Гемореологические параметры у лиц с разным уровнем обеспечения организма кислородом: влияние оксида азота и сульфида водорода на микрореологические характеристики эритроцитов

УДК 546.221.1:612.822:616

  • Алексей Муравьев ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»; Россия, 150000 Ярославль, ул. Республиканская, 108/1
  • Павел Михайлов ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»; Россия, 150000 Ярославль, ул. Республиканская, 108/1
  • Виктор Зинчук УО «Гродненский государственный медицинский университет»; Республика Беларусь, 230009 Гродно, ул. Максима Горького, 80
  • Ирина Тихомирова ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»; Россия, 150000 Ярославль, ул. Республиканская, 108/1
  • Роман Остроумов ФГБОУ ВО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»; Россия, 150000 Ярославль, ул. Республиканская, 108/1
Ключевые слова: транспорт кислорода, гемореологический профиль, газотрансмиттеры, оксид азота, сероводород, эритроциты, деформируемость, агрегация

Аннотация

Резюме. Введение. Доставка кислорода в ткани определяется величиной объемного кровотока; он, в свою очередь, зависит от сосудистых и реологических факторов. Снижение вязкости крови (ВК) может способствовать приросту объемного кровотока и повышению эффективности доставки кислорода. Поскольку ВК тесно связана с микрореологическими свойствами эритро- цитов, то можно полагать, что их положительные изменения будут способствовать улучшению кислородтранспортной функции крови. Цель исследования: сравнительный анализ гемореологических профилей у лиц с разным уровнем обеспечения орга- низма кислородом и определение роли оксида азота (NO) и сульфида водорода (H2S) в изменениях микрореологических характеристик эритроцитов. Материалы и методы. На основе результатов определения максимального потребления кисло- рода (МПК) были сформированы 2 группы, в каждой из которых было по 24 практически здоровых мужчины-добровольца в возрасте от 20 до 35 лет: группа 1 — лица с умеренным обеспечением организма кислородом (МПК = 40–50 мл/кг/мин) и группа 2 — лица с относительно высоким его уровнем (МПК = 51–65 мл/кг/мин). Регистрировали параметры гемореологиче- ского профиля, напряжение кислорода в коже предплечья (tсрО2), метаболизм оксида азота (по соотношению нитраты/нитриты, NOx). Для исследования влияния газотрансмиттеров (ГТ) на микрореологию эритроцитов их инкубировали с донором NO (нитропруссидом натрия, 100 мкмоль) и донором H2S (гидросульфидом натрия, 100 мкмоль) с последующей регистрацией деформируемости и агрегации эритроцитов. Результаты. У лиц с относительно высоким обеспечением тканей кисло- родом отмечалась сниженная вязкость крови, ее высокий кислородтранспортный потенциал, эффективная микрореология эритроцитов и их более высокая чувствительность к ГТ при положительном влиянии последних на агрегацию и деформиру- емость эритроцитов. Заключение. Данные, полученные на моделях микрореологических ответов эритроцитов на доноры двух газотрансмиттеров, позволяют заключить, что, во-первых, эти ГТ, как сигнальные молекулы, положительно влияют на микро- реологические характеристики эритроцитов и, следовательно, на их транспортный потенциал, и, во-вторых, эритроциты лиц, имеющих высокий уровень обеспечения организма кислородом, более чувствительны к регуляторному действию газотранс- миттеров, поскольку их микрореологические ответы на доноры были статистически значимо более выраженными.

Литература:

  1. Baskurt O.K. Hardeman R., Rumpling M.W., Me Selman H.J. Hand- book of Hemorheology and Hemodynamic. Amsterdam: IOS Press, 468 ph. 

  2. Ernst E., Marti A. Blood rheology in athletes. J Sports Med Phys Fitness. 1985;25(4):207–12. 

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

  4. Baroda V., Mohan J.G., Mustafa A.K. et al. Nitroprusside inhibits calcium-induced impairment of red blood cell deformability. Transfusion. 2014;54(2):434–44. DOI: 10.1111/trf.12291. 

  5. Bor-Kucukatay M., Meiselman H.J., Başkurt O.K. Modulation of density-fractionated RBC deformability by nitric oxide. Clin Hemorheol Microcirc. 2005;33(4):363–7. 

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

  7. Olas B. Gasomediators (NO, CO, and H2S) and their role in hemo- stasis and thrombosis. Clin Chim Acta. 2015;445:115–21. DOI: 10.1016/J.CCA.2015.03.027. 

