CC BY
18
УДК 543.552:612.111
Колесникова А.И., Царькова Т.Г., Евсеев А.К., Горончаровская И.В., Шабанов А.К.
ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМИРУЕМОСТИ МЕМБРАНЫ ЭРИТРОЦИТОВ ПРИ ИХ ХРАНЕНИИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Колесникова Анна Ивановна, лаборант-исследователь отделения общей реанимации, ГБУЗ «Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ», 129090, Москва, Большая Сухаревская площадь, дом 3; магистр 2 года факультета технологии неорганических веществ и высокотемпературных материалов Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20. e-mail: kolesniikovanna@,mail.ru
Царькова Татьяна Григорьевна, к.х.н., профессор кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Евсеев Анатолий Константинович, д.х.н., ведущий научный сотрудник отделения общей реанимации, ГБУЗ «Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ», 129090, Москва, Большая Сухаревская площадь, дом 3
Горончаровская Ирина Владимировна, к.х.н., научный сотрудник отделения общей реанимации, ГБУЗ «Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ», 129090, Москва, Большая Сухаревская площадь, дом 3
Шабанов Аслан Курбанович, д.м.н., старший научный сотрудник отделения общей реанимации, ГБУЗ «Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ», 129090, Москва, Большая Сухаревская площадь, дом 3
Исследовано изменение деформируемости мембраны эритроцитов при их хранении в течение 42 дней с помощью электрохимической методики, основанной на анализе изменения морфологии эритроцитов на поверхности оптически прозрачного ITO электрода в режиме реального времени. Показано, что в процессе хранения снижается степень изменения морфологии эритроцитов при электрохимическом воздействии, что может быть использовано для разработки методов оценки состояния эритроцитарной массы. Ключевые слова: оптически прозрачный электрод, ITO, мембрана эритроцита, деформируемость
STUDY OF THE RED BLOOD CELLS MEMBRANE DEFORMABILITY DURING STORAGE BY ELECTROCHEMICAL METHOD
Kolesnikova A.I.1,2, Tsarkova T.G.2, Evseev A.K.1, Goroncharovskaya I.V.1, Shabanov A.K.1 :N.V. Sklifosovsky Research Institute of Emergency Medicine, Moscow, Russia 2D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The change in the deformability of the red blood cells membrane during their storage for 42 days was studied using an electrochemical method based on the analysis of the change in the morphology of red blood cells on the optically transparent ITO electrode in real time. It is shown that during storage, the degree of change in the erythrocyte morphology during electrochemical exposure decreases, which can be used to develop methods for quality assessing of packed red blood cells.
Keywords: optically transparent electrode, ITO, red blood cell membrane, deformability
Введение
Одним из важнейших свойств эритроцита, обеспечивающего газотранспортную функцию, является его способность к деформации, которая обеспечивается за счет взаимодействия белков мембраны (гликофорины, белок полосы 3) и цитоплазмы (спектрин, анкирин) [1].
В настоящее время известно несколько способов измерения деформируемости эритроцитов, среди которых можно выделить прямые и непрямые методы. К прямым методам измерения деформируемости эритроцитов можно отнести растягивание эритроцитов лазерным пинцетом (метод оптического пинцета), видеосъемку эритроцитов, деформированных в сдвиговом потоке силами вязкого трения (реоскопия), метод атомно-силовой микроскопии и метод лазерной дифрактометрии (эктацитометрии). Среди косвенных методов можно выделить втягивание
эритроцитов в микропипетку (микроаспираторный метод), пропускание суспензии эритроцитов сквозь искусственный капилляр малого диаметра или продавливание заданного объема суспензии через микропористый фильтр [2,3].
На основании полученных нами ранее данных по влиянию потенциала оптически прозрачного электрода на морфологию эритроцитов [4], было предположено, что данная методика может быть использована для оценки изменения деформируемости мембраны эритроцитов.
Целью данной работы является исследование изменения деформируемости мембран эритроцитов в процессе их хранения с помощью электрохимической методики.
Материалы и методы
Объектом исследования была эритроцитарная масса 5 практически здоровых доноров от 27 до 35 лет. Образцы хранили при температуре +4 оС,
исследование эритроцитарной массы проводили на 1, 5, 7, 14, 21, 28, 35, 42 сутки хранения. Перед каждым исследованием эритроцитарную массу трижды отмывали физиологическим раствором, каждый раз центрифугируя при 1500g в течение 10 минут. Анализу подвергалась суспензия, полученная введением 0,01 мл отмытых эритроцитов в 9,99 мл физиологического раствора.
