Научная статья на тему 'Оценка изменений эритроцитов с помощью атомно-силовой и растровой электронной микроскопии (смерть от переохлаждения)'

Оценка изменений эритроцитов с помощью атомно-силовой и растровой электронной микроскопии (смерть от переохлаждения) Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

CC BY
119
22
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭРИТРОЦИТЫ / ERYTHROCYTES / СМЕРТЬ ОТ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ / DEATH FROM HYPOTHERMIA / АТОМНО-СИЛОВАЯ МИКРОСКОПИЯ / ATOMIC FORCE MICROSCOPY / РАСТРОВАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ / SCANNING ELECTRON MICROSCOPY

Аннотация научной статьи по ветеринарным наукам, автор научной работы — Гольдерова Айталина Семеновна, Платонова Виктория Аркадьевна, Алексеев Рево Захарович, Гоголева Татьяна Егоровна, Трифонова Люция Алексеевна

В медицине проблемы гипотермии и «оживления» организма остаются открытыми. Недостаточная изученность особенностей механизмов умирания при сверхнизких температурах дает основание дополнить представление о клеточно-молекулярных механизмах процесса смертельного переохлаждения. Целью данного исследования явилась оценка особенностей морфологии эритроцитов при смертельном переохлаждении в условиях сверхнизких температур (ниже -40°С) с помощью атомно-силовой и растровой электронной микроскопии. Объектом исследования явились мазки крови лиц, умерших от переохлаждения и огнестрельного ранения. Исследование проводилось с помощью атомно-силового микроскопа «NT-MDT», модель SolverNext в полуконтактном режиме и растрового электронного микроскопа высокого разрешения JSM-7800F. У мужчины, умершего от переохлаждения в условиях сверхнизких температур (-42˚С), мазок которого был сделан в течение первых суток, эритроциты характеризовались минимальными изменениями, чем при смерти от огнестрельного ранения. Была сохранена дискоцитарная форма эритроцитов с ровной поверхностью, однако нами установлено увеличение глубины центральной вогнутости эритроцитов, что, возможно, связано с увеличением объема эритроцитов. Установлено, что даже небольшое различие температур областей тела (Δ 2,4оС) на момент взятия крови влияет на соотношение различных форм эритроцитов после полного оттаивания: чем ниже была температура, тем в большей степени проявляются дегенеративные формы эритроцитов. После полного оттаивания трупа на четвертые сутки все эритроциты (100 %) имели различную степень дисморфности, более уплощенную поверхность, увеличение диаметра и неоднородность и шероховатость плазмы, указывающие на признаки гемолиза.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по ветеринарным наукам , автор научной работы — Гольдерова Айталина Семеновна, Платонова Виктория Аркадьевна, Алексеев Рево Захарович, Гоголева Татьяна Егоровна, Трифонова Люция Алексеевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Evaluation of changes in erythrocytes using atomic force microscopy and scanning electron microscopy (death from hypothermia)

In medicine, the issues of hypothermia and “revival” of the body remain open. Insufficient study of the features of the mechanisms of dying at ultra-low temperatures gives grounds to supplement the understanding of the cellular and molecular mechanisms of the process of fatal hypothermia. The aim of this study was to evaluate the morphology of erythrocytes in fatal hypothermia at extremely low temperatures (below -40°C) using atomic force microscopy and scanning electron microscopy. The object of the study was blood smears of persons who died of hypothermia and of gunshot wounds. The study was conducted using the atomic force microscope NT-MDT, SolverNext model, in the semi-contact mode and the high-resolution scanning electron microscope JSM-7800F. In the man who died of hypothermia in conditions of ultra-low temperatures (-42°C), whose smear was made within 1 day, red blood cells were characterized by minimal changes than in the dead from a gunshot wound. The discocytic form of red blood cells with a flat surface was preserved, but we found an increase in the depth of the central concavity of red blood cells, which may be associated with an increase in the volume of red blood cells. It was found that even a small difference in body temperature (∆ 2.°C) at the time of blood collection affects the ratio of different forms of red blood cells after complete thawing: the lower the temperature, the more pronounced degenerative forms of red blood cells. After complete thawing of the corpse for 4 days, all red blood cells (100 %) had a different degree of dysmorphy, a flattened surface, an increase in the diameter and heterogeneity and plasma roughness, indicating signs of hemolysis.

