Исследование изменений состояния эритроцитов и плазмы крови обезьян при воздействии ионизирующего излучения

Аннотация

Исследовано действие ионизирующего излучения на параметры крови обезьян (макак-резус, самцы). Животных облучали 1/10 суммарной дозы (50 сЗв) в течение 10 дней с перерывом в 2 дня (группа-1) или 1/2 суммарной дозы (50 сЗв) в течение 2 дней (группа-2). Установлено, что при первом облучении снижение гематокрита более выражено на 36-е сутки, а при втором --- на 64-е сутки. Как правило, после первого и второго облучения наблюдается снижение содержания гемоглобина, что может свидетельствовать об изменении функции кроветворной системы. С использованием КР-спектроскопии исследованы молекулярные изменения каротиноидов плазмы крови и гема гемоглобина эритроцитов. Доказано, что после облучения в группе-2 микроокружение каротиноидов в липопротеиновых комплексах плазмы становится менее вязким, чем в группе-1. Это свидетельствует о том, что на 36-е сутки в плазме крови животных группы-2 запускаются процессы, меняющие характер белок-липидных взаимодействий в липопротеиновых комплексах плазмы, в которых локализованы каротиноиды. В определенные дни после облучения происходят достоверные изменения свойств гемоглобина эритроцитов в группе-1 и группе-2 по сравнению друг с другом. Вероятно, второе облучение оказывает иное воздействие на гемоглобин эритроцитов: облучение, проводимое для группы-1, оказывает более выраженное действие на гемоглобин эритроцитов, чем для группы-2. Различие сродства гемоглобина эритроцитов к кислороду, наблюдающееся для группы-1 и группы-2 после первого облучения, не коррелируют с изменениями гематокрита или содержанием гемоглобина эритроцитов в крови, а связаны с другими процессами, влияющими на конформацию гемоглобина эритроцитов. По мнению авторов работы, результаты исследования содержания или конформации молекул каротиноидов в липопротеиновых комплексах плазмы крови позволят разработать и внедрить не только методологию диагностики состояния организма в целом, но и терапию с использованием природных антиоксидантов

Работа выполнена при финансовой поддержке проекта № FSRG-2021-0014 "Разработка и внедрение новых комплексных подходов исследования актуальных задач медицины, сельского хозяйства, промышленности, в том числе обработки драгоценных камней, а также палеонтологии, биологии, вирусологии с применением методов спектроскопии, микроскопии и радиационных технологий" (для М.Г.В. и М.С.Н), а также Междисциплинарной научно-образовательной школы Московского университета "Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология"

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Мамаева С.Н., Иванова С.М., Шутова В.В. и др. Исследование изменений состояния эритроцитов и плазмы крови обезьян при воздействии ионизирующего излучения. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2022, № 5 (104), с. 86--104. DOI: https://doi.org/10.18698/1812-3368-2022-5-86-104

Литература

[1] Grigoriev A.I., Maksimov G.V., Morukov B.V., et al. Investigation of erythrocyte shape, plasma membrane fluidity and conformation of haemoglobin haemoporphyrin under the influence of long-term space. J. Gravit. Physiol., 2004, vol. 11, no. 2, pp. 79--80.

[2] Ivanova S.M., Brazhe N.A., Luneva O.G., et al. Physical-chemical properties of plasma membrane and function of erythrocytes of cosmonauts after long-term space flight. Acta Astronaut., 2011, vol. 68, iss. 9-10, pp. 1517--1522. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2010.06.046

[3] Браже Н.А., Байжуманов А.А., Паршина Е.Ю. и др. Исследование состояния антиоксидантной системы крови и кислородтранспортных свойств эритроцитов человека в условиях 105-суточной изоляции. Авиакосмическая и экологическая медицина, 2011, т. 45, № 1, с. 40--45.

[4] Ivanova S.M., Morukov B.V., Maksimov G.V., et al. Morphological and functional features of the blood in humans during a nine-day stay in an oxygen environment with various oxygen contents. Hum Physiol., 2012, vol. 38, no. 7, pp. 786--787. DOI: https://doi.org/10.1134/S0362119712070092

[5] Иванова С.М., Лабецкая О.И., Анисимов Н. и др. Морфофункциональные свойства эритроцитов и эффективность переноса кислорода гемоглобином человека в условиях 21-суточной "сухой" иммерсии. Авиакосмическая и экологическая медицина, 2019, т. 53, № 6, с. 33--37. DOI: https://doi.org/10.21687/0233-528X-2019-53-6-33-37

[6] Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М., Высш. шк., 1999.

