Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ НИТРАТА И СУЛЬФАТА КОБАЛЬТА НА ОСМОТИЧЕСКУЮ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ ЭРИТРОЦИТОВ'

ВЛИЯНИЕ НИТРАТА И СУЛЬФАТА КОБАЛЬТА НА ОСМОТИЧЕСКУЮ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ ЭРИТРОЦИТОВ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
65
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Шаг в науку
Ключевые слова
ЭРИТРОЦИТ / МЕМБРАННАЯ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ / КОБАЛЬТ / ОСМОТИЧЕСКАЯ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ / ERYTHROCYTE / MEMBRANE RESISTANCE / COBALT / OSMOTIC RESISTANCE

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Филончикова Е. С.

В статье представлены данные о влиянии сульфата и нитрата кобальта на осмотическую устойчивость мембран эритроцитов крови человека. Ионы кобальта способны непосредственно инициировать перекисное окисление липидов, вытеснять железо из гема и гемопротеинов. Активация перекисного окисления липидов в комплексе с образованием свободных радикалов при токсических воздействия тяжелых металлов приводит к повреждениям мембран, вследствие чего устойчивость клеток в целом существенно снижается.

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

INFLUENCE OF COBALT NITRATE AND SULPHATE ON THE OSMOTIC RESISTANCE OF ERYTHROCYTES

The article presents data on the effect of cobalt sulfate and nitrate on the osmotic stability of human erythrocyte membranes. Cobalt ions are able to directly initiate lipid peroxidation, displace iron from heme and hemoproteins. The activation of lipid peroxidation in the complex with the formation of free radicals during the toxic effects of heavy metals leads to damage to the membranes, as a result of which the resistance of the cells as a whole is significantly reduced.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ НИТРАТА И СУЛЬФАТА КОБАЛЬТА НА ОСМОТИЧЕСКУЮ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ ЭРИТРОЦИТОВ»

УДК 57.022, 57.044

ВЛИЯНИЕ НИТРАТА И СУЛЬФАТА КОБАЛЬТА НА ОСМОТИЧЕСКУЮ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ ЭРИТРОЦИТОВ

Филончикова Е.С., студент группы 13Био(ба)Бх, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: filonchikova@inbox.ru

Научный руководитель: Барышева Е.С., д. мед. н., доцент, заведующий кафедрой биохимии и микробиологии, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет», Оренбург

В статье представлены данные о влиянии сульфата и нитрата кобальта на осмотическую устойчивость мембран эритроцитов крови человека. Ионы кобальта способны непосредственно инициировать перекисное окисление липидов, вытеснять железо из гема и гемопротеинов. Активация перекисного окисления липидов в комплексе с образованием свободных радикалов при токсических воздействия тяжелых металлов приводит к повреждениям мембран, вследствие чего устойчивость клеток в целом существенно снижается.

Ключевые слова: эритроцит, мембранная резистентность, кобальт, осмотическая резистентность.

Актуальность. В настоящее время все большее внимание уделяется вопросам изучения влияния ионов тяжелых металлов на живые организмы, в частности на устойчивость мембран эритроцитов крови человека.

Главным образом токсическое воздействие тяжелых металлов проявляется на биологической мембране [1].

Исследования изменения проницаемости мембран эритроцитов крови человека имеют важное значение для своевременного выявления патогенеза возникающих патоморфологических и биохимических сдвигов при различных заболеваниях и воздействиях на мембрану, в том числе и влиянии тяжелых металлов.

Для оценки физико-химических свойств эритроцитов исследуют стойкость (резистентность) эритроцитов к различным воздействиям. Наибольшей популярностью в клинической практике пользуются исследования осмотической резистентности эритроцитов [2].