Текст научной работы на тему «Оценка изменений эритроцитов с помощью атомно-силовой и растровой электронной микроскопии (смерть от переохлаждения)»

— ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНА —

УДК: 616-001.186; 611.018.51; 616-092.4 DOI 10.25587^т2019.2(15).3Ш6

А С. Гольдерова, Р. З. Алексеев, В. А Платонова, С. Н. Мамаева, Т. Е. Гоголева, Л. А Трифонова, Л. В. Григорьева

ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЙ ЭРИТРОЦИТОВ С ПОМОЩЬЮ АТОМНО-СИЛОВОЙ И РАСТРОВОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ (Смерть от переохлаждения)

Аннотация. В медицине проблемы гипотермии и «оживления» организма остаются открытыми. Недостаточная изученность особенностей механизмов умирания при сверхнизких температурах дает основание дополнить представление о клеточно-молекулярных механизмах процесса смертельного переохлаждения. Целью данного исследования явилась оценка особенностей морфологии эритроцитов при

ГОЛЬДЕРОВА Айталина Семеновна - доктор медицинских наук, профессор кафедры «Общая и экспериментальная физика», Физико-технический институт, ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова», e-mail: hoto68@mail.ru. Телефон: 8-914-821-59-98.

GOLDEROVA Aitalina Semenovna - Ddoctor of Mmedical Sciences, Professor, of the Department of General and Eexperimental Pphysics, Institute of Physics and technology, North-Eastern Federal University, hoto68@ mail.ru, +78-914-821-59-98.

ПЛАТОНОВА Виктория Аркадьевна - старший преподаватель кафедры «Общая и экспериментальная физика», Физико-технический институт, ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова», e-mail: vicafedorova@mail.ru. Телефон: 8-964-424-84-95.

PLATONOVA Victoria Arkadievna - senior lecturer, of the Department of "General and Eexperimental Pphysics", Institute of Physics and technology, North-Eastern Federal University, vicafedorova@mail.ru, +78-964-424-84-95.

АЛЕКСЕЕВ Рево Захарович - доктор медицинских наук, профессор, ведущий научный сотрудник, отдел изучения механизмов адаптации, Якутский научный центр комплексных медицинских проблем, e-mail: arzrevo@mail.ru. Телефон: 8-914-222-70-77.

ALEKSEEVRevo Zakharovich - Ddoctor of Mmedical Sciences, Professor, leading researcher, Department of Aadaptation Mmechanisms Sstudy, "Yakut Sscientific Ccenter of Ccomplex Mmedical Pproblems", arzrevo@ mail.ru, +78-914-222-70-77.

ГОГОЛЕВА Татьяна Егоровна - студент 4 курса (группа Ф-15-1), Физико-технический институт, ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова», e-mail: gogoltakuo98@ mail.ru. Телефон: 8-924-768-28-09.

GOGOLEVA Tatiyana Egorovna - 4th year student (group E-15-1), Institute of Physics and Ttechnology, North-Eastern Federal University, gogoltakuo98@mail.ru, +78-924-768-28-09.

ТРИФОНОВА Люция Алексеевна - студент 4 курса (группа Ф-15-1), Физико-технический институт, ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова», e-mail: lucy_ morgan97@mail.ru. Телефон: 8-984-114-34-45.

TRIFONOVA Lucia - 4th year student (group F-15-1), Institute of Physics and technology, North-Eastern Federal University, lucy_morgan97@mail.ru, +78-984-114-34-4.

ГРИГОРЬЕВА Лена Валерьевна - кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник, МЦКП «Молекулярная палеонтология» НИИПЭС ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова», e-mail: lenagrigor@rambler.ru. Телефон: 8-914-232-33-45.

GRIGOR'IEVA Lena Valerievna - Ccandidate of Mmedical Sciences, leading researcher, International Co-Working Center of ICCP "Molecular Ppaleontology", North-Eastern Federal University, lenagrigor@rambler.ru, +78-914-232-33-45.

МАМАЕВА Саргылана Николаевна - кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Общая и экспериментальная физика», Физико-технический институт, ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова», e-mail: sargylana_mamaeva@mail.ru. Телефон: 8-914-297-73-72.

