Alteration of dielectric characteristics of blood components of patients with type 2 diabetes mellitus

  • Т. А. Shatalova V.N. Karazin Kharkiv National University
  • A. V. Adeljanov V.N. Karazin Kharkiv National University
  • О. А. Gorobchenko V.N. Karazin Kharkiv National University
  • О. Т. Nikolov V.N. Karazin Kharkiv National University
  • S. V. Gatash V.N. Karazin Kharkiv National University
  • Т. N. Ovsyannikova V.N. Karazin Kharkiv National University
  • M. Yu. Gorshunska Kharkiv Medical Academy of Postgraduate Education
Keywords: dielectric constan, conductivity, erythrocyte, erythrocyte membrane, plasma, type 2 diabetes mellitus

Abstract

The paper covers a study of the dielectric characteristics of erythrocyte suspensions, erythrocyte
membranes and blood plasma of patients with diabetes by UHF dielectrometry method at the operating
frequency of 9,2 GHz under the therapeutic intervention. It has been established that the values of the real
part of the complex dielectric permittivity (ε') of suspension of erythrocytes and erythrocyte membranes
in patients with diabetes mellitus are inclined to decrease after the treatment as compared to those of the
erythrocyte suspension with diabetes before the treatment. A significant decrease had been observed in
the mean values of the static dielectric permittivity (εs) of erythrocyte membrane suspensions in patients
with diabetes mellitus after treatment, correspondingly, a significant decrease has been found in the mean
values of the frequency dielectric relaxation of water molecules (fD) suspension of erythrocytes and
erythrocyte membranes in diabetic patients after treatment. There has been detected a significant increase
in the mean values of electrical conductivity (σ) of all the components of blood of patients with diabetes
mellitus after treatment.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Т. А. Shatalova, V.N. Karazin Kharkiv National University

4 Svobody Sq., Kharkiv, 61022

A. V. Adeljanov, V.N. Karazin Kharkiv National University

4 Svobody Sq., Kharkiv, 61022

О. А. Gorobchenko, V.N. Karazin Kharkiv National University

4 Svobody Sq., Kharkiv, 61022

О. Т. Nikolov, V.N. Karazin Kharkiv National University

4 Svobody Sq., Kharkiv, 61022

S. V. Gatash, V.N. Karazin Kharkiv National University

4 Svobody Sq., Kharkiv, 61022

Т. N. Ovsyannikova, V.N. Karazin Kharkiv National University

4 Svobody Sq., Kharkiv, 61022

M. Yu. Gorshunska, Kharkiv Medical Academy of Postgraduate Education

58 Korchahinziv Str., Kharkiv, 61176

References

1. Кисляк Н.С. Клетки крови у детей в норме и патологии / Н.С. Кисляк, Р.В. Ленская. – М.: Медицина, 1978. – 256 с. /Kisljak N.S. Kletki krovi u detej v norme i patologii / N.S. Kisljak, R.V. Lenskaja. – M.: Medicina, 1978. – 256 s./

2. Швырев А.А. Анатомия и физиология человека с основами общей патологии / А.А. Швырев / Ростов-на-Дону: Феникс, 2004. – 416 с. /Shvyrev A.A. Anatomija i fiziologija cheloveka s osnovami obshhej patologii / A.A. Shvyrev / Rostov-na-Donu: Feniks, 2004. – 416 s./

3. Луговская С.А. Гематологический атлас / С.А. Луговская, М.Е. Почтарь. – Москва-Тверь: «Триада», 2004. – 227с. /Lugovskaja S.A. Gematologicheskij atlas / S.A. Lugovskaja, M.E. Pochtar'. – Moskva-Tver': «Triada», 2004. – 227s./

4. Козинец Г.И. Клетки крови - современные технологии их анализа/ Г.И. Козинец, В.М. Погорелов, Д.А. Шмаров, [и др.]. – М: Триада-Фарм, 2002. - 200 с. /Kozinec G.I. Kletki krovi - sovremennye tehnologii ih analiza/ G.I. Kozinec, V.M. Pogorelov, D.A. Shmarov, [i dr.]. – M: Triada-Farm, 2002. - 200 s./

