Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Связь функционального состояния эритроцитов крови с их электрофоретической подвижностью

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Связь функционального состояния эритроцитов крови с их электрофоретической подвижностью"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

1 На правах рукописи

. к !•■;•": 1 с-о гз

Гуцаева Диана Раисовна

СВЯЗЬ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЭРИТРОЦИТОВ КРОВИ С ИХ ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКОЙ ПОДВИЖНОСТЬЮ

03.00.13. - физиология человека и животных 03.00.04. - биохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

САНКТ - ПЕТЕРБУРГ 1998

Работа выполнена в НИИ физиологии им. A.A. Ухтомского Санкт-

Петербургского государственного университета

Научный руководитель:

доктор биологических наук, с.н.с. В.Б. Мапошичев.

Научный консультант:

кандидат биологических наук, доц. В.Г. Шамратова

О^тциальные оппоненты:

доктор биологических наук, г.н.с. H.A.. Емельянов доктор биологических наук, проф. Г.В. Кудрявцева

Ведущая организация:

НИИ экспериментальной медицины РАМН

Защита диссертации состоится "_" _1998 г. в 16 часов на

заседании диссертационного совета К 063.57.09 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических наук в Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, Саикт-Петербург, Университетская наб., 7/9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. A.M. Горького Санкт-Петербургского государственного университета.

Автореферат разослан "........." ...........1998 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат биологических наук

Р.И. Коваленко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Электроповерхлостные свойства эритроцитов, определяющие такие важные показатели, как их агрегатная устойчивость, деформируемость клеток, реология крови и .интенсивность микроциркуляции в капиллярах, давно привлекают внимание исследователей. Благодаря электростатическому отталкиванию между одноименно заряженными клетками и стенками сосудов эритроциты беспрепятственно движутся по кровеносным сосудам и выполняют кислородтранспортную функцию (Чижевский, 1980). Поскольку для поддержания оптимального состояния гомсостаза форменные элементы крови должны обладать стабильным зарядом, его изменение можно считать интегральным показателем патологических сдвигов в организме (Ми-рошников и др., 1986).

Сводной характеристикой электроповерхностных свойств эритроцитов служит скорость их передвижения в электрическом поле - электрофоретиче-ская подвижность (ЭФП). Как функция величины поверхностного заряда и активности метаболизма эритроцитов, ЭФП относится к числу признаков, отражающих состояние не только отдельных клеток, но и целостного организма. От уровня ЭФП косвенно зависит поведение эритроцитов в кровеносном русле (Чижевский, 1973). В силу своей важности для нормальной жизнедеятельности оргапизма этот элекгрофизиологический показатель является одной из наиболее жёстких констант его внутренней среды (Харамоненко, Ракитян-ская, 1974).

Обеспечение высокой стабильности ЭФП эритроцитов (ЭФПЭ) предполагает существование тонких механизмов её регуляции. Однако эти механизмы до сих пор остаются невыясненными, а их изучение является актуальной проблемой физиологии и функциональной биохимии клетки.

Цель настоящей работы состояла в изучении характера связи ряда биохимических показателей эритроцитов и плазмы крови с ЭФПЭ.

Задачи исследования:

1. Изучить сопряжённость варьирования уровня малонового диальдегида в "тенях" эритроцитов и окислямости их липидов с ЭФПЭ крови;

2. Оценить влияние активности в крови антиокислителыюго фермента каталазы на ЭФПЭ;

3. Исследовать связь колебаний содержания белка в сыворотке крови с изменениями ЭФПЭ;

4. Проанализировать зависимость ЭФП эритроцитов крови от содержания в них гемоглобина.

Научная новизна работы. Результаты настоящего исследования расширяют существующие представления о взаимосвязи биохимического статуса

эритроцитов с колебаниями уровня ЭФПЭ крови. Впервые изучена дииамика сочетаемости величины ЭФПЭ с различными уровнями ряда биохимических характеристик эритроцитов и плазмы крови. Обнаружено, что при экстремальных воздействиях на организм интенсивность перекисного окисления линидов (ПОЛ) эритроцитов выступает в качестве фактора, участвующего в регуляции ЭФПЭ. Установлено, что направленность и выраженность влияния продуктов ПОЛ на электрокинетические свойства (ЭКС) эритроцитов зависит от скоростй протекания перекисных процессов в мембранных лип ид ах. Впервые вскрыты особенности связи ЭФПЭ с содержанием гемоглобина в эритроцитах, выражающиеся в том, что при общем сложном характере ковариации, в границах нормы между этими показателями существует устойчивая отрицательная линейная корреляция. Впервые продемонстрировано, что связь между электрокинетическими свойствами эритроцитов и концентрацией в крови общего сывороточного белка описывается параболической зависимостью. С помощью количественного анализа формы эритрограмм впервые прослежено влияние биохимических показателей крови на изменения в структуре эритро-цитарных популяций по их ЭФП.

