Влияние газотрансмиттеров и озона на микрореологию эритроцитов и кислородтранспортную функцию крови.

УДК 546.221.1:612.822:616

Аннотация

Резюме. Введение. Для эффективной тканевой перфузии важное значение имеют микрореологические характеристики эритроцитов, поскольку в обменных капиллярах, лишенных мышечных элементов, нет достаточных резервов дилатации. При этом эритроциты могут изменять свою микрореологию и кислородтранспортную функцию (КТФ) под влиянием сигнальных молекул, таких как газотрансмиттеры (ГТ) — оксид азота (NO) и сульфид водорода (H2S). Модулировать их эффекты могут и другие соединения и, в том числе, озон. Цель исследования: комплексный анализ изолированного влияния ГТ и озона, а также их совместного воздействия на микрореологию эритроцитов и КТФ крови в целом. Материалы и методы. Из 40 практически здоровых мужчин (средний возраст — 27,1 ± 1,4 лет) на основе определения максимального потребления кислорода (МПК) были сформированы 2 группы: группа 1 — 20 человек с умеренным обеспечением организма кислородом (МПК<50 мл/кг/мин) и группа 2—20 человек с относительно высоким его уровнем (МПК>51 мл/кг/мин). Регистрировали напряжение кислорода в коже предплечья (tсрО2), метаболизм NO (по соотношению нитраты/нитриты, NOx). Для исследо- вания роли ГТ в изменениях микрореологии эритроцитов их инкубировали с донорами ГТ изолировано и в комбинации с озоном с последующей регистрацией деформируемости (ДЭ) и агрегации (АЭ) эритроцитов. В другой серии опытов на образцах крови, взятых от 15 белых крыс-самцов массой 250–300 г, регистрировали показатели КТФ цельной крови. Предварительно моделировали гипокапнические условия и определяли изменения КТФ крови, содержание NOх и H2S в сыво- ротке под влиянием ее инкубации с озоном, с донорами ГТ и при сочетанном воздействии ГТ и озона. Результаты. У лиц с относительно высоким обеспечением тканей кислородом отмечалась более эффективная микрореология эритроцитов, на что указывали положительные изменения ДЭ и АЭ как при изолированном влиянием доноров ГТ и озона, так и при их сочетанном воздействии. На другой экспериментальной модели было установлено, что инкубация крови с озонированным физиологическим раствором (концентрация озона — 2, 6, 10 мг/л) происходит изменение КТФ крови, проявляющееся в увели- чении напряжения кислорода, степени оксигенации и уменьшении сродства гемоглобина к кислороду. Действие озона увеличивает содержание NO и H2S в сыворотке крови, что имеет значение для модификации ее кислородсвязывающих свойств. Заключение. Озон оказывает положительное влияние на обе важнейшие микрореологические характеристики эритроцитов, от которых зависит их транспортный потенциал. Доноры газотрансмиттеров, применяемые изолированно, повышают ДЭ и снижают АЭ. Сочетанное воздействие ГТ с озоном несколько больше увеличивало микрореологические ответы эритроцитов на ГТ. В условиях предварительной обработки крови гипокапнической газовой смесью влияние озона на КТФ крови существенно возрастало. Добавление нитроглицерина в этих условиях приводит к ещё более выраженному усилению эффекта озона на КТФ крови.

