 4% глiцерину; д — додавання 4% глiцерину; е —
повiльного заморожування з 4%-м глiцерином
що мiстить 4% глiцерину, фрагментацiї i утворення сфероцитiв не спостерiгалося. Як i до
заморожування, розмiр реставрованих тiней еритроцитiв коливався в межах 4,1–5,6 мкм,
що свiдчить про їх морфологiчну збереженiсть.
Таким чином, результати дослiдження свiдчать про те, що значно бiльша крiочутли-
вiсть нативних еритроцитiв пов’язана не стiльки з прямою дiєю фiзико-хiмiчних факторiв
низьких температур на структуру мембран, скiльки з пошкодженням надмолекулярної ор-
ганiзацiї гемоглобiну.
Цитована лiтература
1. Lovelock J. E. The haemolis of human red blood cells by freezing and thawing // Biochim. Biophys. Acta. –
1953. – 10. – P. 414–426.
2. Рязанцев В. В. Влияние физико-химических факторов замораживания на взаимодействие спектрина
с мембранами липосом и эритроцитов: Дис. . . . канд. биол. наук: 03.00.22. – Харьков, 1990. – 94 с.
3. Гулевский А.К. Барьерно-транспортные свойства плазматических мембран в процессе криоконсер-
вирования: Дис. . . . д-ра биол. наук: 03.00.22. – Харьков, 1986. – 374 с.
4. Steck T. L., Kant J. A. Preparation of impermeable ghosts and inside-out vesicles from human erythrocyte
membranes // Methods Enzymol. – 1974. – 31. – P. 172–180.
5. Жуков А.Ф., Колосова И.Ф., Кузнецов В. В. Аналитическая химия. Физические и физико-химиче-
ские методы анализа: Учебник для вузов / Под ред. О.М. Петрухина. – Москва: Химия, 2001. –
496 с.
6. Репин Н.В., Юрченко Т.Н. Роль факторов среды и длительности экспозиции при 4 ◦С в сохране-
нии формы эритроцитов и их мембраны. Механизм везикулообразования // Актуальные проблемы
криобиологии и криомедицины / Под ред. А.Н. Гольцева. – Харьков, 2012. – С. 165–206.
7. Тринчер К.С. Биология и информация (элементы биологической термодинамики). – Москва: Наука,
1965. – 121 с.
8. Щерба М.М. Физиология эритропоэза // Физиология системы крови. – Ленинград: Наука, 1968. –
С. 52–93.
ISSN 1025-6415 Допов. НАН України, 2015, №6 135
9. Ahlawat S., Chowdhury A., Kumar N., Uppal A., Verma R. S., Gupta P.K. Polarized Raman spectroscopic
investigations on hemoglobin ordering in red blood cells // J. Biomed. Opt. – 2014. – 19, No 8. – 087002.
10. Water and the Cell / Eds. G.H. Pollack, I. L. Cameron, D.N. Wheatley. – Berlin: Springer, 2006. – 354 p.
11. Джаксон М.Б. Молекулярная и клеточная биофизика. – Москва: Мир; БИНОМ. Лаборатория зна-
ний, 2009. – 551 с.
12. Хабатова B.B., Браже H.A., Браже A.P. и др. Исследование мембраносвязанного гемоглобина в
эритроцитах с помощью спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния с наночастицами
серебра // Сб. тез. V Междунар. конф. “Современные достижения бионаноскопии”, Москва, 15–17
июня 2011 г. – Москва: Моск. гос. ун-т, 2011. – С. 60–61.
13. Розанова Е.Д. Влияние низких температур и криопротекторов на структуру и функцию изолиро-
ванной цитохромоксидазы: Дис. . . . канд. биол. наук: 03.00.22. – Харьков, 1984. – 143 с.
14. Соловьева А.С. Калориметрические исследования термоденатурации изолированных и мембранно-
связанных белков в присутствии некоторых криопротекторов до и после охлаждения до −196 ◦С:
Дис. . . . канд. биол. наук: 03.00.22. – Харьков, 1998. – 131 с.
15. Говорова Ю.С., Зинченко А.В. Калориметрическое исследование термоденатурации гемоглобина в
присутствии криопротекторов // Проблемы криобиологии. – 2012. – 22, № 3. – С. 248.
References
1. Lovelock J. E. Biochim. Biophys. Acta., 1953, 10: 414–426.
2. Ryazantsev V.V. Influence of physical and chemical factors of freezing on spectrin interaction with liposome
and erythrocyte membranes: Diss. of cand. of biol. sci., Kharkov, 1990 (in Russian).
3. Gulevskiy A.K. Barrier-transport properties of plasma membranes during cryopreservation: Diss. of doctor
of biol. sci., Kharkov, 1986 (in Russian).
4. Steck T. L., Kant J. A. Methods Enzymol., 1974, 31: 172–180.
5. Zhukov A. F., Kolosova I. F., Kuznetsov V.V. Analytical chemistry. Physical and physico-chemical methods
of analysis, Moscow: Khimiya, 2001 (in Russian).
