Пакулова О. К., Бондаренко В. А., Костіна І. О.

ВПЛИВ ЛІОТРОПНИХ АНІОНІВ НА СТАН МЕМБРАНИ ЕРИТРОЦИТІВ


Про автора:

Пакулова О. К., Бондаренко В. А., Костіна І. О.

Рубрика:

ФІЗІОЛОГІЯ

Тип статті:

Наукова стаття

Анотація:

Будь-які біосистеми існують лише у водних розчинах і дуже чутливі до їх характеристик. При кріозберіганні тонічність розчинів збільшується через замерзання води, а життєздатність клітин залежить від їх осмотичної адаптації, котра, у свою чергу, керується умовами, що передують критичному впливові. Так, різний рівень попередньої дегідратації змінює здатність RBC виживати при гіпертонічних умовах (4 М NaCl). Існують також специфічні властивості ліотропних аніонів (космотропних SO4 2-, F- , Ac- та хаотропних Br- , ClO4 - та SCN- ), що впливають на осмотичну адаптацію RBC. Відомо, що аніони, які мають виражені ліотропні властивості не сприяють осмотичній адаптації клітин у 4 М NaCl відносно ліотропно-нейтрального хлориданіону, однак закономірності та причини цих впливів ще не пояснено. Тому метою нашого дослідження було вивчення впливу різних аніонів на стан мембрани еритроцитів з метою пояснення їх дезадаптації в гіпертонічних умовах, що важливо для спрямованої корекції стану клітин за допомогою ліотропного ефекту аніонів у середовищі при кріозберіганні. Показано, що позитивна кореляція спостерігається між гематокритом в інкубаційних розчинах та рівнем гіпертонічного лізису. Набуття стійкості клітин пов’язане з закінченням зменшення початкового об’єму клітини, що досягається при індивідуальних значеннях тонічності середовища для кожного ліотропного аніону. Що стосується об’єму клітин, то він поступово знижується від хаотропних (10% для ClO4 - ) до космотропних (6% для SO4 2-). Морфологічний аналіз довів, що інкубація супроводжувалася стабілізацією структури ліпідного бішару та зменшенням проникності мембрани для космотропної, та протилежними змінами для хаотропної групи частинок. Т.ч., механізм пошкодження при гіпертонічному лізисі для цих видів аніонів різний та залежить від стану води у розчині, змінюючи який за допомогою аніонів, або інших ліотропних частинок можна спрямовано керувати мембраною клітин та їх осмотичною поведінкою. Оскільки вони мають різні алгоритми впливу, то комбінуючи їх характеристики в розчині можна досягти різноманітних ефектів, що є потрібними у широкому спектрі напрямків.

Ключові слова:

еритроцити, аніони ряду Гофмейстера, осмотична адаптація, гіпертонічний лізис, клітинна мембрана

Список цитованої літератури:

  1. Gol`czev AN, redaktor. Aktual`ny`e problemy` kriobiologii i kriomedicziny`. Khar`kov: Izdatel`skij dom «Rajder»; 2012. 767 s. [in Russian].
  2. Bondarenko VA, Bondarenko TP, Rudenko SV. E`ffekty` degidrataczii v kontrole kholodovoj i osmoticheskoj chuvstvitel`nosti kletok. Problemy` kriobiologii. 1992;4:14-26. [in Russian].
  3. Pozdnyakov VV, Bondarenko VA. Vzaimosvyaz` mezhdu iskhodny`mi osmoticheskimi usloviyami sredy` i chuvstvitel`nost`yu e`ritroczitov k gipertonicheskomu stressu v 4 M NaCl. Kriobiologiya. 1989;1:47-9. [in Russian].
  4. Collins KD. The behavior of ions in water is controlled by their water affinity. Q Rev Biophys. 2019;52:1-19.
  5. Dragusin M, Tugulea L, Ganea C. The effects of the natural antioxidant quercetin and anions of the Hofmeister series on liposomes marked with chlorophyll a. General physiology and biophysics. 2010;29(1):41-9.
  6. Majumdar R, Manikwar P, Hickey JM, Samra HS, Sathish HA, Bishop SM, et al. Effects of Salts from the Hofmeister Series on the Conformational Stability, Aggregation Propensity, and Local Flexibility of an IgG1 Monoclonal Antibody. Biochemistry. 2013;52(19):3376-89.
  7. Duignan TT, Parsons DF, Ninham BW. Collins’s rule, Hofmeister effects and ionic dispersion interactions. Chemical Physics Letters. 2014;608:55-9.
  8. Tatini D, Sarri F, Maltoni P, Ambrosi M, Carretti E, Ninham BW, et al. Specific ion effects in polysaccharide dispersions. Carbohydrate Polymers. 2017;173:344-52.
  9. Morris GJ. Lipid loss and haemolysis by thermal shock: lack of correlation. Cryobiology. 1975;12(3):192-201.
  10. Pakulova OK, Bondarenko VA, Malkovich YuV. Osoblivosti` gi`pertoni`chnogo kri`ogemoli`zu eritrocziti`v lyudini u seredovishhakh, yaki` mi`styat` ani`oni li`otropnogo ryadu. Vi`snik KhNU i`meni` V. N. Karazi`na seri`ya: bi`ologi`ya. 2011;947(13):159-66. [in Ukrainian].
  11. Lo Nostro P, Ninham BW. Perspectives. Current Opinion in Colloid & Interface Science. 2016;23:126.
  12. Pozdnyakov V, Pantaler E, Bondarenko V. Osmolyarnost` sredy` kak princzip ustojchivosti k zamorazhivaniyu. Fiziko-khimicheskoe i biologicheskoe dejstvie krioprotektorov. Kiev: Nauk. dumka; 1990. s. 124-30. [in Russian].

Публікація статті:

«Вістник проблем біології і медицини» Випуск 2 (156), 2020 рік , 391-394 сторінки, код УДК 577.352.4:612.111

DOI: