Структурная лабильность эритроцитарных мембран лягушек и регуляторные процессы при адреналиновой нагрузке in vitro

 

М.Ю. Скоркина, Е.А. Липунова, А.С. Зеленцова

Белгородский государственный университет, 308015, г. Белгород, ул. Победы, 85

Впервые для эритроцитов лягушек определен мембранный резерв, рассчитан коэффициент резервной поверхности и выявлены влияния на эти важнейшие клеточные характеристики гипотонии. Изучены особенности клеточного ответа на адреналиновую, гипотоническую нагрузки и их сочетание. Показана стабилизирующая роль адреналина на мембрану, мембранные каналы и участие гормона в регуляции формы эритроцита.

Введение

Способность эритроцитов к регуляции объема имеет важное значение в реализации реологических свойств крови, обеспечении оптимального кислородного питания тканей и удалении метаболитов. В механизмах поддержания объема особая роль отводится процессам ауторегуляции и гормонам, способным модифицировать работу ионных переносчиков и изменять состояние цитоскелета [1], макромолекулы которого обеспечивают клетке высокую чувствительность к изменению объема [6], препятствуют свободному току воды в клетку [5], изменяют упруго-эластические характеристики мембран, что имеет значение для контроля транспортной активности.

Целью исследования явилось изучение влияния адреналина на резервные возможности мембран, регуляторные способности и устойчивость эритроцитов к гипоосмотическим нагрузкам.

Материалы и методы исследования

Исследования in vitro проведены на эритроцитах зимних лягушек Rana ridibunda Pall. Трижды отмытые эритроциты инкубировали в течение 15 мин при температуре 200C с адреналином (0,25 ммоль-л-1), а затем помещали в гипоосмотическую среду (0,2% раствор хлорида натрия). В ходе часовой экспозиции через каждые 30 с осуществляли видеорегистрацию клеток и компьютерный анализ в каждой контрольной точке, используя анализатор изображений с программным обеспечением «Видео - Тест - Мастер - Морфология». Измеряли максимальную и минимальную оси клетки; рассчитывали средний объем, толщину (высоту), площадь поверхности и коэффициент эксцентричности [3]. Биометрические индексы определяли по предложенному нами способу [2]. Контролем служили эритроциты, также погруженные в 0,2% NaCl, но не инкубированные с адреналином.

Результаты исследования и их обсуждение

Обработка клеток адреналином изменяет свойства мембраны. Через 30 с экспозиции при незначительном увеличении объема (на 1,9%; р>0,05) прирост площади поверхности мембраны составил 57,9% (р<0,001), но через 300 с коэффициент эксцентричности, объем, толщина и площадь поверхности в опытной пробе клеток были ниже на 3,2; 3,6; 0,3 и 3,3% (р>0,05) соответственно по сравнению с контрольной. Через 1 ч толщина эритроцитов уменьшалась на 6,1% (р<0,001) и увеличивались коэффициент эксцентричности, объем и площадь поверхности мембраны соответственно на 5,6% (p<0,05); 5,1 и 6,2% (р>0,05) (табл.).

Динамика морфометрических характеристик эритроцитарной популяции лягушек

 

Время, с	Условия	s	V	T	S
30	контроль	0,774+0,008	2365,369+68,039	5,484+0,075	375,996+7,61
	опыт	0,778+0,008*	2410,254+83,812	5,478+0,088	892,630+19,995***
60	контроль	0,769+076	2880,807+71,994	5,893+0,070	1009,281+15,798
	опыт	0,765+0,009	2732,055+70,271	5,790+0,068	972,953+16,742
120	контроль	0,761+0,006	2968,709+79,407*	5,994+0,070*	1025,211+16,846*
	опыт	0,769+0,007	2700,043+87,314*	5,738+0,070*	964,045+20,924*
180	контроль	0,768+0,006*	2770,656+75,629	5,818+0,075	978,647+18,636
	опыт	0,741+0,009*	2625,999+81,618	5,784+0,076	938,463+19,355
300	контроль	0,762+0,006	2862,017+75,569	5,913+0,067	1001,665+16,462
	опыт	0,752+0,008	2720,61+85,123	5,818+0,075	964,184+19,376
330	контроль	0,766+0,007*	2933,137+79,875*	5,959+0,067	1016,66+17,157*
	опыт	0,746+0,007*	2695,881+74,699*	5,848+0,065	957,314+17,141*
3600	контроль	0,747+0,005*	2712,727+68,052	5,858+0,065	964,285+15,106
	опыт	0,765+0,005*	2722,741+73,092	5,810+0,063	967,356+16,972
900	контроль	0,727+0,007*	2764,496+64,539	5,951+0,060*	973,956+14,597
	опыт	0,763+0,010*	2653,445+79,794	5,722+0,074*	952,656+18,314
1800	контроль	0,725+0,010*	2726,036+87,706	5,894+0,068*	958,679+21,021
	опыт	0,769+0,008*	2589,895+102,867	5,650+0,083*	932,621+22,793
3600	контроль	0,720+0,009	3148,611+74,716	6,249+0,063	1059,6+16,034
	опыт	0,763+0,016*	3319,701+147,014	5,869+0,083***	1129,194+38,497