5. Каргаполов А.В. Состояния воды в биологических системах / А.В. Каргаполов, Г.М. Зубарева // Сборник научных работ сотрудников Тверской медицинской академии «Использование ИК - спектроскопии в медицине, экологии и фармации» - Тверь. – 2003. – С. 63-67. /Kargapolov A.V. Sostojanija vody v biologicheskih sistemah / A.V. Kargapolov, G.M. Zubareva // Sbornik nauchnyh rabot sotrudnikov Tverskoj medicinskoj akademii «Ispol'zovanie IK - spektroskopii v medicine, jekologii i farmacii» - Tver'. – 2003. – S. 63-67./

6. Архипова Е.А. Применение модифицированного волноводного сенсора для изучения диэлектрических характеристик эритроцитов пациентов с дисциркулярной энцефалопатией до и после лечения / Е.А. Архипова, П.С. Красов, А.И. Фисун // Біофізичний вісник. Методи біофізичних досліджень. – 2011. – Вип. 27, № 2. – С. 93-102. /Arhipova E.A. Primenenie modificirovannogo volnovodnogo sensora dlja izuchenija dijelektricheskih harakteristik jeritrocitov pacientov s discirkuljarnoj jencefalopatiej do i posle lechenija / E.A. Arhipova, P.S. Krasov, A.I. Fisun // Bіofіzichnij vіsnik. Metodi bіofіzichnih doslіdzhen'. – 2011. – Vip. 27, № 2. – S. 93-102./

7. Тринчер К.С. О структурированной воде, прилегающей к поверхностному слою эритроцитов // Сб. Состояние и роль воды в биологических объектах. Под ред. Л.П. Каюшина. – М.: Наука, 1967. – С. 143-150. /Trincher K.S. O strukturirovannoj vode, prilegajushhej k poverhnostnomu sloju jeritrocitov // Sb. Sostojanie i rol' vody v biologicheskih ob#ektah. Pod red. L.P. Kajushina. – M.: Nauka, 1967. – S. 143-150./

8. Никифорович И.И. Состояние гидратации плазмы крови и эритроцитов у беременных с неосложненным гестационным процессом и анемией / И.И. Никифорович, А.Н. Иванян, А.В. Литвинов [и др.] // Российский вестник акушера-гинеколога. – 2009. – № 2. – С. 4-7. /Nikiforovich I.I. Sostojanie gidratacii plazmy krovi i jeritrocitov u beremennyh s neoslozhnennym gestacionnym processom i anemiej / I.I. Nikiforovich, A.N. Ivanjan, A.V. Litvinov [i dr.] // Rossijskij vestnik akushera-ginekologa. – 2009. – № 2. – S. 4-7./

9. Mashimo S. Dielectric relaxation time and structure of bound water in biological materials / S. Mashimo, Sh. Kuwabara // J. Phys. Chem. – 1987. – V. 91, № 25. - P. 6337-6338.

10. Четвериков А.Г. Роль воды в процессах возникновения и гибели свободных радикалов в биологических объектах. - Афтореф. кан. дис. М., 1965 - 20 С. /Chetverikov A.G. Rol' vody v processah vozniknovenija i gibeli svobodnyh radikalov v biologicheskih ob#ektah. - Aftoref. kan. dis. M., 1965 - 20 S./

11. Геннис Р. Биомембраны: Молекулярная структура и функция. М.: Мир, 1997. – 624 с. /Gennis R. Biomembrany: Molekuljarnaja struktura i funkcija. M.: Mir, 1997. – 624 s./

12. Бергельсон Л.Д. Биологические мембраны / Л.Д. Бергельсон. – М.: Наука, 1975. – 184 с. /Bergel'son L.D. Biologicheskie membrany / L.D. Bergel'son. – M.: Nauka, 1975. – 184 s./

13. Coster H.G.L. The Physics of Cell Membranes / H.G.L. Coster // Journal of Biological Physics. – 2003. – Vol.29. – Р.363-399.