MAMAYEVA Sargylana Nikolaevna - Ccandidate of Pphysical and Mmathematical Sciences, Aassociate Professor, of the Department of G"General and Eexperimental Pphysics", Institute of Physics and Ttechnology, North-Eastern Federal University, sargylana_mamaeva@mail.ru, +78-914-297-73-72.

смертельном переохлаждении в условиях сверхнизких температур (ниже -40°С) с помощью атомно-сило-вой и растровой электронной микроскопии. Объектом исследования явились мазки крови лиц, умерших от переохлаждения и огнестрельного ранения. Исследование проводилось с помощью атомно-силового микроскопа «NT-MDT», модель SolverNext в полуконтактном режиме и растрового электронного микроскопа высокого разрешения JSM-7800F. У мужчины, умершего от переохлаждения в условиях сверхнизких температур (-42°С), мазок которого был сделан в течение первых суток, эритроциты характеризовались минимальными изменениями, чем при смерти от огнестрельного ранения. Была сохранена дискоцитарная форма эритроцитов с ровной поверхностью, однако нами установлено увеличение глубины центральной вогнутости эритроцитов, что, возможно, связано с увеличением объема эритроцитов. Установлено, что даже небольшое различие температур областей тела (Д 2,4оС) на момент взятия крови влияет на соотношение различных форм эритроцитов после полного оттаивания: чем ниже была температура, тем в большей степени проявляются дегенеративные формы эритроцитов. После полного оттаивания трупа на четвертые сутки все эритроциты (100 %) имели различную степень дисморфности, более уплощенную поверхность, увеличение диаметра и неоднородность и шероховатость плазмы, указывающие на признаки гемолиза.

Ключевые слова: эритроциты, смерть от переохлаждения, атомно-силовая микроскопия, растровая электронная микроскопия.

A. S. Golderova, R. Z. Alekseev, V.A. Platonova, S. N. Mamaeva, T. E. Gogoleva, L. A Trifonova, L. V. Grigor'eva

Evaluation of changes in erythrocytes using atomic force microscopy and scanning electron microscopy (death from hypothermia)

Abstract. In medicine, the issues of hypothermia and "revival" of the body remain open. Insufficient study of the features of the mechanisms of dying at ultra-low temperatures gives grounds to supplement the understanding of the cellular and molecular mechanisms of the process of fatal hypothermia. The aim of this study was to evaluate the morphology of erythrocytes in fatal hypothermia at extremely low temperatures (below -40°C) using atomic force microscopy and scanning electron microscopy. The object of the study was blood smears of persons who died of hypothermia and of gunshot wounds. The study was conducted using the atomic force microscope NT-MDT, SolverNext model, in the semi-contact mode and the high-resolution scanning electron microscope JSM-7800F.

In the man who died of hypothermia in conditions of ultra-low temperatures (-42°C), whose smear was made within 1 day, red blood cells were characterized by minimal changes than in the dead from a gunshot wound. The discocytic form of red blood cells with a flat surface was preserved, but we found an increase in the depth of the central concavity of red blood cells, which may be associated with an increase in the volume of red blood cells. It was found that even a small difference in body temperature (A 2.°C) at the time of blood collection affects the ratio of different forms of red blood cells after complete thawing: the lower the temperature, the more pronounced degenerative forms of red blood cells. After complete thawing of the corpse for 4 days, all red blood cells (100 %) had a different degree of dysmorphy, a flattened surface, an increase in the diameter and heterogeneity and plasma roughness, indicating signs of hemolysis.

Keywords: erythrocytes, death from hypothermia, atomic force microscopy, scanning electron microscopy.

Введение.

В современных условиях освоения Арктики проблема переохлаждения и гипотермии организма у человека и животных приобретает фундаментальный и прикладной характер. Несмотря на прогресс, достигнутый за последние несколько десятилетий в области судебно-медицинской патологии, возможности посмертной диагностики гипотермии остаются относительно ограниченными [1].

