The study of 1,2-propanediol influence on red cell membranes by method of fluorescent probes

Є. М. Корнієнко
Є. О. Посохов

Keywords: red blood cells; biomembrane; cryoprotector; 1,2-propandiol; fluorescent probes

Abstract

The influence of cryoprotectant 1,2-propanediol on human red cell membranes has been studied by use of the set of fluorescent probes – orto-hydroxy derivatives of oxazole and oxadiazole. It has been shown that fluorescent probes on the base of ortho-hydroxy derivatives of oxazole can be used as indicators of the changes of physico-chemical properties and structure of red cell membranes under the action of 1,2-propanediol: it has been found that the initial concentration of 1,2-propanediol, which causes the changes in the structure of human red cell membranes, is 5 vol.%. It has been shown that under the influence of 1,2-propanediol the changes occur in polar regions of the membranes, while no changes occur in hydrophobic regions of red cell membranes. The obtained findings may be useful for choice of optimal conditions for cryoprotecting.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Давыдова Е.В., Гордиенко О.И. Влияние температуры на проницаемость мембран эритроцитов для криопротекторов с различной степенью гидрофобности // Проблемы криобиологии. – 2009. – Т.19, №3. – С. 261–272. /Davydova Ye.V., Gordiyenko O.I. Vliyaniye temperatury na pronitsayemost' membran eritrotsitov dlya krioprotektorov s razlichnoy stepen'yu gidrofobnosti // Problemy kriobiologii. – 2009. – T.19, №3. – S. 261–272./

Добрецов Г.Е. Флуоресцентные зонды в исследовании клеток, мембран и липопротеинов. – М.: Наука, 1989. – 277c. /Dobretsov G.Ye. Fluorescentnyye zondy v issledovanii kletok, membran i lipoproteinov. – M.: Nauka, 1989. – 277c./

Дорошенко А.О., Посохов Е.А. Реакция фотопереноса протона в ряду орто-гидрокси производных 2,5-диарил-1,3-оксазола и 2,5-диарил-1,3,4-оксадиазола в полистирольных пленках // Теор. эксперим. хим. – 1999. – Т.35, №6. – С. 357–361. /Doroshenko A.O., Posokhov Ye.A. Reaktsiya fotoperenosa protona v ryadu orto-gidroksi proizvodnykh 2,5-diaril-1,3-oksazola i 2,5-diaril-1,3,4-oksadiazola v polistirol'nykh plenkakh // Teor. eksperim. khim. – 1999. – T.35, №6. – S. 357–361./

Дорошенко А.О., Посохов Е.А., Шершуков В.М. и др. Реакция фотопереноса протона в возбуждённом состоянии в ряду орто-окси-производных 2,5-диарилоксазола // Хим. высок. энерг. – 1997. – Т.31, №6. – С. 395–402. /Doroshenko A.O., Posokhov Ye.A., Shershukov V.M. i dr. Reaktsiya fotoperenosa protona v vozbuzhdyonnom sostoyanii v rjadu orto-oksi-proizvodnykh 2,5-diariloksazola // Khim. vysok. energ. – 1997. – T.31, №6. – S. 395–402./

Коваленко Г.В., Коваленко И.Ф., Линник Т.П. Механизм транспорта ДМСО, глицерина и этиленгликоля через мембраны эритроцитов крысы и кролика // Вісник Харківського національного університету імені В.Н.Каразіна. Серія: біологія. – 2009. – Вип.10, №878. – С. 109–116. /Kovalenko G.V., Kovalenko I.F., Linnik T.P. Mekhanizm transporta DMSO, glitserina i etilenglikolya cherez membrany eritrotsitov krysy i krolika // Vіsnyk Kharkіvs'kogo natsіonal'nogo unіversytetu іmenі V.N.Karazіna. Serіya: bіologіya. – 2009. – Vyp.10, №878. – S. 109–116./

