Кинетика осмотических реакций ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови человека на этапе удаления из них проникающего криопротектора
Изучали поведение ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови человека при их перенесении из растворов ДМСО, 1,2 пропандиола (ПД) и глицерина. С использованием модифицированной модели Кедем-Качальского определены коэффициенты проницаемости плазматических мембран клеток на этапе удален...
Gespeichert in:
| Datum: | 2002 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2002
|
| Schriftenreihe: | Проблемы криобиологии и криомедицины |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134284 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Кинетика осмотических реакций ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови человека на этапе удаления из них проникающего криопротектора / В.С. Холодный, Л.Ф. Розанов // Проблемы криобиологии. — 2002. — № 3. — С. 24–29. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-134284 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1342842018-06-14T03:04:14Z Кинетика осмотических реакций ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови человека на этапе удаления из них проникающего криопротектора Холодный, В.С. Розанов, Л.Ф. Теоретическая и экспериментальная криобиология Изучали поведение ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови человека при их перенесении из растворов ДМСО, 1,2 пропандиола (ПД) и глицерина. С использованием модифицированной модели Кедем-Качальского определены коэффициенты проницаемости плазматических мембран клеток на этапе удаления из них проникающего криопротектора. Вивчали поведінку ядровмісних клітин кісткового мозку миші і кордової крові людини при їх перенесенні з розчинів ДМСО, 1,2 пропандіолу і гліцерину. З використанням модифікованої моделі Кедем-Качальського визначено коефіцієнти проникності плазматичних мембран клітин на етапі вилучення з них проникного кріопротектора. The behaviour of nucleated cells of mice bone marrow and human cord blood during their transfer out of DMSO, 1,2-propane diol (PD) and glycerol solutions has been studied. Using modified model of Kedem-Katchalsky the penetration coefficients of plasmatic membranes of cells at the stage of cryoprotectant removal out of them were determined. 2002 Article Кинетика осмотических реакций ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови человека на этапе удаления из них проникающего криопротектора / В.С. Холодный, Л.Ф. Розанов // Проблемы криобиологии. — 2002. — № 3. — С. 24–29. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0233-7673 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134284 577.31:611-018.46.013.68:547.42:57.085 ru Проблемы криобиологии и криомедицины Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Теоретическая и экспериментальная криобиология Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| spellingShingle |
Теоретическая и экспериментальная криобиология Теоретическая и экспериментальная криобиология Холодный, В.С. Розанов, Л.Ф. Кинетика осмотических реакций ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови человека на этапе удаления из них проникающего криопротектора Проблемы криобиологии и криомедицины |
| description |
Изучали поведение ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови человека при их перенесении из растворов ДМСО, 1,2 пропандиола (ПД) и глицерина. С использованием модифицированной модели Кедем-Качальского определены коэффициенты проницаемости плазматических мембран клеток на этапе удаления из них проникающего криопротектора. |
| format |
Article |
| author |
Холодный, В.С. Розанов, Л.Ф. |
| author_facet |
Холодный, В.С. Розанов, Л.Ф. |
| author_sort |
Холодный, В.С. |
| title |
Кинетика осмотических реакций ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови человека на этапе удаления из них проникающего криопротектора |
| title_short |
Кинетика осмотических реакций ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови человека на этапе удаления из них проникающего криопротектора |
| title_full |
Кинетика осмотических реакций ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови человека на этапе удаления из них проникающего криопротектора |
| title_fullStr |
Кинетика осмотических реакций ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови человека на этапе удаления из них проникающего криопротектора |
