Изменения объема ядерных эритроцитов скорпены в условиях внешней гипоксии (эксперименты in vitro)
В условиях in vitro исследовано влияние внешней гипоксии на цитометрические характеристики ядерных эритроцитов Scorpaena porcus L. Показано, что при понижении содержания кислорода в концентрационном диапазоне 1,76–8,17 мг O₂/л (температура 14–16 °C) объем клеток уменьшается на 1,5–4,5% (p < 0,05)...
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2012
|
| Назва видання: | Доповіді НАН України |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/84633 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Изменения объема ядерных эритроцитов скорпены в условиях внешней гипоксии (эксперименты in vitro) / А.Ю. Андреева, А.А. Солдатов // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2012. — № 10. — С. 149-153. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-84633 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-846332015-07-12T03:02:07Z Изменения объема ядерных эритроцитов скорпены в условиях внешней гипоксии (эксперименты in vitro) Андреева, А.Ю. Солдатов, А.А. Біологія В условиях in vitro исследовано влияние внешней гипоксии на цитометрические характеристики ядерных эритроцитов Scorpaena porcus L. Показано, что при понижении содержания кислорода в концентрационном диапазоне 1,76–8,17 мг O₂/л (температура 14–16 °C) объем клеток уменьшается на 1,5–4,5% (p < 0,05). При более глубокой гипоксии (диапазон 0,57–1,76 мг O₂/л) происходят противоположные изменения. Объем клеток красной крови увеличивается на 3–12% (p < 0,05). При этом эритроциты приобретают форму удлиненного эллипса, так как увеличение объема клетки происходит преимущественно за счет изменения значений ее продольной оси и толщины (R²: 0,51; 0,76). Обсуждаются механизмы, лежащие в основе отмеченных изменений. В умовах in vitro дослiджено вплив зовнiшньої гiпоксiї на цитометричнi характеристики ядерних еритроцитiв Scorpaena porcus L. Показано, що при зниженнi вмiсту кисню в концентрацiйному дiапазонi 1,76–8,17 мг O₂/л (температура 14–16 °C) об’єм клiтин зменшується на 1,5–4,5% (p < 0,05). При глибшiй гiпоксiї (дiапазон 0,57–1,76 мг O₂/л) вiдбуваються протилежнi змiни. Об’єм клiтин червоної кровi збiльшується на 3–12% (p < 0,05). При цьому еритроцити набувають форми подовженого елiпса, тому що зростання об’єму клiтини вiдбувається переважно за рахунок змiни значень її поздовжньої осi i товщини (R²: 0,51; 0,76). Обговорюються механiзми, що лежать в основi зазначених змiн. The influence of outer hypoxia on the cytometric parameters of Scorpaena porcus L. red blood cells is studied in vitro. It has been shown that a reduction of the oxygen content in a concentration range of 1.76–1.17 mg O₂/l (T = 14–16 °C) led to a decrease in the cell volume by 1.5–4.5% (p < 0.05). In case of deeper hypoxia (range of concentrations 0.57–1.76 mg O₂/l), the opposite changes are observed. Erythrocytes volume increases by 3–12% (p < 0.05). The shape of red blood cells changed to an extended ellipse, as the cell volume growth was caused by changes in the longitudinal axis and the width of erythrocytes (R²:0.51; 0.76). The mechanisms of observed changes are discussed. 2012 Article Изменения объема ядерных эритроцитов скорпены в условиях внешней гипоксии (эксперименты in vitro) / А.Ю. Андреева, А.А. Солдатов // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2012. — № 10. — С. 149-153. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1025-6415 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/84633 597.556.31:591.111:612.22 ru Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Біологія Біологія |
| spellingShingle |
Біологія Біологія Андреева, А.Ю. Солдатов, А.А. Изменения объема ядерных эритроцитов скорпены в условиях внешней гипоксии (эксперименты in vitro) Доповіді НАН України |
| description |