6. Repin N.V., Yurchenko T.N. Topical problems of cryobiology and cryomedicine, Kharkiv, 2012: 165–206
(in Russian).
7. Trincher K. S. Biology and information (elements of biological thermodynamics), Moscow: Nauka, 1965 (in
Russian).
8. Scherba M.M. Physiology of blood system, Leningrad: Nauka, 1968: 52–93 (in Russian).
9. Ahlawat S., Chowdhury A., Kumar N., Uppal A., Verma R. S., Gupta P.K. J. Biomed. Opt., 2014, 19,
No 8: 087002.
10. Water and the Cell. Eds. G. H. Pollack, I. L. Cameron, D.N. Wheatley, Berlin: Springer, 2006.
11. Dzhakson M.B. Molecular and cellular biophysics, Moscow: Mir; BINOM. Laboratoriya znaniy, 2009 (in
Russian).
12. Khabatova B. B., Brazhe H.A., Braze A.P. et al. Abstracts of the V Intern. conf. “Recent Advances in
Bionanoscopy”, Moscow, June 15–17, 2011: 60–61 (in Russian).
13. Rozanova Ye.D. Influence of low temperature and cryoprotectants on the structure and function of isolated
cytochrome oxidase: Diss. of cand. of biol. sci, Kharkov, 1984 (in Russian).
14. Solovyova A. S. Calorimetric studies of thermal denaturation of isolated and membrane-bound proteins in
the presence of certain cryoprotectant prior to and after cooling to −196 ◦C: Diss. of cand. of biol. sci.,
Kharkov, 1998 (in Russian).
15. Govorova Yu. S., Zinchenko A.V. Problemy kriobiologii, 2012, 22, No 3: 248 (in Russian).
Надiйшло до редакцiї 24.12.2014Iнститут проблем крiобiологiї i крiомедицини
НАН України, Харкiв
136 ISSN 1025-6415 Dopov. NAN Ukraine, 2015, №6
А.К. Гулевский, М. В. Репин, И. И. Щенявский
Нарушение барьерных свойств мембран эритроцитов при
воздействии низких температур — результат дезорганизации
надмолекулярной структуры гемоглобина
Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, Харьков
Проведено сравнительное исследование криорезистентности нативных эритроцитов и ре-
ставрационных теней эритроцитов. Установлено, что реставрированные тени эритро-
цитов, в которых содержание гемоглобина в 4–5 раз меньше, чем в эритроцитах, и он
находится в виде молекулярного раствора, обладают значительно большей криорезистент-
ностью по сравнению с нативными эритроцитами, что особенно заметно при использова-
нии низкой концентрации криопротектора — глицерина (4%). Эти данные подтверждают
ранее выдвинутую гипотезу о значении надмолекулярной организации гемоглобина в меха-
низме криоповреждения эритроцитов.
Ключевые слова: криорезистентность, криоконсервирование, эритроциты, криопротекто-
ры, гемоглобин.
A.K. Gulevsky, M. V. Repin, I. I. Schenyavsky
Low-temperature impairment of erythrocyte membrane barrier
properties — a result of the disorganization of the supramolecular
hemoglobin strucure
Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the NAS of Ukraine, Kharkiv
Cryoresistances of native erythrocytes and resealed erythrocyte ghosts are compared. It is found
that resealed erythrocyte ghosts, where the hemoglobin content is 4–5 times lower than that in
erythrocytes, and it is in the form of a molecular solution, are much more cryoresistant than
native erythrocytes, which is especially noticeable, when a low concentration of the cryoprotectant
(4% glycerol) is used. These data confirm the earlier proposed hypothesis about the role of the
supramolecular hemoglobin structure in the mechanism of cryoinjury of erythrocytes.
Keywords: cryoresistances, cryoconservation, erythrocytes, cryoprotectants, hemoglobin.
