Гродненский Государственный Медицинский Университет
Студент
Павлюковец Анастасия Юрьевна, заведующий Научно-исследовательской лабораторией отраслевой лаборатории молекулярной медицины. Шаповал Анастасия Андреевна, студент медико-диагностического факультета Гродненского Государственного Медицинского Университета
УДК 615.11
В последнее время всё больше внимания уделяется изучению биологически активных веществ растительного происхождения, способных оказывать мембраностабилизирующее, антиоксидантное и цитопротекторное действие. Флавоноиды, алкалоиды, дубильные вещества и другие компоненты растений проявляют широкий спектр физиологических эффектов, влияя на проницаемость клеточных мембран и устойчивость клеток к стрессовым факторам. Изучение влияния растительных экстрактов на осмотическую резистентность эритроцитов позволяет не только оценить их возможное защитное действие, но и расширить понимание механизмов клеточной адаптации к внешним воздействиям.
Цель исследования. провестианализ литературных данных о влиянии различных биологически активных веществ на осмотическую резистентность эритроцитов.
Научная новизна
В ходе проведённого обзора современных литературных источников в рамках данного исследования был выполнен анализ влияния экстрактов различных растительных веществ на осмотическую резистентность эритроцитов человека. В отличие от ранее опубликованных работ, особое внимание уделялось выявлению механизмов, с помощью которых биологически активные компоненты экстрактов воздействуют на устойчивость мембранн эритроцитов при изменении осмотических условий. Значимым вкладом является использование современных методов оценки состояния клеточных мембран, включая спектрофотометрические и микроскопические методы, что ранее применялось в ограниченном числе исследований, а также сравнительный анализ эффективности различных типов растительных экстрактов в изменении осмотической резистентности. Полученные данные позволили определить экстракты, способствующие изменению стабильности эритроцитов, что имеет практическое значение для клеточной биологии, фармакологии и разработки новых мембранопротекторных средств.
Таким образом, данная работа расширяет представления о факторах, влияющих на осмотическую резистентность эритроцитов, и может служить основой для дальнейших исследований в области биомедицины.
Материалы и методы. Для поиска источников литературы использовали платформы PubMed, MDPI, PubMed Central. Осуществлен анализ публикаций с описанием оригинальных исследований и научных обзоров.
Результаты. Анализ литературных данных показал актуальность изучения осмотической резистентности при патологиях, связанных с красными клетками крови. Изучение влияния экстрактов органических веществ растительного происхождения на стойкость мембран эритроцитов имеет не только теоретическое, но и практическое значение для медицины, биохимии и физиологии человека.
Заключение. В ходе анализа литературных данных подтверждается потенциал экстрактов органических веществ растительного происхождения как источников природных мембранопротекторов и антиоксидантов, что открывает перспективы в лечении нарушений, связанных с ОРЭ.
Введение. Осмотическая резистентность эритроцитов (ОРЭ) представляет собой важный интегральный показатель, отражающий устойчивость мембран красных кровяных клеток к гипотоническому стрессу и характеризующийся изменением градиента гемолиза при разведении в гипотонических растворах. Исследование осмотической резистентности имеет достаточно высокую диагностическую и прогностическую ценность в клинической практике. Изменения осмотической резистентности эритроцитов наблюдаются при широком спектре заболеваний — наследственных мембранопатиях (например, сфероцитозе), анемиях различного генеза, интоксикациях, хронических воспалительных и метаболических нарушениях, таких как сахарный диабет, заболевания печени, почек, атеросклероз. Нарушение устойчивости мембран эритроцитов также сопровождает процессы старения, оксидативного стресса и действия лекарственных препаратов [1].
В последние годы интерес к данному показателю усилился в связи с развитием современных методов оценки клеточной резистентности (автоматизированные анализаторы, проточная цитометрия, спектрофотометрические системы), что позволяет применять тест более широко — не только в лабораторной диагностике, но и в научных исследованиях, связанных с влиянием экологических факторов, питания, физической нагрузки и стресса на организм.
В совокупности это делает осмотическую резистентность важным объектом междисциплинарных исследований в современной медицине, физиологии и биохимии крови.
