Preview

Альманах клинической медицины

Расширенный поиск

Изменение морфологии эритроцитов после действия моноксида углерода на кровь in vitro

https://doi.org/10.18786/2072-0505-2019-47-068

Полный текст:

Аннотация

Актуальность. Одно из патологических действий моноксида углерода (СО) на кровь – образование карбоксигемоглобина. Поскольку карбоксигемоглобин полностью блокирует перенос кислорода, происходит суммарное снижение транспорта кислорода эритроцитами. В результате может возникнуть гипоксия в тканях. Воздействие СО на кровь может также вызвать повреждение клеточной мембраны. Метод атомной силовой микроскопии (АСМ) признан результативным для изучения механизмов структурных повреждений в мембранах эритроцитов.

Цель – с помощью АСМ выявить особенности изменения морфологии и агрегации эритроцитов в результате действия СО in vitro.

Материал и методы. Все эксперименты были проведены in vitro. Исследовали морфологию эритроцитов, их агрегаты с помощью АСМ. Забор крови (150 мкл) проводился в микроветы с ЭДТА (Sarstedt AG & Co., Германия) во время профилактического обследования 5 добровольцев. Для получения CO в пробирке смешивали в пропорции 1:1 муравьиную и серную кислоты. Для измерения концентрации карбоксигемоглобина в крови использовали спектрофотометрический метод, для вычисления концентраций производных гемоглобина в крови – метод “nonlinear fitting” экспериментальных спектров. Статистическую обработку данных проводили с помощью программы Origin (OriginLab Corporation, США).

Результаты. После воздействия СО происходило смещение пиков. При времени воздействия t₂=320 c процентное содержание карбоксигемоглобина составило CHbCO =88±2%. При t₁=160 c 10% клеток имели форму, отличную от дискоцитов, при t₂=320 c – 38% клеток. При увеличении времени воздействия СО происходила агрегация эритроцитов и образование их больших конгломератов размером до 30 мкм. В контрольном мазке доля дискоцитов составляла 96±2%, а остальные 4±1% имели форму эхиноцитов. Диаметр клеток был в диапазоне Dконтр=7,5±0,8 мкм. После воздействия СО t₁=160 c на кровь в монослое наблюдалось 28±5% клеток с диаметром (D)<5,7 мкм. После воздействия СО t₂=320 c процент клеток с размером D<5,7 мкм увеличился до 72±11%.

Заключение. Экспериментально показано, что воздействие СО на кровь вызывало изменение морфологии эритроцитов. Наблюдалось формирование связанных между собой эритроцитарных структур. При увеличении времени воздействия возникала агрегация эритроцитов и образование конгломератов.

Об авторах

Е. К. Козлова
ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский университет); Научно-исследовательский институт общей реаниматологии имени В.А. Неговского ФНКЦ РР
Россия

Козлова Елена Карловна - доктор физико-математических наук, профессор кафедры медицинской и биологической физики ПМГМУ им. И.М.; ведущий научный сотрудник лаборатории биофизики мембран клеток при критических состояниях НИИОР им. В.А. Неговского.

119991,  Москва, ул. Трубецкая, 8/2,д; 107031, Москва, ул. Петровка, 25/2

 



В. А. Сергунова
Научно-исследовательский институт общей реаниматологии имени В.А. Неговского ФНКЦ РР
Россия

Сергунова Виктория Александровна - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, заведующая лабораторией биофизики мембран клеток при критических состояниях НИИОР им. В.А. Неговского.

107031, Москва, ул. Петровка, 25/2, тел.: +7 (985) 724 18 27



А. П. Козлов
ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский университет)
Россия

Козлов Александр Павлович - кандидат физико-математических наук, доцент кафедры медицинской и биологической физики ПМГМУ им. И.М.

119991, Москва, ул. Трубецкая, 8/2



Е. А. Шерстюкова
ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский университет); Научно-исследовательский институт общей реаниматологии имени В.А. Неговского ФНКЦ РР
Россия

Шерстюкова Екатерина Александровна - преподаватель кафедры медицинской и биологической физики ПМГМУ им. И.М.; научный сотрудник лаборатории биофизики мембран клеток при критических состояниях НИИОР им. В.А. Неговского.

119991, Москва, ул. Трубецкая, 8/2; 107031,  Москва, ул. Петровка, 25/2



О. Е. Гудкова
Научно-исследовательский институт общей реаниматологии имени В.А. Неговского ФНКЦ РР
Россия

Гудкова Ольга Евгеньевна - старший научный сотрудник лаборатории биофизики мембран клеток при критических состояниях НИИОР им. В.А. Неговского.

107031, Москва, ул. Петровка, 25/2



Список литературы

1. Satran D, Henry CR, Adkinson C, Nicholson CI, Bracha Y, Henry TD. Cardiovascular manifestations of moderate to severe carbon monoxide poisoning. J Am Coll Cardiol. 2005;45(9):1513–6. doi: 10.1016/j.jacc.2005.01.044.

2. Prabhakar NR, Peng YJ, Nanduri J. Recent advances in understanding the physiology of hypoxic sensing by the carotid body. F1000Res. 2018;7. pii: F1000 Faculty Rev-1900. doi: 10.12688/f1000research.16247.1.

3. Boehning D, Moon C, Sharma S, Hurt KJ, Hester LD, Ronnett GV, Shugar D, Snyder SH. Carbon monoxide neurotransmission activated by CK2 phosphorylation of heme oxygenase-2. Neuron. 2003;40(1):129–37. doi: 10.1016/s0896- 6273(03)00596-8.

4. Johnson RA, Johnson FK. Heme oxygenase-derived endogenous carbon monoxide impairs flow-induced dilation in resistance vessels. Shock. 2008;29(4):526–30. doi: 10.1097/ shk.0b013e31815076e3.

5. Ahmed A, Rezai H, Broadway-Stringer S. Evidence-based revised view of the pathophysiology of preeclampsia. Adv Exp Med Biol. 2017;956:355–74. doi: 10.1007/5584_2016_168.

6. Sears DA, Udden MM, Thomas LJ. Carboxyhemoglobin levels in patients with sickle-cell anemia: relationship to hemolytic and vasoocclusive severity. Am J Med Sci. 2001;322(6):345–8. doi: 10.1097/00000441-200112000-00007.

7. Ehlers M, McCloskey D, Devejian NS. Alarming levels of carboxyhemoglobin in a unit of banked blood. Anesth Analg. 2003;97(1):289– 90. doi: 10.1213/01.ane.0000066261.57368.0c.

8. Курсов СВ, Белецкий АВ, Лизогуб КИ, Лизогуб МВ. Мониторинг содержания в крови карбоксигемоглобина для оценки тяжести травматического шока и реперфузионных повреждений (аналитический обзор с результатами собственных наблюдений). Медицина неотложных состояний. 2017;(1):32–8. doi: 10.22141/2224-0586.1.80.2017.94449.

9. Szeremeta M, Petelska AD, Kotyńska J, Niemcunowicz-Janica A, Figaszewski ZA. The effect of fatal carbon monoxide poisoning on the surface charge of blood cells. J Membr Biol. 2013;246(9):717–22. doi: 10.1007/s00232-013- 9591-2.

10. Dileo PA, Tucciarone M, Castro ER, Guerrero M. Late stent thrombosis secondary to carbon monoxide poisoning. Cardiovasc Revasc Med. 2011;12(1):56–8. doi: 10.1016/j.carrev.2009.06.002.

11. Tyunina OI, Artyukhov VG. Carbon monoxide (CO) modulates surface architectonics and energy metabolism of human blood erythrocytes. Bull Exp Biol Med. 2018;165(6):803–7. doi: 10.1007/s10517-018-4269-5.

12. Díaz-Marrero AR, Rodríguez González MC, Hernández Creus A, Rodríguez Hernández A, Fernández JJ. Damages at the nanoscale on red blood cells promoted by fire corals. Sci Rep. 2019;9(1):14298. doi: 10.1038/s41598-019- 50744-6.

13. Kozlova E, Chernysh A, Moroz V, Sergunova V, Gudkova O, Manchenko E. Morphology, membrane nanostructure and stiffness for quality assessment of packed red blood cells. Sci Rep. 2017;7(1):7846. doi: 10.1038/s41598-017- 08255-9.

14. Eichhorn L, Thudium M, Jüttner B. The Diagnosis and Treatment of Carbon Monoxide Poisoning. Dtsch Arztebl Int. 2018;115(51–2):863–70. doi: 10.3238/arztebl.2018.0863.

15. Widdop B. Analysis of carbon monoxide. Ann Clin Biochem. 2002;39(Pt 4):378–91. doi: 10.1258/000456302760042146.

16. Kozlova E, Chernysh A, Sergunova V, Gudkova O, Manchenko E, Kozlov A. Atomic force microscopy study of red blood cell membrane nanostructure during oxidation-reduction processes. J Mol Recognit. 2018;31(10):e2724. doi: 10.1002/jmr.2724.

17. Черныш АМ, Козлова ЕК, Мороз ВВ, Сергунова ВА, Гудкова ОЕ, Манченко ЕА, Козлов АП. Влияние антиоксиданта на основе янтарной кислоты на превращение метгемоглобина в оксигемоглобин in vitro. Общая реаниматология. 2018;14(2):46–59. doi: 10.15360/1813- 9779-2018-2-46-59.

18. Kozlova E, Chernysh A, Manchenko E, Sergunova V, Moroz V. Nonlinear biomechanical characteristics of deep deformation of native RBC membranes in normal state and under modifier action. Scanning. 2018;2018:1810585. doi: 10.1155/2018/1810585.

19. Ruggeri FS, Marcott C, Dinarelli S, Longo G, Girasole M, Dietler G, Knowles TPJ. Identification of oxidative stress in red blood cells with nanoscale chemical resolution by infrared nanospectroscopy. Int J Mol Sci. 2018;19(9). pii: E2582. doi: 10.3390/ijms19092582.

20. Yang CC, Ger J, Li CF. Formic acid: a rare but deadly source of carbon monoxide poisoning. Clin Toxicol (Phila). 2008;46(4):287–9. doi: 10.1080/15563650701378746.

21. Carelli-Alinovi C, Dinarelli S, Sampaolese B, Misiti F, Girasole M. Morphological changes induced in erythrocyte by amyloid beta peptide and glucose depletion: A combined atomic force microscopy and biochemical study. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2019;1861(1):236–44. doi: 10.1016/j.bbamem.2018.07.009.

22. Kozlova E, Chernysh A, Moroz V, Gudkova O, Sergunova V, Kuzovlev A. Transformation of membrane nanosurface of red blood cells under hemin action. Sci Rep. 2014;4:6033. doi: 10.1038/ srep06033.

23. Clarke GM, Higgins TN. Laboratory investigation of hemoglobinopathies and thalassemias: review and update. Clin Chem. 2000;46(8 Pt 2): 1284–90.

24. Baskurt OK, Meiselman HJ. RBC aggregation: more important than RBC adhesion to endothelial cells as a determinant of in vivo blood flow in health and disease. Microcirculation. 2008;15(7): 585–90. doi: 10.1080/10739680802107447.

25. Лысенко ВИ, Голянищев МА. Диагностика и неотложная помощь при отравлении моноксидом углерода. Медицина неотложных состояний. 2016;(5):18–24. doi: 10.22141/2224- 0586.5.76.2016.76429.


Дополнительные файлы

1. Fig. 1. Experimental scheme: А blood samples; B assessment by atomic force microscopy (AFM); C AFM imaging
Тема
Тип Прочее
Посмотреть (425KB)    
Метаданные
2. Fig. 2. Absorption spectra: the control sample; after blood exposure to carbon monoxide for t2 = 320 s
Тема
Тип Прочее
Посмотреть (217KB)    
Метаданные
3. Fig. 3. Erythrocyte images in the atomic force microscope (AFM) field
Тема
Тип Прочее
Посмотреть (600KB)    
Метаданные
4. Fig. 4. Erythrocyte images in the atomic force microscope field and their profiles
Тема
Тип Прочее
Посмотреть (526KB)    
Метаданные
5. Fig. 5. Cell shapes under exposure to carbon monoxide (СО) for 320 s: 3D images obtained with the atomic force microscope: discocyte (А) and its profile (B), codocyte (C) and its profile (D), spherocyte (E) and its profile (F)
Тема
Тип Прочее
Посмотреть (473KB)    
Метаданные

Для цитирования:


Козлова Е.К., Сергунова В.А., Козлов А.П., Шерстюкова Е.А., Гудкова О.Е. Изменение морфологии эритроцитов после действия моноксида углерода на кровь in vitro. Альманах клинической медицины. 2019;47(7):669-678. https://doi.org/10.18786/2072-0505-2019-47-068

For citation:


Kozlova E.K., Sergunova V.A., Kozlov A.P., Sherstyukova E.A., Gudkova O.E. Changes in the morphology of erythrocytes after in vitro exposure of blood to carbon monoxide. Almanac of Clinical Medicine. 2019;47(7):669-678. (In Russ.) https://doi.org/10.18786/2072-0505-2019-47-068

Просмотров: 195


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2072-0505 (Print)
ISSN 2587-9294 (Online)