В настоящее время в мире до конца не изучены вопросы смерти от общего охлаждения в условиях сверхнизких температур (ниже -40°С). В реальных условиях лица, умершие от переохлаждения (по внешним признакам), без проведения реанимационных мероприятий доставляются в морг. Немаловажен тот факт, что в течение первых суток (очень редкий пульс, низкое АД) пострадавшие находятся в состоянии холодового анабиоза, и вероятность восстановления жизнедеятельности организма не исключается [2]. Результаты показали, что смертельные случаи из-за переохлаждения характеризуются повышенным уровнем кетонов в крови и других

биологических жидкостях, повышенными концентрациями адреналина в моче, повышенными уровнями кортизола в сыворотке крови после смерти из бедренной крови и повышенными значениями свободного кортизола в моче [3]. Изучение состояния эритроцитов при критических терминальных и постреанимационных состояниях позволяет выявить, как реагируют клетки, ответственные в первую очередь за газообмен в организме, на сильные изменения обмена веществ, происходящие при критических состояниях, и как при этом изменяются их функциональные, структурные и биохимические свойства. Поэтому восстановление или сохранение популяции функциональных эритроцитов может решить не только проблемы, связанные с газообменом, но и восстановить метаболизм, нарушенный при критических состояниях [4].

Учитывая, что ежегодно в зимние месяцы (ниже -40°С) в Республике Саха (Якутия) от гипотермии умирают около 200 человек, а также с учетом недостаточной изученности особенностей механизмов умирания при сверхнизких температурах данное исследование представляет интерес и является актуальным. Результаты данного исследования могут дополнить представление о клеточно-молекулярных механизмах процесса смертельного переохлаждения. Целью данного исследования явилась оценка особенностей морфологии эритроцитов при смертельном переохлаждении в условиях сверхнизких температур (ниже -40°С) с помощью атомно-силовой и растровой электронной микроскопии.

Материал и методы исследования.

Объектом изучения явились образцы мазков крови, сделанных по общепринятой методике без фиксации и окрашивания при вскрытии трупов двух мужчин среднего возраста, умерших от переохлаждения и огнестрельного ранения. Мазки крови были сделаны сразу после доставки трупов (1-е сутки) в «Бюро судебно-медицинской экспертизы» Министерства здравоохранения Республики Саха (Якутия). Дополнительно при смертельном переохлаждении были сделаны образцы крови на 4-е сутки после полного оттаивания трупа. В табл. 1 представлена данные о температуре областей тела, откуда были приготовлены мазки крови.

Таблица 1

Температура в областях тела умершего от переохлаждения

Область тела Температура, °С

1-е сутки 4-е сутки

Головной мозг - 0,1°С +17,2°С

Переднебоковая поверхность шеи - 2,5°С +17,2°С

Исследование мазков крови проводилось с помощью атомно-силового микроскопа фирмы «NT-MDT» (г. Зеленоград, Россия), модель SolverNext. Обработка и подсчет данных производились с помощью программы «Nova». Сканирование производилось в полуконтактном режиме, область сканирования 50х50 мкм (512 точек), скорость сканирования 0,5 Гц, при всех измерениях использовался кантилевер NSG 10 с радиусом кривизны не больше 10 нм. Для оценки неровностей рельефа эритроцитов и толщины была использована линейка S1.

Также в данном исследовании был использован растровый электронный микроскоп (РЭМ) высокого разрешения JSM-7800F («Japanese Electron OpticsLaboratory» - «JEOL», Япония). Рассматриваемый РЭМ, имеющий диапазон увеличения 25 - 1 000000, позволяет исследовать объект при ускоряющем напряжении 0,1-30 кВ. В данной работе был использован нижний детектор вторичных электронов.

Результаты и обсуждение.

С целью выявления особенностей морфологии эритроцитов при смертельном переохлаждении в течение 1-х суток нами проведен анализ мазков крови двух мужчин среднего возраста, умерших от переохлаждения (при температуре окружающей среды - 42°С) и огнестрельного ранения. Анализ двух представленных АСМ-изображений эритроцитов указывает на существенные их отличия (рис. 1). В поле зрения при смерти от огнестрельного ранения визуализируется выраженный пойкилоцитоз, с преобладанием эхиноцитов и образование конгломератов

(рис. 1а). Известно, что эхиноцит напоминает по форме морского ежа, имеет шипы одинаковых размеров, располагающиеся равномерно по поверхности эритроцита. В некоторых случаях образование эхиноцита сопровождается выходом наружу гемоглобина и части внутреннего содержимого эритроцита через небольшие участки деструкции клеточной оболочки. Функционально-физиологическое значение эхиноцитоза пока недостаточно изучено. Одной из причин образования эхиноцита считают повышенную проницаемость мембран эритроцита для ионов К+ и №+ [5]. Эхиноцитоз не только не препятствует формированию агрегатов, но сопровождается формированием агрегатов повышенной прочности [6].