М.О. Трусевичем изучено влияние тяжелых металлов (хлориды Со, Mn, Ni, Zn) в конечных концентрациях от 0,008 до 1 мМ. На основании результатов этих исследований сообщается о том, что все тяжелые металлы в концентрации свыше 0,008 мМ оказывают токсическое воздействие на резистентность эритроцитарной мембраны, исключая значения концентрации 0,04 мМ. Для хлорида Zn отмечено снижение уровня гемолиза эритроцитов в концентрации 0,04 мМ [1, 5].

Установлено, что вышеуказанные ионы тяжелых металлов оказывают влияние на мембранную устойчивость эритроцитов, которая выражается в изменении плотности последних.

Таким образом, исследование нарушения проницаемости мембран эритроцитов крови имеет важное значение для своевременного выявления патогенеза возникающих патоморфологических и биохимических сдвигов при различных заболеваниях и воздействиях на мембрану, в том числе и влиянии тяжелых металлов

Кобальт - один из эссенциальных микроэлементов, жизненно необходимых организму. Данный элемент входит в состав кобаламина (витамин В12 ). Кобальт участвует в

процессах кроветворения, задействован в функциях нервной системы и печени, а также ферментативных реакциях. Потребность человека в кобальте - 0,007-0,015 мг, ежедневно.

Кобальт как биологический элемент имеет влияние на обмен веществ, но наиболее выраженное на кроветворение, а именно: определенные количества вещества стимулируют образование красных кровяных клеток и гемоглобина, однако высокие, токсические дозы угнетают продукцию эритроцитов. Наиболее токсичными считаются легко растворимые соли кобальта, главным образом углекислые и хлористые).

Избыток кобальта ингибирует абсорбцию железа, блокируя его транспортные системы. Ионы двухвалентного кобальта подавляют потребление кислорода в митохондриях клеток сердца. Соли двухвалентного кобальта ингибируют окислительные ферменты. Токсичность кобальта также связывают с инактивацией тиоловых групп (например, липоевой кислоты) в тканях. Кобальт оказывает общетоксическое, аллергическое и мутагенное действие. Летальная доза данного микроэлемента для человека - более 0,5 г/сутки. [3]

Хронические интоксикации, обусловленные высокими дозами хлорида кобальта, сопровождаются активацией процессов перекисного окисления липидов клеточных мембран, что доказывает статистически достоверное повышение концентрации малонового диальдегида в мембранах эритроцитов. [4]

Цель настоящего исследования - изучение влияния сульфата и нитрата кобальта на осмотическую устойчивость мембраны эритроцита, а так же сравнение эффектов, оказываемых этими солями на мембрану.

Методы исследования. Подготовка образцов. Для проведения исследования необходима свежая гепаринизированная кровь. В две стерильные пробирки с предверительно внесенными 2 каплями гепарина берут по 1,5 мл крови, перемешивают и одну используют для исследования, вторую - оставляют на сутки в термостате. Таким образом необходимо подготовить по 3 пробирки для исследования и инкубирования в термостате.

Приготовление рабочих растворов. В качестве основного раствора используется 0,9% физиологический раствор хлорида натрия, рН = 7,4. Из данного раствора готовят рабочие растворы хлорида натрия следующих концентраций 0,85; 0,75; 0,70; 0,65; 0,60; 0,55; 0,50; 0,45; 0,40; 0,35; 0,30; 0,20; 0,10%

Ход определения. В ряд центрифужных пробирок (14 штук) разливают по 5 мл рабочих растворов хлорида натрия концентрации от 0,9 до 0,10 %. В каждую центрифужную пробирку добавляют по 0,02 мл перемешанной гепаринизированной крови и оставляют при комнатной температуре на 30 мин. Центрифугируют смесь крови с растворами хлорида натрия при 2000 об/мин в течение 5 мин. Из каждой пробирки сливают надосадочную жидкость и измеряют на фотоэлектроколориметре при длине волны 500 - 560 нм (зеленый светофильтр) в кювете с толщиной слоя 10 мм против холостой пробы [6].

Холостая проба - надосадочная жидкость в пробирке, содержащей 0,9 % раствор хлорида натрия.