| title_full_unstemmed |
Кинетика осмотических реакций ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови человека на этапе удаления из них проникающего криопротектора |
| title_sort |
кинетика осмотических реакций ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови человека на этапе удаления из них проникающего криопротектора |
| publisher |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| publishDate |
2002 |
| topic_facet |
Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134284 |
| citation_txt |
Кинетика осмотических реакций ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови человека на этапе удаления из них проникающего криопротектора / В.С. Холодный, Л.Ф. Розанов // Проблемы криобиологии. — 2002. — № 3. — С. 24–29. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| series |
Проблемы криобиологии и криомедицины |
| work_keys_str_mv |
AT holodnyjvs kinetikaosmotičeskihreakcijâdrosoderžaŝihkletokkostnogomozgamyšiikordovojkrovičelovekanaétapeudaleniâiznihpronikaûŝegokrioprotektora AT rozanovlf kinetikaosmotičeskihreakcijâdrosoderžaŝihkletokkostnogomozgamyšiikordovojkrovičelovekanaétapeudaleniâiznihpronikaûŝegokrioprotektora |
| first_indexed |
2025-07-09T20:41:06Z |
| last_indexed |
2025-07-09T20:41:06Z |
| _version_ |
1837203370234871808 |
| fulltext |
ÏÐÎÁËÅÌÛ
ÊÐÈÎÁÈÎËÎÃÈÈ
2002, ¹ 3
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
2002, ¹ 3
24
УДК 577.31:611-018.46.013.68:547.42:57.085 UDC 577.31:611-018.46.013.68:547.42:57.085
Êèíåòèêà îñìîòè÷åñêèõ ðåàêöèé ÿäðîñîäåðæàùèõ êëåòîê êîñòíîãî ìîçãà
ìûøè è êîðäîâîé êðîâè ÷åëîâåêà íà ýòàïå óäàëåíèÿ èç íèõ
ïðîíèêàþùåãî êðèîïðîòåêòîðà
Â.Ñ. ÕÎËÎÄÍÛÉ, Ë.Ô. ÐÎÇÀÍÎÂ
Èíñòèòóò ïðîáëåì êðèîáèîëîãèè è êðèîìåäèöèíû ÍÀÍ Óêðàèíû, ã. Õàðüêîâ
Kinetics of Osmotic Responses of Nucleated Cells of Mice Bone Marrow
and Human Cord Blood at the Stage of Penetrating
Cryoprotectant Removal
KHOLODNYY V.S., ROZANOV L.F.
Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the National Academy
of Sciences of the Ukraine, Kharkov
Изучали поведение ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови человека при их перенесении из
растворов ДМСО, 1,2 пропандиола (ПД) и глицерина. С использованием модифицированной модели Кедем-Качальского
определены коэффициенты проницаемости плазматических мембран клеток на этапе удаления из них проникающего
криопротектора.
Вивчали поведінку ядровмісних клітин кісткового мозку миші і кордової крові людини при їх перенесенні з розчинів
ДМСО, 1,2 пропандіолу і гліцерину. З використанням модифікованої моделі Кедем-Качальського визначено коефіцієнти
проникності плазматичних мембран клітин на етапі вилучення з них проникного кріопротектора.
The behaviour of nucleated cells of mice bone marrow and human cord blood during their transfer out of DMSO, 1,2-propane
diol (PD) and glycerol solutions has been studied. Using modified model of Kedem-Katchalsky the penetration coefficients of
plasmatic membranes of cells at the stage of cryoprotectant removal out of them were determined.
Трансплантация гемопоэтических стволовых
клеток и клеток-предшественников используется
для лечения заболеваний различного происхож-
дения [5, 6, 11]. Источниками этих клеток являются
костный мозг, периферическая кровь и плацентар-
ная/пуповинная кордовая кровь. В настоящее
время основной метод создания долговременных
запасов этого трансплантационного материала –
низкотемпературное хранение – сложный процесс,
включающий множество этапов. Одним из этапов,
определяющих сохранность клеток, а значит и
качество трансплантируемого материала, является
удаление криопротектора из клеток после их
размораживания. Изучение осмотических процес-
сов, происходящих на этом этапе, позволит лучше
понять причины повреждений клеток и найти
возможные пути повышения их сохранности. Нами
были изучены осмотические реакции клеток
костного мозга мыши и кордовой крови человека
при удалении из них проникающих криопротек-
торов ДМСО, 1,2 ПД и глицерина. В результате
анализа осмотических процессов, протекающих на
этапе добавления к клеткам криозащитных сред
[3, 4], были определены коэффициенты проницае-
мости плазматических мембран ядросодержащих
клеток костного мозга мыши и кордовой крови
человека для воды и указанных криопротекторов. В
связи с этим интересно было сравнить транспортные
характеристики клеточных мембран при разно-
направленных потоках воды и криопротекторов.
