CC BY
35
ВЛИЯНИЕ РЯДА ФАВ НА СТРУКТУРУ И ФУНКЦИИ МЕМБРАН ЭРИТРОЦИТОВ
© Султанова Г.Г.*
Институт Ботаники НАН Азербайджанской республики, Республика Азербайджан, г. Баку
Изучено влияние ряда физиологически активных веществ (ФАВ) (антиоксиданты и антибиотики) на структурно функциональные свойства эритроцитарных мембран Показано, что химические соединений из класса 3-оксипиридинов дают защитный эффект в отношении гемолитического действия ультразвука, невызывая заметных нарушений структуры и функции клеточных мембран. Обнаружено что полиено-вые антибиотики влияют на механическую прочность эритроцитов. Исследования актуальны т.к.,значения параметров ультразвукого гемолиза важны для оценки биологической эффективности ФАВ.
Любое экзогенное вещество, попадая в организм, прежде всего взаимодействует с форменными элементами крови и влияет на их структуру и биологическую активность [10, 12]. Изучение влияния ФАВ на структуру мембран эритроцитов актуально так как их мембраны в своем составе содержат многочисленные ферменты, ответственные за функционирование разнообразных биологических процессов.
Самым показательным методом исследования различных воздействий на эритроциты является гемолиз. Различают осмотический, химический, термический и механический гемолиз [2, 3]. В случае ультразвукового гемолиза, механическая травма эритроцитов моделируется in vitro действием УЗ низких интенсивностей. Процесс нарушения целостности клетки происходит под действием акустических микропотоков. При этом, т.к используются терапевтические дозы ультразвука, то химические процессы и температурные эффекты исключаются. При этом по сопротивляемости мембраны эритроцитов механическому действию УЗ волн можно судить о механической стойкости мембраны эритроцитов.
В работе использовались: полиеновые антибиотики и антиоксиданты. Использован кинетический метод ультразвукового гемолиза эритроцитов, метод определения АХЭ-азной активности, метод спинового зонда.
Результаты и обсуждение
1. Антиоксиданты и эритроциты. В связи с использованием аппаратов искусственного кровообращения в кардиологии при проведении серьезных операций на сердце, необходимо провести поиск стабилизаторов
* Ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук, доцент.
крови от механической травы (3, 4, 11). В нашей лаборатории механическая травма эритроцитов была смоделирована действием терапевтических дозу ультразвука (УЗ), который, как известно, при определенных условиях вызывает механический гемолиз эритроцитов [5, 6].
Было исследовано стабилизирующее действия производных оксипи-ридинов (ОП) к УЗ-гемолизу эритроцитов, а также изучено их влияния на структуру и функциональные свойства эритроцитарной мембраны.
Рис. 1. Кинетические кривые УЗ-гемолиза эритроцитов
в контроле и при наличии ОП-1 (А) 1 - контроль, 2 - 1-10-43М, 3 - 1-10-3М, рН 6.0-7.0 и соответствующие
им полулогарифмические анаморфозы в координатах
Установлено, что производные оксипиридинов дают защитный эффект в отношении гемолитического действия УЗ. Предположительно, с увеличением интенсивности ультразвука, ввиду усиления действия механических факторов, защитный эффект этих соединений может снизиться. По видимому защитное действие изучаемых препаратов от механической травмы эритроцитов возможно до определенных пороговых значений механического воздействия на них, что необходимо учитывать при выборе режиов работы аппаратов искусственного кровообращения во избежании механической травмы эритроцитов.
Было изучено ингибирующее действие препаратов оксипиридинов на АХЭ-азную активность эритроцитов (рис. 2). Концентрация СА50, вызывающая инактивацию АХЭ-азы на 50%, выбрана в качестве количественного критерия биологического действия препаратов ОП и оказалась рав-
г
ной 9 + 1мМ. Получено, что стабилизация структуры мембраны эритроцитов при действии ОП не сопровождается инактивацией АХЭ-азы, расположенной на наружной поверхности мембраны эритроцитов [14, 15].
Рис. 2. Ингибирующие влияния препаратов ОП-I и ОП-II на АХЭ-азную активность эритроцитов. [C ] эритроцитов
5-8-108 кл/мл 0,9 % р-ра NaCl в 2,5 мМ буфера трис - HCl, t -37 0С
Методом спинового зонда было изучено возможное влияние ОП на структурную организацию мембраны эритроцита. Получено, что изученные препараты не оказывают влияния на структуру областей распределения используемого нитроксильного радикала [11]. Таким образом, производные ОП, в концентрации 10-4-10-5М, повышают устойчивость эритроцитов к гемолитическому действию УЗ энергии не вызывая при этом заметных структурных и функциональных изменений мембраныПредполо-жительно препараты ОП не проникая в мембрану эритроцитов стабилизируют ее по отношению к различным внешним воздействиям (механические факторы, УЗ волны).
