Влияние охлаждения на структуру и осмотические свойства эритроцитов человека

• Автор: Бабийчук, Любовь Александровна
• Шифр специальности: 03.00.22
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Харьков
• Количество страниц: 202 c. : ил

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1. Структурная организация мембран эритроцитов
2. Холодовой шок эритроцитов
РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3. Материалы и методы исследования
4. Изменение объема и формы эритроцитов в гипертонических средах как начальный этап модификации барьерных свойств мембраны
5. Влияние температуры на поведение эритроцитов при изменении осмотических условий
среды
6. Влияние состава и pH среды на чувствительность к охлаждению клеток,подвергнутых инкубации при +37 и 0°С
7. Влияние температуры инкубации (0 и +37°С) на устойчивость эритроцитов к замораживанию в присутствии непроникающего криопротектора С ПЭ0—1500)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- 3 - ■
Замораживание и последующий отогрев биологических объектов вызывают повреждения как на тканевом и органном, так и на клеточном уровнях организации [2,15,18,23,25]. В настоящее время в криобиологических исследованиях значительное внимание уделяется изучению механизмов холодового повреждения мембранных структур клетки [2,109,162]. Важной особенностью механизма повреждения мембран при охлаждении является развитие процессов, модифицирующих их структуру, уже при положительных температурах [2,41. Указанные процессы включают конформационные изменения мембранных белков [31 и фазовые переходы липидов [2361 . Подобные изменения не являются безразличными для сохранения жизнеспособности клеток: нарушение структуры и проницаемости мембраны под их влиянием при быстром охлаждении от +37 до 0°С вызывают лизис некоторых клеток [23,2151, в том числе эритроцитов [162,250]. Разнообразие физикохимических факторов, потенцирующих повреждение эритроцитов при охлаждении в области положительных температур (высокие концентрации непроникающих солей и неэлектролитов [250] , бактериальные токсины [215], лизофосфатиды [240] и другие [143]) не позволяет в настоящее время предложить единый механизм, объясняющий поведение клеток в указанных условиях. Однако, то, что холодовое повреждение эритроцитов усиливается в гиперосмотических условиях, делает необходимым анализ поведения клеток в растворах непроникага-щих через мембрану криопротекторов (полиэтиленоксиды,гидрокси -этил крахмал»поливинилпирролидон [19]). Можно предположить, что трудности их применения в криобиологической практике обусловлены развитием температурозависимых изменений, аналогичных процессам, наблюдаемым при охлаждении в гипертонических солевых средах при положительных температурах [109]. Поэтому, выявление основных закономерностей нарушения структуры и функции клеток при положи-

тельных температурах позволит разработать наиболее оптимальные условия обработки клеток криопротекторами и обосновать принципы направленного контроля процессов.модифицирующих состояние клет -ки при ее охлаждении из области физиологических температур.
Другой важной проблемой является выявление процессов, модифицирующих структуру мембраны при помещении клетки в гипертони -ческие среды. В этих условиях реакция клетки может быть весьма сложной и проявляться как в изменениях ее макроскопических параметров (формы и объема), так и в изменениях молекулярной структуры мембраны.
Изменения объема и формы клетки вызывают модификацию структуры мембраны уже в начальной фазе гипертонической обработки,поэтому изменения, вызванные охлаждением,будут "накладываться" на уже модифицированную структуру, а результирующий процесс будет зависеть от исходного состояния клетки. В этой связи следует отметить, что начальная реакция клетки на изменение осмотических условий среды проявляется в изменении ее формы, т.е.в развитии локальных деформаций мембраны. Последнее способно привести к локальным изменениям структуры мембраны [161, что делает необходимой постановку вопроса о том, как проявляют себя начальные нарушения структуры, и какова их роль в повреждении клетки при последующем охлаждении.
Решение этого вопроса сопряжено с рядом трудностей .Во-первых, традиционные подходы к анализу механизмов холодового пов -реждения клетки в большинстве своем не учитывают важной особенности организации структуры мембраны - продольной и поперечной асимметрии в распределении ее компонентов [87]. Это означает, что "дифференциальная" холодовая чувствительность различных участков мембраны заложена в ее исходной структуре.
Во-вторых, большинство клеток имеет сложно организованный
- 50 -
трансформации формы,когда процесс завершается преимущественным формированием складчатых,а не плоских клеток.Возможно.это переходное состояние ассоциировано с неустойчивостью структуры клетки и,прежде всего,ее белкового скелета,что приводит к его реорганизации и вторичному изменению объема.
Так как чувствительность эритроцитов к холодовому шоку коррелирует с числом уплощенных клеток с гладкой поверхностью,представляло интерес сравнить холодовую чувствительность эритроцитов, подвергнутых гипертонической обработке при +37°С и клеток,обработанных при 0°С.Эти различия могут быть существенными,если обратимость изменений структуры»вызванных гипертонией при 0°С при более высоких температурах будет достаточно низкой.
В эксперименте мы инкубировали клетки при 0°С в течение 10 мин,затем их на 10 мин помещали при +37°С,после чего охлаждали до 0°С.Результаты проведенных экспериментов представлены на рис.
6.Видно,что после преинкубации при 0°С уровень гемолиза после охлаждения существенно ниже,по сравнению с таковым в пробах,находившихся при +37°С без предварительной холодовой инкубации. В этом случае также наблюдается корреляция между величиной гемолиза и числом плоских гладких клеток.
Таким образом,имеется взаимосвязь между холодовой чувствительностью клеток и характером изменений их объема и формы в различных условиях инкубации.Независимо от начальной температуры инкубации,уровень гемолиза на этапе охлаждения зависит от количества плоских гладких клеток,а эхиноциты и складчатые формы устойчивы к охлаждению.В гипертонических условиях при 0°С формирование клеток с гладкой поверхностью резко снижается и это проявляется в снижении гемолиза в цикле изменения температуры 0->37->0°С.
Мы обнаружили,что эхиноцит представляет собой тип клетки, устойчивый к холодовому шоку.Причина этого может заключаться в