Transplantation of hemopoietic stem and
progenitor cells is used to treat diseases of various
origin [5,6,11]. The sources of these cells are bone,
marrow, peripheric blood and placenta/umbilical
cord blood. Nowadays the main method of creating
the long-term stocks of this transplantation material
is low temperature storage, a complicated process,
comprising many stages. One of the stages,
determining the cell integrity and consequently the
quality of the material being transplanted, is the
removal of cryoprotectant out of cells after their
thawing. The studying of osmotic processes,
occurring at this stage, will allow the better
understanding of the causes and searching for
feasible ways of an enhancing their integrity. We
have studied the osmotic reactions of the cells of
mice bone marrow and human cord blood when
removing the penetrating cryoprotectants of DMSO,
1,2-PD and glycerol out of them. In the result of
the analysis of osmotic processes, proceeding at the
stage of adding of cryoprotective media to cells [3,4]
the permeability coefficients for plasmatic
membranes of nucleated cells of mice bone marrow
and human cord blood for water and the mentioned
cryoprotectants have been determined. In this
connection it would be interesting to compare
transport characteristics of cellular membrane for
in- and oufluxes of water and cryoprotectants.
To obtain bone marrow cells the femour bones of
(CBAxC57Bl) F1 mice aged 8-12 weeks were
ÏÐÎÁËÅÌÛ
ÊÐÈÎÁÈÎËÎÃÈÈ
2002, ¹ 3
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
2002, ¹ 3
25
Для получения клеток костного мозга бедренные
кости мышей линии (CBA×C57Bl) F1 возрастом
8-12 недель промывали. После ресуспендирования
их выдерживали 5 мин для осаждения конгломера-
тов и затем использовали в эксперименте.
Ядросодержащие клетки кордовой крови,
полученной на глюкозоцитратном буфере, выде-
ляли методом ускоренного осаждения эритроцитов
в коллоидных растворах низкой плотности [2, 9].
С этой целью мы использовали 1%-й раствор
желатина, содержащего сахарозу, глюкозу, цитрат
натрия и ЭДТА натрия. Кровь смешивали с
раствором в соотношении 1:2 и оставляли на 60
мин при 23°C до разделения на эритроцитарную
массу и надосадок с ядросодержащими клетками.
Надосадок снимали и центрифугировали. После
отмывания глюкозо-цитратным раствором суспен-
зию клеток ресуспендировали и сразу же исполь-
зовали в эксперименте.
Для изучения осмотической реакции клеток на
этапе отмывания от проникающих криопротек-
торов клеточные суспензии предварительно
выдерживали в растворах 1М ДМСО и 1М 1,2 ПД
в течение 10 мин при 18°С и 1М глицерина в
течение 20 мин при той же температуре. Временные
промежутки были выбраны исходя из оценки
времени, необходимого для насыщения клеток
криопротекторами [3, 4].
Исследования проводили на интерференцион-
но-поляризационном микроскопе МПИ-5, входя-
щем в состав микрокиноустановки МКУ-3,
позволяющей регистрировать процессы, которые
протекают в изучаемом образце.С помощью этой
установки мы оценивали осмотический ответ
клеток костного мозга при различных условиях
удаления криопротекторов. В качестве отмывочных
растворов использовали физиологический раствор
(0,15 М NaCl), раствор, содержащий 0,5 М
криопротектора и 0,15 М NaCl (для моделирования
двухэтапной отмывки), а также 0,5М раствор NaCl.
Анализируя микроскопические изображения,
оценивали осмотическую реакцию клеток.
Параметры проницаемости определяли путем
анализа данных изменения клеточного объема во
времени с помощью уравнений Kedem-Katchalsky
[7], модифицированных для условий эксперимента
[1, 4]. Эти уравнения были решены методом Рунге-
Кутта с использованием компьютерной програм-
мы, разработанной в отделе низкотемпературного
консервирования ИПКиК НАН Украины. Значение
осмотически неактивного объема клетки α [4],
определенное с помощью уравнения Boyle van’t
Hoff использовалось при подгоночных расчетах.
Значение коэффициента отражения σ в расчетах
было принято равным 0.95 [1].
Зависимости, полученные в результате анализа
изображений клеток, подвергнутых переносу в
среду с меньшей тоничностью, приведены на
washed. After re-suspending they were kept during
5 min to precipitate the conglomerates and then were
used in the experiment.
Nucleated cells of cord blood, obtained with
glucose-citrate buffer, were isolated by the method
of accelerated sedimentation of erythrocytes in
colloid solutions of low density [2,9]. With this aim
we used 1% gelatine solution, containing sucrose,
glucose, sodium citrate and sodium EDTA. Blood
was mixed with the solution in the 1:2 ratio and left
for 60 min at 23°C up to the division to erythrocyte
and supernatant with nucleated cells. Supernatant
was taken off and centrifuged. After washing-out
with glucose-citrate solution the suspension of cells
was re-suspended and just at once was used in the
experiment.