Практическая значимость работы. Использование предложенной нами схемы корреляционного и регрессионного анализа позволяет выделить локальные зоны варьирования биохимических показателей крови, в которых их влияние на ЭФПЭ наиболее существенно. Такой подход повышает эффективность сравнительных исследований особенностей изменений ЭФПЭ. Полученные в работе сведения о характере контроля электроповерхностпых свойств эритроцитов мо1-ут быть полезны при разработке приемов коррекции патологических отклонений ЭФПЭ крови.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Структура эритроцитарной популяции по электрокинетическим свойствам клеток отражает их функциональное состояние.

2. Направленность и степень влияния ПОЛ в мембранах эритроцитов на ЭФПЭ определяется уровнем его интенсивности по сравнению с нормой.

3. Между содержанием гемоглобина в эритроцитах и ЭФПЭ крови существует тесная, но сложная взаимосвязь, которая носит линейный характер только в определенных интервалах колебаний этих показателей.

4. Зависимость ЭФПЭ от содержания белка в сыворотке крови проявляется лишь при его отклонениях от нормального физиологического уровня.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения результатов, выводов и списка использо-

ванной литературы. Работа иллюстрирована 17 рисунками, 2 таблицами. Библиографический указатель содержит 178 работ отечественных авторов и 41 иностранный источник.

Апробация диссертационного материала

Основные положения диссертации были представлены на конференции молодых физиологов и биохимиков России (17-24 июля 1995 г. в Санкт-Петербурге), на первом международном конгрессе исследователей слабых и сверхслабых полей и излучений в биологии и медицине (16-19 июня 1997 г. в Санкт-Петербурге).

По теме диссертации опубликовано В работ.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Экспериментальный материал получен на кафедре морфологии и физиологии человека и животных БашГУ под руководством доц. Шамратовой В.Г. Исследования проводились на крови беспородных белых крыс-самцов (п~240) с исходным весом 150-200 г, а также крови клинически здоровых лиц (п=96) и больных с заболеваниями почек (п=57). В модельных опытах по изучению варьирования величин ЭФПЭ в качестве воздействий на животных использовали затравку четыреххлористым углеродом, введение в организм анестетиков и антиоксидантов, вызывали у крыс термический ожог.

В образцах цельной крови определяли ЭФПЭ, содержание НЬ, активность каталазы (АК), в сыворотке крови - концентрацию белка. Активность ПОЛ регасгрировагш по накоплению в тенях эритроцитов малонового диаль-дегида (МДА) и по скорости поглощения кислорода мембранными лииидами.

Для получения теней эритроциты отделяли от плазмы центрифугированием крови при 1500 g в течение 10 мин, дважды промывали в охлажденном физиологическом растворе, затем гемолизировали в 20 объемах дистиллированной воды (Медди, 1979). Выделение липидов из теней эртроцитов осуществляли по методу Кейтса (1975).

Концентрацию белка в тенях эритроцитов определяли по методу Лоури, содержание малонового диальдегида - с помощью тиобарбитуровой кислота (Стальная и др., 1977). Скорость поглощения кислорода липидами мембран эритроцитов - манометрически на дифференциальной манометрической установке (Герчиков, 1990).

АК крови определяли на основе метода титрования перманганатом калия избытка перекиси водорода в кислой среде (Архипова, 1988), содержание НЪ и сывороточного белка - общепринятыми клиническими методами.

Анализ ЭФПЭ проводили на автоматической установке "Пармоквант-2" фирмы "Карл Цейс Йена" при 25°. Для регистрации ЭФПЭ 0,02 мл крови разбавляли в среде Рингера или забуференном физиологическом растворе (рН 7,4) в соотношении 1:200. Результаты сканирования 150-300 клеток каждой ал и квоты вводили в ЭВМ для расчета индивидуальных и суммарных характеристик распределения ЭФПЭ. Помимо средних значений оценивали величины коэффициентов асимметрии (Аз) и эксцесса (Ех).

Статистическую обработку полученных результатов проводили на 1ВМ методами корреляционного и регрессионного анализа с использованием стандартных пакетов программ.

