Вплив іонного Ñкладу кріопротекторного Ñередовища Ñ– кріоконÑÐµÑ€Ð²ÑƒÐ²Ð°Ð½Ð½Ñ Ð½Ð° чутливіÑÑ‚ÑŒ еритроцитів людини до механічного ÑтреÑу
DOI:
https://doi.org/10.15407/cryo29.04.317Ключові слова:
еритроцит, мембрана, механічна ÑтійкіÑÑ‚ÑŒ, Ca2 , іонна Ñила, кріоконÑервуваннÑАнотація
ДоÑліджено вплив електролітів Ñ– іонів Са2+ на розвиток гемолітичних ушкоджень еритроцитів людини при механічно-му ÑтреÑÑ– в розчинах кріопротекторів, а також ефект заморожуваннÑ-Ð²Ñ–Ð´Ñ–Ð³Ñ€Ñ–Ð²Ð°Ð½Ð½Ñ ÐºÐ»Ñ–Ñ‚Ð¸Ð½ в приÑутноÑÑ‚Ñ– гліцеролу Ñ– поліетиленгліколю (ПЕГ) на механічну ÑтійкіÑÑ‚ÑŒ мембран. Ð’Ñтановлено, що при зроÑтанні концентрації Ñолей у позаклітинного Ñередовища механічна ÑтабільніÑÑ‚ÑŒ клітин знижуєтьÑÑ. Разом з тим відÑутніÑÑ‚ÑŒ електролітів в розчинах кріопротекторів також знижує Ñ—Ñ… ÑтійкіÑÑ‚ÑŒ при механічному ÑтреÑÑ–. Ð”Ð¾Ð´Ð°Ð²Ð°Ð½Ð½Ñ Ð¡Ð°2+ в Ñередовища підвищує гемоліз клітин тільки в приÑутноÑÑ‚Ñ– ПЕГ, але не гліцерину, очевидно, внаÑлідок різного впливу даних речовин на активніÑÑ‚ÑŒ Са2+-регулюючих ÑиÑтем. Ð’Ð²ÐµÐ´ÐµÐ½Ð½Ñ Ñолі етилендіамінтетраоцтової киÑлоти (ЕДТÐ) до Ñкладу Ñередовищ знижує механічну ÑтійкіÑÑ‚ÑŒ еритроцитів у приÑутноÑÑ‚Ñ– обох криопротекторів, що може бути пов’Ñзано з його впливом на мембранозв’Ñзаних Са2+. КріоконÑÐµÑ€Ð²ÑƒÐ²Ð°Ð½Ð½Ñ ÐµÑ€Ð¸Ñ‚Ñ€Ð¾Ñ†Ð¸Ñ‚Ñ–Ð² підвищує Ñ—Ñ… чутливіÑÑ‚ÑŒ до механічного ÑтреÑу, Ñ– навіть Ð²Ð¸Ð´Ð°Ð»ÐµÐ½Ð½Ñ ÐºÑ€Ñ–Ð¾Ð¿Ñ€Ð¾Ñ‚ÐµÐºÑ‚Ð¾Ñ€Ñ–Ð² не дозволÑÑ” відновити влаÑтивоÑÑ‚Ñ– клітин до контрольних параметрів.