2. Полиеновые антибиотики и эритроциты. К физиологически - активным соединениям, применяемым в медицине, относятся и полиеновые антибиотики, биологическое действие которых связано с изменением ионной проницаемости клеточных и модельных мембран для ионов и низкомолекулярных соединений. ПА - лекарственные соединения применяемые для лечения грибковых инфекций благодаря их функциональным свойствам. В то же время, ПА - токсичны что резко ограничивает их применение и требует поиска новых лекарственных форм [9, 10]. Поэтому необходимо разработать эффективные методы оценки их биологического действия на живые структуры.
ВЮ0-
25,0
75,0-
50,0-
0 100 200 300 Л 00 500 600 700 800 900
Рис. 3. Кинетические кривые УЗ гемолиза в присутствии эквимолярных концентраций ПА - (А) Зависимость параметров гемолиза от концентрации изученных препаратов - (Б)
Получено что изученные в работе ПА по-разному влияют на гемолитическую устойчивость эритроцитов в поле действия ультразвука: замед-ляют,активируют,и стабилизируют механическое разрушение эритроцитов УЗ. Это может стать причиной нарушения микровязкости белково-липид-ной системы. Некоторыми авторами было показано, что антибиотики, взаимодействуя с мембранами эритроцитов, ингибируют активность АТФ-азы [12, 14]. При этом ПА могут либо внедряться в липопротеидную структуру эритроцитарной мембраны, либо взаимодействовать с эритроцитами на поверхностных, гидрофобных участках мембраны и наконец, могут сами формировать структурные каналы в мембранах эритроцитов, изменяя их ионную проницаемость по аналогии с бислойными липидными мембра-нами.Нами показано, что ПА изменяют проницаемость БЛМ для ионов только в том случае, когда в мембранах содержатся стерины определенной структуры, в частности эргостерин или холестерин. В мембранах эритроцитов содержится большое количество холестерина и благодаря этой особенности клетки эритроцитов оказываются чувствительными к действию ПА. Нами выявлена корреляция во взаимодействии ПА с бислойными и клеточными мембранами, что дает возможность использовать количественные параметры УЗ гемолиза эритроцитов для оценки биологической эффективности ПА, что имеет большое практическое значение в связи с использованием ПА в медицине в качестве основных противогрибковых препаратов.
Список литературы:
1. Брагинская Ф.И., Султанова Г.Г. // Гематология и трансфузиология.
- 1984. - № 1. - С. 53-57.
2. Брагинская Ф.И., Султанова Г.Г. // Биофизика. - 1982. - № 4. -С. 679-683.
3. Обухова Л.К., Цыпин А.Б., Кузьмин В.И. // Изв. АН СССР. Сер. биол. - 1979. - № 4. - С. 548-551.
4. Шумаков В.И., Цыпин А.Б. // Кровообращение. - 1977. - № 2. - С. 55-57.
5. Эльпинер И.Е. Ультразвук. Физико-химическое и биологическое действие. - М., 1963.
6. Маргулис Н.А., Маргулис И.М. // Физическая химия. - 2005. - Т. 19, № 6. - С. 1142-1152.
7. Capuozzo E., Jullien S., Salerm C. and Grofo C. // Biochemistry International. - 1990. - V. 20, № 6. - P. 1135-1139.
8. Cohen B.E. // International Journal of Pharmaceutics. - 1998. - V. 162. -P. 95-106.
9. Cybulska B., Bolard J., Seksek O., Czerwinski A., Borowski E. // Bio-chim. et Biophys. Acta. - 1995. - V. 1240. - P. 167-178.
10. Dommenech C.E., Dommenech E., Balegno H.F. // FEBS Lett. - 1977.
- V. 74. - P. 243-246.
11. Freeman A.R., Sprits M.A. // Biochem. Pharmacol. - 1962. - V 11. -P. 161-163.
12. Kobayashi X., Okahata S., Usui T. // Biochem. biophys. Res. Commin.
- 1979. - V 91. - P. 1288-1294.
13. Mazerski J., Cybulska B., Bolard J., Borowski E. // Drugs Exptl. Clin. Res. - 1986. - V 12. - P. 627-633.
14. O'Brien R.D., Hilton B.D. // Pectic. Biochem. Physiol. - 1978. - V 9. -P. 231-236.
15. Agneska Knopik-Skrana, Agneska Klatacryeska // Cel. Mal. Biol. Left.
- 2002. - V. 7.
