Результаты исследования и их обсуждение

УПРУГО-ЭЛАСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И РЕЛЬЕФ ПОВЕРХНОСТИ ЛИМФОЦИТОВ БОЛЬНЫХ ОСТРЫМ И ХРОНИЧЕСКИМ МИЕЛОБЛАСТНЫМ ЛЕЙКОЗОМ

Шамрай Е.А., Рядинская А.Г.

Белгородский государственный национальный исследовательский университет, ул. Победы, 85, г. Белгород 308015 Россия

e-mail: elenashamray@yandex.ru

Аннотация

Методами атомно-силовой микроскопии изучены особенности рельефа поверхности, упруго-эластические свойства лимфоцитов больных острым (ОМЛ) и хроническим (ХМЛ) миелобластным лейкозом на стадии лечения. У больных ОМЛ установлено увеличение жесткости клеток на 64% (р<0,05), которое сопровождалось уменьшением числа глобулярных выступов и впадин на мембране лимфоцитов, а также увеличением их высоты (глубины) и ширины по сравнению с контролем. У больных ХМЛ на фоне увеличения модуля Юнга на 123% (р<0,05) отмечалось возрастание числа глобулярных выступов в лимфоцитарных клетках, достоверного изменения числа впадин не установлено, высота (глубина) и ширина выступов и инвагинаций также увеличивалась по сравнению со здоровыми людьми. Выявленные особенности имеют важное значение для понимания патогенеза лимфопролиферативных заболеваний.

Ключевые слова: лимфоциты; ОМЛ; ХМЛ; рельеф поверхности; упруго-эластические свойства.

ELASTIC PROPERTIES AND SURFACE TOPOGRAPHY LYMPHOCYTES FROM PATIENTS WITH ACUTE AND CHRONIC MYELOGENOUS LEUKEMIA

Shamray E.A.

Belgorod state National Research University, 75 Pobeda Street, Belgorod 308015 the Russian Federation

e-mail: elenashamray@yandex.ru

Abstract

Key words:lymphocytes; AML; CML; surface relief pattern; elastic properties.

Одной из актуальных проблем физиологии клеток крови является изучение функциональных свойств и структуры поверхности лимфоцитов при различных системных нарушениях. Важное место среди патологий занимают лимфопролиферативные заболевания, которые приводят к нарушению биологических свойств лимфоцитарных клеток [1, 2]. Разные типы протекания лейкоза – острый и хронический – сопровождаются специфическими перестройками клеточных элементов на генетическом и морфофункциональном уровнях. Трансформация функционального состояния неопластических клеток сопровождается изменениями цитоархитектоники, структуры поверхности мембраны. Изменение упаковки элементов цитоскелета при лейкозе обуславливает образование атипичных по форме и размерам глобулярных структур на мембране, за счет которых увеличивается жесткость поверхности [8]. Изучение данного вопроса позволит установить изменения структурно-функциональных свойств, характерные для неопластической клетки, при различных типах протекания болезни, в период лечения и ремиссии, а также разработать терапевтические подходы, направленные на уничтожение аномальных клеток.

Целью исследования было изучить упруго-эластические свойства лимфоцитов и выявить особенности рельефа поверхности клеток при разных типах течения миелобластного лейкоза – остром и хроническом.

Материалы и методы исследования

Экспериментальные исследования выполнены на венозной крови больных острым миелобластным лейкозом (ОМЛ) и хроническим миелобластным лейкозом (ХМЛ) (по 5 проб). В качестве контроля использовали кровь 10 здоровых людей в возрасте от 25 до 45 лет. Человеческую кровь получали путем венепункции с участием специализированно персонала областной клинической больницы им. Св. Иоасафа. Кровь собирали в вакуумные пробирки Vacuette K3E. Лимфоциты из цельной крови выделяли путем центрифугирования при 1500 об/мин в течение 5 мин.

Рельеф поверхности лимфоцитов изучали с использованием атомно-силового микроскопа (АСМ) ИНТЕГРА Вита (конфигурация на базе инвертированного оптического микроскопа Olympus IX-71). Суспензию лимфоцитов наносили на чистые обезжиренные стеклянные подложки, которые помещали во влажную камеру для сохранения их жизнеспособности [7]. Проводили сканирование 20 клеток из каждой пробы в полуконтактном режиме с частотой развертки 0,6-0,8 Hz, используя кантилевер серии NSG01, с жесткостью 2,5 Н/м и радиусом закругления 3 нм. На полученных сканах с помощью программного обеспечения «Nova» (Зеленоград, 2009) строили кривые профиля участков поверхности лимфоцитов размером 2x2 мкм, на которых измеряли габаритные размеры и подсчитывали число глобулярных выступов, а также углублений.

Упруго-эластические свойства лимфоцитов в опытных и контрольных образцах крови изучали методом эластографии. Измеряли общую жесткость клетки с использованием модифицированного зонда, изготовленного на основе полимерных микросфер, прикрепленных к типлессу серии CSG11 (патент РФ № 2466401). Упругость клеток (модуль Юнга) количественно оценивали по экспериментальным силовым кривым, снятым с поверхности клеток при проведении процедуры силовой спектроскопии.

Результаты экспериментальных исследований обработаны методами вариационной статистики. Достоверность различий определяли с использованием t критерия Стьюдента при р<0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

В опытных пробах наблюдали повышение жесткости поверхности. Модуль Юнга клеток больных ОМЛ возрос на 64% (р<0,05) по сравнению с клетками здоровых людей. Жесткость поверхности лимфоцитов больных ХМЛ была на 123% (р<0,05) выше, по сравнению с контролем (рисунок).