14. Ивков В.Г. Липидный бислой биологических мембран / В.Г. Ивков, Г.Н. Берестовский. – М.: Наука, 1982. – 224 с. /Ivkov V.G. Lipidnyj bisloj biologicheskih membran / V.G. Ivkov, G.N. Berestovskij. – M.: Nauka, 1982. – 224 s./

15. Аксенов С.И. Роль воды в регуляции биологических процессов и в их чувствительности к слабым воздействиям / С.И. Аксенов // Тезисы докладов XI конференции «Космическая биология и авиакосмическая медицина». М., 1998. – С. 21-22. /Aksenov S.I. Rol' vody v reguljacii biologicheskih processov i v ih chuvstvitel'nosti k slabym vozdejstvijam / S.I. Aksenov // Tezisy dokladov XI konferencii «Kosmicheskaja biologija i aviakosmicheskaja medicina». M., 1998. – S. 21-22./

16. Гильмиярова Ф.Н. Особенности метаболизма миокарда человека при алкогольной интоксикации / Ф.Н. Гильмиярова, В.М. Радомская, Л.Н. Виноградова, [и др.] // Вопросы мед. химии. – 1993. – Т. 39, № 6. – С. 31-34. /Gil'mijarova F.N. Osobennosti metabolizma miokarda cheloveka pri alkogol'noj intoksikacii / F.N. Gil'mijarova, V.M. Radomskaja, L.N. Vinogradova, [i dr.] // Voprosy med. himii. – 1993. – T. 39, № 6. – S. 31-34./

17. Бородина Г.Е. Инфракрасная спектроскопия водных систем / Г.Е. Бородина, Г.М. Зубарева / Сб. научных работ сотрудников тверской медицинской академии. – Тверь: Триада, 2003. – 216 с. /Borodina G.E. Infrakrasnaja spektroskopija vodnyh sistem / G.E. Borodina, G.M. Zubareva / Sb. nauchnyh rabot sotrudnikov tverskoj medicinskoj akademii. – Tver': Triada, 2003. – 216 s./

18. Воинов Д.А. Сопоставление результатов оценки состояния мембраны эритроцитов с помощью теста растекания крови и метода электронного парамагнитного резонанса / Д.А. Воинов, А.Г. Максина, Е.Ю. Куизиченко [и др.] // Медицинский научный и учебно-методический журнал. – 2003. – № 15. – С. 109-111. /Voinov D.A. Sopostavlenie rezul'tatov ocenki sostojanija membrany jeritrocitov s pomoshh'ju testa rastekanija krovi i metoda jelektronnogo paramagnitnogo rezonansa / D.A. Voinov, A.G. Maksina, E.Ju. Kuizichenko [i dr.] // Medicinskij nauchnyj i uchebno-metodicheskij zhurnal. – 2003. – № 15. – S. 109-111./

19. Аксенов С.И. Связанная вода в дисперсных системах // Состояние воды в биологических системах. – 1980. – №57. – С. 46-74. /Aksenov S.I. Svjazannaja voda v dispersnyh sistemah // Sostojanie vody v biologicheskih sistemah. – 1980. – №57. – S. 46-74./

20. Горюнов А.С. Характеристики изменений в крови рыб под действием химического загрязнения среды по данным низкотемпературной 1Н-ЯМР-спектроскопии / А.С. Горюнов, Г.А. Суханова, А.Г. Борисова // Биополимеры и клетка. – 1996. – Т. 12, №6. – С. 1-5. /Gorjunov A.S. Harakteristiki izmenenij v krovi ryb pod dejstviem himicheskogo zagrjaznenija sredy po dannym nizkotemperaturnoj 1H-JaMR-spektroskopii / A.S. Gorjunov, G.A. Suhanova, A.G. Borisova // Biopolimery i kletka. – 1996. – T. 12, №6. – S. 1-5./

21. Рожков С.П. Трехкомпонентная система вода-биополимер – ионы как модель молекулярных механизмов осмотического гомеостаза / С.П. Рожков // Биофизика. – 2001. – Т. 46, № 1. – С. 53-59. /Rozhkov S.P. Trehkomponentnaja sistema voda-biopolimer – iony kak model' molekuljarnyh mehanizmov osmoticheskogo gomeostaza / S.P. Rozhkov // Biofizika. – 2001. – T. 46, № 1. – S. 53-59./

