Динаміка зміни щільності розподілу еритроцитів за індексом сферичності в гіпертонічних розчинах хлориду натрію - Автореферат

Суттєву роль у розвитку кріопошкоджень під впливом різних чинників, зокрема і гіпертонії, відіграє тривалість їх впливу на клітини. Ще в ранніх кріобіологічних роботах було показано, що ступінь пошкодження клітин зростає зі збільшенням тривалості їх контакту з гіпертонічним розчином електролітів (Lovelock J.E., 1953). Розбіжності між даними різних авторів, що вказують різну тривалість ізотермічної експозиції, при якій спостерігається максимальна чутливість до наступного охолодження або зменшення цієї чутливості, обумовлені, скоріше за все, різними значеннями температури гіпертонічного розчину, в якому клітини знаходились впродовж попередньої експозиції. Метою дисертаційної роботи було визначення розподілу клітин за індексом сферичності в популяціях еритроцитів людини в нормі, при ендокринній патології, впливі хлорпромазину і гіпертонічних розчинів хлориду натрію. Визначити розподіл еритроцитів за індексом сферичності та витік калію з них при спрямованій зміні форми клітин хлорпромазином з метою підтвердження адекватності розробленого методу вимірювання цієї характеристики.У вимірювальну кювету приладу, що містить 3 мл розчину хлориду натрію з концентрацією в діапазоні від 0,15 до 0,05 моль/л , додавали відповідну кількість (однакову в кожній серії) еритроцитів. Індексом сферичності еритроцита P називається відношення максимально можливого при заданій площі S0 обєму клітини Vm до реального значення її обєму Тобто отримуємо функцію розподілу еритроцитів у вихідній суспензії за індексом сферичності Шукана щільність розподілу еритроцитів за індексом сферичності визначається диференціюванням останньої за х. У випадку гіпертиреозу серед клітин з нестандартним індексом сферичності більшу питому вагу (біля 25%) мають клітини з меншим індексом сферичності в діапазоні 1,07-1,22, і тільки 10% клітин мали індекс сферичності в діапазоні 1,73-1,9.Наразі механізми пошкодження еритроцитів при їх охолодженні і заморожуванні, повязані з прямою і опосередкованою дією на них гіпертонічного середовища, остаточно не зясовані, що повязано , зокрема, з відсутністю чутливих, інформативних тестів щодо впливу фізичних і хімічних зовнішніх чинників на стан гетерогенної популяції клітин. Розподіл клітин за індексом сферичності в популяціях еритроцитів крові здорових дорослих донорів близький до гауссового з максимумом при значеннях індексу сферичності 1,48, тоді як розподіл популяції еритроцитів в пуповинній крові є полімодальним: спостерігається суттєве збільшення питомої ваги клітин з малим індексом сферичності (11-18%) та клітин з великим індексом сферичності (14%) у порівнянні з часткою таких клітин у дорослих донорів (4% и 8% відповідно) При гіпертиреозі суттєво зростає частка клітин с аномально малим індексом сферичності (1.07-1,22) - 25%, тоді як при гіпотиреозі 30% клітин мають підвищене в порівнянні з нормою значення індексу сферичності (1,65-2,46). При експозиції еритроцитів в гіпертонічних середовищах стан еритроцитів змінюється в залежності від часу експозиції і ступеня гіпертонічності середовища, а саме в середовищах з помірною гіпертонією (0,4М и 0,8М NACL) в перші 30-90 секунд експозиції зменшується кількість клітин в діапазоні малих індексів сферичності (Р=1,0-1,3), при збільшенні тривалості експозиції до 3-10 хвилин число клітин з малим індексом сферичності збільшується, що є причиною збільшення чутливості клітин до наступного охолодження. Збільшення частки еритроцитів з малим індексом сферичності при експозиції в 0,4М і 0,8М розчинах хлориду натрію в часовому інтервалі 3-10 хвилин не повязано з витоком іонів калію з клітин, а при експозиції в 1,2М і 2М розчинах хлориду натрію суттєвий витік внутрішньоклітинного калію стає основним чинником, який впливає на розподіл еритроцитів за індексом сферичності при наступному їх вміщенні в ізотонічне середовище.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Наразі механізми пошкодження еритроцитів при їх охолодженні і заморожуванні, повязані з прямою і опосередкованою дією на них гіпертонічного середовища, остаточно не зясовані, що повязано , зокрема, з відсутністю чутливих, інформативних тестів щодо впливу фізичних і хімічних зовнішніх чинників на стан гетерогенної популяції клітин. Отже, зясування цих механізмів і розробка нових методів оцінки стану популяції клітин залишаються актуальними.