Пользуясь случаем, выражаю благодарность за предоставление клинического материала проф. Ф.С. Галееву, к м.н. И.В. Кудрявцевой, за оказанную методическую помощь д.х.н., проф. А.Я. Герчикову, к.ф.-м.н. В.В. Водопьянову, за участие в расчете доз токсических препаратов и АО, а также за помощь в экспериментальной работе - асс. БГМУ З.Г. Хайбуллиной.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Сохранение ЭКС эритроцитов на оптимальном уровне крайне важно для поддержания суспензионной устойчивости и необходимых реологических характеристик движущейся крови. Именно поэтому ЭФПЭ как жизненно важный показатель относится к числу наиболее стабильных параметров внутренней среды организма. На модели стресса и ряда патологических состояний продемонстрировано, что системный механизм контроля ЭФПЭ сводится к перераспределению в общем пуле долей клеток с разной подвижностью в пропорциях, обеспечивающих постоянство суммарной величины показателя; к этому механизму нричастны также и адаптивные колебания дисперсии ЭФПЭ (Мапошичев, Шамратова, 1996).

Вопрос о том, каким образом изменение баланса субпопуляций эритроцитов с разным элеюрокинетическим потенциалом (ЭКП) обеспечивается биохимически, ещё не изучен и он, по-видимому, не имеет однозначного решения. В частности, установлено, что субпопуляции эритроцитов обладают метаболическими особенностями и по-разному вовлекаются в реакцию на стресс. Этим объясняется пестрота выявляемых изменений метаболизма эритроцитов при отдельных видах стрессорного воздействия [Шепотиновский, 1984]. В свою очередь, существует тесная связь между обменными процессами в клетке и ее электроповерхностными свойствами [Овчаренко и др., 1991]. Но, несмотря на большой объем данных о сопутствующих сдвигам ЭФПЭ изменениях отдельных биохимических показателей, имеющиеся сведения носят описательный, констатационньш оттенок. Изучение самого характера связи

биохимических признаков, определяющих функциональное состояние эритроцитов, с колебаниями уровня ЭФПЭ не проводилось. Попытка оценить эти взаимоотношения впервые предпринята в настоящей работе.

1. Изучение влияния перекисных процессов на ЭФПЭ 1.1. Взаимосвязь между характеристиками ЭФПЭ и уровнем окислительных процессов в эритроцитах

К числу процессов, способных на мембранном уровне модифицировать электроповерхпостпые свойства эритроцитов, можпо отнести окислительные реакции в мембранных липидах. Известно, что продукты ПОЛ и компоненты антноксидантной защиты, участвующие в поддержании стационарного уровня свободнорадикальных процессов (СРП) в клетках, являются важнейшими элементами регуляции физико-химических свойств мембраны.

В наших экспериментах оценить роль активности перекисных процессов в формировании ЭКП клеток позволил анализ связи между скоростью окисления липидов мембран эритроцитов (МЭ), содержанием МДА и ЭФПЭ крови крыс, находящихся под воздействием факторов про- и антиоксидантного действия.

Изучение связи между скоростью окисления мембранных липидов и ЭФПЭ проводилось нами на группах крыс, подвергнутых ожоговой травме как в присутствии, так и в отсутствии природного антиоксиданта (АО) юглона (табл.1). Видно, что на 3-й сутки после нанесения термической травмы средняя ЭФПЭ остается в пределах случайных колебаний величины признака. Согласно значению коэффициента Лб, влияние термического фактора здесь выражается в умеренном изменений профиля кривой распределения ЭФПЭ. На 14-е сутки наблюдештя зарегистрировано достоверное и довольно значительное уменьшение средней подвижности эритроцитов (на 21,7%). Введение животным юглона предотвращало снижение ЭФПЭ при термической травме, но не оказывало непосредственного влияния на ЭКП эритроцитов интактных животных. Снижение средней ЭФПЭ происходило на фоне усиления окис-ляемости липидов МЭ, причем статистически регистрируемое отклонение ЭФПЭ от уровня контроля отмечено лишь при практически десятикратном росте скорости окисления липидов (14-е сутки).

Анализ корреляций между параметрами ЭФПЭ и уровнем окисляемости их липидов показал отсутствие подобных связей у интактных животных и у крыс, которым ежесуточно вводили юглон. У животных, получавших АО при термической травме, на 3-й сутки обнаружена положительная корреляция между скоростью поглощения кислорода и Аб распределения ЭФПЭ (г—0.72). Аналогичные корреляции выявились на 14-е сутки развития ожоговой болезни у подопытных животных, защищенных и не защищенных юглопом (соот-

не!огненно г=0,75, г-0,71). В этот момент отмечены также отрицательные зависимости между уровнем окисляемости лштидов и средней ЭФПЭ: г=-0,82, г=~0,96, т.е. здесь связь скорости поглощения кислорода с ЭКП эритроцитов становится почти функциональной.