Применяют несколько методов определения осмотической резистентности эритроцитов. Одним из самых распространенным методом определения осмотической резистентности эритроцитов является способ Л.И.Идельсона, предложенный в целях определения стойкости мембран эритроцитов путем количественного определения степени гемолиза эритроцитов в забуференных гипотонических растворах NaCl по интенсивности поглощения света длиной волны 500-560 нм (зеленый светофильтр) в фотоэлектроколориметре (Меньшиков В.В. 1987). В две стерильные пробирки с предварительно внесенными 2 каплями гепарина добавляют по 1,5 мл венозной крови; одну пробу применяют с целью исследования, вторую оставляют на сутки в термостате при 37°С. В 14 центрифужных пробирок разливают по 5 мл раствора NaCl в концентрации от 1,0% до 0,10% и в каждую из них добавляют по 0,02 мл гепаринизированной венозной крови; пробирки инкубируют при комнатной температуре в течение 30 мин, а затем в течение 5 мин центрифугируют при 2000 об/мин, после чего проводят фотоколориметрирование надосадочной жидкости в кювете с толщиной слоя 10 мм против холостой пробы. На основании значений экстинкций рассчитывают интенсивность гемолиза в каждой пробирке по формуле :
Е/Eх * 100%,
где Ех - экстинкция надосадочной жидкости в исследуемой пробе, Е - экстинкции надосадочной жидкости в пробирке с 0,1% раствором хлорида натрия (она принимается за 100%).
На следующий день повторяют исследование с кровью, выдержанной на протяжении 24 ч при 37°С. У здоровых лиц минимальная резистентность эритроцитов равна 0,45%-0,50% раствора NaCl, максимальная - 0,35%-0,45% раствора NaCl.
Кроме того, существует комбинированный способ Вакеза (Предтеченский В.Е., Кост Е.А., 1994).Капиллярную кровь разводят гипотоническими растворами NaCl в следующих концентрациях - 0,42%, 0,46%, 0,52%, 0,62%, 0,70% и 0,82%, и через 6 часов в каждой пробе ведут подсчет эритроцитов в счетной камере Горяева. Мерой осмотической резистентности эритроцитов является та концентрация раствора NaCl, при которой эритроциты уже не разрушаются.
Еще один визуальный, или макроскопический, способ оценки стойкости мембран эритроцитов Лимбека и Рибьера (Предтеченский В.Е., Кост E.A., 1964), состоящий в том, что капиллярная кровь объемом 20 мкл добавляется в пробирки с 10 мл гипотонического раствора NaCl в концентрации от 0,56% до 0,28%. Смесь выдерживают в течение 1 часа при комнатной температуре, после чего подвергают центрифугированию при 2000 об/мин в течении 3 минут, после чего отмечают максимальный и минимальный уровни резистентности, т.е. те концентрации NaCl, при которых имеет место частичный и полный гемолиз эритроцитов.
Осмотическая резистентность эритроцитов рассматривается как чувствительный маркер субклинических изменений в состоянии мембран клеток крови, что делает её перспективным биомаркером ранних нарушений гомеостаза и клеточной устойчивости. Нарушение осмотической резистентности эритроцитов ведет за собой развитие патологических состояний — как наследственных, так и приобретённых.
Наследственные мембранопатии:
Наследственный микросфероцитоз, эллиптоцитоз, стоматоцитоз — характеризуются снижением осмотической резистентности эритроцитов из-за дефектов цитоскелета и белков мембраны (спектрина, анкирина, белка полосы).
Талассемии и гемоглобинопатии — изменения в структуре гемоглобина приводят к изменению осмотического профиля клеток.
Приобретённые гемолитические анемии:
Аутоиммунные, токсические и механические формы гемолиза сопровождаются снижением резистентности вследствие повреждения липидного слоя и перекисного окисления мембранных компонентов.
Метаболические и системные заболевания:
Сахарный диабет 2 типа — гипергликемия и гликирование белков мембраны снижают её стабильность.
Заболевания печени и почек — нарушение детоксикации и электролитного баланса изменяют липидный состав мембраны, повышая её хрупкость.
Ожирение, метаболический синдром, гиперлипидемия — влияют на липидный состав эритроцитарной мембраны, снижая её эластичность.
Воспалительные и оксидативные состояния:
Хроническое воспаление и оксидативный стресс повышают уровень свободных радикалов, повреждающих мембранные липиды, что приводит к снижению ОРЭ даже при отсутствии клинической анемии.
Инфекционные и токсические воздействия: вирусные и бактериальные инфекции, а также действие тяжёлых металлов, алкоголя, лекарственных препаратов (цитостатики, противомалярийные средства) часто сопровождаются изменением резистентности мембран эритроцитов.
