ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2020-1-94-100ssmu-2688Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSЭкспериментальная оценка влияния экзогенного монооксида углерода на клетки кровиExperimental estimation of the effects of exogenous carbon monoxide on blood cellshttps://orcid.org/0000-0001-9034-4226ПетроваИ. В.PetrovaI. V.

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050, Russian Federation

ivpetrova57@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1237-9786БирулинаЮ. Г.BirulinaJ. G.https://orcid.org/0000-0002-1253-3352ТрубачеваО. А.TrubachevaO. A.

111a, Kievskaya Str., Tomsk, 634012, Russian Federation

БеляеваС. Н.BelyaevaS. N.ШнайдерО. Л.ShnaiderO. L.

111a, Kievskaya Str., Tomsk, 634012, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0002-0119-9707НосаревА. В.NosarevA. V.https://orcid.org/0000-0001-5047-8668ГусаковаС. В.GusakovaS. V.ВасильевВ. Н.VasilevV. N.СухановаГ. А.SuhanovaG. A.Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)РоссияSiberian State Medical UniversityRussian FederationНаучно-исследовательский институт (НИИ) кардиологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр (НИМЦ) Российской академии наукРоссияCardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of Russian Academy SciencesRussian Federation20201604202019194100Copyright © Петрова И.В., Бирулина Ю.Г., Трубачева О.А., Беляева С.Н., Шнайдер О.Л., Носарев А.В., Гусакова С.В., Васильев В.Н., Суханова Г.А., 20202020Петрова И.В., Бирулина Ю.Г., Трубачева О.А., Беляева С.Н., Шнайдер О.Л., Носарев А.В., Гусакова С.В., Васильев В.Н., Суханова Г.А.Petrova I.V., Birulina J.G., Trubacheva O.A., Belyaeva S.N., Shnaider O.L., Nosarev A.V., Gusakova S.V., Vasilev V.N., Suhanova G.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.ssmu.ru/jour/article/view/2688

Цель исследования – изучить влияние донора монооксида углерода (СО) на Са2+-зависимую калиевую проницаемость мембраны эритроцитов и агрегационную способность тромбоцитов.

Материалы и методы

Материалы и методы. Обследованы здоровые добровольцы (n = 27) и пациенты с хронической ишемической болезнью сердца (ИБС) (n = 32) обоего пола. Материалом исследования являлись упакованные эритроциты и обогащенная тромбоцитами плазма, полученные из венозной крови. Потенциометрическим методом изучали изменение Са2+-зависимой калиевой проводимости мембраны эритроцитов, турбидиметрическим методом – агрегационную активность тромбоцитов при действии донора СО (CORM-2). Оценивали величину А23187- и редокс-индуцированного гиперполяризационного ответа (ГО) эритроцитов, скорость и степень агрегации тромбоцитов.

Результаты

Результаты. В присутствии 10 и 100 мкМ CORM-2 амплитуда А23187- и редокс-зависимого ГО здоровых доноров, как и пациентов с хронической формой ИБС, дозозависимо уменьшалась, причем максимальное снижение отмечено в присутствии 100 мкМ донора СО. Воздействие CORM-2 в концентрациях 10 и 100 мкМ на коллаген-индуцированную агрегацию тромбоцитов приводило к снижению степени и скорости агрегации у здоровых доноров, достигая максимального эффекта при 100 мкМ донора СО. Однако столь однозначного влияния CORM-2 на параметры агрегации у пациентов с ИБС не наблюдалось.

Заключение

Заключение. Полученные результаты указывают, что СО оказывает существенное влияние на ион-транспортную функцию мембраны эритроцитов и агрегационную активность тромбоцитов как здоровых доноров, так и пациентов с ИБС.

The aim of the study was to investigate the effect of the carbon monoxide (CO) donor on the Ca2+-activated potassium permeability of the erythrocyte membrane and platelet aggregation ability.

Materials and methods

Materials and methods. Healthy volunteers (n = 27) and patients with chronic coronary heart disease (CHD) (n = 32) of both sexes were examined. The material of the study was packed red blood cells and platelet-rich plasma obtained from patient’s venous blood. The change of Ca2+-dependent potassium conductivity of the erythrocyte membrane was evaluated by potentiometric method, and the platelet aggregation was studied by turbidimetric method. Carbon monoxide releasing molecule-2 (CORM-2) was used as a CO donor. The amplitude of A23187- and redox-induced hyperpolarization response (HR) of erythrocytes, and the rate and degree of platelet aggregation were estimated.