Таблица 1

Средние значения параметров ЭФП и биохимические показатели эритроци-_тов крови крыс в динамике ожоговой болезни_

Вариант опытал ЭФПЭ, х10"8м2/ухс Окисляемость липидов,х 10"°

М±ш АБ+тм Ех±тЕх моль/лхс, М+т

Контроль 0,98±0,06 -0,09±0,06 -0,43+0,12 3,2±0,1

3-й сутки

ожог 0,95±0,06 0,18±0,06* -0,1210,12 8,4±2,8*

ожог + юглон 1,04+0,01 -0,06±0,06 -0,12±0,12 3+0,82

юглон 1,03±0,01 0,01±0,06 -0,51±0,12 5,13±0,95

14-е сутки

ожог 0,77±0,03* -0,04 ±0,06 0,02+0,12 30,2±3,7*

ожог + юглоп 1,01±0,01 0,03±0,06 -0,29+0,12 1,02±0,16*

юглон 1,02+0,01 0,01±0,06 -0,18±0,12 1,65±0,35*

л В каждом из вариантов опыты проведены на 10 крысах. * Достоверно отличается от значения в контроле (р<0,05).

Для более полной и наглядной оценки взаимосвязей параметров ЭФПЭ с уровнем окисляемости липидов МЭ изменения одного показателя соизмерялись нами с градациями другого в регрессионной недетерминированной модели. Характер отношений между рассматриваемыми переменными анализировался с помощью метода наименьших квадратов.

Представленная на рис.1 линия регрессии отражает зависимость между уровнем окисляемости липидов и средней ЭФПЭ. Видно, что незначительное возрастание скорости поглощения кислорода липидами мембран (до 4,5 хЮ"6 моль/лхс) сочетается с увеличением средней подвижности эритроцитов. Дальнейшая активизация окислительных процессов в МЭ сопровождается замедлением ЭФПЭ.

1,00 1 0,95 -0, 90 -0,85 -0,80 -0,75 -0,70 -

2,2 4,2 6,2 8,20 10,2

у = 0,015х3 - 0,161х2 + 0,484х + 0,514 R2 - 0,82

Рис. 1. Зависимость ЭФПЭ от скорости ПОЛ в МЭ крыс в динамике ожоговой болезни

По оси абсцисс - скорость ПОЛ (xldr6моль/лс) По оси ординат - значения ЭФПЭ (xl(J* m2/vc)

Изучение взаимосвязи между As распределения эритроцитов по ЭФП и активностью ПОЛ показало, что нарастание асимметричности эритрограмм сопровождается усилением интенсивности ПОЛ, наиболее выраженным при накоплении в кровеносном русле долей клеток с пониженной ЭФПЭ (положительная As).

Аналогичные закономерности обнаружены нами при анализе взаимосвязей параметров ЭФПЭ с концентрацией МДА в тенях эритроцитов на модели животных, подвергавшихся раздельному и сочетанному воздействию окси-дапта ССЦ и искусственного АО ионола. Изучение связи средней ЭФПЭ и уровня МДА в МЭ выявило между ними криволинейную зависимость. Причем при относительно низком содержании продукта ПОЛ в МЭ кривая характеризуется плавным нарастанием ЭФПЭ с подъёмом уровня МДА. Существенное увеличение содержания МДА сопровождается резким снижением ЭФПЭ. Анализ взаимосвязи между As кривой распределения ЭФП и уровнем МДА показал следующее: субпопуляции эритроцитов, в которых преобладают клетки со сниженной ЭФП, отличаются наиболее высокой активностью окислительных процессов. В субпопуляциях, имеющих распределения, близкие к нормальным, чаще встречаются эритроциты с наиболее низким содержанием МДА.

Обнаруженная нами зависимость ЭФПЭ от уровня окислительных процессов в МЭ указывает на сложный характер взаимоотношений между ними. Оказалось, что при относительно низком уровне СРП в МЭ нарастанию интенсивности ПОЛ соответствует увеличение средней ЭФПЭ. Это естественно, поскольку продукты ПОЛ являются необходимым метаболическим звеном в нормальной жизнедеятельности клетки. Они обеспечивают обновление соста-

на и поддержание функций биомсмран, участвуют в энергетических процессах (Бурлакова, 1981), выполняя роль своеобразного регулятора липидного состава крови и физико-химических свойств биомембран (Владимиров, Арча-коп, 1972).