[7] Кудряшов Ю.Б., Беренфельд Б.С. Радиационная биофизика. М., Изд-во МГУ, 1979.

[8] Luneva O.G., Sidorenko S.V., Maksimov G.V., et al. Erythrocytes as regulators of blood vessel tone. Biochem. Moscow Suppl. Ser. A, 2015, vol. A9, no. 3, pp. 161--171. DOI: https://doi.org/10.1134/S1990747815040078

[9] Шиффман Ф.Д. Патофизиология крови. М., СПб., Бином, Невский Диалект, 2000.

[10] Allakhverdiev E.S., Khabatova V.V., Kossalbayev B.D., et al. Raman spectroscopy and its modifications applied to biological and medical research. Cells, 2022, vol. 11, iss. 3, art. 386. DOI: https://doi.org/10.3390/cells11030386

[11] Nikelshparg E.I., Grivennikova V.G., Baizhumanov A.A., et al. Probing lipids in biological membranes using SERS. Mendeleev Commun., 2019, vol. 29, iss. 6, pp. 635--637. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mencom.2019.11.009

[12] Osterrothova K., Culka A., Nemeckova K., et al. Analyzing carotenoids of snow algae by Raman microspectroscopy and high-performance liquid chromatography. Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc., 2019, vol. 212, pp. 262--271. DOI: https://doi.org/10.1016/j.saa.2019.01.013

[13] Jehlicka J., Edwards H.G.M., Osterrothova K., et al. Potential and limits of Raman spectroscopy for carotenoid detection in microorganisms: implications for astrobiology. Philos. Trans. A. Math. Phys. Eng. Sci., 2014, vol. 372, iss. 2030, art. 20140199. DOI: https://doi.org/10.1098/rsta.2014.0199

[14] Sidorenko S.V., Ziganshin R.H., Luneva O.G., et al. Proteomics-based identification of hypoxia-sensitive membrane-bound proteins in rat erythrocytes. J. Proteomics, 2018, vol. 184, pp. 25--33. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jprot.2018.06.008

[15] Slatinskaya O.V., Luneva O.G., Deev L.I., et al. Conformational changes that occur in heme and globin upon temperature variations and normobaric hypoxia. Biophysics, 2020, vol. 65, no. 2, pp. 213--221. DOI: https://doi.org/10.1134/S0006350920020220

[16] Parshina E.Yu., Yusipovich A.I., Brazhe A.R., et al. Heat damage of cytoskeleton in erythrocytes increases membrane roughness and cell rigidity. J. Biol. Phys., 2019, vol. 45, no. 4, pp. 367--377. DOI: https://doi.org/10.1007/s10867-019-09533-5

[17] Eggersdorfer M., Wyss A. Carotenoids in human nutrition and health. Arch. Biochem. Biophys., 2018, vol. 652, pp. 18--26. DOI: https://doi.org/10.1016/j.abb.2018.06.001

[18] Орлов С.Н. Котранспортеры катионов и хлора: регуляция, физиологическое значение и роль в патогенезе артериальной гипертензии. Успехи биологической химии, 2014, т. 54, с. 267--298.

[19] Atkins C.G., Buckley K., Blades M.W., et al. Raman spectroscopy of blood and blood components. Appl. Spectrosc., 2017, vol. 71, iss. 5, pp. 767--793. DOI: https://doi.org/10.1177/0003702816686593

[20] Othmane A., Bitbol M., Snabre P., et al. Influence of altered phospholipid composition of the membrane outer layer on red blood cell aggregation: relation to shape changes and glycocalyx structure. Eur. Biophys. J., 1990, vol. 18, no. 2, pp. 93--99. DOI: https://doi.org/10.1007/bf00183268

[21] Maksimov G.V., Slatinskaya O.V., Tkhor E.S., et al. The role of erythrocyte receptors in regulation of the conformation and distribution of hemoglobin. Biophysics, 2019, vol. 64, no. 1, pp. 57--61. DOI: https://doi.org/10.1134/S0006350919010123

[22] Sidorenko S.V., Luneva O.G., Novozhilova T.S., et al. Hemolysis and ATP release from human and rat erythrocytes under conditions of hypoxia: a comparative study. Biochem. Moscow Suppl. Ser. A, 2018, vol. 12, no. 2, pp. 114--120. DOI: https://doi.org/10.1134/S1990747818020125