ИЗМЕНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ЗАРЯДА ПОВЕРХНОСТИ ФОРМЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КРОВИ В УСЛОВИЯХ АКТИВАЦИИ ПУРИНЕРГИЧЕСКОЙ СИГНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
PDF

Ключевые слова

пуринергическая сигнальная система
лимфоцит
эритроцит
модуль Юнга
потенциал поверхности
сила межклеточной адгезии

Как цитировать

Сладкова, Е. А., Шамрай, Е. А., Тищенко, А. Ю., & Скоркина, М. Ю. (2019). ИЗМЕНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ЗАРЯДА ПОВЕРХНОСТИ ФОРМЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КРОВИ В УСЛОВИЯХ АКТИВАЦИИ ПУРИНЕРГИЧЕСКОЙ СИГНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 105(5), 643–649. https://doi.org/10.1134/S0869813919050108

Аннотация

В норме в микроциркуляторном сосудистом русле форменные элементы крови функционируют в условиях силового воздействия со стороны смещающихся слоев движущейся плазмы, так называемого механического «стресса». В ответ на механический «стресс» эритроциты и клетки эндотелия экскретируют молекулы АТФ, выступающие ключевыми участниками межклеточных взаимодействий по средствам активации пуриновых рецепторов на мембранах клеток крови. В представленной работе с использованием методов атомно-силовой микроскопии изучены механические и электрические свойства форменных элементов крови в условиях механического «стресса» in vitro. При активации пуринергической сигнальной системы уровень АТФ в крови увеличился в 2,3 раза по сравнению с контролем. Установлено изменение биофизических свойств плазмалеммы клеток крови. Жесткость эритроцитов и лимфоцитов увеличилась соответственно на 29% и 26% (р<0,05), потенциал поверхности стал более отрицательным соответственно на 23,5% и 27% (р<0,05) по сравнению с контролем. Вместе с тем, важным моментом
в проведенном исследовании является установленное увеличение силы адгезии между эритроцитом и лимфоцитом на 49,7% (р<0,05), что подтверждает важную физиологическую роль эритроцитов в усилении адгезивной функции лейкоцитов. Полученные данные позволяют заключить, что молекула АТФ, экскретируемая эритроцитами в условиях механического «стресса», выступает ауто- и паракринным регулятором биофизических свойств плазмалеммы эритроцитов и лимфоцитов, что имеет важное значение в изучении механизмов межклеточных взаимодействий в микроциркуляторном русле и поиске фармакологических регуляторов сосудистого тонуса.

https://doi.org/10.1134/S0869813919050108
PDF

Литература

Di V.F, Vuerich M. Purinergic signaling in the immune system. Auton Neurosci. 191 : 117–123. 2015.

Wang L., Olivercrona G., Götberg M., Olsson M.L., Winzell M.S., Erlinge D. ADP acting on PY213 receptors is a negative feedback pathway for ATP release from human red blood cells. Circul. Res. 96 : 189-196. 2005.

Baroja-Mazo A., Barbero-Gremades H., Pelegrini P. The participation of plasma membrane hemichannels to purinergic signaling. Biochem. Biophys. Acta. 828 : 79–93. 2013.

Sprung R., Sprague R., Spence D. Determination of ATP release from erythrocytes using microbore tubing as a model of resistance vessels in vivo. Anal. Chem. 74(10) : 2274–2278. 2002.

Ita M.D., Vargas M.H., Carbajal V., Ortiz-Quentero B., Lopez-Lopez C. ATP releases ATP or other nucleotides from human peripheral blood leukocytes through purinergic P2 receptors. Life sci. 145(5) : 85–92. 2016.

Betz T., Lenz M., Joanny J.F. ATP-dependent mechanics of red blood cells. PNAS. 106 (36) : 15320-15325. 2009.

Li J., Fountain S.J. Fluvastatin suppresses native and recombinant human P2X4 receptor function. Purinergic Signal. 8 : 311-316. 2012.