Вероятно, действие процессов ПОЛ на ЭКП в значительной мере определяется их участием в регуляции активности мембраносвязанных ферментов (Дрсваль, Финашин, 1991). Превышение определенного уровня активности реакций ПОЛ сопровождается отчетливо выраженным влиянием на ЭФПЭ противоположной направленности. Обладая высокой биоагрессивностью, продукты ПОЛ в высоких концентрациях оказывают па мембраны повреждающее действие. Так, интенсификация перекисного окисления изменяет вязкость и снижает стабильность липидной фазы, дезориентирует лшшдное мик-роокружснис, снижает конформационную стабильность и ингибирует активность №,К-АТФазы эритроцитов (Медведева и др., 1992).

1.2. Влияние активносш катал азы на элекгрокинегические свойства эритроцитов

Известно, что концентрация свободных радикалов в норме поддерживается на онределешюм уровне сбалансированным комплексом элементов регуляции. В этой связи представляет интерес информация о состоянии ангаокис-лительной системы крови, которое оценивалось нами по активности катал азы (КФ 1.11.1.6) - фермента эритроцитов, предохраняющего их от воздействия эндогенной перекиси водорода (Хочачка, Сомеро, 1988).

Наши исследования показали, что антиокислительная система эритроцитов реагирует на изменения функционального состояния организма избирательно. В частности, наиболее выраженная активация фермента отмечается при чрезвычайных воздействиях (термический ожог, воздействие ССЦ), сопровождающихся усилением реакций свободнорадикального окисления. В то же время, введение in vivo антиоксидантов интактным животным уменьшает антиоксидантный резерв крови, а введение АО животным, находящимся в состоянии интоксикации и ожоговой травмы, фактически не сказывается на активности фермента.

Анализ линейных корреляций выявил достоверную отрицательную связь между средней ЭФГ1Э и АК в группе крыс, подвергнутых ожоговой травме в присутствии АО.

Зависимость средней ЭФПЭ от АК описывается параболической лилией регрессии. Причем при относительно низком уровне активности фермента ее возрастанию соответствует некоторое увеличение ЭФПЭ. Дальнейшая активизация фермента практически не сказывается на уровне средней ЭФПЭ. Связь ЭКС эритроцитов и активности в них каталазы наиболее отчетливо

проявляется в отдельных субпопуляциях. Субпопуляции эритроцитов с повышенной подвижностью обладают более тшзкой активностью фермента, и наоборот.

Как видно, поведение ЭФПЭ при изменении активности ПОЛ и антн-окислителыюго фермента - каталазы в целом сходны. Повышение ЭФПЭ, связанное как с активизацией ПОЛ, так и каталазы, осуществляется при этом в рамках значений, видимо, имеющих место при физиологической норме. Чрезмерная активация ПОЛ на фоне высокой активности каталазы, например при ожоговой травме, сопровождается снижением уровня ЭФПЭ. Сбалансированность перекисных и антиокислительных процессов, являясь регулятором физико-химического состояния мембрапы, позволяет сохранить па достаточно устойчивом уровне ЭКП. Вероятно, его стабильность достигается с участием перераспределения в кровеносном русле эритроцитов, отличающихся своим оксидантным статусом и антиоксидаптной активностью.

2. Исследование зависимости мезвду элекгрокинстическимп свойствами эритроцитов и содержанием в них ЦЬ

На свойства и функциональное состояние эритроцитов оказывают влияние количество НЪ в эритроцитах, уровень его окешенации, сродство к кислороду, наличие производных и т.д. Нами изучена связь элекгроповерхност-ных явлений с содержанием НЬ в эритроцитах.

Учесть влияние НЬ на ЭФПЭ в концентрациях, варьирующих в достаточно широком диапазоне, нам позволило проведение экспериментов на выборках крыс, включающих интактных животных и животных, подвергнутых воздействию различных факторов: термического ожога и четыреххлористого углерода в присутствии и отсутствии АО ионола и юглона, некоторых анестетиков. Снижение уровня НЬ отмечалось при действии на организм животных CCL), в динамике ожоговой болезни, а также на высоте действия дроперидола и оксибугарата натрия. При других изученных нами воздействиях средний уровень НЬ оставался в пределах случайных колебаний величины признака.