Розподіл клітин за індексом сферичності в популяціях еритроцитів крові здорових дорослих донорів близький до гауссового з максимумом при значеннях індексу сферичності 1,48, тоді як розподіл популяції еритроцитів в пуповинній крові є полімодальним: спостерігається суттєве збільшення питомої ваги клітин з малим індексом сферичності (11-18%) та клітин з великим індексом сферичності (14%) у порівнянні з часткою таких клітин у дорослих донорів (4% и 8% відповідно)

При гіпертиреозі суттєво зростає частка клітин с аномально малим індексом сферичності (1.07-1,22) - 25%, тоді як при гіпотиреозі 30% клітин мають підвищене в порівнянні з нормою значення індексу сферичності (1,65-2,46).

Додавання хлорпромазину в антигемолітичних концентраціях приводить до сплощення деякої частки клітин за рахунок збільшення їх площі поверхні, що є передумовою збільшення стійкості еритроцитів до постгіпертонічного лізису.

При експозиції еритроцитів в гіпертонічних середовищах стан еритроцитів змінюється в залежності від часу експозиції і ступеня гіпертонічності середовища, а саме в середовищах з помірною гіпертонією (0,4М и 0,8М NACL) в перші 30-90 секунд експозиції зменшується кількість клітин в діапазоні малих індексів сферичності (Р=1,0-1,3), при збільшенні тривалості експозиції до 3-10 хвилин число клітин з малим індексом сферичності збільшується, що є причиною збільшення чутливості клітин до наступного охолодження.

Збільшення частки еритроцитів з малим індексом сферичності при експозиції в 0,4М і 0,8М розчинах хлориду натрію в часовому інтервалі 3-10 хвилин не повязано з витоком іонів калію з клітин, а при експозиції в 1,2М і 2М розчинах хлориду натрію суттєвий витік внутрішньоклітинного калію стає основним чинником, який впливає на розподіл еритроцитів за індексом сферичності при наступному їх вміщенні в ізотонічне середовище.

Розроблений метод визначення щільності розподілу еритроцитів за індексом сферичності є адекватним методом для оцінки стану популяції еритроцитів людини.

ПЕРЕЛІК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Гордієнко О.І., Македонська В.О., Коваленко І.Ф., Алексєєва Л.І. Щільність імовірності розподілу клітин за індексом сферичності в популяціях еритроцитів хворих на гіпо- та гіпертиреоз // Вісн. Харк. ун-ту.- 2001.- Вип. 528.- С. 67-70.

Гордієнко О.І., Гордієнко Є.О., Алексєєва Л.І., Коваленко І.Ф. Оцінка стану популяції еритроцитів людини по їх розподілу за індексом сферичності // Доповіді НАНУ.- 2002.- №10.- С. 172-177.

Алексєєва Л.І., Коваленко С.Є., Холодний В.С., Гордієнко О.І. Витік калію і щільність розподілу за індексом сферичності в популяціях еритроцитів при експозиції в гіпертонічних розчинах хлориду натрію // Пробл. криобиол.- 2005.- №2.- С. 159-172.

Коваленко С.Є., Алексєєва Л.І., Кулєшова Л.Г., Коваленко І.Ф., Холодний В.С., Гордієнко Є.О., Гордієнко О.І. Можливі механізми антигемолітичної дії хлорпромазину // Пробл. криобиол.- 2006.- Т. 16, №2.-С. 137-146.

Гордієнко О.І., Кулєшова Л.Г, Коваленко С.Є., Алексєєва Л.І., Міщенко А.Г. Метод визначення щільності розподілу еритроцитів за індексом сферичності // Тези допов. I Укр.наук.конф. “Проблеми біологічної і медичної фізики”.- Харків, 2004.- С.101.