В условиях in vitro исследовано влияние внешней гипоксии на цитометрические характеристики ядерных эритроцитов Scorpaena porcus L. Показано, что при понижении содержания кислорода в концентрационном диапазоне 1,76–8,17 мг O₂/л (температура 14–16 °C) объем клеток уменьшается на 1,5–4,5% (p < 0,05). При более глубокой гипоксии (диапазон 0,57–1,76 мг O₂/л) происходят противоположные изменения. Объем клеток красной крови увеличивается на 3–12% (p < 0,05). При этом эритроциты приобретают форму удлиненного эллипса, так как увеличение объема клетки происходит преимущественно за счет изменения значений ее продольной оси и толщины (R²: 0,51; 0,76). Обсуждаются механизмы, лежащие в основе отмеченных изменений. |
| format |
Article |
| author |
Андреева, А.Ю. Солдатов, А.А. |
| author_facet |
Андреева, А.Ю. Солдатов, А.А. |
| author_sort |
Андреева, А.Ю. |
| title |
Изменения объема ядерных эритроцитов скорпены в условиях внешней гипоксии (эксперименты in vitro) |
| title_short |
Изменения объема ядерных эритроцитов скорпены в условиях внешней гипоксии (эксперименты in vitro) |
| title_full |
Изменения объема ядерных эритроцитов скорпены в условиях внешней гипоксии (эксперименты in vitro) |
| title_fullStr |
Изменения объема ядерных эритроцитов скорпены в условиях внешней гипоксии (эксперименты in vitro) |
| title_full_unstemmed |
Изменения объема ядерных эритроцитов скорпены в условиях внешней гипоксии (эксперименты in vitro) |
| title_sort |
изменения объема ядерных эритроцитов скорпены в условиях внешней гипоксии (эксперименты in vitro) |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2012 |
| topic_facet |
Біологія |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/84633 |
| citation_txt |
Изменения объема ядерных эритроцитов скорпены в условиях внешней гипоксии (эксперименты in vitro) / А.Ю. Андреева, А.А. Солдатов // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2012. — № 10. — С. 149-153. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT andreevaaû izmeneniâobʺemaâdernyhéritrocitovskorpenyvusloviâhvnešnejgipoksiiéksperimentyinvitro AT soldatovaa izmeneniâobʺemaâdernyhéritrocitovskorpenyvusloviâhvnešnejgipoksiiéksperimentyinvitro |
| first_indexed |
2025-07-06T11:42:06Z |
| last_indexed |
2025-07-06T11:42:06Z |
| _version_ |
1836897667356033024 |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
10 • 2012
БIОЛОГIЯ
УДК 597.556.31:591.111:612.22
© 2012
А.Ю. Андреева, А.А. Солдатов
Изменения объема ядерных эритроцитов скорпены
в условиях внешней гипоксии (эксперименты in vitro)
(Представлено членом-корреспондентом НАН Украины Г.Е. Шульманом)
В условиях in vitro исследовано влияние внешней гипоксии на цитометрические харак-
теристики ядерных эритроцитов Scorpaena porcus L. Показано, что при понижении
содержания кислорода в концентрационном диапазоне 1,76–8,17 мг O2/л (температу-
ра 14–16 ◦C) объем клеток уменьшается на 1,5–4,5% (p < 0,05). При более глубокой
гипоксии (диапазон 0,57–1,76 мг O2/л) происходят противоположные изменения. Объем
клеток красной крови увеличивается на 3–12% (p < 0,05). При этом эритроциты при-
обретают форму удлиненного эллипса, так как увеличение объема клетки происходит
преимущественно за счет изменения значений ее продольной оси и толщины (R2: 0,51;
0,76). Обсуждаются механизмы, лежащие в основе отмеченных изменений.
Эритроциты костистых рыб, в отличие от красных клеток крови млекопитающих и че-
ловека, обладают развитыми системами переноса органических и неорганических ионов
через клеточную мембрану, что позволяет осуществлять адаптивную регуляцию объема
клетки [1].
Гипоксия является одним из факторов, индуцирующих изменения объема ядерных эри-
троцитов. В большинстве работ in vivo констатируется факт роста объема клеток красной
крови в условиях внешнего дефицита кислорода [2]. Процесс контролируется катехоламина-
ми, взаимодействующими с поверхностными β-адренорецепторами эритроцитов, т. е. конт-
роль осуществляется на системном уровне [3]. Это не позволяет судить о процессах, разви-
вающихся на уровне отдельных клеточных систем. Информация по этому поводу крайне
ограничена.
