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

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.