Исследование воздействия растительных веществ на осмотическую резистентность эритроцитов человека является актуальным в контексте поиска природных мембраностабилизирующих средств и профилактики заболеваний, связанных с нарушением структуры клеточных мембран. Использование растительных веществ как природных регуляторов мембранной устойчивости представляет собой перспективное направление в биомедицинских исследованиях.
Таким образом, актуальность определения осмотической резистентности эритроцитов обусловлена и поиск веществ повышающих устойчивость мембран эритроцитов тем, что снижение устойчивости мембран эритроцитов к гемолизу наблюдается при воздействии ряда ксенобиотиков и лекарственных веществ. Например, некоторые лекарственные и химические вещества, обладают побочным гемолитическим действием: сульфаниламиды, анальгетики (например, фенацетин), некоторые антибиотики (особенно при ферментопатиях, например, при дефиците глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы). Так же, известно, что воздействие на организм тяжёлых металлов, нарушает ферментные системы и целостность мембраны эритроцитов (свинец, ртуть, кадмий. мышьяковистые соединения) и медьсодержащие соединения (например, медный купорос). Кроме того, мембранповреждающим действием обладают свободные радикалы и перекиси липидов, образующиеся в организме в ответ на токсические воздействия. Представляется перспективным поиск веществ оказывающих мембран стабилизирующее действие.
Цель исследования. Провести анализ литературных данных о влиянии различных биологически активных веществ на осмотическую резистентность эритроцитов.
Материалы и методы исследования. При анализе литературных данных о методах оценки осмотической резистентности эритроцитов и способах повышения устойчивости мембран эритроцитов использовались PubMed, MDPI, PubMed Central.
Результаты исследования
Изучение влияния органических веществ на осмотическую резистентность эритроцитов имеет двойную актуальность: фундаментальную — позволяет понять механизмы регуляции мембранной устойчивости и роль антиоксидантных систем; прикладную — способствует созданию препаратов и добавок, предотвращающих гемолиз и стабилизирующих эритроцитарные мембраны.
1. Вещества, повышающие стойкость мембраны эритроцитов:
Витамины Е и С, полифенолы (кверцетин, ресвератрол, катехины) — восстанавливают антиоксидантный статус и снижают гемолиз при гипоосмотической нагрузке.
Аминокислоты и производные (таурин, глутатион, цистеин) — поддерживают редокс-гомеостаз и стабилизируют мембранные белки.
Фосфолипиды и липосомальные препараты — используются для защиты мембран при анемиях и интоксикациях.
Флавоноиды растительного происхождения (экстракты зелёного чая, виноградных косточек) проявляют выраженное мембраностабилизирующее действие при моделировании гемолиза in vitro.
2. Вещества, уменьшающие стойкость мембраны эритроцитов:
Органические растворители (этанол, ацетон)— нарушают текучесть мембраны и усиливают гемолиз.
Лекарственные препараты (антибиотики, цитостатики, НПВС) — при высоких дозах повышают проницаемость мембран [2].
Альдегиды и кетоны, включая малоновый диальдегид, снижают прочность мембран.
Органические кислоты в избыточных концентрациях (лактат, ацетат) изменяют pH и ионный баланс, провоцируя гемолиз.
Эти данные очень важны для оценки токсичности лекарств и экологических факторов, а также понимания механизмов гемолиза при заболеваниях.
Однако, перспективным является изучение влияния растительных экстрактов с известными лечебными свойствами на стабильность мембран эритроцитов.
Artemisia absinthium (полынь горькая) - растение используется благодаря своим желчегонным, противовоспалительным, антибактериальным, противопаразитарным, регуляторным, жаропонижающим, спазмолитическим и ранозаживляющим действиям в лечении многих заболеваний. Применяется в народной медицине при гастритах с пониженной кислотностью, холециститах, дискинезии желчевыводящих путей, метеоризме, сбое менструального цикла и снятиях спазмов, при кожных воспалениях, ушибах, ранах. Так в эксперименте in vitro показано, что инкубирование эритроцитов человека с экстракт полыни горькой (Artemisia absinthium) защищал их от лизиса, о чём свидетельствует снижение значений гемолиза по сравнению с контрольным физиологическим раствором (p<0,05).