В настоящей работе приведены результаты исследования в условиях in vitro влияния
гипоксии на цитометрические характеристики ядерных эритроцитов.
Объектом исследования служили эритроциты Scorpaena porcus L. Кровь получали из
хвостовой артерии. В качестве антикоагулянта применяли гепарин (“Richter”, Венгрия).
Эритроциты отделяли от плазмы путем центрифугирования при 1000 g в течение 15 мин
и трижды отмывали в эквивалентном объеме изотоничной среды: 128 мМ NaCl, 3 мМ KC1,
1,5 мМ CaCl2, 1,5 мМ MgCl2, 15 мМ Трис, 2,2 мМ D-глюкозы [4].
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №10 149
Рис. 1. Изменения объема эритроцитов скорпены в условиях экспериментальной гипоксии (* — p < 0,05;
** — p < 0,02)
Инкубация эритроцитов в гипоксической среде составляла 4 ч при 14–16 ◦C. Понижение
концентрации кислорода достигалось путем барботажа изотоничного раствора газообраз-
ным азотом. Исследовали концентрационный диапазон 0,57–8,17 мг О2/л. Инкубацию кле-
ток проводили в герметичных вакуумных пробирках “Vacuette” (Greiner Bio-One GmbH).
По окончании экспозиции ядра эритроцитов окрашивались витальным красителем
SYBR Green I (Molecular probes), который, связываясь с двухцепочечной нитью ДНК,
флюоресцировал зеленым цветом в видимой части спектра.
Эритроциты фотографировали на инвертированном микроскопе для светлого поля
и флюоресценции Nikon Eclipse TS100, оборудованном камерой Ikegami ICD-848P. Длину
большой и малой осей клеток и их ядер измеряли по цифровым фотографиям в программе
ImageJ 1.44p [5]. Объем клетки рассчитывали по уравнению [6] с учетом объема ядра [7]:
Vc = 0,7012
(
C1 + C2
2
)2
h+
πN1N
2
2
6
,
где C1 — длина большой оси клетки; C2 — длина малой оси клетки; h — толщина клетки
(h = 1,8 + 0,0915(C1 − 7,5)) [8]; N1 — длина большой оси ядра; N2 — длина малой оси ядра.
Количество измерений составляло 100 клеток на одну пробу. Нормальность распределе-
ния цифровых массивов проверяли, используя критерий Пирсона. Достоверность отличий
оценивали при помощи t-критерия Стьюдента. Результаты представлены в виде x± Sx.
При понижении концентрации кислорода в инкубационной среде в концентрационном
диапазоне 1,76–4,03 мг О2/л отмечали уменьшение объема эритроцитов на 1,5–4,5% (рис. 1).
При 1,76 и 2,14 мг О2/л различия были статистически выражены (см. рис. 1).
Уменьшение содержания кислорода в инкубационной среде в диапазоне 0,57–1,76 мг
О2/л вызывало прямо противоположную реакцию. Объем клеток красной крови увеличи-
вался на 3–12%. В четырех случаях (при 1,07; 1,23; 1,50; 1,73 мг О2/л) изменения были
статистически значимы (см. рис. 1).
Эритроциты рыб имеют эллипсоидную форму. Объем клеток зависит от изменения их
линейных характеристик: C1, C2, h. Оценка коррелятивных связей показала, что эти вели-
150 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №10
Рис. 2. Коррелятивные связи между линейными и объемными характеристиками ядерных эритроцитов
скорпены
чины изменяются независимо друг от друга (R2 0,003–0,006). Это означает, что каждая из
них может вносить свой вклад в изменение объема клеток.
Рост объема клетки происходил преимущественно за счет изменения значений C1 и h. Об
этом свидетельствуют более высокие значения коэффициентов R2 (0,51; 0,76) в сравнении
с C2 (0,10–0,32) (рис. 2). Это означает, что в условиях гипоксии эритроциты приобретают
форму удлиненного эллипса, что подтверждается данными световой микроскопии.
Таким образом, объем эритроцитов скорпены в условиях внешней гипоксии претерпевает
ряд последовательных изменений. Вначале (диапазон 1,76–4,03 мг О2/л) значения данного
показателя снижались, затем существенно возрастали (диапазон 0,57–1,76 мг О2/л).