Â
Probl Cryobiol Cryomed 2019; 29(4): XXX–XXX
Посилання
Balasubramanian SK, Wolkers WF, Bischof JC. Membrane hydration correlates to cellular biophysics during freezing in mammalian cells. Biochim Biophys Acta. 2009; 1788(5): 945-53. CrossRef
Baunbaek M, Bennekou P. Evidence for a random entry of Ca2+ into human red cells. Bioelectrochemistry. 2008; 73(2): 145-50. CrossRef
Bernhardt I, Weiss E. Passive membrane permeability for ions and the membrane potential. In: Bernhardt I, Ellory JC, editors. Red cell membrane transport in health and disease.Berlin, Heidelberg: Springer; 2003. p. 84-109. CrossRef
Ciana A, Achilli C, Balduini C, Minetti G. On the association of lipid rafts to the spectrin skeleton in human erythrocytes. Biochim Biophys Acta. 2011; 1808(1): 183-90. CrossRef
Ciana A, Balduini C, Minetti G. Detergent-resistant membranes in human erythrocytes and their connection to the membrane-skeleton. J Biosci. 2005; 30(3): 317-28. CrossRef
Chasis JA, Mohandas N. Erythrocyte membrane deformability and stability: two distinct membrane properties that are independently regulated by skeletal protein associations. J Cell Biol. 1986; 103(2): 343-50. CrossRef
Esmann M, Fedosova NU, Marsh D. Osmotic stress and viscous retardation of the Na, K-ATPase ion pump. Biophys J. 2008; 94(7): 2767-76. CrossRef
Gulevskyy AK, Riazantsev VV, Kukushkin AI. [Role of the transmembrane potential in impairing the barrier properties of erythrocyte membranes during cryopreservation.] Biull Eksp Biol Med. 1985; 100(12): 690-1. Russian. PubMed
Harano T, Yamaguchi T, Kimoto E. Hemolytic properties of Ca2+-treated human erythrocytes under hydrostatic pressure. J Biochem. 1994; 116(4): 773-7. CrossRef
Ishiguro H, Rubinsky B. Mechanical interactions between ice crystals and red blood cells during directional solidification. Cryobiology. 1994; 31(5): 483-500. CrossRef
Kofanova OA, Zemlyanskikh NG, Ivanova L, Bernhardt I. Changes in the intracellular Ca2+ content in human red blood cells in the presence of glycerol. Bioelectrochemistry. 2008; 73(2): 151-4. CrossRef
Kucherenko YV, Bernhardt I. The study of Ca2+ influx in human erythrocytes in isotonic polyethylene (glycol) 1500 (PEG-1500) and sucrose media. Ukr Biokhim Zh. 2006; 78(6.) 46-52. PubMed
Kummerow D, Hamann J, Browning JA, et al. Variations of intracellular pH in human erythrocytes via K+(Na+)/H+ exchange under low ionic strength conditions. J Membrane Biol. 2000; 176(3): 207-16. CrossRef
Liu F, Mizukami H, Sarnaik S, Ostafin A. Calcium-dependent human erythrocyte cytoskeleton stability analysis through atomic force microscopy. J Struct Biol. 2005; 150(2): 200-10. CrossRef
Logisz CC, Hovis JS. Effect of salt concentration on membrane lysis pressure. Biochim Biophys Acta. 2005; 1717(2), 104-8. CrossRef
Manno S, Takakuwa Y, Mohandas N. Modulation of erythrocyte membrane mechanical function by protein 4.1 phosphorylation. J Biol Chem. 2005; 280(9): 7581-7. CrossRef
Mazur P, Cole KW. Roles of unfrozen fraction, salt concentration, and changes in cell volume in the survival of frozen human erythrocytes. Cryobiology. 1989; (1): 1-29. CrossRef
Moersdorf D, Egee S, Hahn C, Hanf B, Ellory C, Thomas S, Bernhardt I. Transmembrane potential of red blood cells under low ionic strength conditions. Cell Physiol Biochem. 2013; 31(6): 875-82. CrossRef
Mohandas N, Chasis JA. Red blood cell deformability, membrane material properties and shape: regulation by transmembrane, skeletal and cytosolic proteins and lipids. Semin Hematol. 1993; 30(3): 171-92. PubMed
Muldrew K. The salting-in hypothesis of post-hypertonic lysis. Cryobiology. 2008; 57(3): 251-6. CrossRef