Uncaria tomentosa — древесная лиана, произрастающая в Южной и Центральной Америке известна своими антиоксидантным [3] и иммуностимулирующим [4,5] свойствам. Также было доказано, что экстракты U. tomentosa обладают противораковыми [6,7,8], антимутагенными [9] и противогерпетическими свойствами. Такие разнообразные свойства обусловлены сложным химическим составом U. tomentosa, в основном связанным с высоким содержанием различных биологически активных вторичных метаболитов, в основном фенолов и алкалоидов.
В исследованиях in vivo [10], так и в исследованиях in vitro [11,12] показано протективное действие экстрактов U. tomentosa на клетки крови как. Шэн и др. не обнаружили никаких изменений в количествах гемоглобина, гематокрита и среднего объёма эритроцитов после введения здоровым добровольцам высоких концентраций экстракта U. tomentosa C-MED-100T. Однако, в эксперименте in vitro показано, что водные и спиртовые экстракты из листьев и коры U. tomentosa оказывают действие на осмотическую резистенстность эритроцитов человека, вязкость внутренней среды эритроцитов и текучесть плазматической мембраны эритроцитов. Эритроциты человека инкубировали с исследуемыми экстрактами в концентрациях 100, 250 и 500 мкг/мл в течение 2, 5 и 24 часов. Все протестированные экстракты вызывали снижение текучести мембран эритроцитов и повышение их осмотической резистентности. Этанольные экстракты из коры и листьев повышали вязкость внутренней среды эритроцитов. Наиболее значительные изменения исследуемых параметров наблюдались в клетках, инкубированных с этанольным экстрактом из коры U. tomentosa. Считается, что соединения из экстрактов U. tomentosa в основном встраиваются во внешний гидрофильный монослой мембраны эритроцитов, тем самым защищая красные клетки крови от неблагоприятного воздействия окислительного стресса.
Чеснок (Allium sativum L.) является одним из наиболее часто используемых пищевых компонентов, не только как специя для усиления вкуса, но, прежде всего, благодаря своим богатым полезным для здоровья свойствами [13,14]: антибактериальным, противовирусным, противораковым, противовоспалительным, антиоксидантным и прооксидантным [15,16].
Многокомпонентная система антиоксидантных и прооксидантных соединений, присутствующих в чесноке, может оказывать комплексное воздействие на клетки. Многочисленные исследования in vitro продемонстрировали преимущественно цитотоксическую активность чеснока, однако оценить клеточные эффекты in vivo гораздо сложнее. Эритроциты тоже изучались в этом отношении, и были зарегистрированы разнообразные эффекты, как положительные, так и отрицательные, по-видимому, зависящие от дозы, способа введения и сопутствующей терапии.
У крыс, которым ежедневно в течение 30 дней вводили экстракт чеснока в дозе 5 г/кг массы тела внутрибрюшинно, развилась анемия, повысились уровни малонового диальдегида (МДА), активности каталазы и супероксиддисмутазы (СОД), а также уровень карбонила белка и свободного железа в эритроцитах [17]. Потребление чеснока (150 мг на кг массы тела через день в течение трех недель) крысами привело к снижению количества эритроцитов, повышению уровня ретикулоцитов, фрагментированных эритроцитов и шистоцитов [18]. Сообщалось, что высокое потребление чеснока (4% в рационе) вызывает гемолитическую анемию у крыс [19]. Тем не менее, у крыс, получавших более низкую дозу чеснока (экстракт чеснока, 500 мг на кг массы тела в течение 1 месяца), наблюдалось повышение количества эритроцитов [20].
У собак, получавших экстракт чеснока (5 г чеснока/кг массы тела ежедневно в течение 7 дней), количество эритроцитов и гематокрит снизились до минимума на 9–11-й день. У этих же собак наблюдалось образование телец Хайнца, увеличение концентрации восстановленного глутатиона (GSH) и количества лейкоцентроцитов. Однако ни у одной собаки не развилась гемолитическая анемия, что мощет свидетельствовать о мембанстабилизирующем действии [21].
Катехины (мономерные флаванолы) и их галлатные производные представляют собой класс флавоноидов, в основном присутствующих во фруктах и овощах, а также в полученных из них продуктах, таких как фруктовые соки или джемы. Мономерные флаванолы в большом количестве содержатся в чаях, полученных из чайного растения Camellia sinensis, а также в некоторых сортах какао и шоколада (изготовленных из семян Theobroma cacao ) [22]. Пищевые источники катехинов очень популярны и высоко потребляются. Было обнаружено, что потребление добровольцами восьми чашек черного чая каждые 2 часа ежедневно повысило уровень катехина в плазме крови до 1 мкМ. Показано, что эти соединения снижают смертность от сердечно-сосудистых заболеваний путем ингибирования эндотелиальной дисфункции [23], предотвращают воспаление, опосредованное окислением липидов и холестерина, начало и осложнения диабета, а также замедляют развитие метаболического синдрома. Считается, что они оказывают нефропротекторное действие, которое может иметь значение при таких заболеваниях, как гломерулонефрит, диабетическая нефропатия и химически индуцированная почечная недостаточность, обладают антигипертензивным и нейропротекторным действием и улучшают работоспособность и восстановление при физических нагрузках [24].