Информация об уменьшении объема клеток красной крови рыб в условиях недостатка
кислорода крайне ограничена. Описан случай подобного поведения эритроцитов у скорпе-
ны в условиях кратковременной гипоксии (90 мин, эксперимент in vivo) [9]. Вместе с тем
механизмы, которые могут лежать в основе данного поведения клеток, вполне реальны.
Известно, что регуляторное уменьшение объема эритроцитов может происходить благо-
даря деятельности K+/Сl−-котранспорта, а также путем выхода из клетки органических
осмолитов [10]. Среди возможных путей активации канала наиболее вероятным представ-
ляется незначительное снижение pH внутриклеточной среды (до 7,0), которое может быть
следствием активизации анаэробных процессов и увеличения внутриклеточной концентра-
ции лактата [11]. Известно, что ядерные эритроциты низших позвоночных способны при
наступлении неблагоприятных условий переходить на анаэробные режимы функциониро-
вания [12].
Свеллинг эритроцитов — более распространенная и описанная во многих работах реак-
ция клеток красной крови рыб [13]. Набухание эритроцитов в условиях гипоксии происходит
вследствие входа в клетку ионов Na+ через Na+/H+-антипорт. Наиболее сильным стиму-
лом к активации транспорта являются катехоламины, которые выбрасываются в кровь при
снижении концентрации доступного кислорода и вступают во взаимодействие с β-адрено-
рецепторами эритроцитов [14]. Однако в условиях in vitro эта последовательность событий
исключена. В работе [15] показано, что активность Na+/H+-канала также возрастает при
значительном снижении pH цитоплазмы эритроцитов и, как следствие, повышение срод-
ства внутренней стороны мембраны клеток к Н+. В условиях экстремальной гипоксии
это состояние клеток вполне допустимо и объясняет наблюдаемую последовательность со-
бытий.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №10 151
Из рассмотренных выше аргументов следует, что наблюдаемое вначале снижение, а за-
тем увеличение объема эритроцитов скорпены в условиях гипоксии, вероятно, является
следствием постепенного понижения величины pH клетки. Вначале оно активирует K+/Сl−-
котранспорт, а затем Na+/H+-антипорт. Это наиболее вероятный механизм влияния гипок-
сии, реализуемый в условиях in vitro. В условиях in vivo активация K+/Сl−-канала малове-
роятна, так как поступление в кровь катехоламинов и активирование β-адренорецепторов
эритроцитов практически сразу запускает Na+/H+-обмен на мембране клетки.
Итак, понижение содержания кислорода в инкубационной среде в диапазоне 0,57–8,17 мг
О2/л вызывало неоднозначную реакцию у ядерных эритроцитов скорпены. Вначале объем
клеток понижался (1,76–4,03 мг О2/л), а затем существенно возрастал (0,57–1,76 мг О2/л).
При этом в конце клетки приобретали форму удлиненного эллипса, что было обусловлено
возрастанием значений C1 и h. В основе отмеченных изменений, вероятно, лежит посте-
пенное понижение pH клетки, которое последовательно активирует K+/Сl−-котранспорт,
а затем Na+/H+-антипорт.
1. Cossins A.R., Gibson J. S. Volume-sensitive transport systems and volume homeostasis invertebrate red
blood cells // J. Exp. Biol. – 1997. – 200. – P. 343–352.
2. Wells R.M.G. Blood-gas transport and hemoglobin function: adaptations for functional and environmental
hypoxia // Fish Physiol. – 2009. – 27. – P. 255–299.
3. Lowe T.E., Bril R.W., Cousins K. L. Responses of the red blood cells from two high-energy-demand
teleosts, yellowfin tuna (Thunnus albacares) and skipjack tuna (Katsuwonus pelamis) to catecholamines //
J. Comp. Physiol. B. – 1998. – 168, No 6. – P. 405–418.
4. Tiihonen K., Nikinmaa M. Short communication substrate utilization by carp (Cyprinus carpio) erythrocy-
tes // J. Exp. Biol. – 1991. – 161. – P. 509–514.
5. Girish V., Vijayalakshmi A. Affordable image analysis using NIH Image/ImageJ // Indian J. Cancer. –
2004. – 41, No 1. – P. 41–47.
