rmtОбщая реаниматологияGeneral Reanimatology1813-97792411-7110FSBI "SRIGR" RAMS10.15360/1813-9779-2012-6-5rmt-170Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL INVESTIGATIONSИзменения структуры мембран эритроцитов при действии геминаHemin_Induced Changes in the Red Blood Cell Membrane StructureМорозВ. ВMorozV. V.-КозловаЕ. К.KozlovaE. K.orbf@mail.ruЧернышА. М.ChernyshA. M.-ГудковаО. Е.GudkovaO. E.-БушуеваА. В.BushuyevaA. V.-20122012201286Том VIII № 6 2012 г.55Copyright © Мороз В.В., Козлова Е.К., Черныш А.М., Гудкова О.Е., Бушуева А.В., 20122012Мороз В.В., Козлова Е.К., Черныш А.М., Гудкова О.Е., Бушуева А.В.Moroz V.V., Kozlova E.K., Chernysh A.M., Gudkova O.E., Bushuyeva A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.reanimatology.com/rmt/article/view/170

Цель исследования — исследовать изменение наноструктуры мембран эритроцитов при воздействии гемина на кровь в различных концентрациях. Материал и методы. Исследования проводили in vitro на цельной крови человека, в которую добавляли гемин. Наноструктуру мембран эритроцитов изучали с помощью атомной силовой микроскопии. Заключение. Экспериментально установлено, что гемин оказывал специфическое воздействие на наноструктуру мембран эритроцитов, образуя домены на поверхности. Характерный размер зернистых структур в доменах составил 100—200 нм, что совпадает с характерным размером спектринового матрикса. Эффект образования доменов носил пороговый характер и проявлялся только при определенных концентрациях (1,3—1,7 мМ). Данные результаты могут быть положены в основу изучения воздействия производных гемоглобина на красные клетки крови. Ключевые слова: мембраны эритроцитов, гемин, наноструктура, атомная силовая микроскопия.

Objective: to determine whether the supplementation with hemin affects the nanostructure of red blood cell memranes. Subjects and methods. Human whole blood was supplemented or not with hemin and nanostructure of red blood cell membranes was studied using atomic force microscopy. Conclusion. Experiments demonstrated that hemin exerted a specific effect on the nanostructure of red blood cell membranes to form domains upon their surface. The size of granular structures in the domains was 100—200 nm, which coincides with that of a spectrin matrix. The effect of domain generation possesed threshold character starting from hemine concentrations of 1.3—1.7 mM. These results demonstrate the potential of the use of nanostructural changes within the erythrocyte membrane as surrogate biomarkers of erythrocyte response to hemoglobin derivatives in future studies. Key words: red blood cell membranes, hemin, nanostructure, atomic force microscopy.

ReferencesBelcher J.D., Beckman J.D., Balla G., Balla J., Vercellotti G.Antioxid. Redox. Signal.Belcher J.D., Beckman J.D., Balla G., Balla J., Vercellotti G.Antioxid. Redox. Signal.Gatidis S., Foller M., Lang F.Hemin-induced suicidal erythrocyte death.Ann. Hematol.2009; 88 (8): 721—726.Gatidis S., Foller M., Lang F.Hemin-induced suicidal erythrocyte death.Ann. Hematol.2009; 88 (8): 721—726.Li S.D., Su Y.D., Li M., Zou C.G.Hemin-mediated hemolysis in erythro-cytes: effects of ascorbic acid and glutathione.Acta Biochim. Biophys. Sin. (Shanghai).2006; 38 (1): 63—69.Li S.D., Su Y.D., Li M., Zou C.G.Hemin-mediated hemolysis in erythro-cytes: effects of ascorbic acid and glutathione.Acta Biochim. Biophys. Sin. (Shanghai).2006; 38 (1): 63—69.Kanias T., Acker J.P.Mechanism of hemoglobin-induced cellular injury in desiccated red blood cells.Free Radic. Biol. Med.2010; 49 (4): 539—547.Kanias T., Acker J.P.Mechanism of hemoglobin-induced cellular injury in desiccated red blood cells.Free