При переохлаждении на АСМ-изображении (рис. 1б) визуализируются эритроциты, имеющие двояковогнутую форму - дискоциты с ровной поверхностью и их конгломераты (рис. 1б).

О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

ит ит

а б

Рисунок 1. Двумерные АСМ-изображения эритроцитов на 1-е сутки после смерти: а - от огнестрельного ранения; б - от переохлаждения

С целью оценки количественных характеристик эритроцитов при различных причинах смерти был проведен анализ графиков горизонтального сечения клеток крови. АСМ-скан эритроцита при огнестрельном ранении указывает на его поверхности наличие выростов (рис. 2а), а также существенное снижение глубины впадины, т.е. приобретение им уплощенной поверхности.

1F:Height profile

д д

/ \

\

а б

Рисунок 2. Горизонтальное сечение эритроцита от АСМ-скана на 1-е сутки после смерти: а - при огнестрельного ранения; б - при переохлаждении

На АСМ-скане горизонтального поперечного сечения эритроцита на 1-е сутки после смерти от переохлаждения наблюдается ровный рельеф поверхности, а также увеличение глубины впадины (~ 0,645 мкм), которая превышает значение нормы (~ 0,200 мкм) в 3 раза (рис. 2б), т.е. степень вогнутости эритроцитов становится выраженной.

Следующим этапом нашей работы явилась оценка изменений морфологии эритроцитов в зависимости от времени оттаивания трупа, т.е. на 1-е и 4-е сутки. Большая часть мембранных белков располагается на внутренней (цитоплазматической) стороне мембраны и образует сеть филаментов (актиновых и промежуточных), которая служит для поддержания нормальной формы эритроцита. Эластичность эритроцитарной мембраны обеспечивается взаимодействием белков цитоскелета. От структурной организации мембран эритроцитарных клеток во многом зависит их агрегационная активность и деформируемость, эти показатели определяют способность клеток к микроциркуляции. В эритроците АТФ образуется в ходе анаэробного гликолиза. При ингибировании АТФ снижается деформируемость эритроцита, меняется форма клетки и повышается проницаемость мембраны для ионов [4]. При эхиноцитарной трансформации существенно меняется и заряд поверхностной мембраны эритроцитов, который является необходимым условием для поддержания стабильности суспензии эритроциты - плазма. Эхиноцитоз влечёт за собой агрегацию эритроцитов [7]. Эхиноцитарная трансформация обусловлена образованием перекрестных сшивок между спектрином и гемоглобином. Мембранный материал теряется путем микровезикуляции [8].

Таким образом, данные АСМ указывают на принципиальные различия морфологии эритроцитов в зависимости от причины смерти, в частности, в первые часы после смерти при смертельном переохлаждении эритроциты имеют ровную (без выростов) поверхность и увеличенную центральную вогнутость. В мазках крови в первые часы смерти от огнестрельного ранения эритроциты принимают эхиноцитарную форму, которая характеризуется уменьшением глубины впадины. Конгломерация эритроцитов наблюдается в обоих случаях - и при огнестрельном ранении, и переохлаждении. Для определения влияния температуры окружающей среды на эритроциты, в нашем случае - при полном оттаивании трупа (4-е сутки) после смертельного переохлаждения, нами проведено сравнение РЭМ изображений образцов крови на 1-е и 4-е сутки.

На РЭМ-изображениях (1х1000) мазка смеси крови со спинномозговой жидкостью, взятого на 1-е сутки после смерти из внутричерепной области, визуализируется процесс кристаллизации (рис. 3а), т.к. 90 % спинномозговой жидкости составляет вода.