To investigate the osmotic response of cells at
the stage of penetrating cryoprotectants’ washing-
out the cellular suspensions were preliminarily kept
in the solutions of 1 M DMSO and 1 M 1,2-PD
within 10 min at 18°C and 1 M glycerol within 20
min at the same temperature. Time intervals were
chosen taking into account the estimation of the time,
necessary for saturation of cells with cryoprotectants
[3,4].
Investigations were performed with interferention-
polarisation microscope MPI-5 together with
microfilm camera MKU-3, allowing to recorder the
processes, proceeding in the sample under study.
Using them we evaluated the osmotic response of
bone marrow cells under various conditions of
cryoprotectant removal. As washing-out solutions
we used physiological solution (0.15 M NaCl), the
one, containing 0.5 M cryoprotectant and 0.15 M
NaCl (for modelling the two-stage washing-out), as
well as 0.5 M NaCl solution. Analysing microscopic
images we have estimated an osmotic response of
the cells.
The parameters of permeability were determined
by means of the analysis of data of the changes in
cellular volume with the time using the Kedem-
Katchalsky formalism [7], modified for the
experiment conditions [1,4]. These equations were
solved by the method of Runge-Kutta with the
software, designed at the department of low
temperature preservation of the Institute for
Problems of Cryobiology & Cryomedicine of the
National Academy of Sciences of the Ukraine. The
value of osmotically inactive cell volume, α [4],
determined with the Boyle van’t Hoff equation, was
used in fitting calculations. Reflection coefficient
value σ in calculations was assumed to be 0.95 [1].
The dependencies, obtained in the result of
analysis of the images of cells, subjected to the
transfer into the medium with lower tonicity, are
presented in Fig. 1. It is seen, that when transferring
the cells out of 1 M cryoprotectant solution into
physiological solution (open circles in Fig. 1) the
ÏÐÎÁËÅÌÛ
ÊÐÈÎÁÈÎËÎÃÈÈ
2002, ¹ 3
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
2002, ¹ 3
26
рис. 1. Видно, что при переносе клеток из 1М
раствора криопротектора в физический раствор
(данные показаны незаштрихованными окруж-
ностями на рис. 1) изучаемые клетки увеличи-
ваются в объеме до 190% от первоначального и
затем постепенно возвращаются к исходному
объему. Следует отметить, что в таких условиях
большое количество клеток претерпевало раз-
личные повреждения и в исследовании реакции
использовали только клетки, в которых видимых
морфологических изменений не было. Скорость
восстановления объема различна для разных
криопротекторов – быстрее всего объем восста-
навливают клетки, экспонированные в растворе 1,2
ПД, затем ДМСО и глицерина. Существует
разница и между скоростью восстановления
объема клеток костного мозга и кордовой крови:
клетки кордовой крови восстанавливают свой
объем несколько быстрее. При переносе клеток из
1М раствора криопротектора в 0,5М раствор того
же криопротектора (данные показаны заштри-
хованными окружностями на рис. 1) увеличение
объема значительно меньше, чем при переносе их
в физиологический раствор, и не превышает 120%
от первоначального. Такое различие в изменении
Рис. 1. Осмотическая реакция ядросодержащих клеток костного мозга мыши (а, б, в) и кордовой крови человека
(г, д, е) при переносе их из растворов 1М ДМСО (а, г), 1,2 ПД (б, д) и глицерина (в, е) в физраствор ( ), 0,5 М
соответствующего криопротектора + 0,15М NaCl ( ) и 0,5М NaCl ( ), температура 18°С
Fig. 1. Osmotic response of nucleated cells of mice bone marrow (i,ii,iii) and human cord blood (iv,v,vi) when transfer-
ring out of the solutions of 1M DMSO (i,iv), 1,2-PD (ii,v) and glycerol (iii,vi) into physiological solution ( ), 0.5 M of
corresponding cryoprotectant + 0.15M NaCl ( ) and 0.5 M NaCl ( ), temperature of 18°C.