Алексеева Л.И., Македонская В.А., Гордиенко О.И. Плотность распределения эритроцитов по индексу сферичности у больных гипо- и гипертиреозом // Тез. докл. II Всеукр. конф. “Актуальные вопросы теоретической и прикладной физики и биофизики”.- Севастополь, 2006.-С. 95-97.

Алексеева Л.И., Коваленко С.Е., Гордиенко О.И. Возможные механизмы антигемолитического действия хлорпромазина // Тез.докл. II Всеукр. конф. “Актуальные вопросы теоретической и прикладной физики и биофизики”.- Севастополь, 2006.- С. 98-100.

Алексєєва Л.І., Коваленко С.Є., Македонська В.О., Гордієнко О.І. Розподіл еритроцитів за індексом сферичності як діагностична характеристика стану червоної крові людини // Тезисы докл. ХХІІ научн. конф. стран СНГ “Дисперсные системы”.- Одесса, 2006.- C. 28-31.

Алексєєва Л.В., Коваленко С.Є., Гордієнко О.І., Гордієнко Є.О. Вплив часу експозиції в гіпертонічних розчинах хлориду натрію на стан еритроцитів людини//Тези доповідей ІУ зїзду Українського біофізичного товариства, Донецьк, 2006, С.34-35.

Пат. 47910А (Україна) МПК7 G01N33/49. Спосіб визначення щільності ймовірності розподілу еритроцитів за індексом сферичності / Є.О. Гордієнко, О.І. Гордієнко, Ю.Є. Гордієнко, І.Ф. Коваленко, Л.І. Алексєєва. Заявлено Надрук. 2002.- Бюл. №7

Алексєєва Л.І. Динаміка зміни щільності розподілу еритроцитів за індексом сферичності в гіпертонічних розчинах хлориду натрію - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.19 - кріобіологія. - Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, Харків, 2007. Дисертація присвячена апробації нового оригінального методу визначення щільності розподілу еритроцитів за індексом сферичності та використання його в кріобіологічних дослідженнях. Показано, що характеристика, яку дозволяє отримувати розроблений метод, є чутливим, інформативним показником для кількісної оцінки стану популяції еритроцитів. Одержані чисельні значення індексів сферичності центрів розподілів в популяціях еритроцитів здорових дорослих донорів відповідають відомим з літератури величинам обєму та площі поверхні цих клітин. При спрямованій зміні форми еритроцитів хлорпромазином криві щільності розподілу еритроцитів за індексом сферичності адекватно відображають склад популяції за поверхнево-обємним відношенням. При експозиції еритроцитів в гіпертонічних середовищах стан клітин змінюється в залежності від часу експозиції і ступеня гіпертонічності середовища. В середовищах з помірною гіпертонією (0,4 і 0,8 М NACL) в перші 30-90 секунд експозиції зменшується кількість клітин в діапазоні малих індексів сферичності (Р=1,0-1,3). При збільшенні тривалості експозиції до 3-10 хвилин число клітин з малим індексом сферичності збільшується, що є причиною підвищення чутливості клітин до наступного охолодження. Збільшення частки еритроцитів з малим індексом сферичності при експозиції в 0,4 і 0,8М розчинах хлориду натрію в часовому інтервалі 3-10 хвилин на повязано з витоком іонів калію з клітин. При експозиції в 1,2 і 2М розчинах хлориду натрію суттєвий витік внутрішньоклітинного калію стає основним чинником, який впливає на розподіл еритроцитів за індексом сферичності при наступному їх вміщенні в ізотонічне середовище.

Алексеева Л.И. Динамика изменения плотности распределения эритроцитов по индексу сферичности в гипертонических растворах хлорида натрия - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.19 - криобиология. - Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, Харьков, 2007.