Muldrew K, Schachar J, Cheng P, et al. The possible influence of osmotic poration on cell membrane water permeability. Cryobiology. 2009; 58(1): 62-8. CrossRef
Navarro-Prigent MJ, Séguin I, Boivin P, Dhermy D. Study of human erythrocyte membrane protein interactions by selective solubilization of Triton-skeletons. Biol Cell. 1995; 83(1): 33-8. CrossRef
Nunomura W, Takakuwa Y. Regulation of protein 4.1R interactions with membrane proteins by Ca2+ and calmodulin. Front Biosci [Internet]. 2006; [cited 01.03.2018]. (11):1522-39. Available from https://www.bioscience.org/2006/v11/af/1901/fulltext.htm CrossRef
Patton C, Thompson S, Epel D. Some precautions in using chelators to buffer metals in biological solutions. Cell Calcium. 2004; 35(5): 427-31. CrossRef
Pedersen UR, Leidy C, Westh P, Peters GH. The effect of calcium on the properties of charged phospholipid bilayers. Biochim Biophys Acta. 2006; 1758(5); 573-82. CrossRef
Ruan R, Zou L, Sun S, Liu J, Wen L, Gao D, Ding W. Cell blebbing upon addition of cryoprotectants: a self-protection mechanism. PLoS One [Internet]. 2015 [cited 01.03.2018];. 10(4): e0125746. Available from https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal. pone.0125746 CrossRef
Saragusty J, Gacitua H, Rozenboim I, Arav A. Do physical forces contribute to cryodamage? Biotechnol Bioeng. 2009; 104(4): 719-28. CrossRef
Shpakova NM, Orlova NV, Nipot EE, Aleksandrova DI. [Comparative study of mechanical stress effect on human and animal erythrocytes]. Fiziol Zh. 2015; 61(3): 75-80. Ukrainian. CrossRef
Svetina S, Kuzman D, Waugh RE, Ziherl P, Zeks B. The cooperative role of membrane skeleton and bilayer in the mechanical behaviour of red blood cells. Bioelectrochemistry. 2004; 62(2): 107-13. CrossRef
Takakuwa Y, Ishibashi T, Mohandas N. Regulation of red cell membrane deformability and stability by skeletal protein network. Biorheology. 1990; 27(3-4): 357-65. CrossRef
Takamatsu H, Rubinsky B. Viability of deformed cells. Cryobiology. 1999; 39(3): 243-51. CrossRef
Vácha R, Berkowitz ML, Jungwirth P. Molecular model of a cell plasma membrane with an asymmetric multicomponent composition: water permeation and ion effects. Biophys J. 2009; 96(11): 4493-501. CrossRef
Verstraeten SV, Mackenzie GG, Oteiza PI. The plasma membrane plays a central role in cells response to mechanical stress. Biochim Biophys Acta. 2010; 1798(9): 1739-49. CrossRef
Viallat A, Abkarian M. Red blood cell: from its mechanics to its motion in shear flow. Int J Lab Hematol. 2014; 36(3): 237-43. CrossRef
Zemlianskykh NG. The effects of cryoprotective substances on the mechanical stability and geometric parameters of human erythrocytes. Biophysics. 2018; 63(1): 66-76. CrossRef
Zemlianskykh NG, Babiychuk LA. Cryopreservation in presence of PEG-1500 affects erythrocyte surface characteristics. Probl Cryobiol Cryomed. 2015; 25(2): 104-13. CrossRef
Zemlianskykh NG, Babiychuk LA. The changes in erythrocyte Ca2+-ATPase activity induced by PEG-1500 and low temperatures. Cell and Tissue Biology. 2017, 11(2); 104-10. CrossRef
Zemlyanskikh NG, Khomenko MV. [Human erythrocyte Ca2+-ATPase activity in hypertonic media at low and physiological temperatures]. Biologicheskie Membrany 2006; 23(6): 484-92. Russian.
Zemlyanskikh NG, Kofanova OA. Modulation of human erythrocyte Ca2+-ATPase activity by glycerol: the role of calmodulin. Biochemistry (Mosc). 2006; 71(8): 900-5. CrossRef
Zemlianskykh NG, Kovalenko IF, Babijchuk LA. Peculiarities of modifications in geometric parameters and changes in osmotic fragility of human erythrocytes following their exposure in sucrose and PEG-1500 solutions. Probl Cryobiol Cryomed. 2017; 27(4): 296-310. CrossRef
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