Показано, что культивирование эритроцитов с катехинами оказывало протективный эффект от перманганат-индуцированного гемолиза, окисления тиоловых групп белков эритроцитов, а также перекисного окисления липидов мембраны. Эти результаты расширяют понимание благотворного влияния катехинов, содержащихся в продуктах питания и напитках растительного происхождения при окислительного повреждения эритроцитов. Поглощение катехинов красными клетками крови изучалось методом флуориметрии, их взаимодействие с мембраной эритроцитов – по изменению осмотической резистентности эритроцитов и текучести мембран, определяемой с помощью спиновых меток. Накопление катехинов в мембране эритроцитов было продемонстрировано по вызываемому катехином повышению осмотической резистентности и повышению жёсткости мембраны эритроцитов, выявленному с помощью спиновых меток 5-доксилстеариновой кислоты и 16-доксилстеариновой кислоты [25].
Зверобой продырявленный (Hypericum perforatum) - растение, обладающее антибактериальным, противовоспалительным, вяжущим, ранозаживляющим, мочегонным и желчегонным, седативным, кровоостанавливающим и отхаркивающим свойствами. В народной медицине используется при гастритах, колите, диарее, депрессии, тревожности, бессоннице, при ранах, ожогах, ушибах, стоматите, воспалениях горла, фаринтиге, гингивите, при протудах, при ревматизме, радикулите, артрите. Показано, что полифенолы экстракта зверобоя продырявленного (Hypericum perforatum) оказывали влияние на свойства мембраны эритроцитов.
При инкубировании эритроцитов полифенольные соединения, содержащиеся в экстракте H. perforatum, встраиваются в гидрофильную часть мембраны эритроцитов, индуцируя появление эхиноцитов. Флуориметрическое исследование показало, что экстракт также снижает плотность липидов и увеличивает текучесть гидрофобной области мембраны. Таким образом, полифенолы повышают осмотическую резистентность эритроцитов, делая их менее чувствительными к гипотоническим растворам хлорида натрия [26].
Рис.4. Неизмененные эритроциты [26]
Рис.5. Эритроциты, модифицированные экстрактом H. perforatum.
Определение проводилось методом стандартного гипотонического теста с оценкой степени гемолиза в различных концентрациях NaCl [26]
Таким образом, представляется перспективным использование природных антиоксидантов для стабилизации клеточных мембран и профилактики окислительного гемолиза.
Выводы.
Проведенный анализ литературных данных подтверждает актуальность использование тестов на осмотическую резистентность эритроцитов как в диагностических целях при наследственных и приобретённых патологиях, так в качестве метода, применяемого в научных исследованиях при изучении механизмов действия воздействии ксенобиотиков на клетки организма организм.
Известно, что широкий спектр ксенобиотиков оказывает негативное действие на стабильность мембран эритроцитов, что обуславливает необходимость поиска способов протекции. Показано, что многообразие биологическиактивных веществ может оказывать действие на структурные и функциональные свойства мембран эритроцитов, что представляет высокий научный интерес, как для поиска новых веществ, оказывающих стабилизирующее действие на мембраны эритроцитов, так и для дальнейшего исследования их механизма действия.
Рецензии:
14.01.2026, 17:36 Манин Константин Владимирович
Рецензия: Уважаемая Анастасия Михайловна!
Ваша статья написана на актуальную тему и имеет прикладное значение. Однако, есть несколько недочётов по оформлению статьи:
1. В начале статьи очень рано поставлено заключение! Это делает бессмысленным весь последующий текст.
2. Цель, задачи и научная новизна повторяются два раза! Выберите один из вариантов для лучшего восприятия Вашей практической статьи.
В целом Ваша статья написана хорошим научным языком и может быть рекомендована к публикации в журнале после внесения правок.
С уважением к.б.н. Манин К.В.
Комментарии пользователей:
Оставить комментарий