Radic. Biol. Med.2010; 49 (4): 539—547.Kozlova E.K., Cherniaev A.P., Alekseeva P.Iu., Blizniuk U.A., Chernysh A.M., Nazarova M.A.The diagnostic of membranes’ state after exposure of gamma-radiation of small doses.Radiats. Biol. Radioecol.2005; 45 (6): 653—656.Kozlova E.K., Cherniaev A.P., Alekseeva P.Iu., Blizniuk U.A., Chernysh A.M., Nazarova M.A.The diagnostic of membranes’ state after exposure of gamma-radiation of small doses.Radiats. Biol. Radioecol.2005; 45 (6): 653—656.Cui Y., Guo Z., Zhao Y., Zheng Y., Qiao Y., Cai J., Liu S.Reactive effect of low intensity He-Ne laser upon damaged ultrastructure of human ery-throcyte membrane in Fenton system by atomic force microscopy.Acta Biochim. Biophys. Sin. (Shanghai).2007; 39 (7): 484—489.Cui Y., Guo Z., Zhao Y., Zheng Y., Qiao Y., Cai J., Liu S.Reactive effect of low intensity He-Ne laser upon damaged ultrastructure of human ery-throcyte membrane in Fenton system by atomic force microscopy.Acta Biochim. Biophys. Sin. (Shanghai).2007; 39 (7): 484—489.Umbreit J.Methemoglobin-it’s not just blue: a concise review.Am. J. Hematol.2007; 82 (2): 134—144.Umbreit J.Methemoglobin-it’s not just blue: a concise review.Am. J. Hematol.2007; 82 (2): 134—144.Solar I., Muller-Eberhard U., Shviro Y., Shaklai N.Long-term intercalation of residual hemin in erythrocyte membranes distorts the cell.Biochim. Biophys. Acta.1991; 1062 (1): 51—5Solar I., Muller-Eberhard U., Shviro Y., Shaklai N.Long-term intercalation of residual hemin in erythrocyte membranes distorts the cell.Biochim. Biophys. Acta.1991; 1062 (1): 51—5Moroz V. V., Chernysh A.M., Kozlova E.K., Borshegovskaya P. Y., Bliznjuk UA., Rysaeva R.M., Gudkova O.Y.Comparison of red blood cell membrane microstructure after different physicochemical influences: atomic force microscope research.J. Crit.Care.2010; 25 (3): e1-e12.Moroz V. V., Chernysh A.M., Kozlova E.K., Borshegovskaya P. Y., Bliznjuk UA., Rysaeva R.M., Gudkova O.Y.Comparison of red blood cell membrane microstructure after different physicochemical influences: atomic force microscope research.J. Crit.Care.2010; 25 (3): e1-e12.Черныш А.М., Козлова Е.К., Мороз В.В., Борщеговская ПЮ., Близнюк У А., Рысаева Р.М.Поверхность мембран эритроцитов при калиброванной электропорации: исследование методом атомной силовой микроскопии.Бюл. эксперим. биологии и медицины.2009; 148 (9): 347—352.Черныш А.М., Козлова Е.К., Мороз В.В., Борщеговская ПЮ., Близнюк У А., Рысаева Р.М.Поверхность мембран эритроцитов при калиброванной электропорации: исследование методом атомной силовой микроскопии.Бюл. эксперим. биологии и медицины.2009; 148 (9): 347—352.Мороз В.В., Черныш А. М., Козлова Е.К., Сергунова ВА., Гудкова О.Е., Федорова М.С., Кирсанова А.К., Новодержкина И.С.Нарушения наноструктуры мембран эритроцитов при острой кровопотере и их коррекция перфторуглеродной эмульсией.Общая реаниматология.2011; 7 (2): 5—9.Мороз В.В., Черныш А. М., Козлова Е.К., Сергунова ВА., Гудкова О.Е., Федорова М.С., Кирсанова А.К., Новодержкина И.С.Нарушения наноструктуры мембран эритроцитов при острой кровопотере и их коррекция перфторуглеродной эмульсией.Общая реаниматология.2011; 7 (2): 5—9.Мороз В.В., Кирсанова А.К., Новодержкина И.С., Козлова Е.К., Борщеговская П.Ю., Близнюк У.А., Александрин В.В., Черныш А.М.Изменения ультраструктуры поверхности мембран эритроцитов после кровопотери и их коррекция лазерным облучением.Общая реаниматология.2010; 6 (2): 5—9.Мороз В.В., Кирсанова А.К., Новодержкина И.С., Козлова Е.К., Борщеговская П.Ю., Близнюк У.А., Александрин В.В., Черныш А.М.Изменения ультраструктуры поверхности мембран эритроцитов после кровопотери и их коррекция лазерным облучением.