22. Николов О.Т. Измерение комплексной диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков с большими потерями / О.Т. Николов, Т.А. Жилякова // Журнал физической химии. – 1991. – Т. 65, № 5. – С. 1312-1316. /Nikolov O.T. Izmerenie kompleksnoj dijelektricheskoj pronicaemosti zhidkih dijelektrikov s bol'shimi poterjami / O.T. Nikolov, T.A. Zhiljakova // Zhurnal fizicheskoj himii. – 1991. – T. 65, № 5. – S. 1312-1316./

23. Gatash S.V. Very high-frequency dielectrometer for the study of dynamical processes in disperse water system / S.V. Gatash // Радиофизика и электроника – 1999. – Т. 4, № 1, - С. 129-132. /Gatash S.V. Very high-frequency dielectrometer for the study of dynamical processes in disperse water system / S.V. Gatash // Radiofizika i jelektronika – 1999. – Т. 4, № 1, - S. 129-132./

24. Горобченко О.А. Влияние γ-облучения на термоиндуцированные конформационные переходы и гидратацию фибриногена / О.А. Горобченко, О.Т. Николов, С.В. Гаташ // Биополимеры и клетка. – 2006. - Т. 22, № 2, - С. 162. /Gorobchenko O.A. Vlijanie γ-obluchenija na termoinducirovannye konformacionnye perehody i gidrataciju fibrinogena / O.A. Gorobchenko, O.T. Nikolov, S.V. Gatash // Biopolimery i kletka. – 2006. - T. 22, № 2, - S. 162./

25. Шахпаронов М.И. Диэлектрические свойства и молекулярное строение растворов вода-ацетон / М.И. Шахпаронов, Я.Ю. Ахадов // Журн. структ. химии. - 1965. – Т. 6, № 1. – С. 21-26. /Shahparonov M.I. Dijelektricheskie svojstva i molekuljarnoe stroenie rastvorov voda-aceton / M.I. Shahparonov, Ja.Ju. Ahadov // Zhurn. strukt. himii. - 1965. – T. 6, № 1. – S. 21-26./

26. Schepps J.L. The UHF and microwave dielectric properties of normal and tumour tissues: variation in dielectric properties with tissue water content / J.L. Schepps, K.R. Foster // Phys. Med. Biol. – 1980. – V. 25, № 6. – P. 1149-1159.

27. Jenin Pierre C. Some observations on the dielectric properties of hemoglobin’s suspending medium inside human erythrocytes / C. Jenin Pierre, H.P. Schwan // Biophys. J. – 1980. – V. 3. – P. 285-294.
28. Дебай П. Полярные молекулы / П. Дебай. – М-Л.: 1931. – 245 с. /Debaj P. Poljarnye molekuly / P. Debaj. – M-L.: 1931. – 245 s./

29. Suzuki M. Hydration Study of Proteins in Solution by Microwave Dielectric Analysys / M. Suzuki, J. Shigematsu, T. Kodama // J. Phys. Chem. – 1996. – V. 100. – P. 7279-7282.

30. Кост Е.А. Справочник по клиническим лабораторным методам исследования / Е.А. Кост / - М.: Медицина, 1975. – 384 с. /Kost E.A. Spravochnik po klinicheskim laboratornym metodam issledovanija / E.A. Kost / - M.: Medicina, 1975. – 384 s./

31. Атраментова Л.А. Статистические методы в биологии: учебник / Л.А. Атраментова, О.М. Утевская /- Горловка: «Видавництво Ліхтар», 2008. - 248 с. /Atramentova L.A. Statisticheskie metody v biologii: uchebnik / L.A. Atramentova, O.M. Utevskaja /- Gorlovka: «Vidavnictvo Lіhtar», 2008. - 248 s./

32. Дедов И.И. Влияние антиоксидантов на состояние ПОЛ и функцию клеток у больных с впервые выявленным инсулинзависимым сахарным диабетом / И.И. Дедов, В.А. Горелышева, О.Н. Смирнова // Пробл. эндокринологии. 1995. – Т. 41, № 5. – С. 16-20. /Dedov I.I. Vlijanie antioksidantov na sostojanie POL i funkciju kletok u bol'nyh s vpervye vyjavlennym insulinzavisimym saharnym diabetom / I.I. Dedov, V.A. Gorelysheva, O.N. Smirnova // Probl. jendokrinologii. 1995. – T. 41, № 5. – S. 16-20./