Примечание. е - коэффициент числовой эксцентричности, V - объём клетки, T - толщина клетки, S - площадь поверхности мембраны.

Статистическая значимость достоверности различия с исходными данными при - р < 0,05;

** - р <0,002; *** - р<0,001.

Экспозиция эритроцитов в течение часа в гипотонической среде отразилась на значениях биометрических индексов: через 30с резервные возможности мембраны (RVM) и регуляторные возможности клеток (RVK) в опыте и контроле отличались незначительно; коэффициент резервной поверхности (Крп) был выше в опытной пробе на 58,1% (p< 0,001). Через 150с RVM, RVK и Крп в обеих пробах были близки по значению. Через 180 с под влиянием адреналина прирост RVM составил 53,0%, Крп понизился на 17,5% (р<0,001), а RVM возросли на 94,1% (р<0,05). Тенденция роста RVM сохранялась в опытной пробе: через 270 с на 7,2%; 600 с - 8,4; 900 с - 10,0 и через 3600 с - на 48,8% (р<0,001). Изменения Крп находились в обратной зависимости от RVH: через 270 с экспозиции снижение Крп составило 14,8%, 600 с - 13,5; 900 с

9,3 (р<0,001) и через 3600 с - 5,44% (р>0,05).

Заключение

Адреналин, стабилизируя мембрану эритроцита, понижает проницаемость его для воды и снижает гипоосмотическую нагрузку. Вероятно, в условиях in vitro свободно-радикальные процессы сведены до минимума и, следовательно, структурно-функциональные изменения в мембранах не ведут к их дестабилизации. Начальное увеличение коэффициента резервной поверхности клеток, инкубированных с адреналином, обусловлено эффектом «растекания» гормонального действия вследствие изменения физико-химического состояния липидной фазы в сторону большей ее жидкостности, а следовательно, и подвижности как липидных, так и белковых молекул в мембране [4]. Увеличение Крп влечет за собой рост площади поверхности клеток; однако мембрана эритроцитов лягушек способна выдерживать относительно небольшое растяжение.

Список литературы

Орлов С.Н., Новиков К.Н. Регуляция объема клетки: механизмы, сопряженные клеточные реакции и патофизиологическое значение // Физиологический журнал СССР им. И.М. Сеченова. - 1996.

Т. 82, № 8-9. - С. 1-15.

Патент на изобретение № 2268463 РФ. Способ оценки активности эритропоэза / Е.А. Липунова,

В.М. Никитин, М.Ю. Скоркина, А.С. Зеленцова - по заявке № 2004111098 от 12.04.04 // БИПМ. - № 2, Ч. III.

2006. - С. 1979.

Патент на изобретение № 2234701 РФ. Способ идентификации субпопуляций эритроцитарной системы / Е.А. Липунова, В.М. Никитин, Н.А. Чеканов, М.Ю. Скоркина.- по заявке № 2002134029 от 17.12.02 // БИПМ. - № 23, Ч. III. - 2004. - С. 573.

Перцева М.Н. Молекулярные основы развития гормонокомпетентности. - Л.: Наука, 1989. -

251 с.

Смирнова Е.А., Казачкина Н.Н., Ченцов Ю.С. Устойчивость разных типов клеток к действию гипотонии // Цитология. - 1987. - Т. 29, № 1. - С. 47-53.

Doctor B.R., Zhelev D.V., Mandel L.J. Loss of plasma membrane structural support in ATP-depleted renal epithelia // Am. J. Physiol. - 1997. - V. 272. - P. 439-449.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: