Часові характеристики масоперенесення та трансмембранного потенціалу еритроцитів у процесі еквілібрації в розчинах кріопротекторів
DOI:
https://doi.org/10.15407/cryo33.02.103Ключові слова:
фізико-математична модель, процеси масоперенесення, еритроцити, кріопротектори, трансмембранний потенціалАнотація
На підставі розробленої фізико-математичної моделі процесів масоперенесення, яка враховує трансмембранне перенесення неелектролітів, основних іонів та пов’язані з ним зміни трансмембранного потенціалу, досліджено перерозподіл осмотично активних речовин у процесі еквілібрації еритроцитів у розчинах кріопротекторів. Розраховано часові параметри зміни концентрацій осмотично активних речовин всередині та ззовні клітин, а також трансмембранного електричного потенціалу. Показано, що під час експозиції еритроцитів людини в 1М розчинах гліцерину (Гл,), 1,2-пропандіолу (1,2-ПД) і диметилсульфоксиду (ДМСО) знак їхнього трансмембранного електричного потенціалу змінюється тричі, а у розчинах етиленгліколю (ЕГ) і ацетаміду (АА) — один раз. Аналіз отриманих результатів показав, що найбільш прийнятною для подальшого кріоконсервування з точки зору досягнення еритроцитами, за комплексом показників, стану наближеного до рівноважного в 1М розчині Гл є їх еквілібрація протягом 5,5 хв, а в розчинах ДМСО, АА, ЕГ і 1,2-ПД з такою самою концентрацією — 1 хв. При цьому клітини залишаються дещо зневодненими (на 5,5–7,5%), а концентрації кріопротекторів всередині еритроцитів за тривалішої експозиції змінюються несуттєво. Вказаний ступінь зневоднення не впливає на життєздатність клітин, однак зменшує ймовірність виникнення внутрішньоклітинного льоду під час подальшого заморожування.
Probl Cryobiol Cryomed 2023; 33(2):103–114
Посилання
Benga G. Water transport in red blood cell membranes. Progr Biophys Mol Biol. 1988. 51: 193-245. CrossRef
Best BP. Cryoprotectant toxicity: facts, issues, and questions. Rejuvenation research. 2015; 18(5): 422-42. CrossRef
Brahm J. The permeability of red blood cells to chloride, urea and water. J Exp Biol. 2013; 216(12): 2238-46. CrossRef
Chervy P, Petcut C, Rault D, at al. Organic nanoscrolls from electrostatic interactions between peptides and lipids: assembly steps and structure. Langmuir. 2019; 35: 10648−57. CrossRef
Ciana A, Achilli C, Balduini C, Minetti G. On the association of lipid rafts to the spectrin skeleton in human erythrocytes. Biochim Biophys Acta. 2011; 1808: 183-90. CrossRef
Gordiyenko OI, Gordiyenko YuE, Linnik TP, Gordiyenko EO. Experimental determination of human erythrocyte membrane permeability coefficients for a series of amides. CryoLetters. 2005; 26(1): 65-72. PubMed
Gordiyenko OI, Linnik TP, Gordiyenko EO. Erythrocyte membrane permeability for a series of diols. Bioelectrochemistry. 2004; 62:115-8. CrossRef
Funder J, Wieth JO. Chloride and hydrogen ion distribution between human red cells and plasma. Acta Physiol Scand. 1966; 68: 234-45. CrossRef
Fung YC, Winston CO, Tsang WSO, Pacitucci P. High resolution data on the geometry of red blood cells. Biorheology. 1981;18(2): 369-85. CrossRef
Kahana E, Streichman S, Silver BL. The role of electrostatic forces in the interaction between the membrane and cytoskeleton of human erythrocytes. Biochim Biophys Acta.1991; 1066(1): 1-5. CrossRef
Murray D, Ben-Tal N, Honig B, McLaughlin S. Electrostatic interaction of myristoylated proteins with membranes: simple physics, complicated biology. Structure. 1997; 5(8): 985-9. CrossRef
Samuel E Lux IV. Anatomy of the red cell membrane skeleton: unanswered questions. Blood. 2016; 127(2): 187-99. CrossRef
Sputtek A. Cryopreservation of red blood cells and platelets. Methods Mol Biol. 2007; 368: 283-301. CrossRef
Todrin AF, Timofeyeva OV, Smolyaninova YeI et al. Physicalmathematical model of substance redistribution between the cell and its hypertonic solution environment of penetrating cryoprotectants with relevance to membrane potential. CryoLetters. 2020; 41(4): 209-15. PubMed
Valberg LS, Holt JM, Paulson E, Szivek J. Spectrochemical analysis of sodium, potassium, calcium, magnesium, copper, and zinc in normal human erythrocytes. J Clinic Invest. 1965; 44(3): 379-9. CrossRef
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
