Physical and Chemical Processes and the Morphofunctional Characteristics of Human Erythrocytes in Hyperglycaemia

Abstract

Background: This study examines the effect of graduated hyperglycaemia on the state and oxygen-binding ability of hemoglobin, the correlation of phospholipid fractions and their metabolites in the membrane, the activity of proteolytic enzymes and the morphofunctional state of erythrocytes.Methods: Conformational changes in the molecule of hemoglobin were determined by Raman spectroscopy. The structure of the erythrocytes was analyzed using laser interference microscopy (LIM). To determine the activity of NADN-methemoglobinreductase, we used the P.G. Board method. The degree of glycosylation of the erythrocyte membranes was determined using a method previously described by Felkoren et al. Lipid extraction was performed using the Bligh and Dyer method. Detection of the phospholipids was performed using V. E. Vaskovsky method.Results: Conditions of hyperglycaemia are characterized by a low affinity of hemoglobin to oxygen, which is manifested as a parallel decrease in the content of hemoglobin oxyform and the growth of deoxyform, methemoglobin and membrane-bound hemoglobin. The degree of glycosylation of membrane proteins and hemoglobin is high. For example, in the case of hyperglycaemia, erythrocytic membranes reduce the content of all phospholipid fractions with a simultaneous increase in lysoforms, free fatty acids and the diacylglycerol (DAG). Step wise hyperglycaemia in incubation medium and human erythrocytes results in an increased content of peptide components and general trypsin-like activity in the cytosol, with a simultaneous decreased activity of μ-calpain and caspase 3.Conclusions: Metabolic disorders and damage of cell membranes during hyperglycaemia cause an increase in the population of echinocytes and spherocytes. The resulting disorders are accompanied with a high probability of intravascular haemolysis.

<p>The Product of Red Blood Cells and Hematocrit Can Be Used as a Novel Indicator of Impaired Fasting Blood Glucose Status</p>

“…Hyperglycaemia can cause red blood cell membrane damage and increase the number of echinocytes and spherocytes. 23 Previous studies have shown that elevated RDW-CV indicates increased red blood cell heterogeneity, which is associated with increased risk of diabetes and heart disease. Increased RDW-CV (≥13.1%) in diabetic patients after percutaneous coronary intervention is associated with increased long-term all-cause mortality.…”

Change in the Functional State of Erythrocytes as a Component of Microcirculatory Disorders in Metabolic Syndrome

“…Известно, что агрегация красных клеток крови и состояние их мембран тесно связаны с величиной поверхностного заряда эритроцитов. Так, рядом авторов была выявлена взаимосвязь величин электрического заряда мембран эритроцитов (ЭЗЭ) с клиническими признаками хронических сосудистых заболеваний [6][7][8][9].…”

On the possible part of erythrocytes in the development of immune reactions

“…Існує (описана) взаємодія сполук з поверхнею еритроцитів, а саме комплементу, афінних лігандів, поліетиленгліколю, активаторів фібринолітичного плазміногену, які регулюють і полегшують імунну відповідь. Стали відомі нові підходи щодо доставки еритроцитами терапевтичних засобів, кон'югованих з фрагментами антитіл, які забезпечують закріплення ліків, навантажених на циркулюючих еритроцитах [31,32].…”

“…Незважаючи на відсутність в еритроцитах метаболічних систем, вони не є інтактними протоплазматичними частками, бо в них міститься близько 100 ферментів. Стан ферментативної активності еритроцитів має велике клінічне значення, а їхнє старіння полягає у зниженні активності їх головних ферментів [24,32].…”

“…Забезпечення стабільного рівня ЕФР еритроцитів у кровоносному руслі в нормі, за екстремальних станів і соматичної патології досягається шляхом перерозподілу частки клітин в спільному пулі, що виражається в зміні показників кривої розподілу еритроцитів за ЕФР [34]. Проте тонкі механізми перерозподілу, що визначає зміни структури еритроцитарної популяції, дотепер залишаються невідомими, незважаючи на встановлення самого факту залежності величини електричного заряду мембран еритроцитів від клінічних проявів судинних захворювань [24,25,32].…”