ISSN 1025-6415 Допов. НАН України, 2015, №6 137
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96800 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-01T03:28:54Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гулевський, О.К. Рєпiн, М.В. Щенявський, I.Й. 2016-03-20T14:32:26Z 2016-03-20T14:32:26Z 2015 Порушення бар’єрних властивостей мембран еритроцитiв при впливi низьких температур — результат дезорганiзацiї надмолекулярної структури гемоглобiну / О.К. Гулевський, М.В. Рєпiн, I.Й. Щенявський // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2015. — № 6. — С. 130-137. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96800 612.111.014.2:57.043 Проведено порiвняльне дослiдження крiорезистентностi нативних еритроцитiв i реставрованих тiней еритроцитiв. Встановлено, що реставрованi тiнi еритроцитiв, в яких вмiст гемоглобiну в 4–5 разiв менший, нiж в еритроцитах, i вiн знаходиться у виглядi молекулярного розчину, мають значно бiльшу крiорезистентнiсть порiвняно з нативними еритроцитами, що особливо помiтно при використаннi низької концентрацiї крiопротектора — глiцерину (4%). Цi данi пiдтверджують ранiше висунуту гiпотезу про значення надмолекулярної органiзацiї гемоглобiну в механiзмi крiоушкоджень еритроцитiв. Проведено сравнительное исследование криорезистентности нативных эритроцитов и реставрационных теней эритроцитов. Установлено, что реставрированные тени эритроцитов, в которых содержание гемоглобина в 4–5 раз меньше, чем в эритроцитах, и он находится в виде молекулярного раствора, обладают значительно большей криорезистентностью по сравнению с нативными эритроцитами, что особенно заметно при использовании низкой концентрации криопротектора — глицерина (4%). Эти данные подтверждают ранее выдвинутую гипотезу о значении надмолекулярной организации гемоглобина в механизме криоповреждения эритроцитов. Cryoresistances of native erythrocytes and resealed erythrocyte ghosts are compared. It is found that resealed erythrocyte ghosts, where the hemoglobin content is 4–5 times lower than that in erythrocytes, and it is in the form of a molecular solution, are much more cryoresistant than native erythrocytes, which is especially noticeable, when a low concentration of the cryoprotectant (4% glycerol) is used. These data confirm the earlier proposed hypothesis about the role of the supramolecular hemoglobin structure in the mechanism of cryoinjury of erythrocytes. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Біологія Порушення бар’єрних властивостей мембран еритроцитiв при впливi низьких температур — результат дезорганiзацiї надмолекулярної структури гемоглобiну Нарушение барьерных свойств мембран эритроцитов при воздействии низких температур — результат дезорганизации надмолекулярной структуры гемоглобина Low-temperature impairment of erythrocyte membrane barrier properties — a result of the disorganization of the supramolecular hemoglobin strucure Article published earlier |
| spellingShingle | Порушення бар’єрних властивостей мембран еритроцитiв при впливi низьких температур — результат дезорганiзацiї надмолекулярної структури гемоглобiну Гулевський, О.К. Рєпiн, М.В. Щенявський, I.Й. Біологія |
| title | Порушення бар’єрних властивостей мембран еритроцитiв при впливi низьких температур — результат дезорганiзацiї надмолекулярної структури гемоглобiну |
| title_alt | Нарушение барьерных свойств мембран эритроцитов при воздействии низких температур — результат дезорганизации надмолекулярной структуры гемоглобина Low-temperature impairment of erythrocyte membrane barrier properties — a result of the disorganization of the supramolecular hemoglobin strucure |
| title_full | Порушення бар’єрних властивостей мембран еритроцитiв при впливi низьких температур — результат дезорганiзацiї надмолекулярної структури гемоглобiну |
| title_fullStr | Порушення бар’єрних властивостей мембран еритроцитiв при впливi низьких температур — результат дезорганiзацiї надмолекулярної структури гемоглобiну |
| title_full_unstemmed | Порушення бар’єрних властивостей мембран еритроцитiв при впливi низьких температур — результат дезорганiзацiї надмолекулярної структури гемоглобiну |
| title_short | Порушення бар’єрних властивостей мембран еритроцитiв при впливi низьких температур — результат дезорганiзацiї надмолекулярної структури гемоглобiну |
| title_sort | порушення бар’єрних властивостей мембран еритроцитiв при впливi низьких температур — результат дезорганiзацiї надмолекулярної структури гемоглобiну |
| topic | Біологія |
| topic_facet | Біологія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96800 |
| work_keys_str_mv | AT gulevsʹkiiok porušennâbarêrnihvlastivosteimembraneritrocitivprivplivinizʹkihtemperaturrezulʹtatdezorganizaciínadmolekulârnoístrukturigemoglobinu AT rêpinmv porušennâbarêrnihvlastivosteimembraneritrocitivprivplivinizʹkihtemperaturrezulʹtatdezorganizaciínadmolekulârnoístrukturigemoglobinu AT ŝenâvsʹkiiii porušennâbarêrnihvlastivosteimembraneritrocitivprivplivinizʹkihtemperaturrezulʹtatdezorganizaciínadmolekulârnoístrukturigemoglobinu AT gulevsʹkiiok narušeniebarʹernyhsvoistvmembranéritrocitovprivozdeistviinizkihtemperaturrezulʹtatdezorganizaciinadmolekulârnoistrukturygemoglobina AT rêpinmv narušeniebarʹernyhsvoistvmembranéritrocitovprivozdeistviinizkihtemperaturrezulʹtatdezorganizaciinadmolekulârnoistrukturygemoglobina AT ŝenâvsʹkiiii narušeniebarʹernyhsvoistvmembranéritrocitovprivozdeistviinizkihtemperaturrezulʹtatdezorganizaciinadmolekulârnoistrukturygemoglobina AT gulevsʹkiiok lowtemperatureimpairmentoferythrocytemembranebarrierpropertiesaresultofthedisorganizationofthesupramolecularhemoglobinstrucure AT rêpinmv lowtemperatureimpairmentoferythrocytemembranebarrierpropertiesaresultofthedisorganizationofthesupramolecularhemoglobinstrucure AT ŝenâvsʹkiiii lowtemperatureimpairmentoferythrocytemembranebarrierpropertiesaresultofthedisorganizationofthesupramolecularhemoglobinstrucure |