Для изучения влияние солей кобальта на мембраны эритроцитов в пробирки с кровью добавляют необходимое количество солей кобальта (сульфата или нитрата) для получения 0,1 н раствора. После этого выжидают экспозицию в 30 минут и продолжают опыт по вышеописанной методике.

Через сутки повторяют опыты с кровью, инкубированной в термостате при 37 °С.

Рассчеты. Процент гемолиза вычисляли в каждой пробирке, сравнивая величины экстинкции надосадочной жидкости с экстинкцией, принятой за 100 %, по формуле:

Ех X 100

х = -ЁГ~

где X - процент гемолиза;

ЕХ - экстинкция исследуемой пробы;

100 - процент гемолиза в пробирке с 0,1 % раствором хлорида натрия;

Е1 - экстинкция надосадочной жидкости в пробирке с 0,1% раствором хлорида

натрия.

За 100% гемолиз принимают гемолиз в пробирке, содержащей 0,1 % раствор хлорида натрия.

Результаты и обсуждения. Осмотическая резистентность эритроцитов характеризует устойчивость мембран этих клеток по отношению к разрушающим факторам: химическим, температурным, а также механическим. В лабораторных исследованиях особое внимание уделяется определению стойкости клеток крови к гипотоническим растворам хлорида натрия, а именно, тому какая концентрация вызывает гемолиз эритроцитов. Нормально функционирующие клетки сопротивляются осмосу и сохранят прочность в определенных пределах концентраций хлорида натрия - это характеризует осмотическую резистентность эритроцитов.

У здоровых людей в свежей крови гемолиз (минимальная резистентность эритроцитов) начинается при концентрациях хлорида натрия 0,50-0,45 %, а полный гемолиз (максимальная резистентность эритроцитов) наблюдается в 0,40-0,35% растворе натрия хлорида, в инкубированной (в течение суток) начало гемолиза - 0,65% , полный - 0,20 %

ша.

Понижение осмотической резистентности, т. е. появление гемолиза эритроцитов при более высокой, чем в норме, концентрации хлорида натрия (0,70-0,75%), наблюдается при наследственном микросфероцитозе и некоторых наследственных несфероцитарных гемолитических анемиях, а также иногда при аутоиммунной гемолитической анемии. Повышение осмотической резистентности характерно для талассемии, гемоглобинопатий. В ряде случаев понижение осмотической резистентности выявляется только при исследовании инкубированной крови [6].

Воздействие ионов тяжелых металлов приводят к изменениям физико-химического состава эритроцитов, проявляющимся в непостоянстве их устойчивости, возникающем при повреждении мембран клеток [7].

Ионы кобальта способны непосредственно инициировать перекисное окисление липидов, вытеснять железо из гема и гемопротеинов. Усиление перекисного окисления липидов, а также образования свободных радикалов при токсических воздействия тяжелых металлов приводит к повреждениям мембран, вследствие чего устойчивость клеток в целом существенно снижается.

По результатам данного исследования можно проследить изменения резистентности эритроцитарных мембран, происходящие при воздействии 2 различных солей кобальта (рисунок 1, 2, 3, 4).

При исследовании свежей крови были получены следующие результаты: по отношению к контрольным показателям наблюдается понижение осмотической устойчивости клеток крови. В контрольном образце начало гемолиза отмечается при концентрации хлорида натрия 0,50 %, полный гемолиз - 0,35 %. Тогда как в образце, содержащем сульфат кобальта начало гемолиза отмечается при концентрации 0,55 %, полный гемолиз - 0,10 %.

120 100 80

^ 60 Ч

§ 40

20 0 -20

" • * И М ^ - 1*

"I ■ "Т I1 в» Г1 I 'г—I-1-1-1-1-1-г

0,85 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,2 0,1

концентрация хлорида натрия, %

■ контроль сульфат кобальта

Рисунок 1 - Влияние сульфата кобальта на осмотическую устойчивость мембран эритроцитов

Начало гемолиза в образце с нитратом кобальта отмечается при 0,50 % хлорида натрия, полный гемолиз - 0,10 %.