Results

Results. It was shown that the addition of CORM-2 (10 and 100 μM) in the erythrocyte suspension caused a dose-dependent decrease in the amplitude of A23187- and redox-dependent HR in healthy donors, as well as in patients with chronic CHD. The maximum decrease was observed in the presence of 100 μM CORM-2. The effect of CORM-2 at concentrations of 10 and 100 μM on collagen-induced platelet aggregation led to a decrease in the degree and rate of aggregation in healthy donors. The maximum effect was shown at 100 μM of CO donor. However, such an unambiguous effect of CORM-2 on the aggregation parameters in patients with CHD was not observed.

Conclusion

Conclusion. The results suggest that CO has a significant effect on the ion transport function of the erythrocyte membrane and platelet aggregation activity of both healthy donors and patients with CHD.

монооксид углеродаэритроцитыион-транспортные системытромбоцитыагрегацияcarbon monoxidered blood cellsion transport systemsplateletsaggregationИсследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-015-00395, РФФИ и Томской области в рамках научного проекта № 19-415-703015/19.The study was funded by RFBR research project No. 18-015-00395 and by RFBR and Tomsk Region research project No. 19-415-703015.ReferencesGarcia‐Gallego S., Bernardes G. Carbon‐monoxide‐releasing molecules for the delivery of therapeutic CO in vivo. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2014; 53 (37): 9712–9721. DOI: 10.1002/anie.201311225.Garcia‐Gallego S., Bernardes G. Carbon‐monoxide‐releasing molecules for the delivery of therapeutic CO in vivo. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2014; 53 (37): 9712–9721. DOI: 10.1002/anie.201311225.Lang E., Qadri S.M., Jilani K., Zelenak C., Lupescu A., Schleicher E., Lang F. Carbon monoxide-sensitive apoptotic death of erythrocytes. Basic Clin. Pharmacol. Toxicol. 2012; 111 (5): 348–355. DOI: 10.1111/j.1742-7843.2012.00915.x.Lang E., Qadri S.M., Jilani K., Zelenak C., Lupescu A., Schleicher E., Lang F. Carbon monoxide-sensitive apoptotic death of erythrocytes. Basic Clin. Pharmacol. Toxicol. 2012; 111 (5): 348–355. DOI: 10.1111/j.1742-7843.2012.00915.x.Ryter S.W., Choi A.M. Heme oxygenase−1/carbon monoxide: from metabolism to molecular therapy. Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 2009; 41 (3): 251–260.Ryter S.W., Choi A.M. Heme oxygenase−1/carbon monoxide: from metabolism to molecular therapy. Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 2009; 41 (3): 251–260.Motterlini R., Otterbein L.E. The therapeutic potential of carbon monoxide. Nat. Rev. Drug. Discov. 2010; 9 (9): 728–743. DOI: 10.1038/nrd3228.Motterlini R., Otterbein L.E. The therapeutic potential of carbon monoxide. Nat. Rev. Drug. Discov. 2010; 9 (9): 728–743. DOI: 10.1038/nrd3228.Tyunina O.I., Artyukhov V.G. Carbon monoxide (CO) modulates surface architectonics and energy metabolism of human blood erythrocytes. Bull. Exp. Biol. Med. 2018; 165 (6): 803–807. DOI: 10.1007/s10517-018-4269-5.Tyunina O.I., Artyukhov V.G. Carbon monoxide (CO) modulates surface architectonics and energy metabolism of human blood erythrocytes. Bull. Exp. Biol. Med. 2018; 165 (6): 803–807. DOI: 10.1007/s10517-018-4269-5.Revin V.V., Ushakova A.A., Gromova N.V., Balykova L.A., Revina E.S., Stolyarova V.V., Stolbova T.A., Solomadin I.N., Tychkov A.Yu., Revina N.V., Imarova O.G. Study of erythrocyte indices, erythrocyte morphometric indicators, and oxygen-binding properties of hemoglobin hematoporphyrin patients with cardiovascular diseases. Adv. Hematol. 2017; 2017: 8964587. DOI: 10.1155/2017/8964587.Revin V.V., Ushakova A.A., Gromova N.V., Balykova L.A., Revina E.S., Stolyarova V.V., Stolbova T.A., Solomadin I.N., Tychkov A.Yu., Revina N.V., Imarova O.G. Study of erythrocyte indices, erythrocyte morphometric indicators, and oxygen-binding properties of hemoglobin hematoporphyrin patients with cardiovascular diseases. Adv. Hematol. 