Общая реаниматология.2010; 6 (2): 5—9.Мороз В.В., Голубев А.М., Черныш А.М., Козлова Е.К., Васильев В.Ю., Гудкова О.Е., Сергунова В.А., Федорова М.С.Изменения структуры поверхности мембран эритроцитов при длительном хранении донорской крови.Общаяреаниматология.2012; 8 (1): 5—12.Мороз В.В., Голубев А.М., Черныш А.М., Козлова Е.К., Васильев В.Ю., Гудкова О.Е., Сергунова В.А., Федорова М.С.Изменения структуры поверхности мембран эритроцитов при длительном хранении донорской крови.Общаяреаниматология.2012; 8 (1): 5—12.Girasole M., Pompeo G., Cricenti A., Longo G., Boumis G., Bellelli A., Amiconi S.The how, when, and why of the aging signals appearing on the human erythrocyte membrane: an atomic force microscopy study of surface roughness.Nanomedicine.2010; 6 (6): 760—768.Girasole M., Pompeo G., Cricenti A., Longo G., Boumis G., Bellelli A., Amiconi S.The how, when, and why of the aging signals appearing on the human erythrocyte membrane: an atomic force microscopy study of surface roughness.Nanomedicine.2010; 6 (6): 760—768.Kozlova E., Chernysh A., Moroz V., Sergunova V., Gudkova O., Fedorova M., Kuzovlev A.Opposite effects of electroporation of red blood cell membranes under the influence of zinc ions.Acta Bioeng. Biomech.2012; 14 (1): 3—13.Kozlova E., Chernysh A., Moroz V., Sergunova V., Gudkova O., Fedorova M., Kuzovlev A.Opposite effects of electroporation of red blood cell membranes under the influence of zinc ions.Acta Bioeng. Biomech.2012; 14 (1): 3—13.Moroz V.V., Kirsanova A.K., Novodergkina I.S., Alexandrin V.V., Chernysh A.M., Kozlova E.K.Macro- and microstructure of erythro-cyte membranes under acute massive hemorrhage and subsequent blood reinfusion.Semin. Cardiothorac. Vasc. Anesth.2010; 14 (4): 248—255.Moroz V.V., Kirsanova A.K., Novodergkina I.S., Alexandrin V.V., Chernysh A.M., Kozlova E.K.Macro- and microstructure of erythro-cyte membranes under acute massive hemorrhage and subsequent blood reinfusion.Semin. Cardiothorac. Vasc. Anesth.2010; 14 (4): 248—255.Mohandas N., Gallagher P.G.Red cell membrane: past, present, and future.Blood.2008; 112 (10): 3939—3948.Mohandas N., Gallagher P.G.Red cell membrane: past, present, and future.Blood.2008; 112 (10): 3939—3948.Kodippili G.C., Spector J., Sullivan C., Kuypers F.A., Labotka R., Gallagher P.G., Ritchie K., Low P.S.Imaging of the diffusion of single band 3 molecules on normal and mutant erythrocytes.Blood.2009; 113 (24): 6237—6245.Kodippili G.C., Spector J., Sullivan C., Kuypers F.A., Labotka R., Gallagher P.G., Ritchie K., Low P.S.Imaging of the diffusion of single band 3 molecules on normal and mutant erythrocytes.Blood.2009; 113 (24): 6237—6245.Chernysh A.M., Kozlova E.K., Moroz V.V.Nanostructure of red blood cell membrane under critical state. Atomic force microscopy and calibrated electroporation. European Summit for Clinical Nanomedicine. Conference proceedings. Loffler B., Hunziker P. (ed.). Basel, Switzerland; 2012: 112—113.Chernysh A.M., Kozlova E.K., Moroz V.V.Nanostructure of red blood cell membrane under critical state. Atomic force microscopy and calibrated electroporation. European Summit for Clinical Nanomedicine. Conference proceedings. Loffler B., Hunziker P. (ed.). Basel, Switzerland; 2012: 112—113.Park Y., Best C.A., Auth T., Gov N.S., Safran SA., Popescu G., Suresh S., Feld M.S.Metabolic remodeling of the human red blood cell membrane.Proc. Natl. Acad. Sci. USA.2010; 107 (4): 1289—1294.Park Y., Best C.A., Auth T., Gov N.S., Safran SA., Popescu G., Suresh S., Feld M.S.Metabolic remodeling of the human red blood cell membrane.Proc. Natl. Acad. Sci. USA.2010; 107 (4): 1289—1294.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.