  8. Mozar A., Connes P., Collins B. et al. Red blood cell nitric oxide syn- thase modulates red blood cell deformability in sickle cell anaemia. Clin Hemorheol Microcirc. 2016;64(1):47–53. DOI: 10.3233/CH162042. 

  9. Muravyov A.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. 

  10. 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.
  11. Stoltz J.F. Donner M., Muller S., Larcan A. Hemorheology in clini- cal practice. Introduction to the notion of hemorheologic profile. J Mal Vasc. 1991;6(3):261–70. [Article in French]. 

  12. Dintenfass L. Clinical applications of heamorheology. The rhe- ology of blood, blood vessels and associated tissues. New York: Oxford Press, 1981. 22–50.
  13. Brun J.-F., Varlet-Marie Е., Connes P., Aloulou I. Hemorheologi- cal alterations related to training and overtraining. Biorheology. 2010;47(2):95–115. DOI: 10.3233/BIR-2010–0563.
  14. Муравьев А.В., Тихомирова И.А., Маймистова А.А. и др. Роль микрореологических свойств эритроцитов в неньютонов- ском поведении цельной крови. Российский журнал биомеханики. 2010;14(4):96–104.

  15. Ajmani R.S. Hypertension and hemorheology. Clin Hemorheol Microcirc. 1997;17(6):397–420.
  16. Mohandas N., Chasis J.A., Shohet S.B. The influence of membrane skeleton on red cell deformability, membrane material proper- ties, and shape. Semin Hematol. 1983;20(3):225–42.
  17. Manno S., Takakuwa Y., Mohandas N. Modulation of erythrocyte membrane mechanical function by protein 4.1 phosphorylation. J Biol Chem. 2005;280(9):7581–7. DOI: 10.1074/jbc.M410650200.
  18. 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.
  19. Lucas K.A., Pitari G.M., Kazerounian S. et al. Guanylyl cyclase and signaling by cyclic GMP. Pharmocol Rev. 2000;52(3):375–413.
  20. Ishibashi Y., Duncker D. J., Zhang J., Bache R. J. ATP-sensitive K + channels, adenosine, and nitric oxide-mediated mecha- nisms account for coronary vasodilation during exercise. Circ Res. 1998;82(3):346–59. DOI: 10.1161/01.res.82.3.346.
  21. Muravyov A.V., Avdonin P.V., Tikhomirova I.A. et al. Influence of gasotransmitters on membrane elasticity and microrheology of Membrane and Cell Biology. 2019;13(3):225–32. DOI:10.1134/S1990747819030188.
  22. Wobst J., Rumpf P.M., Dang T.A. et al. Molecular variants of soluble guanylyl cyclase affecting cardiovascular risk. Circ J. 2015;79(3):463–9. DOI: 10.1253/circj.CJ-15–0025.  

Биографии авторов

Алексей 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 кафе­ дры медико­биологических основ спорта ФГБОУ ВО ЯГПУ им. К.Д. Ушинского. E­mail: alexei.47@mail.ru. ORCID: https:// orcid.org/0000­0002­5502­9164.

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

Михайлов Павел Валентинович — к. б. н., доцент кафедры медико­ биологических основ спорта ФГБОУ ВО ЯГПУ им. К.Д. Ушинско­ го. ORCID: https://orcid.org/0000­0003­1491­3882.

Виктор Зинчук , УО «Гродненский государственный медицинский университет»; Республика Беларусь, 230009 Гродно, ул. Максима Горького, 80

Зинчук Виктор Владимирович — д. м. н., профессор, зав. кафе­ дрой нормальной физиологии УО Гродненский ГМУ. E­mail: zinchuk@grsmu.by. ORCID: https://orcid.org/0000­0002­3077­ 0474.

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

Тихомирова Ирина Александровна — д. б. н., профессор, зав. ка­ федрой медицины ФГБОУ ВО ЯГПУ им. К.Д. Ушинского. ORCID: https:// orcid.org/0000­0001­9521­4017.

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

Остроумов Роман Сергеевич — аспирант кафедры медико­ биологических основ спорта ФГБОУ ВО ЯГПУ им. К.Д. Ушин­ ского. ORCID: https://orcid.org/0000­0002­3651­9264.

Ключевые слова

транспорт кислорода, гемореологический профиль, газотрансмиттеры, оксид азота, сероводород, эритроциты, деформируемость, агрегация

Опубликован
2021-11-30
Раздел
Оригинальные исследования