Влияние газотрансмиттера сероводорода на микрореологические свойства эритроцитов здоровых лиц и больных сахарным диабетом второго типа

УДК 616-01/09:616-005

  • Алексей Васильевич Муравьев ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»; Россия, 150000 Ярославль, ул. Республиканская, 108/1; https://orcid.org/0000-0002-5502-9164
  • И.А. Тихомирова ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»; Россия, 150000 Ярославль, ул. Республиканская, 108/1; https://orcid.org/0000-0001-9521-4017
  • Н.В. Кислов ГБУЗ Ярославской области «Областная клиническая онкологическая больница»; Россия, 150054 Ярославль, пр. Октября, 67;
  • Ю.В. Малышева ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»; Россия, 150000 Ярославль, ул. Республиканская, 108/1;
  • А.В. Замышляев ФГБОУ ВО «Ярославский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации; Россия, 150000 Ярославль, ул. Революционная, 5
Ключевые слова: газотрансмиттеры, сероводород, деформируемость и агрегация эритроцитов, микрореология, сахарный диабет

Аннотация

Цель исследования: изучение влияния донора газотрансмиттера (ГТ) сероводорода (NaНS) и активатора его внутриклеточного синтеза (L-цистеина) на микрореологические характеристики эритроцитов в норме и при сахарном диабете 2-го типа (СД-2).

Материалы и методы. Эритроциты 16 здоровых лиц и 16 больных СД-2 инкубировали с донором сероводорода — гидро- сульфидом натрия (NaHS) в концентрации 10, 50 и 100 мкмоль и стимулятором его эндогенного синтеза L-цистеином в кон- центрации 10, 50 и 100 мкмоль. Блокировали АТФ-зависимые калиевые каналы глибенкламидом (50 мкмоль). Ингибирова- ли растворимую гуанилатциклазу с помощью 0,5 мкмоль ODQ (1H-[1,2,4]-oxadiazolo[4,3-a] quinoxalin-l-one). Регистрировали деформируемость (ИУЭ) и агрегацию эритроцитов.

Результаты. Под влиянием NaHS наблюдали дозозависимые положительные изменения микрореологии эритроцитов. Микрореологические ответы эритроцитов на NaHS были более выраженными у здоровых лиц, чем у больных СД-2. Сход- ную картину наблюдали и при воздействии на эритроциты L-цистеином. Прединкубация с глибенкламидом не устраняла положительного влияния донора ГТ на микрореологию эритроцитов, тогда как ингибирование растворимой гуанилатци- клазы с помощью ODQ полностью устраняло положительные изменения ИУЭ под действием ГТ и существенно уменьша- ло его влияние на агрегацию клеток.

Заключение. Таким образом, сероводород как газотрансмиттер улучшает микрореологию эритроцитов. При одинаковой концентрации донора сероводорода (NaHS) и стимулятора его синтеза (L-цистеина) более выраженные сдвиги микроре- ологических параметров эритроцитов наблюдаются у здоровых лиц по сравнению с больными СД-2.

ЛИТЕРАТУРА

1. Bor-Kucukatay M., Wenby R.B., Meiselman H.J., Baskurt O.K. Ef- fects of nitric oxide on red blood cell deformability. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2003;284(5):H1577–84. DOI: 10.1152/ajp- heart.00665.2002.

2. Popel A.S., Johnson P.C. Microcirculation and hemorheology. Annu Rev Fluid Mech. 2005;37:43–69. DOI: 10.1146/annurev. fluid.37.042604.133933.

3. Hamlin S.K., Benedik P.S. Basic concepts of hemorheology in microvascular hemodynamics. Crit Care Nurs Clin North Am. 2014;26(3):337–44. DOI: 10.1016/j.ccell.2014.04.005.

4. Sprague R.S., Ellsworth M.L., Stephenson A.H., Lonigro A.J. Participation of cAMP in a signal-transduction pathway relating erythrocyte deformation to ATP release. Am J Physiol Cell Physiol. 2001;281(4):C1158–64. DOI: 10.1152/ajpcell.2001.281.4.C1158.

5. Mustafa A.K., Gadalla M.M., Snyder S.H. Signaling by gasotrans- mitters. Sci Signal. 2009;2(68):re2. DOI: 10.1126/scisignal.268re2. 6. Farrugia G., Szurszewski J.H. Carbon monoxide, hydrogen sul- fide, and nitric oxide as signaling molecules in the gastrointesti- nal tract. Gastroenterology. 2014;147(2):303–13. DOI: 10.1053/j.gastro.2014.04.041.
7. Wang R. Gasotransmitters: growing pains and joys. Trends Biochem Sci. 2014;39(5):227–32. DOI: 10.1016/j.tibs.2014.03.003. 8. Kleinbongard P., Keymel S., Kelm M. New functional aspects of the L-argininenitric oxide metabolism within the circulating blood. Thromb Haemost. 2007;98(5):970–4.
9. Korbut R., Gryglewski R.J. The effect of prostacyclin and nitric oxide on deformability of red blood cells in septic shock in rats. J Physiol Pharmacol. 1996;47(4):591–9.
10. Uyuklu M., Meiselman H.J., Baskurt O.K. Role of hemoglobin oxygenation in the modulation of red blood cell mechanical proper- ties by nitric oxide. Nitric Oxide. 2009;21(1):20–6. DOI: 10.1016/j. niox.2009.03.004.

11. Grau M., Pauly S., Ali J. et al. RBC-NOS-dependent S-nitrosylation of cytoskeletal proteins improves RBC deformability. PLoS One. 2013;8(2):e56759. DOI: 10.1371/journal.pone.0056759.