При расчете лилейных корреляций не выявилось достоверных связей между параметрами ЭФПЭ и содержанием НЬ в рассматриваемых выборках животных.

Зависимость ЭФПЭ крови крыс от содержания в них НЬ, изученную методом регрессионного анализа, демонстрирует рис. 2. Видно, что теоретическая кривая имеет максимум ЭФП, приходящийся на концентрацию НЬ, равную 108 г/л. В интервале содержания НЬ от 108 до 138 г/л отмечается линейная зависимость, выражающаяся в уменьшении ЭФПЭ по мере увеличения содержания НЬ. За пределами этого интервала расчетная кривая изменяет направление развития (нелинейные участки). При этом характер ее поведения

указывает на то, что в этих диапазонах взаимного детерминирования (корреляций переменных) ожидать не приходится.

Изучение связи формы распределения эритроцитов по ЭФП с уровнем ИЬ в крови показало, что она проявляется по-разному в различных диапазонах варьирования показателя. Из анализа теоретически рассчитанной кривой вытекает, что интервалам содержания НЬ от 120 до 160 г/л соответствуют распределения эритроцитов по ЭФП, близкие к симметричным. Колебания концентрации НЬ за пределами этих значений коррелируют с увеличением асимметричности распределений, проявляющемся в накоплении долей клеток с повышенной ЭФП.

Регрессионный анализ взаимосвязи параметров ЭФПЭ с содержанием lib в крови у здоровых людей 17-19 лет показал наличие зависимости, описываемой уравнением параболы 4-го порядка (рис.3). В интервале значений содержания НЬ от 100 до 130 г/л связь со средней ЭФПЭ является практически линейной. При концентрации НЬ 90 г/л наблюдается достижение кривой максимума, когда дальнейшее уменьшение содержания НЬ в крови сопровождается снижением ЭФПЭ.

1,145-1 1,14 -1,135 -1,13 -1,1251,121,1151,11 -|-Г--1-1-1-1-1-1-1

100,2 108,6 117 125,4 133,8 142,2 150,6 159 167,4

у = -0,0002х" + 0.0035Х3 - 0.0242Х2 + 0,0589х + 1,093 R2 = 0,88

Рис. 2. Зависимость средней ЭФПЭ от содержания гемоглобина в крови крыс

По оси абсцисс - содержание гемоглобина (г/л)

По оси ординат - значения ЭФПЭ (xl(f m2/vc)

При рассмотрении связи содержания НЬ с характером распределения эритроцитов по ЭФП обнаружена линейная зависимость. По мере возрастания содержания НЬ от 83 до 173 г/л происходит увеличение As распределения. У лиц с низким содержанием НЬ в крови преобладают субпопуляции клеток с

повышенной ЭФП. Увеличение содержания НЬ выше 140 г/л сочетается с нормализацией гистограмм.

у = -0,0007х" + 0.0131Х3 - 0.0868Х2 + 0,2187х + 0,656 Я2 = 0,99

Рис. 3. Зависимость средней ЭФПЭ от содержания гемоглобина в крови здоровых людей

По оси абсцисс - содержание гемоглобина (г/л)

По оси ординат - значения ЭФПЭ (хНТ8 м2Л>с)

Таким образом, проведенные нами исследования показали существование тесной взаимосвязи между состоянием кислородгранспортной функции крови и ЭКС эритроцитов. В определешплх интервалах колебаний уровня НЬ зафиксирована линейная зависимость, что согласуется с результатами работы (Маес1а е1 а1, 1989), авторы которой обнаружили у эритроцитов, содержащих меньше НЬ, более высокий отрицательный заряд.

По всей видимости, взаимоотношения между содержанием ПЬ в крови и подвижностью эритроцитов строго скоординированы. Повышение элекгрофо-ретической подвижности эритроцитов при снижении в них НЬ, вероятно, является компенсаторной реакцией, направленной на возрастание суспензионной стабильности крови при ослаблении ее кислородгранспортной фупкцни. Вполне возможно, что к этому причастпы ионтранспортпые процессы в МЭ, так как содержание НЬ коррелирует с уровнем калия в крови (Маес1е й а1, 1985). В свою очередь, изменение проницаемости мембран для ионов калия, пассивной или активной, предопределяет изменение ее мембранного и, соответственно, поверхностного потенциала.

3. Изучение связи ЭФПЭ с содержащем в крови сывороточного

белка

Учитывая, что заряд клеток крови определяется не только состоянием самих клеток, но и окружающей их плазмы, представляется важным изучение связи между содержанием в крови сывороточного белка и ЭФПЭ. Макромолекулы плазмы участвуют в стабилизации взвеси эритроцитов, в силу чего последняя чувствительна к различным отклонениям белкового баланса.