2017; 2017: 8964587. DOI: 10.1155/2017/8964587.Upadhyay R.K. Emerging risk biomarkers in cardiovascular diseases and disorders. J. Lipids. 2015; 2015: 971453. DOI: 10.1155/2015/971453.Upadhyay R.K. Emerging risk biomarkers in cardiovascular diseases and disorders. J. Lipids. 2015; 2015: 971453. DOI: 10.1155/2015/971453.Tziakas D.N., Kaski J.C., Chalikias G.K., Romero C., Fredericks S., Tentes I.K., Kortsaris A.X., Hatseras D.I., Holt D.W. Total cholesterol content of erythrocyte membranes is increased in patients with acute coronary syndrome: a new marker of clinical instability? J. Am. Coll. Cardiol. 2007; 49 (21): 2081–2089. DOI: 10.1016/j.jacc.2006.08.069.Tziakas D.N., Kaski J.C., Chalikias G.K., Romero C., Fredericks S., Tentes I.K., Kortsaris A.X., Hatseras D.I., Holt D.W. Total cholesterol content of erythrocyte membranes is increased in patients with acute coronary syndrome: a new marker of clinical instability? J. Am. Coll. Cardiol. 2007; 49 (21): 2081–2089. DOI: 10.1016/j.jacc.2006.08.069.Namazi G., Jamshidi R.S., Attar A.M., Sarrafzadegan N., Sadeghi M., Naderi G., Pourfarzam M. Increased membrane lipid peroxidation and decreased Na+/K+-ATPase activity in erythrocytes of patients with stable coronary artery disease. Coron. Artery Dis. 2015; 26 (3): 239–244. DOI: 10.1097/MCA.0000000000000196.Namazi G., Jamshidi R.S., Attar A.M., Sarrafzadegan N., Sadeghi M., Naderi G., Pourfarzam M. Increased membrane lipid peroxidation and decreased Na+/K+-ATPase activity in erythrocytes of patients with stable coronary artery disease. Coron. Artery Dis. 2015; 26 (3): 239–244. DOI: 10.1097/MCA.0000000000000196.Thomas S.L., Bouyer G., Cueff A., Egee S., Glogowska E., Ollivaux C. Ion channels in human red blood cell membrane: Actors or relics? Blood Cells, Molecules & Diseases. 2011; 46 (4): 261–265. DOI: 10.1016/j.bcmd.2011.02.007.Thomas S.L., Bouyer G., Cueff A., Egee S., Glogowska E., Ollivaux C. Ion channels in human red blood cell membrane: Actors or relics? Blood Cells, Molecules & Diseases. 2011; 46 (4): 261–265. DOI: 10.1016/j.bcmd.2011.02.007.Maher A.D., Kuchel P.W. The Gаrdos channel: a review of the Ca2+-activated K+ channel in human erythrocytes. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2003; 35 (8): 1182–1197. DOI: 10.1016/S1357-2725(02)00310-2.Maher A.D., Kuchel P.W. The Gаrdos channel: a review of the Ca2+-activated K+ channel in human erythrocytes. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2003; 35 (8): 1182–1197. DOI: 10.1016/S1357-2725(02)00310-2.Chlopicki S., Lomnicka M., Fedorowicz A., Grochal E., Kramkowski K., Mogielnicki A., Buczko W., Motterlini R. Inhibition of platelet aggregation by carbon monoxide-releasing molecules (CO-RMs): comparison with NO donors. Naunyn-Schmiedeberg’s Arch. Pharmacol. 2012; 385 (6): 641–650. DOI: 10.1007/s00210-012-0732-4.Chlopicki S., Lomnicka M., Fedorowicz A., Grochal E., Kramkowski K., Mogielnicki A., Buczko W., Motterlini R. Inhibition of platelet aggregation by carbon monoxide-releasing molecules (CO-RMs): comparison with NO donors. Naunyn-Schmiedeberg’s Arch. Pharmacol. 2012; 385 (6): 641–650. DOI: 10.1007/s00210-012-0732-4.Gusakova S.V., Kovalev I.V., Birulina Y.G., Smagliy L.V., Petrova I.V., Nosarev A.V., Orlov S.N., Aleinyk A.N. The effects of carbon monoxide and hydrogen sulfide on transmembrane ion transport. Biophysics. 2017; 62 (2): 220–226. DOI: 10.1134/S0006350917020099.Gusakova S.V., Kovalev I.V., Birulina Y.G., Smagliy L.V., Petrova I.V., Nosarev A.V., Orlov S.N., Aleinyk A.N. The effects of carbon monoxide and hydrogen sulfide on transmembrane ion transport. Biophysics. 