  1. Wallace J.L., Ianaro A., Flannigan K.L., Cirino G. Gaseous mediators in resolution of inflammation. Semin Immunol. 2015;27(3):227–33. DOI: 10.1016/j.smim.2015.05.004.

  2. Van den Born J.C., Hammes H.P., Greffrath W. et al; DFG GRK International Research Training Group 1874 Diabetic Microvas- cular Complications (DIAMICOM). Gasotransmitters in vascu- lar complications of diabetes. Diabetes. 2016;65(2):331–45. DOI: 10.2337/db15–1003.

14. Truss N.J., Warner T.D. Gasotransmitters and platelets. Phar- macol Ther. 2011;132(2):196–203. DOI: 10.1016/j.phar- mthera.2011.07.001.

15. Muravyov A.V., Tikhomirova I.A., Avdonin P.V. et al. Cellular models of erythrocytes for studying the effect of gasotransmitters on their microrheology. J Cell Biotechnol. 2019;5(1):3–10. DOI: 10.3233/jcb-189009.

16. Artmann G.M. Microscopic photometric quantification of stiffness and relaxation time of red blood cells in a flow chamber. Biorhe- ology. 1995;32(5):553–70. DOI: 10.1016/0006–355X(95)00032–5.

17. Zhao W., Zhang J., Lu Y., Wang R. The vasorelaxant effect of H2S as a novel endogenous gaseous KATP channel opener. EMBO J. 2001;20(21):6008–16. DOI: 10.1093/emboj/20.21.6008.

18. Green B.D., Hand K.V., Dougan J.E. et al. GLP-1 and related peptides cause concentration-dependent relaxation of rat aorta through a pathway involving KATP and cAMP. Arch Biochem Biophys. 2008;478(2):136–42. DOI: 10.1016/j.abb.2008.08.001.

19. Coletta C., Papapetropoulos A., Erdelyi et al. Hydrogen sulfide and nitric oxide are mutually dependent in the regulation of angiogen- esis and endothelium-dependent vasorelaxation. Proc Natl Acad Sci USA. 2012;109(23):9161–6. DOI: 10.1073/pnas.1202916109.

20. Ishibashi Y., Duncker D.J., Zhang J., Bache R.J. ATP-sensitive K + channels, adenosine, and nitric oxide-mediated mechanisms account for coronary vasodilation during exercise. Circ Res. 1998;82(3):346–59. DOI: 10.1161/01.res.82.3.346.

21. Feelisch M., Kotsonis P., Siebe J. et al. The soluble guanylyl cy- clase inhibitor 1H-[1,2,4]oxadiazolo[4,3,-a] quinoxalin-1-one is a nonselective heme protein inhibitor of nitric oxide synthase and other cytochrome P-450 enzymes involved in nitric oxide donor bioactivation. Mol Pharmacol. 1999;56(2):243–53. DOI: 10.1124/mol.56.2.243.

22. Derbyshire E.R., Marletta M.A. Structure and regulation of sol- uble guanylate cyclase. Annu Rev Biochem. 2012;81:533–9. DOI: 10.1146/annurev-biochem-050410–100030.

23. Wang R. Signal transduction and the gasotransmitters. NO, CO and H2S in biology and medicine. Totowa: Humana Press Inc., 2004. 377 p.

24. Muravyov A.V., Antonova N., Tikhomirova I.A. Red blood cell micromechanical responses to hydrogen sulphide and nitric ox- ide donors: Analysis of crosstalk of two gasotransmitters (H2S and NO). Series on Biomechanics. 2019;33(2):34–40.

Биографии авторов

Алексей Васильевич Муравьев , ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»; Россия, 150000 Ярославль, ул. Республиканская, 108/1;

Муравьев Алексей Васильевич — д. б. н., профессор кафедры медико-биологических основ спорта ФГБОУ ВО «ЯГПУ им. К.Д. Ушинского». E-mail: alexei.47@mail.ru. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5502-9164.

И.А. Тихомирова , ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»; Россия, 150000 Ярославль, ул. Республиканская, 108/1;

Тихомирова И.А. — д. б. н., профессор, зав. кафедрой медицины, биологии, теории и методики обучения биологии ФГБОУ ВО «ЯГПУ им. К.Д. Ушинского». E-mail: tikhom-irina@yandex.ru. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9521-4017.

Н.В. Кислов , ГБУЗ Ярославской области «Областная клиническая онкологическая больница»; Россия, 150054 Ярославль, пр. Октября, 67;

Кислов Н.В. — к. м. н., зам. главного врача ГБУЗ ЯО «ОКОБ». E-mail: nikovik@mail.ru.

Ю.В. Малышева , ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»; Россия, 150000 Ярославль, ул. Республиканская, 108/1;

Малышева Ю.В. — аспирант кафедры медицины, биологии, теории и методики обучения биологии ФГБОУ ВО «ЯГПУ им. К.Д. Ушинского». E-mail: yulichkinka@mail.ru.

А.В. Замышляев , ФГБОУ ВО «Ярославский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации; Россия, 150000 Ярославль, ул. Революционная, 5

Замышляев А.В. — к. м. н., доцент кафедры пропедевтики вну- тренних болезней ФГБОУ ВО «ЯГМУ» МЗ РФ. E-mail: dr.avz@mail.ru.

Ключевые слова

газотрансмиттеры, сероводород, деформируемость и агрегация эритроцитов, микрореология, сахарный диабет

Опубликован
2020-03-02
Раздел
Оригинальные исследования