При корреляционном анализе не выявлено достоверной связи между концентрацией белка в сыворотке крови и средней ЭФПЭ. Использование регрессионного анализа показало, что отношения между ними описываются кривой, имеющей параболический характер. Причём в интервале значений содержания белка от 59 до 70 г/л отмечается равномерное постепенное нарастание ЭФПЭ. При дальнейшем росте концентрации белка характер зависимости изменяется, более того намечается тенденция к сгашению ЭФГ1 (рис.4).

Рис. 4. Зависимость ЭФПЭ от концентрации сывороточного белка в крови крыс

По оси абсцисс - содержание белка (г/л) По оси ординат - значения ЭФПЭ (х!0~* м*/хс)

При анализе связей между концентрацией белка и показателем формы гистограммы распределения обнаружилось, что низкому содержанию белка в сыворотке соответствуют кривые распределения эритроцитов по ЭФП с положительной Лб. Превышение этого уровня сопровождается нормализацией гистограмм ЭФПЭ (рис.5).

Статистический анализ полученных нами данных показал, что при содержании белка в сыворотке крови, соответствующем нормативным показателям (Пименов, 1993), связь между средней ЭФПЭ и концентрацией белка не обнаруживается. При достижении верхней границы нормы происходит некоторое уменьшение ЭФПЭ, что вполне объяснимо адсорбцией белков на поверхности эритроцитарной мембраны при увеличении их содержания в сыво-

1,04-1 1,02 -

1

0,980,960,940,92 •

58,6 62,4 66,1 69,9 73,6 77,4 81,1

у = -0.0034Х2 + 0,0332х + 0,9294 И2 = 0,96

ротке крови. Эритроциты, обладающие выраженным сродством к белку, образуют прочные клеточно-белковые комплексы. Уменьшение концентрации сывороточного белка пиже границы нормы также сопровождается снижением ЭФПЭ. Более того, при нефропатологии, характеризующейся деструктивными процессами в почках, между ЭФПЭ и содержанием белка обнаруживается достоверная положительная корреляция. Можно предположить, что в основе гипопротеинемии и снижения ЭФПЭ лежат нарушения струкгурно-фупкциональной организации клеточных мембран, возникающие в результате усиления перскисных процессов, накопления эндогенных токсинов и т.д.

Рис.5. Зависимость Ах от концентрации сывороточного белка в крови людей

По оси абсцисс - содержание белка (г/л) По оси ординат - значения Ля

Изучение связи содержания белка с характером распределения эритроцитов по ЭФП позволяет объяснить снижение средней подвижности эритроцитов при возрастании концентрации белка перераспределением клеток в популяции, сопровождающимся увеличением в общем пуле доли эритроцитов с низкой ЭФП.

Проведенные эксперименты позволяют в какой-то мере прояснить биохимические механизмы регуляции ЭФП эритроцитов. Одним из существенных факторов, вносящих вклад в изменение поверхностных свойств эритро-цитарных мембран, очевидпо, является смещение оксидантно-антиоксидантного равновесия в крови. Как показали наши исследования, влияние перскисных процессов в МЭ на подвижность эритроцитов и соотношение отдельных субпопуляций в кровеносном русле определяется интенсивностью свободнорадикальных реакций. При относительно низком уровне

ПОЛ (предположительно физиологическом) его активизация благоприятствует повышению ЭФГ1Э, при чрезмерно высоком - сопровождается снижением подвижности эритроцитов. То есть активизация ПОЛ существенно модифицирует поверхностные свойства эритроцитов и отражается на структуре их популяции.

Из материалов наших исследований вытекает, что на подвижности эритроцитов существенным образом может отразиться концентрация в них НЬ. Это влияние становится ощутимым, когда содержание НЬ в крови уменьшается. Мы полагаем, что повышение подвижности эритроцитов при снижении содержания в них НЬ является компенсаторной реакцией, направленной на сохранение суспензионной стабильности крови при ослаблении ее кислород-транспортной функции. Вполне возможно, что подобная реакция противодействует значительному снижению суммарного (среднего) уровпя ЭФПЭ.

На качественный состав циркулирующих в крови эритроцитов оказывают влияние также биохимические факторы, с которыми клетки сталкиваются в сосудистом русле. К их числу относится содержание белка в сыворотке. Согласно полученным нами данным, изменение ЭФПЭ происходит лишь при значительных отклонениях концентрации белка от уровня нормы. Поэтому мы предполагаем, что вклад этого показателя в поведение ЭФПЭ крови в обычных условиях несуществен.

