Изменение активности ионов водорода буферного раствора Хенкса в процессе инкубации нативных и СО-модифицированных лимфоцитов крови человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Воронежский Государственный Университет

Изменение активности ионов водорода буферного раствора Хенкса в процессе инкубации нативных и со-модифицированных лимфоцитов крови человека

О.И. Бахметьева, С.Ю. Колядина, О.В.

Современное состояние окружающей среды различных стран и регионов обусловлено природным и промышленным потенциалами, с развитием которых увеличивается антропогенная нагрузка на экосистему, что приводит к загрязнению биосферы и ухудшению здоровья населения.

Одной из наиболее распространенных и тяжелых форм интоксикаций является отравление угарным газом (оксид углерода (II), монооксид углерода, СО). В атмосфере монооксид углерода содержится в незначительных количествах (0,000001 - 0,00002 %). На поверхности Земли, в естественных условиях, оксид углерода (II) образуется при неполном анаэробном разложении органических соединений и при сгорании биомассы в ходе лесных и степных пожаров. Основным антропогенным источником СО в настоящее время служат выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Токсический эффект для человека наблюдается при вдыхании воздуха с концентрацией монооксида углерода, равной 3·10-3г/л, что обусловливает серьезные поражения систем и органов человека.

Ведущая роль в обеспечении и поддержании гомеостаза организма, а также в формировании согласованных реакций его отдельных компонентов в ответ на внешние воздействия принадлежит иммунной системе. На протекающие в окружающей среде процессы иммунокомпетентные клетки реагируют путем изменения активности белков и нуклеиновых кислот, степени экспрессии поверхностных антигенов, появления или исчезновения внутриклеточных функциональных молекул. Таким образом клетка приспосабливается под сложившиеся условия, стремясь наиболее эффективно выполнять присущие ей регуляторные функции.

Важное значение для осуществления множества химических процессов имеет кислотность среды, а возможность протекания той или иной биохимической реакции в биологической системе часто зависит от активности ионов водорода (рН) среды.

Известно, что лимфоциты играют ключевую роль в физиологии иммунной системы. Существует огромное количество данных, посвященных изучению взаимодействия оксида углерода (II) с гемоглобином и другими Fe-содержащими соединениями крови человека. Не меньшее число работ направлено на диагностическое определение СО в крови и в выдыхаемом воздухе из легких, а также на лечение последствий острых и хронических отравлений угарным газом. Однако в литературе мало сведений, посвященных изучению взаимодействия монооксида углерода с иммунокомпетентными клетками. В связи с этим представляется необходимым исследовать воздействие оксида углерода (II) на лимфоциты крови человека. Ранее нами было изучено влияние СО на экспрессию некоторых рецепторов (CD95, CD8) на поверхности лимфоцитарных клеток [1, 2]. Целью данной работы явилось выяснение изменения активности ионов водорода в стабилизирующей буферной среде Хенкса суспензии лимфоцитов во время их инкубации в атмосфере оксида углерода (II).

Лимфоциты выделяли из венозной крови доноров, стабилизированной гепарином (25 ед/мл) путем центрифугирования на градиенте плотности фиколл-урографин (с= 1,077 г/см3). Для поддержания определенного значения рН в реакционной смеси при проведении исследований применяли буферный раствор Хенкса (рН 7,4), в котором ресуспендировали выделенные иммунокомпетентные клетки (5•105 кл/мл) и помещали в атмосферу оксида углерода (II). Монооксид углерода получали лабораторным способом по химической реакции между концентрированными серной и муравьиной кислотами. Время экспозиции лимфоцитов в атмосфере оксида углерода (II) составляло 5ч90 минут. Пробы буферного раствора Хенкса, содержащего нативные и СО-модифицированные лимфоциты, отбирали в чистые полипропиленовые пробирки типа Eppendorf через каждые 5 минут в объеме 1 мл и измеряли активность ионов водорода при помощи рН-метра Hanna Instruments (Германия), используя микроэлектрод серии HI 1083 (при постоянном давлении (760 мм рт. ст.) и температуре (20 0С)). Приводимые ниже экспериментальные значения рН являются средними за время отбора проб. Статистическую обработку результатов экспериментов проводили с помощью прикладной программы Microsoft Excel 2010.