120 100 80 60 40 20

-20

0 —1Ц.Г

I I I I I I

0,85 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,2 0,1

■— контроль

- нитрат кобальта

концентрация хлорида натрия, %

Рисунок 2 - Влияние нитрата кобальта на осмотическую устойчивость мембран эритроцитов

-■— контроль,

термостатированный

-•- - сульфат кобальта, термостатированный

Рисунок 3 - Влияние сульфата кобальта на осмотическую устойчивость мембран эритроцитов в инкубированной крови

Исследования инкубированной в течение суток крови показали: начало гемолиза в контрольном образце отмечается при концентрации хлористого натрия равной 0,65 %, в опытном образце, содержащем сульфат кобальта - 0,65 %. Полный гемолиз контрольного образца происходит при концентрации основного раствора равной 0,25 %, опытного - 0,35 % . Исходя из графика полный гемолиз опытного образца, содержащего сульфат кобальта, происходит при более высоких концентрациях гипотонического раствора хлорида натрия, что может свидетельствовать о более низкой резистентности по сравнению с контрольным образцом.

В опытном образце крови, содержащем нитрат кобальта начало гемолиза было отмечено при концентрации раствора натрия хлорида равной 0,75 %, а полный гемолиз происходил при концентрации 0,35 %, что также указывает на понижение устойчивости мембран эритроцитов при воздействии данной соли кобальта на клетку.

-■— контроль,

термостатированный

-•- - нитрат кобальта,

термостатированный

Рисунок 4 - Влияние нитрата кобальта на осмотическую устойчивость мембран эритроцитов в инкубированной крови

Выводы. Исходя из результатов исследования, представленных на графиках можно сделать вывод о том, что в целом влияние сульфатов и нитратов кобальта выражается в понижении осмотической устойчивости мембран клеток крови. Снижение резистентности к пониженным концентрациям хлорида натрия также может быть интепретировано как снижение устойчивости клеток и к другим воздействиям

Литература

1. Бойтлер, Э. Нарушение метаболизма эритроцитов и гемологическая анемия / Э. Бойтлер; пер. с англ. - М.: Медицина, 1981. - 256 с.

2. Карпищенко, А.И. Медицинские и лабораторные технологии. Справочник. / под общ. ред. А.И. Карпищенко. - СПб: Интермедика, 1998. - Т.1. - С. 283-284.

3. Набивач, В.М. Основы экологического нормирования и промышленной токсикологии: учеб. пособие / В.М. Набивач, М.П. Сухой. - Днепропетровск: УГХТУ, 2010. - 235 с.

4. Дзугкоева, Ф.С. Механизмы токсического влияния хлорида кобальта на биохимические и функциональные показатели в эксперименте / Ф.С. Дзугкоева, Е.А. Такоева, С.Г. Дзугкоев, Ж.Р. Битарова, А.И. Тедтоева // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2011. - Т. 13. - № 1(7). - С. 1698-1701.

5. Трусевич, М.О. Изучение гемолиза эритроцитов под воздействием тяжелых металлов. Экология человека и проблемы окружающей среды в постчернобыльский период / М.О. Трусевич // Материалы респуб. научн. конференции. - Минск, 2009. - 50 с.

6. Идельсон, Л.И. Справочник по функциональной диагностике / под ред. И.А. Кассирского. - М.: Медицина, 1970. - С. 401-402.

7. Кочарли, Н. К. Влияние ионов тяжелых металлов на мембранную устойчивость эритроцитов в норме и при различной патологии организма. / Н. К. Кочарли, С. Т. Гумматова, Х. Д. Абдуллаев, Н. М. Зейналова // Фундаментальные исследования. - 2012. -№ 11-2. - С. 299-303.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.