Таким образом, имеющиеся у нас косвенные данные демонстрируют причастность биохимических процессов к регуляции подвижности эритроцитов в состоянии нормы и при патологии. Значительной может быть и роль других, неучтенных нами характеристик, поскольку пути контроля электрокинетических свойств эритроцитов, естественно, не исчерпываются участием признаков, использованных нами. Вместе с тем проведенное исследование показало, что при всей реальности влияния биохимического статуса эритроцитов на их ЭФП имеющиеся взаимосвязи сложны и могут быть неоднозначны в разных диапазонах варьирования параметров. Эти отношения, несомненно, носят комплексный характер и требуют дальнейшего изучения.

ВЫВОДЫ

1. При воздействии на организм животных повреждающих факторов различной природы изменения биохимического статуса эритроцитов и плазмы крови сопровождаются преобразованием структуры эритроцитарных популяций по их ЭФП.

2. Характер влияния процессов перекисного окисления лишвдов в мембранах эритроцитов на ЭФПЭ неоднозначен и определяется текущим

уровнем активности этих процессов. Зависимость ЭФПЭ от скорости ПОЛ наиболее выражена при его интенсификации за пределы значений физиологической нормы.

3. Устойчивость среднего уровня ЭФПЭ в определенной мере обеспечивается за счет сбалансированности процессов НОЛ в мембранах эритроцитов и защитного действия антиоксидантной системы крови.

4. Уровень содержания НЬ в крови и электрофорегическая подвижность эритроцитов строго скоординированы. В интервале физиологических величин между ними существует обратпо пропорциональная зависимость, что указывает на тесную связь состояния кислородгранспортной функции крови с ЭФПЭ.

5. Связь ЭФПЭ с содержанием белка в сыворотке крови описывается параболической зависимостью, где плато кривой соответствует границам физиологической нормы. За пределами этого интервала изменения концентрации сывороточного белка сопровождаются снижением ЭФПЭ крови.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Шамратова В.Г., Гареев Е.М., Гуцаева Д.Р. Анализ взаимосвязей параметров электрофоретической подвижности эритроцитов и содержания в них гемоглобина//Итоги научных исследований на биологическом факультете в 1994 г.: Тез. докл. Уфа, 1995. С.64-65

2. Гуцаева Д.Р., Матюшичев В.Б., Шамратова В.Г. Механизмы контроля электрокипетических свойств эритроцитов при стрессе//Биохимические и биофизические механизмы физиологических функций: Мат. конф. молодых физиологов и биохимиков России. Санкт-Петербург, 1995. С.55

3. Мапошичев В.Б., Шамратова В.Г., Гуцаева Д.Р. Связь кислотно-щелочного состояния крови с электрофоретической подвижностью эритроцитов при патологии печени//Цитология. 1995. Т.37. № 5/6. С. 444-448

4. Матюшичев В.Б., Шамратова В.Г., Гуцаева Д.Р. Механизмы контроля электрокинетических свойств эритроцитов крови человека при эмоциональном стрессе/Щитология. 1995. Т.37. №8. С.824-828

5. Шамратова В.Г., Гареев Е.М., Гуцаева Д.Р. Стабильность зарядов эритроцитов: возможные механизмы ее обеспечения//Тез. докл. 2-го съезда физиологов Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск, 1995. С.24

6. Шамратова В.Г., Хайбуллипа З.Г., Гуцаева Д.Р. Влияние ионола на состояние эритроцитарных мембран крыс, подвергнутых действию четырех-хлористого углерода//Сб.: Эколого-гигиеническая характеристика объектов окружающей среды в районах промышленных центров. Уфа, 1995. С.63

7. Шамратова В.Г., Гареев Е.М., Лхуиова А.Р., Гуцаева Д.Р. Влияние сиободнорадикальных процессов па электрокипешческие свойства эритроци-тон//Итоги научных исследований на биологическом факультете в 1995 г.: Тез. докл. Уфа, 1996. С. 55-56

8. Matyushichev V.B., Shamratova V.G., Gutsaeva D.R. Changes of electro-cinetic properties of blood erythrocytes in presence of exogenous adrenalin// Abstr. 1 Int. Congr. "Weak and hyperweak fields and radiations in biology and medicine", St. Petersburg, 16-19 June. 1997. St. Petersburg, 1997. P.66