6. Houchin D.N., Munn J. I., Parnell B. L. A method for the measurement of red cell dimensions and calcula-
tion of mean corpuscular volume and surface area // Blood. – 1958. – 13. – P. 1185–1191.
7. Ташкэ К. Введение в количественную цитологическую морфологию. – Бухарест: Изд-во Академии
Респ. Румынии, 1980. – 291 с.
8. Чижевский А.Л. Структурный анализ движущейся крови. – Москва: Изд-во АН СССР, 1959. – 474 с.
9. Солдатов А.А., Русинова О.С., Трусевич В.В. и др. Влияние гипоксии на биохимические показатели
эритроцитов скорпены // Укр. биохим. журн. – 1994. – 66, № 5. – С. 115–118.
10. Jensen F. B. Regulatory volume decrease in carp red blood cells: mechanisms and oxygenation-dependency
of volume-activated potassium and amino acid transport // J. Exp. Biol. – 1995. – 198. – P. 155–165.
11. Adragna N.C., Di Fulvio M., Lauf P.K. Regulation of K–Cl cotransport: from function to genes //
J. Membrane Biol. – 2004. – 201. – P. 109–137.
12. Walsh P. J., Wood C.M., Thomas S., Perry S. F. Characterization of red blood cell metabolism in rainbow
trout // J. Exp. Biol. – 1990. – 154. – P. 475–489.
13. Jensen F. B., Weber R.E. Kinetics of the acclimational responses of tench to combined hypoxia and
hypercapnia // J. Comp. Physiol. B. – 1989. – 156, No 2. – P. 197–203.
14. Borgese F., Garcia-Romeu F., Motais R. Control of cell volume and ion transport by β-adrenergic cate-
cholamines in erythrocytes of rainbow trout, Salmo gairdneri // J. Physiol. – 1987. – 382. – P. 123–144.
15. Motais R., Borgese F., Fievet B. et al. Regulation of Na+/H+ exchange and pH in erythrocytes of fish //
Comp. Biochem. Physiol. – 1992. – 102a, No 4. – P. 597–602.
Поступило в редакцию 23.01.2012Институт биологии южных морей
им. А.О. Ковалевского НАН Украины, Севастополь
152 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №10
О.Ю. Андрєєва, О.О. Солдатов
Змiни об’єму ядерних еритроцитiв скорпени в умовах зовнiшньої
гiпоксiї (експерименти in vitro)
В умовах in vitro дослiджено вплив зовнiшньої гiпоксiї на цитометричнi характеристики
ядерних еритроцитiв Scorpaena porcus L. Показано, що при зниженнi вмiсту кисню в кон-
центрацiйному дiапазонi 1,76–8,17 мг O2/л (температура 14–16 ◦C) об’єм клiтин змен-
шується на 1,5–4,5% (p < 0,05). При глибшiй гiпоксiї (дiапазон 0,57–1,76 мг O2/л) вiдбу-
ваються протилежнi змiни. Об’єм клiтин червоної кровi збiльшується на 3–12% (p < 0,05).
При цьому еритроцити набувають форми подовженого елiпса, тому що зростання об’єму
клiтини вiдбувається переважно за рахунок змiни значень її поздовжньої осi i товщини
(R2: 0,51; 0,76). Обговорюються механiзми, що лежать в основi зазначених змiн.
O.Y. Andrieieva, A.А. Soldatov
Changes in volume of scorpaena erythrocytes during outer hypoxia (in
vitro experiments)
The influence of outer hypoxia on the cytometric parameters of Scorpaena porcus L. red blood cells
is studied in vitro. It has been shown that a reduction of the oxygen content in a concentration range
of 1.76–1.17 mg O2/l (T = 14–16 ◦C) led to a decrease in the cell volume by 1.5–4.5% (p < 0.05).
In case of deeper hypoxia (range of concentrations 0.57–1.76 mg O2/l), the opposite changes are
observed. Erythrocytes volume increases by 3–12% (p < 0.05). The shape of red blood cells changed
to an extended ellipse, as the cell volume growth was caused by changes in the longitudinal axis
and the width of erythrocytes (R2:0.51; 0.76). The mechanisms of observed changes are discussed.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №10 153
|