Effect of Perfluorane on Electric Pulse-Modified Red Blood Cell Membranes
https://doi.org/10.15360/1813-9779-2005-3-5-10
Abstract
As a plasma substitute clinical medicine uses perfluorane that is an antishock, antiischemic, and cardioprotective agent having a function of transferring O2 and CO2. The authors have investigated the interaction of perfluorane particles with human erythrocytic membranes. The erythrocytic membranes were modified with an impulse electrical field in the experiment. The induced calibrated electroporation of the membranes permitted the detection of the masked effects of perfluorane on blood cells. A clinical defibrillator was used as a source of an impulse electrical field. An electrical impulse was applied to the titanium electrodes placed into the quartz cuvette containing a red blood suspension. Perfluorane was added at concentrations of 5—100 ^l/ml of the suspension. The results were assessed by the optical density of the suspension before and after the action of perfluorane and the impulse electrical field. More than 450 experiments were carried out in three series. The authors studied the effect of perfluorane at concentrations of 10—100 ^l/ml on the modified erythrocytic membranes in the first series, the combined effect of the agent and the second electrical impulse in the second series, and the effect of perfluorane at concentrations of 5, 25, and 100 ^l/ml on the membrane upon combined exposures to positive and negative impulse electrical field in the third series. The first and second series of experiments indicated the strengthening (decelerating the rate of hemolysis) effect of perfluorane administered at small concentrations and its damaging effect given at high concentrations. Exposure to electrical fields of different directions in the second and third series made it possible to change the shear vector of charged perfluorane particles against the blood cells and to reveal a number of composite nonlinear effects of their interaction. The paper discusses the possible mechanisms of interaction of perfluorane with erythrocytic membranes, which are associated with the structural, charge, and electrochemical asymmetry of the mem-brane-perfluorane system.
About the Authors
V. V. Moroz
Research Institute of General Reanimatology, Russian Academy of Medical Sciences;
I. M. Sechenov Moscow Medical Academy; Faculty of Physics, M. V. Lomonosov Moscow State University
Ye. K. Kozlova
Research Institute of General Reanimatology, Russian Academy of Medical Sciences;
I. M. Sechenov Moscow Medical Academy; Faculty of Physics, M. V. Lomonosov Moscow State University
M. S. Bogushevich
Research Institute of General Reanimatology, Russian Academy of Medical Sciences;
I. M. Sechenov Moscow Medical Academy; Faculty of Physics, M. V. Lomonosov Moscow State University
P. Yu. Alekseyeva
Research Institute of General Reanimatology, Russian Academy of Medical Sciences;
I. M. Sechenov Moscow Medical Academy; Faculty of Physics, M. V. Lomonosov Moscow State University
A. M. Chernysh
Research Institute of General Reanimatology, Russian Academy of Medical Sciences;
I. M. Sechenov Moscow Medical Academy; Faculty of Physics, M. V. Lomonosov Moscow State University
References
1. Бакулин М. К., Кучеренко А. С., Золотарев А. Г. Кривошеина Н. А. Нужна ли «голубая кровь» микроорганизмам? Медицина 2003; 2: 7—11.
2. Григорьев Е. В., Чурляев Ю. А. Использование перфторана с целью интенсивной коррекции повреждения гематоперитонеального барьера при распространенном перитоните. В кн.: Материалы конф. Основные общепатологические и клинические закономерности развития критических, терминальных и постреанимационных состояний. Принципы их коррекции. М.; 2003: 21—23.
3. Кожура В. Л., Басараб Д. А., Голубев А. М. и др. Реперфузионный синдром при критической интестинальной ишемии и его коррекция перфтораном. В кн.: Материалы конф. Основные общепатологические и клинические закономерности развития критических, терминальных и постреанимационных состояний. Принципы их коррекции. М.; 2003: 71—75.
4. Плясунова С. А., Айвазова Д. Х., Сметанина Н. С. и др. Мембранопротективное действие перфторана на эритроциты здоровых и больных наследственными мембранопатиями. В кн.: Материалы 12 междунар. конф. Перфторуглеродные соединения в медицине и биологии. Пущино; 2003: 188—189.
5. Козлова Е. К., Черняев А. П., Черныш А. М. и др. Действие пучка ускоренных электронов на динамику электропорации биологических мембран. Медицинская физика 2003; 17 (1): 50—56.
6. Козлова Е. К., Шаракшанэ А. С., Богушевич М. С. и др. Экспериментальное исследование действия дефибриллирующих импульсов различной формы в совокупности с повреждающими физическими факторами на мембраны клеток. В кн.: Материалы конф. Основные общепатологические и клинические закономерности развития критических, терминальных и постреанимационных состояний. Принципы их коррекции. М.; 2003: 76—77.
7. Мороз В. В., Богушевич М. С., Козлова Е. К., и др. Комбинированное действие импульсного электрического поля и перфторана на мембраны биологических клеток. Там же: 106—107.
8. Богушевич М. С., Востриков В. А., Черныш А. М. Экспериментальные и теоретические проблемы электрической дефибрилляции сердца. Вестн. РАМН 1997; 10: 36—44.
9. Мороз В. В., Богушевич М. С.,Черныш А. М. и др. Экспериментальное исследование действия дефибриллирующих импульсов разной формы на биологические мембраны. Бюл. эксперим. биологии и медицины 2004; 137 (2): 140—144.
10. Черныш А. М. Биомеханика неоднородностей сердечной мышцы. М.: Наука; 1993.
11. А. De Bruin K., Krassowska W. Modeling electroporation in a single cell. Effects of field strength and rest potential. Biophys. J. 1999; 77 (3): 1213—1224.
12. Cansell A. Efficacite et securite des nouvelles formas d. ondes de defibrillation cardiaque transthoracique impulsions biphasiques. La revue des SAMU 2000; 22 (6): 280—294.
13. Walcott G. P., Killingsworth C. R., Ideker R. E. Do clinically relevant transthoracic defibrillation energies myocardial damage and dysfunction? Resuscitation 2003; 59 (1): 59—70.
14. Рубин А. Б. Биофизика. 2-е изд. М.: Книжный дом «Университет»; 1999.
15. Кармен Н. Б., Милютина Н. П., Орлов А. А. и др. Влияние плеторического введения перфторана на параметры структурно-функционального состояния мембран эритроцитов. В кн.: Материалы 12 междунар. конф. Перфторуглеродные соединения в медицине и биологии. Пущино; 2003: 122—125.
16. Teruel M. N., Meyer N. Electroporation-induced formation of individual calcium entry sites in the cell body and processes of adherent cells. Biophys. J. 1997; 73 (4): 1785—1796.
17. Tekle E., Astumian R. D., Friauf W. A., Chock P. B. Asymmetric Pore Distribution and Loss of Membrane Lipid in Electroporated DOPC Vesicles. Biophys. J. 2001; 81 (2): 960—968.
18. Геннис Р. Биомембраны. М. : Мир; 1997.
19. Капцов В. В. Дисперсность и электрическая проводимость перфторуглеродных эмульсий. Там же: 203—218.
Review
For citations:
Moroz V.V., Kozlova Ye.K., Bogushevich M.S., Alekseyeva P.Yu., Chernysh A.M. Effect of Perfluorane on Electric Pulse-Modified Red Blood Cell Membranes. General Reanimatology. 2005;1(3):5-10. (In Russ.) https://doi.org/10.15360/1813-9779-2005-3-5-10
Views:
1056
Email this article 