cells under study increase the volume up to 190% of
primary one and then gradually return to an initial
volume. It should be noted that under such conditions
a big number of cells was undergone with various
damages and when studying the osmotic response
we used only the cells with no visible morphological
changes. The rate of the volume recovery was
different for various cryoprotectants: more rapidly
the volume recovered for the cells, exposed in 1,2-PD
solution, then DMSO and glycerol. There is a
difference between the rate of volume recovery of
bone marrow cells and cord blood ones: the cells of
cord blood recover their volume more rapidly. When
transferring the cells out of 1 M of cryoprotectant
solution into 0.5 M solution of the same
cryoprotectant (Fig. 1, closed circles) the increase
in the volume is significantly less, than under their
transfer to physiological solution and does not exceed
120% of initial one. Such a difference in the volume
change can explain why under two-stage washing-
out (1→0.5→0M of cryoprotectant) the cell integrity
is considerably higher that during single-stage [10].
Plasmatic membrane can be damaged during the
transfer into the medium with significantly lower
tonicity in the result of its extra-stretching . Under
ÏÐÎÁËÅÌÛ
ÊÐÈÎÁÈÎËÎÃÈÈ
2002, ¹ 3
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
2002, ¹ 3
27
объема может объяснить, почему при двухэтапной
отмывке (1→0,5→0М криопротектора) сохран-
ность клеток значительно выше, чем при одноэтап-
ной [10]. Плазматическая мембрана может
повреждаться при переносе в среду со значительно
меньшей тоничностью в результате ее чрезмерного
растяжения. При более мягком изменении тонич-
ности увеличение объема не столь значительно и
клеточная мембрана испытывает меньшее растяже-
ние. При использовании в качестве среды отмывки
0,5 М NaCl (данные показаны прямоугольниками
на рис.1) увеличения объема клеток мы не
наблюдали. По-видимому, такая концентрация
непроникающего вещества препятствует поступ-
лению воды в клетки, обусловленному разностью
химических потенциалов для молекул крио-
протектора, тем самым предотвращая увеличение
объема. В этом случае после выхода молекул
криопротектора из клетки уменьшается клеточный
объем.
Проницаемость в общем определяется как
функция, соотносящая химический поток с
градиентом химического потенциала. При слож-
ном химическом потоке существует не только
функция проницаемости для каждого вещества, но
Рис. 2. Моделирование осмотической реакции ядросодержащих клеток костного мозга мыши и кордовой крови
человека при переносе их из 1М растворов 1М ДМСО (а, г), 1,2 ПД (б, д) и глицерина (в, е) в физиологический
раствор. ( )-экспериментальные значения, сплошная линия – данные, рассчитанные на основе модифицированных
уравнений Кедем-Качальского.
Fig. 2. Modelling of osmotic reaction of nucleated cells of mice bone marrow (i, ii, iii) and human cord blood (iv,v,vi) under
their transfer out of 1 M of the solutions of 1 M DMSO (i, iv), 1,2-PD (ii, v) and glycerol (iii, vi) to physiological soultion.
( ) – experimental values, solid line – the data, calculated on the base of modified Kedem-Katchalsky formalism.
milder change in the tonicity the volume increase is
not so considerable and cellular membrane
undergoes less stretching. When using as the medium
for washing-out 0.5 M NaCl (Fig. 1, open squares)
no increase in cell volume was observed. Probably
such a concentration of non-penetrating substance
prevents the entering of water into a cell, stipulated
by the differences of chemical potentials for
cryoprotectant molecules, by this preventing the
volume increase. In this case after cryoprotectant
molecule release out of a cell the cellular volume
decreases.
Permeability in general is defined as the function
of chemical flux and chemical potential gradient. In
the case of multiple chemical flux not only the
function of permeability for every substance exists,
but a set of values, representing the interaction
between them. In this paper two fluxes are of the
most interest: water and cryoprotectant. As the most
cells are highly permeable to water and the
cryoprotectants under study, a coupled flow of both
occurs.
The dynamics of this coupled transport controls
the cell volume and intracellular concentration of
cryoprotectant both during adding and removal, and
ÏÐÎÁËÅÌÛ
ÊÐÈÎÁÈÎËÎÃÈÈ
2002, ¹ 3
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
2002, ¹ 3
28
и комплекс величин, представ-
ляющих взаимодействие между
ними. В этой работе два потока
представляют наибольший инте-
рес: вода и криопротектор. Так как
большинство клеток высокопро-
ницаемы для воды и изучаемых
криопротекторов, то осущест-
вляется сопряженный поток этих
веществ. Динамика этого сопря-
женного транспорта управляет
клеточным объемом и внутри-
клеточной концентрацией крио-
протектора как при добавлении,
так и удалении, и таким образом
имеет большое значение в процес-
се криоконсервирования [8].