а б

Рисунок 3. РЭМ-изображения (1х1000) области головного мозга при смерти от переохлаждения:

а - на 1-е сутки; б - на 4-е сутки

Несмотря на кристаллизацию, в поле зрения наблюдаются уцелевшие дискоциты (нормальные эритроциты) с сохраненной вогнутостью (рис. 3а, рис. 4а). В межклеточной жидкости на 1-е сутки визуализируется множество мелких частиц (рис. 3а), которые после полного оттаивания трупа (на 4-е сутки) исчезают, однако при большом увеличении (1х5000) визуализируются более мелкие частицы, расположенные вокруг дисморфных эритроцитов (рис. 4 б).

а б

Рисунок 4. РЭМ-изображения мазка (1х5000), взятого из области головного мозга: а - на 1-е сутки; б - на 4-е сутки

На 4-е сутки в поле зрения наблюдается большое количество эритроцитов с выраженной степенью дисморфности. Визуализация эритроцитов при большем увеличении (1х5000) (рис. 3б) позволила отнести все эритроциты (100 %) к дегенеративным (необратимым) патологическим формам - акантоцитам (клетки с зубчиками неодинаковой величины), связанным со структурным дефектом мембраны.

Для количественной характеристики в динамике нами было проведено сравнение РЭМ-изображений эритроцитов из области шеи мужчины, умершего от переохлаждения крови, на 1-е и 4-е сутки.

а б

Рисунок 5. РЭМ-изображения (1х1000) эритроцитов умершего от переохлаждения в крови, взятой из шейной области: а - на 1-е сутки; б - на 4-е сутки

РЭМ-изображения на 1-е сутки характеризуются умеренным анизоцитозом дискоцитарных эритроцитов с выраженной вогнутостью (рис. 5а).

Далее была произведена дифференцировка эритроцитов по формам, которая показала, что на 1-е сутки в мазке крови преобладают нормоциты - 68 %; сфероциты составили 5 %; мише-невидные клетки - 5 % и овалоциты - 22 % (рис. 6).

Рисунок 6. Распределение форм эритроцитов из области шеи при смертельном переохлаждении на 1-е и 4-е сутки

Из диаграммы видно (рис. 6), что на 4-е сутки наряду с нормоцитами появляется большое количество различных дегенеративных форм эритроцитов (нормоциты - 12 %; сфероциты - 9 %; эхиноциты - 5 %; овалоциты - 40 %; дакроциты -11 %; кодоциты - 20 %; кератоциты - 3 %), а также отмечается уплощение поверхности эритроцитов (уменьшение вогнутости). Вероятно, такое различное соотношения форм эритроцитов в области головного мозга и передней поверхности шеи объясняется температурной разницей (Д2,4°С) в различных областях тела в момент взятия крови для мазков: в нашем случае - чем ниже температура (табл. 1), тем большая степень изменений эритроцитов после оттаивания трупа.

Анализ трехмерных АСМ-изображений эритроцитов из области шеи при переохлаждении на 1-е сутки выявил анизоцитоз, пойкилоцитоз и агрегацию дисфморфных эритроцитов, а также относительно ровный и гладкий рельеф плазмы (рис. 6а). АСМ-изображение на 4-е сутки характеризуется уплощенной формой эритроцитов с тенденцией к увеличению диаметра клеток, а также шероховатостью плазмы с множеством мелких углублений, вероятно, от фрагментов мембран разрушенных эритроцитов (рис. 66).

а б

Рисунок 6. Трехмерные АСМ-изображения эритроцитов при смертельном переохлаждении:

а - 1-е сутки; б - 4-е сутки

Для дальнейшего уточнения количественных характеристик нами проведено измерение графических изображений со скана, в результате которого выявлено, что эритроциты в течение 1-х суток после смерти от переохлаждения имеют близкие к нормальным диапазонам показатели, в частности, среднее значение глубины впадины составило ~ 0,513 мкм, диаметр эритроцитов ~ 7 мкм, высота эритроцитов ~ 0,620 мкм. Средние значения аналогичных параметров эритро-

цитов на 4-е сутки существенно изменились: глубина впадин и высота эритроцитов уменьшилась (~ 0,3 мкм и ~ 0,38 мкм соответственно), а диаметр клеток увеличился (~ 10,6 мкм). Для подсчета объема (фл) эритроцитов была использована формула [9]:

V = к

и + и

(К2 + Кг + г2)-

Пт +п

(1)

где 11 и 12 - высота стенок эритроцита слева и справа соответственно (мкм); п1 и п2 - глубина впадины слева и справа соответственно (мкм), а R и г - радиусы основания и вершины эритроцита (мкм); коэффициент к - подгоночный параметр, который включает все константы и учитывает отклонение реального объема эритроцита от «идеальной» модели.

