Nanostructure of Red Blood Cell Membranes in Premature Neonates with Respiratory Distress Syndrome

Objective: to study the nanostructure of red blood cell membranes in premature babies with neonatal respiratory distress syndrome (NRDS), by applying atomic force microscopy. Subjects and methods. The investigation included 27 newborn infants, of them 13 premature babies with NRDS formed a study group. The mean gestational age was 33.1±2.3 weeks; their birth weight was 1800±299.3 g. A comparison group consisted of 14 full-term babies with favorable pregnancy and term labor. The mean gestational age of the babies was 39.4±0.5 weeks; their birth weight was 3131.7±588.8 g; the infants had a one minute Apgar score of 8±0.4. Their red blood cells were examined using an atomic force microscope. The objects to be examined were residual umbilical cord blood (RUCB) from the premature infants; central venous blood after 7 hours of birth and neonatal venous blood taken on day 7 of life. Results. RUCB from full-term babies contained planocytes that were a major morphological type of red blood cells. In physiological pregnancy and acute fetal hypoxia, the morphological composition of red blood cells in premature neonates with NRDS was close to that in full-term babies. The planocytes are also a major morphological type of red blood cells in the premature infants; the frequency of their occurrence varies. Stomatocytes are typical of all the neonates in the NRDS group; their frequency levels vary greatly: from 8 to 65% of the total number of erythrocytes. The examination revealed that the premature infants of 31—36 weeks gestation were characterized by abnormal erythrocyte shapes that showed a high variability. At birth, the premature babies were found to have changes in the nanostructure of red blood cell membranes, which were influenced by intrauterine hypoxia. The first-order value reflecting flickering in the red blood cell membrane varies to the most extent. Conclusion. Atomic force microscopy showed that the greatest changes in the structure of red blood cell membranes were found in RUCB. The premature babies with NRDS had intrauterine poikilocytosis caused by unfavorable factors, as confirmed by the presence of multiple correlations. Analysis of the nanostructure of red blood cell membranes revealed that the first-order value reflecting flickering in the red blood cell membrane was most sensitive; this indicator showed a slow normalization. Correspondence to: Key words: red blood cell membrane, nanostructure, planocytes, stomatocytes, premature newborn infants, respiratory distress syndrome.

1. Гущина Ю.Ю., Плескова С.Н., Звонкова М.Б.Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования.

2. Мороз В.В., Козлова Е.К., Черныш А.М., Гудкова О.Е., Бушуева А.В.Изменения структуры мембран эритроцитов при действии гемина.Общая реаниматология.2012; 8 (6): 5—10.

3. Льюис С.М., Вэйн Б., Бэйтс И.Практическая и лабораторная гематология. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2009: 672.

4. Шиффман Д.Ф.Патофизиология крови. М.-СПб.: Бином-Невский Диалект; 2000: 448.

5. Карташова Н.М., Кидалов В.И., Наумова Э.М., Хадарцев А.А.Изменения конфигурации ультраструктуры эритроцитов в экстремальных для клеток условиях.Вестн. новых мед. технологий.2005; 11 (1): 5—8.

6. Карташова Н.М., Кидалов В.И., Наумова Э.М., Хадарцев АА., Цого-ев А.С.К вопросу о физиологической значимости изменения формы, ультраструктуры и флуоресценции эритроцитов периферической крови при их трансформации в стоматоциты.Вестн. новых мед. технологий.2005; 11 (1): 8—11.

7. Серебрякова Е.Н., Волосников Д.К., Симакова Н.В.Морфология эритроцитов и показатели перекисного окисления липидов в плазме у новорождённых с синдромом полиорганной недостаточности.Педиатрия.2012; 91 (1): 25—31.

8. Ковтун О.П., Шершнев В.Н.Динамические исследования показателей периферической крови у глубоконедоношенных детей в неона-тальном периоде. Мат-лы конф.Бюл. Сибирского отделения РАМН.Новосибирск; 2008: 15—17.

9. Стоцкая Г.Е., Литвинова А.М., Пестряева Л.А.Особенности гемо-поэза в раннем неонатальном периоде у детей с экстремально низкой массой тела.Педиатрия.2010; 89 (1): 37—40.

10. Перепелица С.А., Голубев А.М., Мороз В.В., Алексеева С.В., Буева Ж.В., Редина Н.В., Шульга Р.А., Салазкина Т.А., Леонтюк Н.В.Провоспалительные и противовоспалительные цитокины у недоношенных новорождённых с ОРДС.Общаяреаниматология.2009; 5 (6): 21—30.

11. Lim F.T., Scherjon S.A., Beckhoven J.M., Brand A., Kanhai H.H., Hermans J.M., Falkenburg J.H.Association of stress during delivery with increased numbers of nucleated cells and hematopoietic progenitor cells in umbilical cord blood.Am. J. Obstet. Gynecol.2005; 183 (5): 1144—1152. PMID: 11084556

12. Зимина Н.Н., Румянцев С.А., Майорова О.А., Яковлева М.В., Курцер М.А.Особенности клеточного состава пуповинной крови доношенных новорождённых при различных вариантах острой и хронической гипоксии плода.Вопросыпракт. педиатрии.2010; 5 (3): 16—20.

13. McCarthy J.M., Capullari T., Thomson Z., Zhu Y., Spellacy W.N.Umbilical cord nucleated red blood cell counts: normal values and the effect of labor.J. Perinatol.2006; 26 (2): 89—92.http://dx.doi.org/10.1038/sj.jp.7211437. PMID: 16407961

14. КононенкоВ.Л.Фликкер эритроцитов. 2. Результаты экспериментальных исследований.Биол. мембраны.2009; 26 (5): 451—467.

15. Черныш А.М., Козлова Е.К., Мороз В.В., Борщеговская П.Ю., Близ-нюк 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.

16. Мороз В.В., Черныш А.М., Козлова Е.К., Сергунова В.А., 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.

17. Мороз В.В., Кирсанова А.К., Новодержкина И.С., Александрин В.В., Назарова Г.А.Мембранопротекторное действие перфторана на эритроциты при острой кровопотере (экспериментальное исследование).Общая реаниматология.2011; 7 (1): 5—10.

18. Мороз В.В., Голубев А.М., Черныш А.М., Козлова Е.К., Васильев В.Ю., Гудкова О.Е., Сергунова В.А., Фёдорова М.С.Изменения структуры поверхности мембран эритроцитов при длительном хранении донорской крови.Общая реаниматология.2012; 8 (1): 5—12.