2017; 62 (2): 220–226. DOI: 10.1134/S0006350917020099.Yun S.H., Sim E.H., Goh R.Y., Park J.I., Han J.Y. Platelet Activation: The Mechanisms and potential biomarkers. Biomed. Res. Int. 2016; 2016: 9060143. DOI: 10.1155/2016/9060143.Yun S.H., Sim E.H., Goh R.Y., Park J.I., Han J.Y. Platelet Activation: The Mechanisms and potential biomarkers. Biomed. Res. Int. 2016; 2016: 9060143. DOI: 10.1155/2016/9060143.Шатурный В.И., Шахиджанов С.С., Свешникова А.Н., Пантелеев М.А. Активаторы, рецепторы и пути внутриклеточной сигнализации в тромбоцитах крови. Биомедицинская химия. 2014; 60 (2): 182–200.Шатурный В.И., Шахиджанов С.С., Свешникова А.Н., Пантелеев М.А. Активаторы, рецепторы и пути внутриклеточной сигнализации в тромбоцитах крови. Биомедицинская химия. 2014; 60 (2): 182–200.Del Carlo B., Pellegrini M., Pellegrino M. Modulation of Ca2+-activated K+ channels of human erythrocytes by endogenous protein kinase C. Biochim. Biophys. Acta. 2003; 1612 (1): 107–116. DOI: 10.1016/S0005-2736(03)00111-1.Del Carlo B., Pellegrini M., Pellegrino M. Modulation of Ca2+-activated K+ channels of human erythrocytes by endogenous protein kinase C. Biochim. Biophys. Acta. 2003; 1612 (1): 107–116. DOI: 10.1016/S0005-2736(03)00111-1.Metere A., Iorio E., Scorza G., Camerini S., Casella M., Crescenzi M., Minetti M., Pietraforte D. Carbon monoxide signaling in human red blood cells: evidence for pentose phosphate pathway activation and protein deglutathionylation. Antioxid Redox Signal. 2014; 20 (3): 403–416.Metere A., Iorio E., Scorza G., Camerini S., Casella M., Crescenzi M., Minetti M., Pietraforte D. Carbon monoxide signaling in human red blood cells: evidence for pentose phosphate pathway activation and protein deglutathionylation. Antioxid Redox Signal. 2014; 20 (3): 403–416.Петрова И.В., Бирулина Ю.Г., Трубачева О.А., Розенбаум Ю.А., Смаглий Л.В., Рыдченко В.С., Гусакова С.В. Участие SH-групп в регуляции Са2-зависимой калиевой проницаемости мембраны эритроцитов при сердечно-сосудистой патологии. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2018; 104 (7): 827–834. DOI: 10.7868/S0869813918070080.Петрова И.В., Бирулина Ю.Г., Трубачева О.А., Розенбаум Ю.А., Смаглий Л.В., Рыдченко В.С., Гусакова С.В. Участие SH-групп в регуляции Са2-зависимой калиевой проницаемости мембраны эритроцитов при сердечно-сосудистой патологии. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2018; 104 (7): 827–834. DOI: 10.7868/S0869813918070080.Bratseth V., Pettersen A.A., Opstad T.B., Arnesen H., Seljeflot I. Markers of hypercoagulability in CAD patients. Effects of single aspirin and clopidogrel treatment. Thromb. J. 2012; 10 (1): 12. DOI: 10.1186/1477-9560-10-12.Bratseth V., Pettersen A.A., Opstad T.B., Arnesen H., Seljeflot I. Markers of hypercoagulability in CAD patients. Effects of single aspirin and clopidogrel treatment. Thromb. J. 2012; 10 (1): 12. DOI: 10.1186/1477-9560-10-12.Sharma D., Pandey M., Rishi J.P. A Study of platelet volume indices in patients of coronary artery diseases. Journal of Scientific and Innovative Research. 2016; 5 (5): 161–164.Sharma D., Pandey M., Rishi J.P. A Study of platelet volume indices in patients of coronary artery diseases. Journal of Scientific and Innovative Research. 2016; 5 (5): 161–164.McBane R.D., Karnicki K., Tahirkheli N., Miller R.S., Owen W.G. Platelet characteristics associated with coronary artery disease. J. Thromb Haemost. 2003; 1 (6): 1296–1303. DOI: 10.1046/j.1538-7836.2003.00183.x.McBane R.D., Karnicki K., Tahirkheli N., Miller R.S., Owen W.G. Platelet characteristics associated with coronary artery disease. J. Thromb Haemost. 2003; 1 (6): 1296–1303. DOI: 10.1046/j.1538-7836.2003.00183.x.Schwartz K.A. Aspirin resistance: a clinical review focused on the most common cause, noncompliance. Neurohospitalist. 2011; 1 (2): 94–103. DOI: 10.1177/1941875210395776.Schwartz K.A. Aspirin resistance: a clinical review focused on the most common cause, noncompliance. Neurohospitalist. 2011; 1 (2): 94–103. DOI: 10.1177/1941875210395776.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.