Литература

1. Baskurt O.K., Hardeman R., Rumpling M.W., Meiselman H.J. Handbook of Hemorheology and Hemodynamic. Amsterdam: IOS Press, 2007. 468 p. 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., Tikhomirova I.A. Role molecular signaling pathways 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 hemostasis 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 synthase 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., Tikhomirova I.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 oxygenation in the modulation of red blood cell mechanical properties by nitric oxide. Nitric Oxide. 2009;21(1):20–6. DOI: 10.1016/j. niox.2009.03.004. 11. Катюхин Л. Н. Влияние курсового лечения инъекциями озонированного физиологического раствора на реологические свойства эритроцитов у больных с комплексной патологией. Физиология человека. 2016;42(6):100–5. DOI: 10.7868/S013116461605009X. 12. Ranaldi G.T., Villani E.R., Franza L. Rationale for ozone-therapy as an adjuvant therapy in COVID-19: a narrative review. Med Gas Res. 2020;10(3):134–8. DOI: 10.4103/2045–9912.289462. 13. Goshovska Y.V., Fedichkina R.A., Balatskyi V.V. et al. Induction of glutathione synthesis provides cardioprotection regulating NO, AMPK and PPARa signaling in ischemic rat hearts. Life (Basel). 2021;11(7):631. DOI: 10.3390/life11070631. 14. Зинчук, В.В., Билецкая Е.С. Эффект озона на кислородтранспортную функцию крови при различных режимах воздействия в опытах in vitro. Биофизика. 2020;65(5):915–9. DOI: 10.31857/S0006302920050099. 15. Зинчук В.В., Степуро Т.Л. NO-зависимые механизмы внутриэритроцитарной регуляции сродства гемоглобина к кислороду: монография. Под ред. В.В. Зинчук. Гродно: ГрГМУ, 2016. 175 с. Zinchuk V. V., Stepuro T. L. NO-dependent mechanisms of intraerythrocyte regulation of hemoglobin affinity for oxygen: monograph. Ed. V.V. Zinchuk. Grodno: GrGMU, 2016. 175 рр. (In Russ.). 16. Severinghaus J.W. Blood gas calculator. J Appl Physiol. 1966; 21(35):1108–16. DOI: 10.1152/jappl. 1966.21.3.1108. 17. Stoltz J.F., Donner M., Muller S., Larcan A. Hemorheology in clinical practice. Introduction to the notion of hemorheologic profile. J Mal Vasc. 1991;16(3):261–70. [Article in French]. 18. Dintenfass L. Clinical applications of hemorheology. In: The rheology of blood, blood vessels and associated tissues. New York: Oxford Press, 1981. 22–50. 19. Pecorelli A., Bocci V., Acquaviva A. et al. NRF2 activation is involved in ozonated human serum upregulation of HO-1 in endothelial cells. Toxicol Appl Pharmacol. 2013;267(1):30–40. DOI: 10.1016/j.taap. 2012.12.001. 20. Bocci V., Aldinucci C., Mosci F. et al. Ozonation of human blood induces a remarkable upregulation of heme oxygenase-1 and heat stress protein-70. Mediators Inflamm. 2007;207:26785. DOI: 10.1155/2007/26785. 21. Huang Y.-Q., Jin H.-F., Zhang H. et al. Interaction among hydrogen sulfide and other gasotransmitters in mammalian physiology and pathophysiology. Adv Exp Med Biol. 2021;1315:205–36. DOI: 10.1007/978–981–16–0991–6_9. 22. Муравьев А.В., Тихомирова И.А., Булаева С.В. и др. Влияние газотрансмиттера монооксида углерода на микрореологию и эластичность мембран эритроцитов. Биологические мембраны. 2021;38(3):217–24. DOI: 10.31857/S0233475521030063. Muravyov A.V., Tikhomirova I.A., Bulaeva S.V. et al. Effects of carbon monoxide on microrheology and elasticity of erythrocyte membranes. Biologicheskie membrany. 2021;38(3):217–24. (In Russ.). DOI: 10.31857/S0233475521030063. 23. Муравьев А. В., Михайлов П. В., Тихомирова И. А. и др. Механизмы микрореологических ответов эритроцитов на действие газотрансмиттеров: оксида азота и сероводорода. Тромбоз, гемостаз и реология. 2020;(2):73–81. DOI: 10.25555/THR.2020.2.0921. 24. Муравьев А.В., Тихомирова И.А., Петроченко Е.П. и др. Влияние доноров газотрансмиттеров (оксида азота, сульфида водорода и монооксида углерода) на микрореологические свойства эритроцитов. Тромбоз, гемостаз и реология. 2021;(1):35–40. DOI: 10.25555/THR.2021.1.0964. 25. Salomone S., Foresti R., Villari A. et al. Regulation of vascular tone in rabbit ophthalmic artery: cross-talk of endogenous and exogenous gas mediators. Biochem Pharmacol. 2014;92(4):661–8. DOI: 10.1016/j.bcp. 2014.10.011. 26. Giuffrè A., Vicente J.B. Hydrogen sulfide biochemistry and interplay with other gaseous mediators in mammalian physiology. Oxid Med Cell Longev. 2018;2018:6290931. DOI: 10.1155/2018/6290931. 27. Premont R.T., Reynolds J.D., Zhang R., Stamler J.S. Role of nitric oxide carried by hemoglobin in cardiovascular physiology: developments on a three-gas respiratory cycle. Circ Res. 2020;126(1):129– 58. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.119.315626. 28. Clavo B., Santana-Rodríguez N., Llontop P. et al. Ozone therapy as adjuvant for cancer treatment: is further research warranted? Evid Based Complement Alternat Med. 2018;2018:7931849. DOI: 10.1155/2018/7931849. 29. Madsen H., Ditzel J. Red cell 2,3-diphosphoglycerate and hemoglobin-oxygen affinity during normal pregnancy. Acta Obstet Gynecol Scand. 1984;63(5):399–402. DOI: 10.3109/ 00016348409156691. 30. Торбин А.П., Першин А.А., Азязов В.Н. Регенерация озона в смеси O-O2-O3. Известия Самарского научного центра РАН. 2014;16(4):17–21. 31. Zhao Y., Wang X., Noviana M., Hou M. Nitric oxide in red blood cell adaptation to hypoxia. Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai). 2018;50(7):621–34. DOI: 10.1093/abbs/gmy055. 32. Зинчук В. В., Билецкая Е. С., Гуляй И. Э. Эффект озона на кислородтранспортную функцию и прооксидантноантиоксидантный баланс крови в условиях воздействия на NO-генерирующую систему в опытах in vitro. Российский физиологический журнал имени И.М. Сеченова. 2021;107(1):16–27. DOI: 10.31857/S0869813921010106. 33. Zhang R., Hess D.T., Qian Z. et al. Hemoglobin βCys93 is essential for cardiovascular function and integrated response to hypoxia. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015;112(20):6425–30. DOI: 10.1073/pnas.1502285112. 34. Smith N.L., Wilson A.L., Gandhi J. et al. Ozone therapy: an overview of pharmacodynamics, current research, and clinical utility. Med Gas Res. 2017;7(3):212–9. DOI: 10.4103/2045–9912.215752. 35. Lo Faro M.L., Fox B., Whatmore J.L. et al. Hydrogen sulfide and nitric oxide interactions in inflammation. Nitric Oxide. 2014;41:38– 47. DOI: 10.1016/j.niox.2014.05.014.