33. Рубин А.Б. Исследование роли вязкости и проницаемости плазматической мембраны эритроцита в изменениях связывания кислорода гемоглобином при сахарном диабете / А.Б. Рубин, Г.В. Максимов, Н.В. Максимова, [и др.] // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2005. – № 11. – С. 519-522. /Rubin A.B. Issledovanie roli vjazkosti i pronicaemosti plazmaticheskoj membrany jeritrocita v izmenenijah svjazyvanija kisloroda gemoglobinom pri saharnom diabete / A.B. Rubin, G.V. Maksimov, N.V. Maksimova, [i dr.] // Bjulleten' jeksperimental'noj biologii i mediciny. – 2005. – № 11. – S. 519-522./

34. Адельянов А.В. Влияние кверцетина на диэлектрические характеристики компонент крови крыс с сахарным диабетом / А.В. Адельянов, О.А. Горобченко, О.Т. Николов [и др.] // Физика живого. – 2010. – Т. 18, № 3. – С. 50-54. /Adel'janov A.V. Vlijanie kvercetina na dijelektricheskie harakteristiki komponent krovi krys s saharnym diabetom / A.V. Adel'janov, O.A. Gorobchenko, O.T. Nikolov [i dr.] // Fizika zhivogo. – 2010. – T. 18, № 3. – S. 50-54./

35. Макишева Р.Т. Физиология сахарного диабета монография / Р.Т. Макишева. – ЕНУ: Астана, 2007. – 128 с. /Makisheva R.T. Fiziologija saharnogo diabeta monografija / R.T. Makisheva. – ENU: Astana, 2007. – 128 s./

36. Владимиров Ю.А. Роль нарушений свойств липидного слоя мембран в развитии патологических процессов / Ю.А. Владимиров // Патолог. физиология и эксперим. терапия. – 1989. – № 4. – С. 7-19. /Vladimirov Ju.A. Rol' narushenij svojstv lipidnogo sloja membran v razvitii patologicheskih processov / Ju.A. Vladimirov // Patolog. fiziologija i jeksperim. terapija. – 1989. – № 4. – S. 7-19./

37. Бергельсон Л.Д. Биологические мембраны / Л.Д. Бергельсон. – М.: Наука, 1975. – 184 с. /Bergel'son L.D. Biologicheskie membrany / L.D. Bergel'son. – M.: Nauka, 1975. – 184 s./

38. Кагава Я. Биомембраны / Я. Кагава. – М.: Высшая школа 1985. – 303с. /Kagava Ja. Biomembrany / Ja. Kagava. – M.: Vysshaja shkola 1985. – 303s./

39. Ефимов А.С. Сахароснижающие пероральные препараты и их применение / А.С. Ефимов, С.Н. Ткач. –Киев. – 1997. – 108 с. /Efimov A.S. Saharosnizhajushhie peroral'nye preparaty i ih primenenie / A.S. Efimov, S.N. Tkach. – Kiev. – 1997. – 108 s./

40. Северин Е.С. Биохимия: Учебник для ВУЗов / Е.С. Северин. – 2004. – 430 с. /Severin E.S. Biohimija: Uchebnik dlja VUZov / E.S. Severin. – 2004. – 430 s./

41. Колосова М.В. Особенности поверхностной архитектоники и ультраструктуры эритроцитов периферической крови у детей, больных инсулинзависимым сахарным диабетом / М.В. Колосова, В.В. Новицкий, Е.Б. Кравец, [и др.] // Клинич. лаб. Диагностика. – 1997. – № 9. - С. 16-18. /Kolosova M.V. Osobennosti poverhnostnoj arhitektoniki i ul'trastruktury jeritrocitov perifericheskoj krovi u detej, bol'nyh insulinzavisimym saharnym diabetom / M.V. Kolosova, V.V. Novickij, E.B. Kravec, [i dr.] // Klinich. lab. Diagnostika. – 1997. – № 9. - S. 16-18./

