Impact of combined effect of penetrating and non-penetrating medium components on post-hypertonic lysis development in human erythrocytes

Авторы

  • Olena Chabanenko Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков
  • Natalia Orlova Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков
  • Natalia Shpakova Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков

DOI:

https://doi.org/10.15407/cryo30.03.236

Ключевые слова:

post-hypertonic shock, post-hypertonic lysis, combined media, glycerol, erythrocytes

Аннотация

Abstract: In this research, a post-hypertonic lysis of human erythrocytes has been studied by varying the medium composition at dehydration stage. The osmolality of combined media, containing different concentrations of glycerol and NaCl was ~ 2370 mOsm/L. The level of post-hypertonic lysis of erythrocytes was shown as determined not by the total osmolality of dehydration medium, but glycerol concentration within the combined media. It was found that the nature of post-hypertonic lysis development of erythrocytes if using glycerol within the combined media at dehydration stage did not depend on preliminary cell saturation with cryoprotectant. A comparative study of post-hypertonic shock of erythrocytes at 37 and 0°C showed that in the latter case the cell hemolysis developed if using glycerol in lower concentration (10%) within the combined media (at 0°C the level of erythrocyte post-hypertonic lysis was 2.7 times higher). The observed effect may be due to a significant difference in the rates of transport for water and cryoprotectant through erythrocyte membrane at low temperatures.

 

Probl Cryobiol Cryomed 2020; 30(3): 236–246

Биографии авторов

Olena Chabanenko, Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков

Отдел криоцитологии

         

Natalia Orlova, Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков

Отдел криоцитологии

         

Natalia Shpakova, Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков

Отдел криоцитологии

         

Библиографические ссылки

Alshalani A, Acker JP. Red blood cell membrane water permeability increases with length of ex vivo storage. Cryobiology. 2017; 76: 51-8. CrossRef

Alshalani A, Howell A, Acker JP. Impact of blood manufacturing and donor characteristics on membrane water permeability and in vitro quality parameters during hypothermic storage of red blood cells. Cryobiology. 2018; 80: 30-7. CrossRef

Benga G, Borza T. Diffusional water permeability of mammalian red blood cells. Comp Biochem Physiol B. 1995; 112(4): 653-9. CrossRef

Capicciotti CJ, Kurach JD, Turner TR, et al. Small molecule ice recrystallization inhibitors enable freezing of human red blood cells with reduced glycerol concentrations. Sci Rep. [Internet]. 2015 [cited 7.10.2019]; 5: 9692. Available from: https://www. nature.com/articles/srep09692#citeas CrossRef

Carlsen A, Wieth JO. Glycerol transport in human red cells. Acta Physiol Scand. 1976; 97(4): 501-13. CrossRef

Chabanenko OO, Semionova EA, Shpakova NM. Chlorpromazine and posthypertonic stress as model of damage in cryopreserved cells during thawing. Probl Cryobiol Cryomed. 2017; 27(2): 161. CrossRef

Chabanenko OO, Shapkina OO, Orlova NV, Shpakova NM.[Glycerol effect on posthypertonic shock of erythrocytes]. Visnyk problem biologii i medycyny. 2018; (143): 379-82. Russian. CrossRef

Elmoazzen HY, Elliott JA, McGann E. Osmotic transport across cell membranes in nondilute solutions: a new nondilute solute transport equation. Biophys J. 2009; 96(7): 2559-71. CrossRef

Fuller BJ, Lane N, Benson EE editors. Life in the frozen state. Boca Raton: CRC: Press; 2004. 672 p. CrossRef

Gilmore JA, Mcgann LE, Liu J, et al. Effect of cryoprotectant solutes on water permeability of human spermatozoa. Biol Reproduction. 1995; 53(5): 985-95. CrossRef

Gordienko OI, Kovalenko SYe, Kovalenko IF. Mechanisms of glycerol permeability through the membrane of human erythrocytes. Problems of Cryobiology. 2012; 22(4): 389-97. Full Text

Lagerberg JW. Cryopreservation of red blood cells. Methods Mol Biol. 2015; 1257: 353-67. CrossRef

Lahmann JM, Benson JD, Higgins AZ. Concentration dependence of the cell membrane permeability to cryoprotectant and water and implications for design of methods for postthaw washing of human erythrocytes. Cryobiology. 2018; 80: 1-11. CrossRef

Lelkens CC, de Korte D, Lagerberg JW. Prolonged postthaw shelf life of red cells frozen without prefreeze removal of excess glycerol. Vox Sang. 2015; 108(3): 219-25. CrossRef

Lusianti RE, Benson JD, Acker JP, Higgins AZ. Rapid removal of glycerol from frozen-thawed red blood cells. Biotechnol Prog. 2013; 29(3): 609-20. CrossRef

Mathai JC, Mori S, Smith BL, et al. Functional analysis of aquaporin-1 deficient red cells. The Colton-null phenotype. J Biol Chem. 1996; 271(3): 1309-13. CrossRef

Mezhidov CKh, Moiseyev VA. The effect of concentration of the intracellular hemoglobin on the permeability of red blood cells. Problems of Cryobiology. 1995; (4): 50-1. Full Text

Muldrew K. The salting-in hypothesis of post-hypertonic lysis. Cryobiology. 2008; 57(3): 251-6. CrossRef

Pegg DE. Principles of cryopreservation. Methods Mol Biol. 2015;1257: 3-19. CrossRef

Semionova EA, Yershova NA, Yershov SS, et al. Peculiarities of posthypertonic lysis in erythrocytes of several mammals. Probl Cryobiol Cryomed. 2016; 26(1): 73-83. CrossRef

Semionova EA, Zemlyanskikh NG, Orlova NV, Shpakova NM. Antihemolytic effi ciency of chlorpromazine under posthyper-tonic shock and glycerol removal from erythrocytes after thawing. Probl Cryobiol Cryomed. 2017; 27(1): 51-60. CrossRef

Shpakova NM, Orlova NV, Yershov SS, Bondarenko VA. [The effect of chlorpromazine on the osmotic and temperature sensitivity of erythrocytes and on the structural-dynamic state of erythrocyte membranes.] In Goltsev AN, editor. [Current problems of cryobiology and cryomedicine.] Kharkiv: IPI&C of NASU; 2012. p. 207-228. Russian.

Unhale SA. Cryobiology of cell and tissue cryopreservation: experimental and theoretical analysis: thesis for the degree of Ph.D [dissertation on the Internet]. Tucson: University of Arizona, 2011, 207 p. [cited 7.10.2019] Available from: https://repository.arizona.edu/bitstream/handle/10150/202974/azu_ etd_11821_sip1_m.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Загрузки

Опубликован

2020-09-23

Как цитировать

Chabanenko, O., Orlova, N., & Shpakova, N. (2020). Impact of combined effect of penetrating and non-penetrating medium components on post-hypertonic lysis development in human erythrocytes. Проблемы криобиологии и криомедицины, 30(3), 236–246. https://doi.org/10.15407/cryo30.03.236

Выпуск

Том 30 № 3 (2020): Probl Cryobiol Cryomed

Раздел

Теоретическая и экспериментальная криобиология

Лицензия

Copyright (c) 2020 Olena O. Chabanenko, Natalia V. Orlova, Natalia M. Shpakova

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:

  • Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.
  • Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  • Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).