Диссертация посвящена апробации нового оригинального метода определения плотности распределения эритроцитов по индексу сферичности и использованию его в криобиологических исследованиях для оценки влияния различных криоповреждающих и криозащитных факторов на популяцию эритроцитов. Показано, что получаемая разработанным методом характеристика является чувствительным, информативным показателем для количественной оценки состояния популяции эритроцитов, что позволит заблаговременно выбраковывать непригодные для низкотемпературного консервирования образцы. Полученные численные значения индексов сферичности центров распределения в популяциях эритроцитов здоровых взрослых доноров соответствуют известным из литературы величинам объема и площади поверхности этих клеток. Распределение гетерогенной популяции эритроцитов в пуповинной крови является полимодальным с более широким разбросом определяемого параметра. В нашем исследовании было оценено состояние популяции эритроцитов человека при гипо- и гипертиреозе путем определения плотности распределения эритроцитов в крови больных по индексу сферичности. Исследование состояния популяции эритроцитов у больных с эндокринной патологией показало, что характерной чертой распределения эритроцитов по индексу сферичности был би- и три модальный вид кривых как при гипо-, так и при гипертиреозе. При гипертиреозе существенно возрастает доля клеток с аномально малым индексом сферичности, при гипотиреозе - клеток, которые имеют повышенное по сравнению с нормой значение индекса сферичности. При направленном изменении формы эритроцитов хлорпромазином кривые плотности распределения эритроцитов по индексу сферичности адекватно отражают состав популяции поповерхностно-объемному отношению. Малые концентрации хлорпромазина, повышающие резистентность эритроцитов к гипотоническому гемолизу, приводят к сдвигу кривых распределения в сторону больших индексов сферичности. При концентрациях хлорпромазина, вызывающих утечку калия, резко возрастает доля клеток с малым индексом сферичности, что согласуется с микроскопической картиной крови. При экспозиции эритроцитов в гипертонических средах состояние эритроцитов изменяется в зависимости от времени экспозиции и степени гипертоничности среды. В средах с умеренной гипертонией (0,4 и 0,8 М NACL) в первые 30-90 сек. экспозиции уменьшается количество клеток в диапазоне малых индексов сферичности (Р=1,0-1,3). При увеличении длительности экспозиции до 3-10 минут число клеток с малым индексом сферичности увеличивается, что является причиной увеличения чувствительности к последующему охлаждению. Увеличение доли клеток с малым индексом сферичности при экспозиции в 0,4 и 0,8 М растворах хлорида натрия во временном интервале 3-10 мин не связано с утечкой ионов калия из клеток. При экспозиции в 1,2 и 2 М растворах хлорида натрия существенная утечка внутриклеточного калия становится основным фактором, который влияет на распределение эритроцитов по индексу сферичности при их последующем помещении в изотоническую среду.

Alekseyeva L.I. Dynamics of changes in erythrocytes distribution on sphericity index in hypertonic solutions of sodium chloride - A manuscript.

Dissertation for the candidate of biological sciences degree on the specialty 03.00.19. - Cryobiology. - Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov. - 2007.

The dissertation covers an approving of a new original method for determining density of erythrocytes distribution on sphericity index and its utilisation in cryobiological investigations. The characteristics obtained by elaborated method was shown to be sensitive, informative parameter for quantitative estimation of erythrocyte population state. The obtained numerical values of sphericity indices for distribution centres in red blood cell populations of healthy adults comply to the literature data on volume and cell surface for these cells. During directed change of erythrocyte shape by using chlorpromasine the curves for density of erythrocyte distribution on sphericity index reflect adequately the population by its surface-volume ratio.

When exposing the red blood cells in hypertonic media their state changes depending on exposure duration and medium hypertonic rate. In the media with mild hypertonia (0.4 and 0.8 M NACL) in the first 30-90 sec of exposure the number of cells within the low values of sphericity index (P=1.0-1.3) diminishes.

When increasing the exposure duration up to 3-10 min the number of cells with low values of sphericity index increases, and this is the reason of rising of cell sensitivity to following cooling. Increasing of a part of erythrocytes with low values of sphericity index during exposure in 0.4 and 0.8 M solutions of sodium chloride is associated with potassium ions outflux from the cells. During exposure in 1.2 and 2 M sodium chloride solutions significant outflux of intracellular potassium became the main reason, controlling the red blood cell distribution on sphericity index after further placing them into isotonic medium.

Размещено на .ru