Проницаемость эритроцитов для криопротекторов и структурно-функциональное состояние компонентов их цитоплазмы на этапах криоконсервирования

• Автор: Межидов, Султанбек Хумаидович
• Шифр специальности: 03.00.19
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Харьков
• Количество страниц: 319 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
За последние десятилетия интенсивно развивается сравнительно молодое научное направление общей биологии криобиология, от которой зависит решение ряда важных народнохозяйственных и социальных задач 4,8,,,, ,,,3,5,6,5,9,7,9,
создание запасов крови и ее компонентов для обеспечения возрастающих потребностей хирургии и гематологии
создание вакциносывороточных запасов, потребность в которых возрастает, в связи с увеличением частоты вирусных заболеваний
сохранение некоторых линий клеточных культур, семян растений, вымирающих животных, рыб для сохранения существующих и создания новых их видов методами генной инженерии

сохранение репродуктивных клеток человека и животных

создание банка органов и тканей, что позволит уменьшить риск отторжения трансплантата изза иммунной несовместимости

использование холода для лечения различных

заболеваний. .

В настоящее время широко используют клетки крови в хирургии, терапии для лечения различных заболеваний. Чаще всего применяют переливание эритроцитов человека 3,4,,. Однако имеющиеся методы криоконсервирования эритроцитов человека имеют недостатки трудоемкость, дороговизна, малые сроки хранения в ресуспендирующей среде после

криоконсервирования и отмывки, которые препятствуют

широкому их распространению в клинической практике 4,,7. Причиной такого состояния дел является то, что недостаточно изучены те физикохимические процессы, которые протекают в эритроцитах и в других биообъектах на этапах их криоконсервирования. К этим физикохимическим процессам, в частности, относятся
транспорт неэлектролитов и электролитов в клетку и из нее в условиях изменения температуры
изменения во всех компонентах клеток, которые происходят в результате изменения температуры, фазового перехода водалед, вымораживания воды в лед и концентрирования электролитов и неэлектролитов вне и внутри клеток, стеклования, расстеклования, плавления льда и т.д.
Актуальность


В качестве индикатора проникновения вещества в лизосомы использовали изменение активности фермента 4метиламбеллиферилЫацетил Оглюкозоаминидазы после инкубирования лизосом в исследуемых растворах в течение 0, и мин при С. Было показано, что между скоростью проникновения этих вещества в лизосомы и их молекулярной массой отсутствует корреляция, но имеет место отрицательная корреляция со способностью вещества к образованию водородных связей. Способность образовывать водородные связи определяли полагая, что она складывается из водородных связей всех функциональных групп молекулы для ОНгруппы способность образовывать водородные связи равна 2. Эти значения отличаются от данных, которые были получены экспериментально методом ЯМР ,. Так с гидроксильной группой этиленгликоля прочную водородную связь образует 1 молекула воды, хотя электронное окружение атомов водорода во второй молекуле воды согласно значениям химического сдвига ЯМР, отличается от такового для объемной воды. Таким образом, ряд связывающей способности, построенный Свенсоном и соавт. Исследование проницаемости мембран клеток для сахаров показало, что они проникают не во все клетки животных 7, 3,4, но проникают в мышечные клетки 3,1,2,9,2. Недавно Зинченко показал, что даже вещества, которые имеют молекулярную массу до , имеют коэффициент распределения, не равный нулю. Следует отметить, что значения коэффициентов распределения для всех криопротекторов оказались меньше 1 . Приведенные данные показывают, что основное внимание в большинстве работ уделялось изучению механизмов транспорта веществ через мембраны, измерению трансмембранных потоков и определению коэффициента проницаемости. Однако очень мало работ касалось изучения распределения веществ, особенно криопротекторов, между клеткой и окружающей ее средой. Поэтому создание метода, адекватно отражающего кинетику проникновения вещества в клетку, остается актуальной задачей. Проницаемость мембран эритроцитов для парамагнитных ионов стали изучать, когда было обнаружено, что в норме мембрана клетки непроницаема для них 4. Проведенные в дальнейшем исследования подтвердили 0,5, что парамагнитные ионы не проникают в эритроциты. Моисеев0, Сахаров и Волков7 на основании исследований влияния замораживанияотогрева на проницаемость мембран эритроцитов человека для парамагнитных ионов пришел к выводу, что парамагнитные ионы проникают в эритроциты только на этапе отогрева. Гулевский показал, что парамагнитный ион Мп2 проникает в эритроциты при замораживанииотогреве, в присутствии ПЭО. Однако влияние изменения концентрации внутриклеточного белка на проницаемость мембран эритроцитов для парамагнитных ионов изучено недостаточно. Уравнения, основанные на законе диффузии Фика. Если рассматривать систему, состоящую из вне и внутриклеточных сред, разделенных избирательнопроницаемой мембраной, в изотермических условиях, то уравнение потока растворенного вещества через клеточную мембрану получают из уравнения Фика. С,С2 концентрация растворенного вещества вне и внутри клетки, мольл. ТРуП осмотическое давление внутри и вне клетки. Для разбавленных растворов
1. Т температура в К. Включая ВТ в коэффициент проницаемости, получаем
1. Ку С 1. При наличии трансмембранной разности гидростатических давлений Лр в дополнение к перепаду осмотического, уравнение 1. ЛЛ 0ДрДЯ 1. Цейтен и Прескотт 7 в ходе экспериментов на икре рыб и лягушек установили, что в гипо и гипертонических растворах уравнение 1. К,АС Г 1. И объем клеток при ЭТОМ не меняется, Т. УЛг 0. КУ ст. Поскольку объем не меняется, авторы, на основании вышеизложенного, сделали вывод, что уравнение 1. Их вывод основывался на том, что вода должна вести себя как обычное растворенное вещество, и поскольку его концентрация намного больше, чем концентрация других растворенных веществ, то объем клетки должен уменьшиться. Однако эксперименты показали, что объем не меняется, т. Кроме того, Цейтен и Прескотт 7 показали, что проникновение тяжелой воды не описывается полностью уравнением 1. Было показано, что ее проникновение является более быстрым в гипотонических и более медленным в гипертонических растворах, а также не описывается уравнениями 1. По данным Кадема и Качальского 9 уравнения 1.