107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
Viktor V. Moroz
Александр Михайлович Черныш
107031, Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
Alexander M. Chernysh
25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow
107031, Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2; 119991, Москва, ул. Большая Пироговская, д.2, стр. 4
25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow; Bolshaya Pirogovskaya Str., Bldg. 4, 119991 Moscow
В данной статье освещены опубликованные гипотезы, связанные с возможностью проникновения коронавируса SARS-CoV-2 в кровеносное русло, его взаимодействия с эндотелием сосудов, эритроцитами, гемоглобином и его фрагментами. В результате такого взаимодействия возможен выход иона железа в кровеносное русло и, как следствие, возникновение цитокинового шторма. В этом контексте представляется важным поиск цитопротекторов, которые могут блокировать такие процессы. Одним из таких препаратов может явиться перфторуглеродная эмульсия.
Цель работы — показать возможности биофизических методов для исследования молекулярных механизмов действия SARS-CoV-2 на эритроциты и гемоглобин человека и восстанавливающее и цитопротекторное действие перфторуглеродной эмульсии при окислении иона железа в геме.
Материалы и методы. Использовали спектроскопию высокого разрешения, атомную силовую микроскопию, атомно-силовую спектроскопию, электропорацию. Действовали на кровь окисляющими агентами различной природы. Добавляли перфторуглеродную эмульсию в различных концентрациях и исследовали ее действие при различном времени инкубации. Концентрацию производных гемоглобина, рассчитывали с учетом мультиколлинеарности, проводили статистический анализ результатов.
Результаты. Показали, что при окислении иона железа в геме перфторуглеродная эмульсия вызывает эффективное восстанавливающее и цитопротекторное действие: Fe3+ восстанавливался до Fe2+. Степень восстановления MetHb до HbO2 и Hb зависела от концентрации окисляющего агента и времени инкубации. Наблюдали изменение содержания MetHb от (80-90)% до (5-12)%. Перфторугле-родная эмульсия в клинических концентрациях способствовала устранению локальных дефектов мембран и восстанавливала нормальную морфологию эритроцитов.
Заключение. В фокусе рассмотренных гипотез использование перфторуглеродной эмульсии может стать эффективным методом для блокирования последствий воздействия коронавируса на элементы кровеносной системы и восстановления функционального газообмена.
This paper highlights published hypotheses on the possibility of coronavirus SARS-CoV-2 entry into the bloodstream, its interaction with vascular endothelium, red blood cells, hemoglobin and its fragments. As a result of such interaction, iron ions may be released into the bloodstream and, subsequently, a cytokine storm may occur. In this context, it is important to find a cytoprotective agent capable of blocking such processes. The perfluorocarbon emulsion could be a candidate for this role.
The aim of the paper is to show the feasibility of biophysical methods to study the molecular mechanisms of action of SARS-CoV-2 on human red blood cells and hemoglobin as well as the restorative and cytoprotective effect of the perfluorocarbon emulsion during Fe2+ oxidation in heme.
Materials and methods. High resolution spectroscopy, atomic force microscopy, atomic force spectroscopy, electroporation were used. Blood was exposed to oxidizing agents of different nature. Perfluorocarbon emulsion was added in various concentrations and its effect at various incubation times was studied. Concentration of hemoglobin derivatives was calculated considering multicollinearity, and statistical analysis of the results was performed.
Results. The perfluorocarbon emulsion was shown to have an effective restorative and cytoprotective action in iron ion oxidation in the heme: Fe3+ was restored to Fe2+. The degree of MetHb reduction to HbO2 and Hb depended on the concentration of the oxidizing agent and incubation time. We observed a change in MetHb content from 80-90% to 5-12%. The perfluorocarbon emulsion in clinical concentrations helped eliminate local membrane defects and restored normal erythrocyte morphology.
Conclusion. In the light of the studied hypotheses, the use of perfluorocarbon emulsion can become an effective method for blocking the consequences of coronavirus effect on the blood cells and restoring a normal gas exchange.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.