Компаниец A.M., Иванова И.А. Криопротекторные свойства веществ ряда полиолов при замораживании тромбоцитов // Физико-химические свойства и биологическое действие криопротекторов. – Харьков: Ин-т пробл. криобиологии и криомедицины, 1990. – С. 94–98. /Kompaniyets A.M., Ivanova I.A. Krioprotektornyye svoystva veshchestv ryada poliolov pri zamorazhivanii trombotsitov // Fiziko-khimicheskiye svoystva i biologicheskoye deystviye krioprotektorov. – Khar'kov: In-t probl. kriobiologii i kriomeditsiny, 1990. – S. 94–98./

Компаниец А.М., Коший С.В., Иванова И.А. Монометиловый эфир глицерина: цитотоксичность и криозащитная эффективность при замораживании тромбоцитов // Физико-химические свойства и биологическое действие криопротекторов. – Харьков: Ин-т пробл. криобиологии и криомедицины, 1990. – С. 59–63. /Kompaniyets A.M., Koshiy S.V., Ivanova I.A. Monometilovyy efir glitserina: tsitotoksichnost' i kriozashchitnaya effektivnost' pri zamorazhivanii trombotsitov // Fiziko-khimicheskiye svoystva i biologicheskoye deystviye krioprotektorov. – Khar'kov: In-t probl. kriobiologii i kriomeditsiny, 1990. – S. 59–63./

Компаниец А.М., Коший С.В., Иванова И.А., Луговой В.И. Влияние веществ ряда полиолов на морфофункциональные свойства тромбоцитов. Рукопись депонирована в ВИНИТИ, N 6037-В. 89 дел. от 28.09.89. – 13с. /Kompaniyets A.M., Koshiy S.V., Ivanova I.A., Lugovoy V.I. Vliyaniye veshchestv ryada poliolov na morfofunktsional'nyye svoystva trombotsitov. Rukopis' deponirovana v VINITI, N 6037-V. 89 del. ot 28.09.89. – 13s./

Корниенко Е.М. Исследование кинетики детергентного гемолиза эритроцитов, модифицированных ДМСО // Вісник Харківського національного університету імені В.Н.Каразіна. Серія: біологія. – 2012. – Вип.15, №1008. – С. 171–176. /Korniyenko Ye.M. Issledovaniye kinetiki detergentnogo gemoliza eritrotsitov, modifitsirovannykh DMSO // Vіsnyk Kharkіvs'kogo natsіonal'nogo unіversytetu іmenі V.N.Karazіna. Serіya: bіologіya. – 2012. – Vyp.15, №1008. – S. 171–176./

Корниенко Е.М., Посохов Е.А. Локализация проникающего криопротектора диметилсульфоксида в мембране эритроцитов: исследование методом флуоресцентных зондов. // Вісник Харківського національного університету імені В.Н.Каразіна. Серія: біологія. – 2011. – Вип.14, №971. – С. 135–139. /Korniyenko Ye.M., Posokhov Ye.A. Lokalizatsiya pronikayushchego krioprotektora dimetilsul'foksida v membrane eritrotsitov: issledovaniye metodom fluorescentnyhh zondov // Vіsnyk Kharkіvs'kogo natsіonal'nogo unіversytetu іmenі V.N.Karazіna. Serіya: bіologіya. – 2011. – Vyp.14, №971. – S. 135–139./

Корнієнко Є.М., Посохов Є.О. Спосіб визначення мембранотропної активності кріопротектора. Пат. 71516 Україна. UA, МПК G 01 N 33/483, G 01 N 33/483. Опубл. 10.07.2012, Бюл. №13. /Kornіyenko Ye.M., Posokhov Ye.O. Sposіb vyznachennya membranotropnoi aktyvnostі krіoprotektora. Pat. 71516 Ukraina. UA, MPK G 01 N 33/483, G 01 N 33/483. Opubl. 10.07.2012, Byul. №13./

Линник Т.П., Дюбко Т.С., Мартынюк И.Н., Терещенко А.В. Взаимодействие криопротекторов с липосомами из суммарных липидов спермиев петуха // Пробл. криобиологии. – 2010. – Т.20, №1. – С. 34–46. /Linnik T.P., Dyubko T.S., Martynyuk I.N., Tereshchenko A.V. Vzaimodeystviye krioprotektorov s liposomami iz summarnykh lipidov spermiyev petukha // Probl. kriobiologii. – 2010. – T.20, №1. – S. 34–46./