42. Муравлева Л.Е. Изучение окислительного метаболизма эритроцитов крови больных диабетической нефропатией / Л.Е. Муравлева, В.Б. Молотов-Лучанский, Д.А. Клюев, [и др.] // Современные наукоемкие технологии . – 2009. - № 4. – С. 14-17. /Muravleva L.E. Izuchenie okislitel'nogo metabolizma jeritrocitov krovi bol'nyh diabeticheskoj nefropatiej / L.E. Muravleva, V.B. Molotov-Luchanskij, D.A. Kljuev, [i dr.] // Sovremennye naukoemkie tehnologii . – 2009. - № 4. – S. 14-17./

43. Бондар П.М. Фармакотерапія інсуліннезалежного цукрового діабету./ П.М. Бондар, А.О. Пєшко, Г.П. Михальчишин, [та ін..]. // Український медичний часопис. – 2001. – Т 3, № 23. – С. 78-83. /Bondar P.M. Farmakoterapija insulinnezalezhnogo cukrovogo diabetu./ P.M. Bondar, A.O. Pjeshko, G.P. Myhal'chyshyn, [ta in.]. // Ukrai'ns'kyj medychnyj chasopys. – 2001. – T 3, № 23. – S. 78-83./

44. Балаболкин М.И. Роль окислительного стресса в патогенезе сосудистых осложнений сахарного диабета и применение витаминов и микроэлементов для их лечения и профилактики / М.И. Балаболкин // Клиническая эндокринология. – 2006. – № 6. – С. 1-7. /Balabolkin M.I. Rol' okislitel'nogo stressa v patogeneze sosudistyh oslozhnenij saharnogo diabeta i primenenie vitaminov i mikrojelementov dlja ih lechenija i profilaktiki / M.I. Balabolkin // Klinicheskaja jendokrinologija. – 2006. – № 6. – S. 1-7./

45. Клюев Д.А. Особенности ИК-спектров плазмы крови больных с сосудистыми осложнениями сахарного диабета типа II // Д.А. Клюев, В.Б. Молотов-Лучанский, Л.Е. Муравлева // Материалы межвузовской научной конференции «Современные проблемы медицины и биологии», Караганда. – 2007. – С. 32-34. /Kljuev D.A. Osobennosti IK-spektrov plazmy krovi bol'nyh s sosudistymi oslozhnenijami saharnogo diabeta tipa II // D.A. Kljuev, V.B. Molotov-Luchanskij, L.E. Muravleva // Materialy mezhvuzovskoj nauchnoj konferencii «Sovremennye problemy mediciny i biologii», Karaganda. – 2007. – S. 32-34./

46. Crawford A. Balancing act: Na+ Sodium K+ Potassium / A. Crawford, H. Harris // Nursing. –2011 July. – Vol. 41, № 7. – P. 44-50.

47. Edwards S. Regulation of water, sodium and potassium: implications for practice / S. Edwards //Nursing Standard. – 2001. – Vol. 15, № 22. – P. 36-42.

48. Вязовская О.В. Содержание ионов калия и натрия в эритроцитах до и после замораживания в криозащитных средах на основе оксиэтилированного метилцеллозольва / О.В. Вязовская, А.В. Николенко // Експериментальна і клінічна медицина. – 2012. –Т 54. – № 1. – С. 53-57. /Vjazovskaja O.V. Soderzhanie ionov kalija i natrija v jeritrocitah do i posle zamorazhivanija v kriozashhitnyh sredah na osnove oksijetilirovannogo metilcellozol'va / O.V. Vjazovskaja, A.V. Nikolenko // Eksperimental'na і klіnіchna medicina. – 2012. –T 54. – № 1. – S. 53-57./
Cited
How to Cite
ShatalovaТ. А., Adeljanov, A. V., GorobchenkoО. А., NikolovО. Т., Gatash, S. V., OvsyannikovaТ. N., & Gorshunska, M. Y. (1). Alteration of dielectric characteristics of blood components of patients with type 2 diabetes mellitus. Biophysical Bulletin, 1(28). Retrieved from https://periodicals.karazin.ua/biophysvisnyk/article/view/2502