Об’єкт дослідження – вплив аніонного складу середовища на гіпертонічний лізис, гіпертонічний кріогемоліз і постгіпертонічний лізис еритроцитів людини. Мета дослідження – комплексне вивчення ефекту аніонів ліотропного ряду на адаптацію еритроцитів людини до умов, які моделюють вплив основних факторів кріопошкодження: гіпертонічного лізису, гіпертонічного кріогемолізу та постгіпертонічного лізису. Методи дослідження: кріобіологічні (моделювання чинників кріопошкодження), спектрофотометричний, мікрогематокритний, іонометричний, осмометричний, біофізичні методи, метод світлової мікроскопії із використанням термоприставки та статистичний аналіз отриманих експериментальних даних.
Встановлено, що положення аніона в ряду впливає на рівень чутливості та морфологічні характеристики клітин через зміну гідратації їхніх структур. За ступенем пошкодження клітин в гіпертонічних умовах аніони поділяються на п'ять груп: сильні хаотропні (ClO4- і SCN-) та космотропні (F- і SO42-), які сенсибілізують клітини за гіпертонічних умов, а також слабкі хаотропний (Br-) та космотропний (Ас-), які адаптують клітини відносно майже ліотропно-нейтрального (Cl-).
В умовах гіпертонічного шоку максимально захищає еритроцити слабокосмотропний Ас- при 900 мОсмоль/кг, 0 °С і рН 7,4. За гіпертонічного кріогемолізу пошкодження еритроцитів знижують слабохаотропні Br- і Ас- в експозиції 60–120 хв. При регідратації після гіпертонічних умов мінімальний рівень гемолізу спостерігався у присутності SO42-.
Отже, за допомогою ліотропні аніонів можна регулювати адаптацію клітин за умов гіпотермічного зберігання.
Вперше було комплексно досліджено вплив аніонів ліотропного ряду (ClO4- < Вr- < Сl- < Ас- < F- < SO42-) на адаптивну поведінку еритроцитів людини при моделюванні основних чинників кріопошкодження та встановлено закономірності адаптації клітин до зсуву осмоляльності та температури середовища у присутності хао- та космотропних аніонів. Вперше виявлено взаємозв’язок між перебігом гіпертонічного лізису та гіпертонічного кріогемолізу, який полягає у сенсибілізації еритроцитів до обох видів стресу після попередньої інкубації у середовищах однакової осмоляльності, індивідуальної для кожного виду іону.
Ця критична осмоляльність «дзвоникоподібно» змінюється відповідно до розташування аніонів у ліотропному ряді, як і ступінь гідратації клітин у присутності ліотропних аніонів. Фази розгортання гіпертонічного кріогемолізу в часі найбільш точно проявляються саме за критичної осмоляльності середовища, яка є індивідуальною для кожного аніону ліотропного ряду.
Уперше продемонстровано підвищення адаптивної пластичності клітин за умов гіпертонічного кріогемолізу в присутності слабохаотропного Br-, яке відбувається без пошкодження мембран під час тривалої передінкубації та пояснено природу захисного ефекту слабокосмотропного Ас- через підвищення ступеня гідратації клітин. Підвищення осмотичної чутливості еритроцитів до низького рН (5,4) у присутності сильних хаотропних аніонів показано уперше. Уточнено температурний вплив на температурно-осмотичну адаптацію клітин у присутності хао- та космотропних аніонів. Уперше встановлено зменшення рівня постгіпертонічного лізису еритроцитів із посиленням космотропних властивостей аніонів, що корелює з особливостями змін морфологічних та об’ємних характеристик еритроцитів. При гіпертонічному лізисі еритроцитів уперше оцінено антигемолітичну активність ортованадатних наночастинок різної форми.
Проведені наукові дослідження обґрунтовують доцільність використання ефекту ліотропних аніонів з метою покращення адаптації клітин до умов заморожування-розморожування. Отримані у роботі наукові результати дозволять підбирати нові кріопротектори та складати ефективні кріозахисні середовища. Виявлені закономірності впливу аніонів можуть використовуватися для більш детального вивчення механізмів кріопошкодження та розробки підходів для захисту клітин.
Результати можуть бути рекомендовані до використання в навчальному процесі для підготовки фахівців у галузі кріобіології, фармакології та біофізики.
