Влияние доноров газотрансмиттеров (оксида азота, сульфида водорода и монооксида углерода) на микрореологические свойства эритроцитов

УДК 616.314-08

  • Муравьев Алексей Васильевич ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»
  • ТихомироваИ.А. ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»
  • Петроченко Е.П. ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»
  • Малышева Ю.В. ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»
  • Кислов Н.В. ГБУЗ Ярославской области «Областная клиническая онкологическая больница»
Ключевые слова: эритроциты, газотрансмиттеры, доноры, оксид азота, сульфид водорода, монооксид углерода деформируемость, агрегация, вязкость суспензии

Аннотация

Резюме. Введение. Микрореологические свойства эритроцитов — их деформируемость и агрегация в значительной степени определяют текучесть цельной крови и ее кислородотранспортный потенциал. При этом эритроциты — это клетки-мишени, на которые действуют сигнальные молекулы. Последние могут регуляторно изменять микромеханические свойства эритроцитов и реологию крови в целом. К сигнальным молекулам относятся и газотрансмиттеры (ГТ) — такие соединения, как оксид азота (NO), сульфид водорода (H2S) и монооксид углерода (CO). Доноры ГТ могут быть основой для разработки лекарственных препаратов для коррекции реологических свойств крови. Цель работы: изучение изме- нений микрореологических характеристик эритроцитов под влиянием доноров трех газотрансмиттеров — NO, H2S и CO. Материалы и методы. Эритроциты и их восстановленные тени инкубировали с нитропруссидом натрия (НПН, 100 мкмоль) — донором NO, гидросульфидом натрия (NaHS, 100 мкмоль) — донором H2S и трикарбонилхлор (глицинат) руте- нием (II) (CORM-3, 50 мкмоль) — донором СО. После этого регистрировали деформируемость эритроцитов (ИУЭ), их агрегацию (ПАЭ) и вязкость суспензий (ВС). Результаты. Установлено, что под влиянием всех трех доноров ГТ происходят заметные изменения микрореологических характеристик эритроцитов и их теней (в среднем на 13–16%; p<0,05). Важно заметить, что сдвиги ИУЭ, ПАЭ и ВС под влиянием доноров газотрансмиттеров были сходными по величине, и суммарная разница их микрореологических эффектов на три разных донора ГТ не превышала 3%. Заключение. На основании полученных данных и их анализа можно заключить, что эритроциты качественно и количественно примерно одинаково отвечают на действие трех разных доноров ГТ положительными изменениями их микрореологических характеристик и особенно агре- гации, которая снижалась более чем на 30%.

Литература:

  1. Ситдикова Г.Ф., Зефиров А.Л. Газообразные посредники в нерв- ной системе. Российский физиологический журнал имени И.М. Сеченова. 2006;92(7):872–82.

  2. Wu L., Wang R. Carbon monoxide: endogenous production, phys- iological functions, and pharmacological applications. Pharmacol Rev. 2005;57(4):585–630. DOI: 10.1111/j.1582–4934.2006.tb00427.x. 

  3. Kimura H. Hydrogen sulfide and polysulfides as biological mediators. 2014;19(10):16146–57. DOI: 10.3390/mole- cules191016146. 

  4. Coletta C., Papapetropoulos A., Erdelyi K. et al. Hydrogen sul- fide and nitric oxide are mutually dependent in the regula- tion of angiogenesis and endothelium-dependent vasorelax- ation. Proc Natl Acad Sci USA. 2012;109(23):9161–6. DOI: 10.1073/ pnas.1202916109. 

  5. Bełtowski J., Jamroz A., Borkowska E. Heme oxygenase and carbon monoxide in the physiology and pathology of the cardiovascular system. Postepy Hig Med Dosw (Online). 2004;58:83–99.
  6. Bubolz A.H., Li H., Wu Q., Liu Y. Enhanced oxidative stress impairs cAMP-mediated dilation by reducing Kv channel function in small coronary arteries of diabetic rats. Am J Physiol Heart Circ 2005;289(5):H1873–80. DOI: 10.1152/ajpheart.00357.2005.
  7. Martelli A., Testai L., Breschi M.C. et al. Vasorelaxation by hydro- gen sulphide involves activation of Kv7 potassium channels. Pharmacol Res. 2013;70(1):27–34. DOI: 10.1016/j.phrs.2012.12.005.
  8. Uyuklu M., Meiselman H.J., Baskurt O.K. Role of hemoglobin oxy- genation 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.
  9. Bor-Kucukatay M., Wenby R.B., Meiselman H.J., Baskurt O.K. Effects 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.
  10. Mozar A., Connes P., Collins B. et al. Red blood cell nitric oxide syn- thase modulates red blood cell deformability in sickle cell anemia. Clin Hemorheol Microcirc. 2016;64:47–53. DOI: 10.3233/CH-162042.
  11. V., Antonova N., TikhomirovaI.A.Red blood cell micromechanical responses to hydrogen sulfide and nitric oxide donors: Analysis of crosstalk of two gasotransmitters (H2S and NO). Series on Biomechanics. 2019;33(2):34–40. 