Проведенный расчет установил, что объемы эритроцитов на 1-е сутки смерти от огнестрельного ранения и на 4-сутки при переохлаждении снижены по сравнению с нормой (рис. 7). Однако на 1-е сутки при переохлаждении объем оказался больше всех, превышал в 1,3 значения нормы.

норма огнестр. ран. (1 сут.) переохл. (1 сут.) переохл. (4 сут.)

Рисунок 7. Средние значения объемов эритроцитов

По данным имеющихся исследований [10], диапазон изменений объема эритроцита невелик. Если объем увеличится более чем в 1,6 раза, эритроцит лопнет: это максимальный объем, который может быть заключен в практически нерастяжимую клеточную мемебрану, имеющую площадь поверхности нормального эритоцита. Уменьшение объема вдвое пратически невозможно, ибо при этом концентрация белков в клетке возрастает настолько, что гемоглобин становится твердым, и эритроцит теряет возможность деформироваться и проходить через узкие капилляры в селезенке.

Заключение.

Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют о существенных различиях морфологии эритроцитов в зависимости от причины смерти. В частности, при смерти от огнестрельного ранения на 1-е сутки большая часть эритроцитов принимает эхиноцитарную форму, появляются выросты, уменьшается глубина впадины (вогнутости) и образуются конгломераты.

Напротив, у мужчины, умершего от переохлаждения в условиях сверхнизких температур (-42°С), мазок крови которого был сделан в течение 1-х суток, эритроциты характеризовались минимальными изменениями. Была сохранена дискоцитарная форма эритроцитов с ровной поверхностью, однако отмечались образование конгломератов и увеличение глубины центральной вогнутости эритроцитов, что, вероятно, связано с увеличением объема эритроцитов. Установлено, что даже небольшое различие температур областей тела (Д2,4) на момент взятия крови влияет на соотношение различных форм эритроцитов после полного оттаивания: чем ниже температура, тем в большей степени проявляются дегенеративные формы эритроцитов. После полного оттаивания трупа на 4-е сутки все эритроциты (100 %) имели различную степень дис-морфности, более уплощенную поверхность, наблюдались увеличение диаметра и неоднородность и шероховатость плазмы, указывающие на признаки гемолиза.

Применение атомно-силовой и растровой электронной микроскопии позволяет получать изображения эритроцитов для исследования морфологии и рельефа клеток, которые сопряжены с физиологическим статусом клеток. Полученные нами результаты указывают на необходимость дальнейшего изучения этой проблемы для выявления возможности восстановления клеток, их нормальной популяции и функциональных свойств в зависимости от способа отогревания умерших от переохлаждения при определенных температурных условиях.

Литература

1. Palmiere, C., Mangin, P. Postmortem biochemical investigations in hypothermia fatalities / C. Palmiere, P. Mangin // International Journal of Legal Medicine. - 2013. - № 2/127. - P. 267-276.

2. Алексеев, Р.З. Изменение общих клинических параметров и показателей сердечно сосудистой системы при холодовой травме у собак / Р.З. Алексеева // Якутский медицинский журнал. - 2017. - № 1 (57). - С. 54-56.

3. Palmiere C., Biochemical markers of fatal hypothermia / C. Palmiere, Bardy D. Bardy, Letovanec I. Letovanec, et al.. // Forensic Science International. - 2013. - № 10 (226). - Т (1-3). - Р. 54-61.

DOI: 10.1016/j.forsciint.2012.12.007. Epub 2013 Jan 10.

4. Мороз, В.В. Строение и функция эритроцита в норме и при критических состояниях / В.В. Мороз, А.М. Голубев, А.В. Афанасьев и др. // Общая реаниматология. - 2012. - Т.8. - № 1. - С. 52-60.

5. Кидалов, В.Н. К вопросу о физиологической значимости изменений формы, ультраструктуры и флуоресценции эритроцитов периферической крови, трансформирующихся в эхиноциты / В.Н. Кидалов, Н.И. Сясин, А.А. Хадарцев // Вестник новых медицинских технологий. - 2005. - № 2 (12). - С. 6-9.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6. Berling, C. The RBC morphological dependence of the RBC disaggregability / C. Berling, Lacombe C. Lacombe, Lelie'vre J. C. Lelie'vre et al. // Biorheology. - 1988. - № 5. - Р. 791-798.