Ê ðîòêåòîðïîèð
tnatcetorpoyrC
L
p
01, 31- ì3 Í/ñ/
L
p
01, 31- m 3 N/s/
K
1
01, 7- ñ/ì
K
1
01, 7- s/m
Ê ãçîìéûíòñî
worramenoB
Ê üâîðêÿàâîäðî
doolbdroC
Ê ãçîìéûíòñî
worramenoB
Ê üâîðêÿàâîäðî
doolbdroC
ÎÑÌÄ
OSMD
01,0±50,1 51,0±44,1 90,0±27,0 01,0±05,0
ÄÏ2,1
DP2,1
51,0±20,1 01,0±04,1 61,0±82,1 51,0±73,1
íèðåöèëÃ
lorecylG
01,0±41,1 11,0±23,1 80,0±21,0 90,0±91,0
Коэффициенты проницаемости плазматических мембран кордовой
крови для молекул воды (Lp) и криопротекторов (K1) на этапе отмывки
(среднее±стандартное отклонение)
Permeability parameters of plasmatic membranes of cord blood for the
water (hydraulic conductivity, Lp) and cryoprotectants (permeability
coefficient, K1) at the stage of washing-out (median±SD)
На рис. 2 представлены результаты процедуры
подгонки экспериментальных данных и
теоретически рассчитанных кривых для кинетики
изменения клеточного объема при переносе клеток
из 1М ДМСО, 1М 1,2-ПД и 1М глицерина в
физиологический раствор. С их помощью были
определены коэффициенты проницаемости
плазматических мембран для воды и криопро-
тектора на этапе отмывки (таблица). Сравнение
данных показателей с коэффициентами ядро-
содержащих клеток кордовой крови и костного
мозга на этапе эквилибрации клеток в растворах
криопротекторов [3, 4] не показало статистически
достоверной разницы между ними. Можно
заключить, что молекулы воды и криопротектора
входят в клетку и выходят из нее через одни и те
же каналы.
Таким образом, проведенные исследования
поведения ядросодержащих клеток костного мозга
мыши и кордовой крови человека на этапе
отмывания от криопротекторов показали, что
способ удаления криопротекторов отражается
главным образом на степени регидратации клеток,
которая может быть одной из основных причин их
повреждения на этом этапе. Наши исследования
подтвердили предположение, что срок пребывания
клеток в регидратированном состоянии тем
больше, чем ниже проницаемость клеточной
мембраны для криопротекторов.
thus has a big value in the process of
cryopreservation [8].
In Fig. 2. there are the results of the procedure of
fitting of experimental data and theoretically
calculated curves for the change in cellular volume
when transferring the cells out of 1M DMSO, 1M
1,2-PD and 1 M glycerol into physiological solution.
With their help we have determined the coefficient
of permeability of plasmatic membranes to water and
cryoprotectant at the stage of washing-out (table).
Comparing these indices with the coefficients of
nucleated cells of cord blood and bone marrow at
the stage of cell equilibration in cryoprotectant
solutions [3, 4] did not demonstrate the statistically
true difference between them. One can conclude,
that water and cryoprotectants molecules enter a
cell and release out of it via the same channels.
Thus, performed investigations of the behaviour
of nucleated cells of mice bone marrow and human
cord blood at the stage of cryoprotectant washing-
out have shown that the way of cryoprotectant
removal affects mainly the degree of cell
rehydration, which can be one of the basic causes of
their damage at this stage. Our studies have
confirmed the supposition that the term of cells’
staying in rehydrated state the longer, the lower is
the permeability of cellular membrane for
cryoprotectants.
Литература
1. Гордиенко Е.А., Пушкарь Н.С. Физические основы
низкотемпературного консервирования клеточных
суспензий.– Киев: Наук. думка, 1994. – 144 с.
2. Калиниченко Т.А. Криоконсервирование гемопоэтических
клеток кордовой крови для клинического применения: Дис.…
канд. мед. наук.– Харьков, 1999.– 189 с.