  12. Gao L., Cheng C., Sparatore A. et al. Hydrogen sulfide inhibits human platelet aggregation in vitro in part by interfering gap junction channels: effects of ACS14, a hydrogen sulfide-releas- ing aspirin. Heart Lung Circ. 2015;24(1):77–85. DOI: 10.1016/j. hlc.2014.05.019. 

  13. Dodge J., Mitchell C., Hanahan D. The preparation and chem- ical characteristics of hemoglobin free ghosts of erythrocytes. Arch Biochem Biophys. 1963;100:119–30. DOI: 10.1016/0003–9861 (63)90042–0. 

  14. 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. 

  15. Muravyov A.V., TikhomirovaI.A.Role molecular signaling path- ways in changes of red blood cell deformability. Clin Hemorheol Microcirc. 2013;53(1–2):45–59. DOI: 10.3233/CH-2012–1575. 

  16. Cicco G., Pirrelli A. Red blood cell (RBC) deformability, RBC aggre- gability and tissue oxygenation in hypertension. Clin Hemorheol Microcirc. 1999;21(3–4):169–77. 

  17. Yalcin O., Ulker P., Yavuzer U. Nitric oxide generation by endothe- lial cells exposed to shear stress in glass tubes perfused with red blood cell suspensions: role of aggregation. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2008;294(5):2098–105. DOI: 10.1152/ajpheart.00015.2008.
  18. Esteves R., Freitas T., Teixeira P. Et al. Erythrocyte nitric oxide in glaucoma patients — ex vivo study. Clin Hemorheol Microcirc. 2016;64(4):989–94. DOI: 10.3233/ch-141855.
  19. Leffler C.W., Parfenova H., Jaggar J.H. Carbon monoxide as an endogenous vascular modulator. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2011;301:H1–H1. DOI: 10.1152/ajpheart.00230.2011.
  20. Ding Y., McCoubrey W.K., Maines M.D. Interaction of heme oxy- genase-2 with nitric oxide donors. Is the oxygenase an intra- cellular ‘sink’ or NO? Eur J Biochem. 1999;264(3):854–61. DOI: 10.1046/j.1432–1327.1999.00677.x.
  21. Carsten A.W. Hydrogen sulfide: a new gaseous signal molecule and blood pressure regulator. J Nephrol. 2009;22(2):173–6.
  22. 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.
  23. Dintenfass L. Theoretical aspects and clinical applications of the blood viscosity equation containing a term for the internal viscosity of the red cell. Blood Cells. 1977;3:367–74.
  24. Baskurt O.K., Meiselman H.J. Hemodynamic effects of red blood cell aggregation. Indian J Exp Biol. 2007;45(1):25–31.
  25. Stoltz J.F., Donner M., Muller S. Hemorheology in practice: an introduction to the concept of a hemorheological profile. Rev Port 1991;5:175–88.

 

Биографии авторов

Муравьев Алексей Васильевич , ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»

Муравьев Алексей Васильевич — д. б. н., профессор кафе- дры 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.

ТихомироваИ.А. , ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»

ТихомироваИ.А. — д.б.н., профессор, зав. кафедрой медици- ны ФГБОУ ВО ЯГПУ им. К.Д. Ушинского. E-mail: tikhom-irina@ yandex.ru. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9521-4017.

Петроченко Е.П. , ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»

Петроченко Е.П. — к. б. н., преподаватель кафедры безопасно- сти жизнедеятельности спортивных дисциплин ФГБОУ ВО ЯГПУ им. К.Д. Ушинского.

Малышева Ю.В. , ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»

Малышева Ю.В. — аспирант кафедры медицины ФГБОУ ВО ЯГПУ им. К.Д. Ушинского.

Кислов Н.В. , ГБУЗ Ярославской области «Областная клиническая онкологическая больница»

Кислов Н.В. — к. м. н., зам. главного врача ГБУЗ ЯО ОКОБ. E-mail: nikovik@mail.ru. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0077-4909.

Ключевые слова

эритроциты, газотрансмиттеры, доноры, оксид азота, сульфид водорода, монооксид углерода деформируемость, агрегация, вязкость суспензии

Опубликован
2021-03-16