Луговой В.И., Олейник С.Т., Компаниец А.М. Функциональная полноценность тромбоцитов при различных режимах замораживания // Моделирование криобиологических процессов. – Харьков: Ин-т пробл. криобиологии и криомедицины, 1988. – С. 167–173. /Lugovoy V.I., Oleynik S.T., Kompaniyets A.M. Funktsional'naya polnotsennost' trombotsitov pri razlichnykh rezhimakh zamorazhivaniya // Modelirovaniye kriobiologicheskikh protsessov. – Khar'kov: In-t probl. kriobiologii i kriomeditsiny, 1988. – S. 167–173./

Межидов С.Х. Проникність еритроцитів до кріопротекторів і структурно-функціональний стан компонентів їх цитоплазми на етапах кріоконсервування. Дис. … д-ра біол. наук / 03.00.19 – кріобіологія і кріомедицина. – Харків, 1999. – 319с. /Mezhidov S.Kh. Pronyknіst' erytrotsytіv do krіoprotektorіv і strukturno-funktsіonal'nyy stan komponentіv ikh tsytoplazmy na etapakh krіokonservuvannya. Dys. … d-ra bіol. nauk / 03.00.19 – krіobіologіya і krіomeditsina. – Kharkіv, 1999. – 319s./

Николенко А.В. Влияние глицерина, диметилсульфоксида и 1,2-ПД на показатели функциональной активности тромбоцитов // Теоретические и практические аспекты современной криобиологии. – Киев: Наук, думка, 1989. – С. 45–48. /Nikolenko A.V. Vliyaniye glitserina, dimetilsul'foksida i 1,2-PD na pokazateli funktsional'noy aktivnosti trombotsitov // Teoreticheskiye i prakticheskiye aspekty sovremennoy kriobiologii. – Kiyev: Nauk, dumka, 1989. – S. 45–48./

Посохов Е.А. Орто-гидрокси производные 2,5-дифенил-1,3-оксазола и 2,5-дифенил-1,3,4-оксадиазола в качестве флуоресцентных зондов для токсикологических исследований мембран клеток обонятельного анализатора крыс // Вісник Харківського національного університету. Серія: «Хімія». – 2011. – Вип.20 (43), №976. – С. 92–99. /Posokhov Ye.A. Orto-gidroksi proizvodnyye 2,5-difenil-1,3-oksazola i 2,5-difenil-1,3,4-oksadiazola v kachestve fluorescentnykh zondov dlya toksikologicheskikh issledovaniy membran kletok obonyatel'nogo analizatora krys // Vіsnyk Kharkіvs'kogo natsіonal'nogo unіversytetu. Serіya: «Khіmіya». – 2011. – Vyp.20 (43), №976. – S. 92–99./

Посохов Е.А., Абманова Н.А., Бойко Т.П., Дорошенко А.О. Орто-гидрокси производные 2,5-дифенил-1,3-оксазола и 2,5-дифенил-1,3,4-оксадиазола в качестве флуоресцентных зондов для медико-биологических исследований // Вісник Харківського національного університету. Серія: «Хімія». – 1999. – Вип.4 (27), №454. – С. 188–190. /Posokhov Ye.A., Abmanova N.A., Boyko T.P., Doroshenko A.O. Orto-gidroksi proizvodnyye 2,5-difenil-1,3-oksazola i 2,5-difenil-1,3,4-oksadiazola v kachestve fluorescentnykh zondov dlya mediko-biologicheskikh issledovaniy // Vіsnyk Kharkіvs'kogo natsіonal'nogo unіversytetu. Serіya: «Khіmіya». – 1999. – Vyp.4 (27), №454. – S. 188–190./