Исследование суспензии проводили в потенциодинамическом режиме со скоростью 10 мВ/с в диапазоне потенциалов -0,5^+1,2 В (х.с.э.) в трехэлектродной ячейке с рабочим 1ТО электродом (81§ша-АЫ11Л, США) в составе специальной установки, обеспечивающей видеозапись изменения морфологии эритроцитов в режиме реального времени [5]. Деформируемость мембраны эритроцитов оценивали по разнице в морфологии при стационарном потенциале и потенциалах, соответствующих граничных точкам развертки, т.е. -0,5 В и +1,2 В.
Дополнительно деформируемость эритроцитов оценивали фильтрационным методом [6].
Известно [7], что в процессе хранения эритроцитов снижается их электрофоретическая подвижность, при этом заметно сокращается содержание дискоцитов, при увеличении содержания других морфологических форм (эхиноцитов, сфероцитов, стоматоцитов). Данное
Результаты и обсуждение
При исследовании образцов эритроцитарной массы было обнаружено, что по мере хранения эритроциты претерпевают морфологические изменения, выражающиеся в постепенном снижении содержания дискоцитов в исследуемой эритроцитарной массе и увеличении содержания эхиноцитов, а также появлении «теней» эритроцитов при длительных сроках хранения.
Наиболее важным с нашей точки зрения является обнаружение снижения способности эритроцитов к деформируемости с увеличением срока хранения. Так, на примере анализа морфологии эритроцитов при потенциале -0,5 В (Табл. 1) было показано, что если на 1 сутки хранения практически все эритроциты (преимущественно дискоциты (не менее 90%)) переходят в сфероэхиноциты (~99%), то к 42 суткам в исходном образце содержится ~15% дискоцитов, а содержание сфероэхиноцитов при потенциале -0,5 В не превышает 45%.
явление может быть связано с деградацией белков цитоскелета в том числе за счет окисление мембраны эритроцита при хранении, обусловленное процессами с участием активных форм кислорода [8]. Таким образом, можно предположить, что снижение деформируемостью мембраны
эритроцитов связано с изменением поверхностного заряда мембраны эритроцита.
При исследовании деформируемости эритроцитов фильтрационным методом в течение всего исследуемого периода хранения показатель деформируемости эритроцитов практически не изменялся (Рис. 1). Т.е. использования указанного метода в данном случае является малоэффективным, по сравнению с электрохимической методикой, которая оказывается более чувствительной.
Рис. 1. График зависимости значений показателя деформируемости мембраны эритроцитов, рассчитанных по фильтрационному методу от суток хранения крови донора.
Заключение
Таким образом, было показано, что в процессе хранения эритроцитарной массы происходит изменение деформируемости мембраны
эритроцитов, определяемой с помощью электрохимической методики. Используемая методика, основанная на анализе изменения морфологии эритроцитов на поверхности оптически прозрачного 1ТО электрода в режиме реального времени, является более чувствительной по сравнению с фильтрационным методом. Более того, в качестве преимущества данной методики выделяется возможность оценки не только
деформируемости, но и морфологии отдельных клеток.
Список литературы
1. Семенович А.А., Переверзев В.А., Зинчук В.В., Короткевич Т.В. Физиология человека: учебное пособие. - Минск: Высшая школа, 2012. -221 с.
2. Musielak M. Red blood cell-deformability measurement: review of techniques // Clin Hemorheol Microcirc. - 2009. - Vol. 42, N 1. - P. 47-64.
3. Kim J., Lee H.Y., Shin S. Advances in the measurement of red blood cell deformability: A brief review // J Cell Biotech. - 2015. - Vol. 1, N 1. - P. 6379.
4. Tsivadze A.Yu., Khubutiya M.Sh., Goroncharovskaya I.V., Evseev A.K., Goldin Michael M., Borovkova N.V., Batishchev O.V., Goldin Mark M. Electron transport and morphological changes in the electrode/erythrocyte system // Mendeleev Communications. - 2017. - Vol. 27, N 2. - P. 183-185.
5. Цивадзе А.Ю., Хубутия М.Ш., Евсеев А.К., Горончаровская И.В., Боровкова Н.В., Шапиро А.И., Батищев О.В., Гольдин М.М. Электрохимическая активность и морфология эритроцитов человека на оптически прозрачном электроде // Доклады Академии наук. - 2017. - Т. 477, № 2. - С. 190-193.
6. Патент РФ №2000117531/14 от 03.07.2000 Закутский А.В., Радушкевич В.Л., Пастухова Л.Ю., Белошевский В.А. Способ оценки деформируемости эритроцитов // Патент России №2173461; опубл. 10.09.2001 Бюл. № 25.
7. Левин Г.Я., Сухарева Е.Г. Изменение электрокинетических свойств эритроцитов при их консервации // Гематология и трансфузиология. -2015. - Т. 60, № 1. - С. 21-24.
8. D'Amici G.M., Rinalducci S., Zolla L. Proteomic analysis of RBC membrane protein degradation during blood storage // J Proteome Res. -2007. - Vol. 6, N 8. - P. 3242-3255.