3. Холодный В.С. Осмотическое поведение и транспортные
характеристики плазматических мембран ядросодержащих
клеток кордовой крови человека в гипертонических растворах
проникающих криопротекторов // Пробл. криобиологии. –
2002.– №1.– С. 120-122.
References
1. Gordienko E.A., Pushkar N.S. Physical grounds of low
temperature preservation of cellular suspensions. – Kiev: Naukova
dumka, 1994. – 114 p.
2. Kalinichenko T.A. Cryopreservation of hemopoietic cells of cord
blood for clinical application: Thesis of the Candidate of Medical
Sciences. – Kharkov, 1999. – 189p.
3. Kholodnyy V.S. Osmotic behaviour and plasmatic membrane
transport characteristics of human cord blood nucleated cells in
hypertonic solutions of penetrating cryoprotectants // Problems
of Cryobiology. – 2002. – N 1. – P. 120-122.
4. Kholodnyy V.S., Rozanov L.F. Measurement of the permeability
of plasma membrane of murine bone marrow cells to water and
cryoprotectants // Biophysical Bulletin.– 2002.– N1. – С. 67-72.
ÏÐÎÁËÅÌÛ
ÊÐÈÎÁÈÎËÎÃÈÈ
2002, ¹ 3
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
2002, ¹ 3
29
4. Kholodnyy V.S., Rozanov L.F. Measurement of the permeability
of plasma membrane of murine bone marrow cells to water and
cryoprotectants // Біофіз. вісник.– 2002.– №1. – С. 67-72.
5. Broxmeyer H.E. Cord blood as an alternative source for stem
and progenitor cell transplantation // Current Opinion in
Pediatrics.– 1995.– 7. – P.47-55
6. Gratwohl A, Passweg J, Baldomero H. et al. Hematopoietic
stem cell transplantation activity in Europe 1999 // Bone Marrow
Transplantation.– 2001.– 28.– P. 693–698
7. Kedem O., Katchalsky A. Thermodynamic analysis of the
permeability of biological membranes to nonelectrolytes //
Biochim Biophys. Acta.– 1958. – 27.– P. 229-246.
8. McGrath J. Quantitative measurement of cell membrane
transport: technology and application // Cryobiology. – 1997.–
34. – P.315-334.
9. Perutelli P., Catellani S., Scarso L. et al. Processing of human
cord blood by three different procedures for red blood cell
depletion and mononuclear cell recovery // Vox Sang. – 1999.–
76.– P. 237-240.
10. Rubinsten P., Dobrila L., Rosenfield R.E. et al. Processing and
cryopreservation of placental/umbilical blood for unrelated bone
marrow reconstitution // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1995. –
92. – P. 10119-10122.
11. Vormoor J., Klingebiel T., Jürgens H. Aktuelle Möglichkeiten
der Behandlung mit blutbildenden Stammzellen aus
Nabelschnurrblut im Kindesalter // Klin. Pädiatr.– 2002. – 214.–
Р. 195-200.
Поступила 29.10.2002
5. Broxmeyer H.E. Cord blood as an alternative source for stem
and progenitor cell transplantation // Current Opinion in
Pediatrics.– 1995.– 7. – P.47-55
6. Gratwohl A, Passweg J, Baldomero H et al. Hematopoietic stem
cell transplantation activity in Europe 1999 // Bone Marrow
Transplantation.– 2001.– 28.– P. 693–698
7. Kedem O., Katchalsky A. Thermodynamic analysis of the
permeability of biological membranes to nonelectrolytes //
Biochim Biophys. Acta.– 1958. – 27.– P. 229-246.
8. McGrath J. Quantitative measurement of cell membrane
transport: technology and application // Cryobiology. – 1997.–
34. – P.315-334.
9. Perutelli P., Catellani S., Scarso L. et al. Processing of human
cord blood by three different procedures for red blood cell
depletion and mononuclear cell recovery // Vox Sang. – 1999.–
76.– P. 237-240.
10. Rubinsten P., Dobrila L., Rosenfield R.E. et al. Processing and
cryopreservation of placental/umbilical blood for unrelated bone
marrow reconstitution // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1995. –
92. – P. 10119-10122.
11. Vormoor J., Klingebiel T., Jürgens H. Aktuelle Möglichkeiten
der Behandlung mit blutbildenden Stammzellen aus
Nabelschnurrblut im Kindesalter // Klin. Pädiatr.– 2002. – 214.–
Р. 195-200.
Accepted in 29.10.2002
|