Sprague R., Stephenson A., Ellworth M. Red not dead: Signaling in and from erythrocytes. Trends in Endocrin. Metabol. 18 (9) : 350-355. 2007.

Pafundo D.E., Alvarez C.I., Krumschnabel C., Schwarzbaum P.J. A volume regulatory response can be triggered by nucleosides in human erythrocytes, a perfect osmometer no longer. J. Biol. Chem. 285 : 6134-6144. 2010.

Oonishi T., Sakashita K., Uyesaka N. Regulation of red blood cell filterability by Ca2+ influx and cAMP-mediated signaling pathways. Am. J. Physiol. Soc. 273 : C1828–C1834. 1997.

Алейникова Т.Л., Рубцова Г.В. Руководство к практическим занятиям по биохимии. М. Высшая школа. 1988. [Aleynikova T.L., Rubtsova G.V. Rukovodstvo k prakticheskim zanyatiyam po biochimii. [Guide to practical classes in biochemistry]. Moscow. Vyisshaya shkola. 1988].

Скоркина М.Ю., Федорова М.З., Муравьев А.В., Сладкова Е.А. Использование наномеханического сенсора для изучения морфофункциональных свойств лимфоцитов здоровых доноров и больных хроническим лимфобластным лейкозом. Клет. техн. в биол. и мед. 3 : 172–175. 2012. [Skorkina M.Yu., Fedorova M.Z., Muravev A.V., Sladkova E.A. Using a nanomechanical sensor to study the morphofunctional properties of lymphocytes from healthy donors and patients with chronic lymphoblastic leukemia. Klet. tehn. v biol. i med. 3 : 172–175. 2012. (In Russ.)].

Сладкова Е.А., Скоркина М.Ю. Оценка поверхностного потенциала лимфоцитов больных лейкозом методом зонда Кельвина. Биофизика. 59(2) : 310–313. 2014. [Sladkova E.A., Skorkina M.Yu. Evaluation of the surface potential of lymphocytes in patients with leukemia using the Kelvin probe method. Biofizika. 59(2) : 310–313. 2014. (In Russ.)].

Skorkina M.Yu. Shamray E.A., Sladkova E.A. Measuring of adhesion force in the cell-cell system based on atomic force microscopy technology. Bull. Exp. Biol. Med. 4 : 528-529. 2018.

Homolya L., Steinberg T. H. Boucher R. C. Cell to cell communication in response to mechanical stress via bilateral release of ATP and UTP in polarized epithelia. J. Cell Biol. 150 : 1349–1360. 2000

Sprague R. S., Stephenson A. H., Ellsworth M. L. Red not dead: signaling in and from erythrocyte. Trends Endocrinol. Metab. 18 : 350–355. 2007.

Evans J., Gratzer W., Mohandas N., Parker K., Sleep J. Fluctuations of the red blood cell membrane: relation to mechanical properties and lack of ATP dependence. Biophys J. 94(10) : 4134–4144. 2008.

Erlinge D. Burnstock G. P2 receptors in cardiovascular regulation and disease. Purinergic Signalling. 4 (1) : 1-20. 2008.

Egan T.M., Khakh B.S. Contribution of calcium ions to P2X channel responses. J Neurosci. 24(13) : 3413–20. 2004.

North R.A. P2X receptors. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol Sci. 371 (1700) : 20150427. 2016.

Goldman N., Chandler-Militello D., Langevin H., Nedergaard M., Takano T. Purine receptor mediated actin cytoskeleton remodeling of human fibroblasts. Cell Calcium. 53 (4) : 297–301. 2013.

Chen Y., Sumi Y.Y., Li A., To U.K., Elkhal A., Inoue Y., Woehrle T., Zhang Q., Hause C., Junger W.G. Purinergic signaling: a fundamental mechanism in neutrophil activation. Sci. Signal. 3(125) : 45. 2014.

Migliorini C., Qian Y., Chen H., Brown E.B., Lain R.K., Munn L.L. Red blood cells augment leukocyte rolling in a virtual blood vessel. Biophys. J. 83 : 1834-1841. 2002.