Посохов Е.А., Бойко Т.П., Бевзюк Д.А. Орто-гидрокси производные 2,5-дифенил-1,3-оксазола и 2,5-дифенил-1,3,4-оксадиазола в качестве флуоресцентных зондов для токсикологических исследований модельных биомембран // Вісник Харківського національного університету. Серія: «Хімія». – 2001. – Вип.7 (30), №532. – С. 192–194. /Posokhov Ye.A., Boyko T.P., Bevzyuk D.A. Orto-gidroksi proizvodnyye 2,5-difenil-1,3-oksazola i 2,5-difenil-1,3,4-oksadiazola v kachestve fluorescentnykh zondov dlya toksikologicheskih issledovaniy model'nykh biomembran // Vіsnyk Kharkіvs'kogo natsіonal'nogo unіversytetu. Serіya: «Khіmіya». – 2001. – Vyp.7 (30), №532. – S. 192–194./

Посохов Є.О. Набір флуоресцентних зондів для визначення фізико-хімічних властивостей ліпідних мембран. Пат. 68871 UA, МПК G 01 N 33/483, G 01 N 33/483. Опубл. 10.04.2012, Бюл. №7. /Posokhov Ye.O. Nabіr fluorescentnykh zondіv dlya vyznachennya fіziko-hіmіchnykh vlastyvostey lіpіdnykh membran. Pat. 68871 UA, MPK G 01 N 33/483, G 01 N 33/483. Opubl. 10.04.2012, Byul. №7./

Шраго М.Л., Ханина Л.А., Кощий С.В. и др. Криопротектор. – Авторское свидетельство 1298203 (СССР). Опубл. в Б.И. – 1987. – №11. /Shrago M.L., Khanina L.A., Koshhiy S.V. i dr. Krioprotektor. – Avtorskoye svidetel'stvo 1298203 (SSSR). Opubl. v B.I. – 1987. – №11./

Arakawa T., Carpenter J.F., Kita Y.A., Crowe J.H. Basis for toxicity of certain cryoprotectants: a hypothesis // Cryobiology. – 1990. – Vol.27, Issue 4. – P. 401–415.

Bruce L.J., Robinson H.C., Guizouarn H. et al. Monovalent cation leaks in human red cells caused by single amino-acid substitutions in the transport domain of the band 3 chloride-bicarbonate exchanger, AE1 // Nat. Genet. – 2005. – Vol.37. – P. 1258–1263.

Delaunay J. The hereditary stomatocytoses: genetic disorders of the red cell membrane permeability to monovalent cations // Semin. Hematol. – 2004. – Vol.41. – P. 165–172.

Doroshenko A.O., Posokhov E.A., Verezubova A. Radiationless deactivation of excited phototautomer form and molecular structure of ESIPT- compounds // Photochem. Photobiol. Sci. – 2002. – Т.1. – P. 92–99.

Doroshenko A.O., Posokhov E.A., Verezubova A.A. et al. Excited state intramolecular proton transfer reaction and luminescent properties of the ortho-hydroxy derivatives of 2,5-diphenyl-1,3,4-oxadiazole // Journ. Phys. Org. Chem. – 2000. – Vol.13. – P. 253–265.

Dyubko T.S., Onishchenko E.V., Pivovarenko V.G. Influence of freezing and low molecular weight cryoprotectants on microsomal membrane structure: a study by multiparametric fluorescent probe // J. Fluoresc. – 2006. – Vol.16. – P. 817–823.

Fuller B.J., Benson E.E., Lane N. Life in the frozen state. – New York: CRC Press, 2004. – 672p.

Gallagher P.G., Chang S.H., Rettig M.P. et al. Altered erythrocyte endothelial adherence and membrane

phospholipid asymmetry in hereditary hydrocytosis // Blood. – 2003. – Vol.101, №11. – P. 4625–4627.

Posokhov Ye.O., Tkachenko A.S., Korniyenko Ye.M. Influence of carrageenan (E407) on the membrane of enterocytes investigated by fluorescent probes // Вісник проблем біології і медицини. – 2013. – Вип.1, T.1 (98). – С. 229–233.

Shapiro H.M. Flow cytometry. – NY: Science, 1995. – 542p.