Mechanisms of microrheological responses of erythrocytes to the action of gasotransmitters: nitrogen oxide and hydrogen sulfide
Authors: Муравьев А.В. , Михайлов П.В. , Тихомирова И.А. , Антонова Н. , Муравьев А.А. 
Published: February 2021

Введение. Эритроциты — высокоспециализированные клетки, основной функцией которых является транспорт кислорода. Они лишены ядра и митохондрий, однако сохранили многие элементы молекулярных сигнальных путей. При выполнении транспортной функции эритроциты изменяют свои механические свойства и в том числе деформируются и объединяются в комплексы — агрегаты. Имеется ряд свидетельств того, что изменение механических свойств эритроцитов происходит под влиянием сигнальных молекул, к которым относятся и газовые медиаторы или газотрансмиттеры (ГТ). Это оксид азота, монооксид углерода и сульфид водорода.
Цель исследования: изучение микрореологических ответов человеческих эритроцитов на действие ряда доноров газотрансмиттеров — оксида азота и сульфида водорода.
Материалы и методы. После инкубирования эритроцитов с донорами оксида азота (спермином и нитропруссидом натрия) и донором сульфида водорода (гидросульфидом натрия) регистрировали деформируемость эритроцитов, их агрегацию и вязкость суспензий клеток (показатель гематокрита — 40%, вязкость суспензионной среды — 1,30 мПа × с; раствор Рингера и декстран‑200). Для уточнения механизмов действия ГТ на микрореологические свойства эритроцитов их инкубировали с ацетилхолином, серотонином и форсколином.
Результаты. Установлено, что под влиянием ГТ происходят заметные изменения микромеханических свойств эритроцитов, которые статистически значимо изменялись под влиянием доноров оксида азота. Более существенные сдвиги микрореологии клеток, особенно их агрегацию, вызывал нитропруссид натрия. Гидросульфид натрия умеренно, но статистически значимо повышал деформируемость эритроцитов и заметно снижал их агрегацию, однако его эффекты уступали действию нитропруссида натрия.
Заключение. На основании полученных данных и их анализа можно полагать, что внутриклеточными сигнальными путями для исследованных ГТ в эритроцитах при изменении их микромеханического состояния могут быть как ферменты гуанилатциклаза и аденилатциклаза, так и ионные каналы мембраны клетки.

Introduction. Erythrocytes are highly specialized cells; oxygen transport is their main function. They have no nucleus and mitochondria, but they saved many elements of molecular signaling pathways. When erythrocytes performed the transport function
they change their mechanical properties, deformed and combined into complexes — aggregates. There are some data that erythrocytes change their mechanical properties under the influence of signaling molecules such as gas mediators or gasotransmitters
(GTs) — nitric oxide (NO), carbon monoxide and hydrogen sulfide.
Aim: to study the microrheological responses of erythrocytes on the action of number GTs-donors — nitric oxide and hydrogen sulfide.
Materials and methods. After erythrocytes incubation with NO-donors (spermine and sodium nitroprusside) and donor of hydrogen sulfide (sodium hydrosulfide) we registered erythrocytes deformability, their aggregation and viscosity of cell suspensions
(hematocrit — 40%, viscosity of suspension medium — 1.30 mPa × s; Ringer’s solution and dextran‑200). To clarify the mechanisms of GTs action on microrheological properties of erythrocytes they were incubated with acetylcholine, serotonin and forskolin.
Results. GTs noticeably changed erythrocytes micromechanical properties. Sodium nitroprusside caused significant shifts of erythrocytes microrheology, especially of erythrocytes aggregation. Sodium hydrosulfide moderately but statistically significant
increased erythrocytes deformability and markedly reduced erythrocytes aggregation, but its effects were inferior to that of sodium nitroprusside.
Conclusion. The study results suggest that guanylate cyclase and adenylate cyclase, as well as the ion channels of the cell membrane can be the intracellular signaling pathways in erythrocytes for investigated GTs.