Исследуя анализируемый параметр в буферном растворе Хенкса без лимфоцитов крови человека, который подвергся воздействию СО в течение 5ч90 минут, мы зарегистрировали следующие данные. Через 5 минут после инкубации в атмосфере СО величина рН раствора Хенкса составила 7,37±0,03 ед. против 7,40, а через 90 минут - 7,16±0,02 ед., при чем эти показатели статистически значимо отличались друг от друга.

Величина рН суспендированных в растворе Хенкса нативных иммунокомпетентных клеток составила в среднем 7,38±0,03 и не изменялась на протяжении 90 минут, т.е. статистически достоверных изменений исследуемого показателя в данном промежутке времени не наблюдалось.

В ходе пребывания СО-модифицированных лимфоцитов в условиях экспозиции в атмосфере оксида углерода (II) было зарегистрировано постепенное снижение значения рН. В начале инкубации суспензия лимфоцитов имела рН=7,37±0,03, а через 90-минут после инкубирования в атмосфере СО изменение водородного показателя составило в среднем 67 % и достигло значения 2,43±0,06. гомеостаз иммунный лимфоцит атмосфера

Известно [3], что оксид углерода (II) слаборастворим в воде (2,691 мг на 100 г при 23 °C и давлении 760 мм рт. ст.) и химически с ней не взаимодействует. По-видимому, в наших экспериментах количество образовавшегося СО достаточно для растворения его в буфере Хенкса и образования небольшого количества угольной кислоты, что, вероятно, индуцирует незначительный сдвиг величины его рН в кислую сторону (7,16±0,02). При суспендировании иммунокомпетентных клеток в растворе Хенкса отмечается возрастание числа ионов Н+ и, как следствие, существенное снижение его величины рН (2,43±0,06). Можно предположить, что Na+/H+ - антипортер лимфоцитов начинает работать таким образом, что включаются компенсаторные механизмы защиты клетки от ацидоза и поэтому происходит интенсивная откачка протонов водорода из клетки, что и приводит к накоплению их в среде Хенкса.

Итак, в ходе проведенных экспериментов мы выяснили, что СО-модифицированные лимфоциты способны изменять в кислую сторону рН среды, в которой они суспендированны, а в свою очередь подобное закисление раствора Хенкса может влиять на различные физико-химические процессы, протекающие в мембранах и других системах иммунокомпетентных клеток и изменять их метаболизм.

Литература

1. Бахметьева О. И. Изучение жизнеспособности и уровня экспрессии CD95 рецепторов лимфоцитарных клеток человека в условиях воздействия оксида углерода (II) / О. И. Бахметьева, О. В. Путинцева, В. Г. Артюхов // Интеллектуальный потенциал XXI века: ступени познания: сборник материалов IV Международной студенческой научно-практической конференции, Новосибирск, 2010. - С. 12 - 15.

2. Бахметьева О. И. Оценка цитотоксической активности лимфоцитов крови человека в условиях воздействия оксида углерода (II) / О. И. Бахметьева, С. Ю. Колядина, О. В. Путинцева, В. Г. Артюхов // Симбиоз Россия 2011: Материалы IV Всероссийского с международным участием конгресса студентов и аспирантов-биологов, Воронеж, 2011. - С. 102 - 105.

3. Коржов В. А. Монооксид углерода (обзор литературы) / В. А. Коржов, А. В. Видмаченко, М. В. Коржов // АМН Украины. - 2010. - Т. 6, № 1. - С. 23 - 27.

Размещено на Allbest.ru