7. Parthasarathi, K., Lipowsky, N.N. Capillary recruitment in response to tissue hypoxia and its dependence on red blood cell deformability // K. Parthasarathi, N.N. Lipowsky // American Journal Physiology. - 1999. -№ 6 (277). - P. 2145-2157.

8. Бархина, Т.Г. Патология мембран форменных элементов крови при заболеваниях в экспериментах / Т.Г. Бархина, Г.М. Никитина, М.М. Бархина и др. // Успехи современного естествознания. - 2006. -№ 6. - С. 64-66.

9. Вычисление объема эритроцитов при анализе данных атомно-силовой микроскоп [Электронный ресурс] // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 1. - С. 181-184. Режим доступа: https://e.mail.ru/at tachment/15552924170000001012/0;1?xemail=lucy_morgan97 %40mail.ru

10. Ross, P.D., Minton, A.P. Hard quasispherical model for the viscosity of hemoglobin solutions / P.D. Ross, A.P. Minton // Biochemical and Biophysycal Research Communications. - 1977. - № 4 (76). - P. З971 - 3976.

References

1. Palmiere, C., Mangin, P. Postmortem biochemical investigations in hypothermia fatalities / C. Palmiere, P. Mangin // International Journal of Legal Medicine. - 2013. - № 2/127. - P. 267-276.

2. Alekseev, R.Z. Izmenenie obshchih klinicheskih parametrov i pokazatelej serdechno sosudistoj sistemy pri holodovoj travme u sobak / R.Z. Alekseeva // YAkutskij medicinskij zhurnal. - 2017. - № 1 (57). - S. 54-56.

3. Palmiere C., Biochemical markers of fatal hypothermia / C. Palmiere, D. Bardy, I. Letovanec, et al. // Forensic Science International. - 2013. - № 10 (226). - T (1-3). - R. 54-61.

DOI: 10.1016/j.forsciint.2012.12.007. Epub 2013 Jan 10.

4. Moroz, V.V. Stroenie i funkciya eritrocita v norme i pri kriticheskih sostoyaniyah / V.V. Moroz, A.M. Golubev, A.V. Afanas'ev i dr. // Obshchaya reanimatologiya. - 2012. - T.8. - № 1. - S. 52-60.

5. Kidalov, V.N. K voprosu o fiziologicheskoj znachimosti izmenenij formy, ul'trastruktury i fluorescencii eritrocitov perifericheskoj krovi, transformiruyushchihsya v ekhinocity / V.N. Kidalov, N.I. Syasin, A.A. Hadarcev // Vestnik novyh medicinskih tekhnologij. - 2005. - № 2 (12). - S. 6-9.

6. Berling, C. The RBC morphological dependence of the RBC disaggregability / C. Berling, C. Lacombe, J.C. Lelie'vre et al. // Biorheology. - 1988. - № 5. - R. 791-798.

7. Parthasarathi, K., Lipowsky, N.N. Capillary recruitment in response to tissue hypoxia and its dependence on red blood cell deformability // K. Parthasarathi, N.N. Lipowsky // American Journal Physiology. - 1999. -№ 6 (277). - P. 2145-2157.

8. Barhina, T.G. Patologiya membran formennyh elementov krovi pri zabolevaniyah v eksperimentah / T.G. Barhina, G.M. Nikitina, M.M. Barhina i dr. // Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya. - 2006. - № 6. -S. 64-66.

9. Vychislenie ob»ema eritrocitov pri analize dannyh atomno-silovoj mikroskop [Elektronnyj resurs] // Fundamental'nye issledovaniya. - 2013. - № 1. - S. 181-184. Rezhim dostupa: https://e.mail.ru/attachment/155 52924170000001012/0;1?xemail=lucy_morgan97 %40mail.ru

10. Ross, P.D., Minton, A.P. Hard quasispherical model for the viscosity of hemoglobin solutions / P.D. Ross, A.P. Minton // Biochemical and Biophysycal Research Communications. - 1977. - № 4 (76). - P. Z971 - 3976.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.