Рисунок. Величина модуля Юнга поверхности лимфоцитов.

Figure. The value of Young's modulus of the surface of lymphocytes.

Общее число глобулярных выступов лимфоцитов больных ОМЛ уменьшилось на 67% (р<0,05), на фоне увеличения их высоты и ширины соответственно на 133% и 119% (р<0,05) по сравнению с лимфоцитами здоровых людей. Глубина и ширина углублений плазмалеммы увеличились на 303% и 975% (р<0,05) соответственно, а их число – уменьшилось на 77% (р<0,05) по сравнению с контролем (табл.).

Таблица

Рельеф поверхности лимфоцитов

Table

The relief of the surface of lymphocytes

*- Статистически достоверные различия между значениями в опытной и контрольной пробах по критерию Стьюдента при р<0,05.

У больных ХМЛ наблюдали возрастание числа глобулярных выступов на 43% (р<0,05), их высота и ширина также были увеличены на 254% и 27% (р<0,05) соответственно по сравнению с контролем. Глубина инвагинаций была увеличена на 372% (р<0,05), их ширина – на 660% (р<0,05) выше по сравнению с контрольной группой.

Согласно полученным нами данным при развитии миелобластного лейкоза существенно изменяются упруго-эластические свойства мембраны лимфоцитов, «рисунок» рельефа поверхности. При развитии ХМЛ жесткость поверхности увеличивается по сравнению с тем же показателем в контроле и у больных ОМЛ. В бластах миелоидного происхождения элементы цитоскелета переходят в поляризованное состояние, вызывая увеличение жесткости поверхности [5]. Возрастание жесткости лимфоцитов больных создает затруднения при продвижении клеток по капиллярам циркуляторного русла [4].

У больных острой формой миелобластного лейкоза значительно уменьшается общее число глобулярных выступов и впадин при увеличении их высоты (глубины) и широты. У больных ХМЛ число глобулярных выступов увеличивается, они более вытянутые и тонкие; количество углублений достоверно не отличается от контроля.

При остром миелобластном лейкозе происходит частичное или полное разрушение нитей актина, что ведет к снижению числа углублений и выступов на поверхности плазмалеммы [6]. Наличие более длинных и широких глобулярных структур на мембране лимфоцитов, а также увеличение их числа при хроническом миелобластном лейкозе способствует адгезии «жестких» клеток к сосудистой стенке [3]. В результате клетки не способны деформироваться при прохождении через мелкие капилляры, что может провоцировать нарушения микроциркуляции крови.

Заключение

Таким образом, упруго-эластические свойства клеток больных миелобластным лейкозом снижены, цитоархитектоника поверхности имеет характерные особенности. Увеличение модуля Юнга сопровождается существенным возрастанием высоты (глубины) и ширины глобулярных структур на поверхности мембраны, число их различно в зависимости от типа миелобластного лейкоза. Выявленные особенности имеют большое значение в области диагностики функционального состояния клеток крови.

Литература

1. Смирнова О.В., Манчук В.Т., Савченко А.А. Метаболический статус лимфоцитов крови при хроническом миелолейкозе и хроническом лимфолейкозе // Медицинская иммунология. 2008. Т. 10, №.1. С. 21-26.

2. Смирнова О.В. Хронический миелолейкоз – клинические и иммунологические особенности у взрослых больных // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН. 2012. № 3-2. С. 185-189.

3. Cernuda-Morollon E., Redley A.J. Rho GTPases and leukocyte adhesion receptor expression and function in endothelial cells // Cerculation researcher. 2006. V. 98. рр. 757-758.

4. Dong C., Slattery M., Laing S. Micromechanics of tumor cell adhesion and migration under dynamic flow conditions // Frontiers in Bioscience. 2005. V. 10. рр. 379–384.

5. Gatfield J., Albrecht I., Zanolari B., Steimetz M.O., Pieters J. Association of the leukocyte plasma membrane with the actin cytoskeleton through coiled coil-mediated trimeric coronin 1 molecules // Molecular biology of the cell. 2005. V. 16. рр. 2786-2798.

6. Negulyaev Yu.A., Vedernikova E.A., Maximov A.V. Disruption of actin filaments increases the activity of sodium-conducting channels in human myeloid leukemia cells // Mol. Biol. Cell. 1996. V. 7. рр. 1857-1864.

7. Skorkina M.Yu., Chernyavskiy S.D., Fedorova M.Z., Zabinyakov N.A., Sladkova E.A. Evaluation of morphometric parameters of native blood cells by atomic force microscopy // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2010. V. 150(2). рр. 238-240.

8. Wolf K. Compensation mechanism in tumor cell migration // J. Cell Biol. 2003. V. 160. рр. 267-277.

References

1. Smirnova O.W., Manchuk W.T., Savchenko A.A. Medical immunology. V. 1. (2008): 21-26.

2. Smirnova O.W. Bulletin of the East-Siberian Scientific Center of the SB RAMS. V. 3. (2012): 185-189.

3. Cernuda-Morollon E., Redley A.J. Cerculation researcher. V. 98. (2006): 757-758.

4. Dong C., Slattery M., Laing S. Frontiers in Bioscience. V. 10. (2005): 379-384.

5. Gatfield J., Albrecht I., Zanolari B., Steimetz M.O., Pieters J. Molecular biology of the cell. V. 16. (2005): 2786-2798.

6. Negulyaev Yu.A., Vedernikova E.A., Maximov A.V. Mol. Biol. Cell. V. 7. (1996): 1857-1864.

7. Skorkina M.Yu., Chernyavskiy S.D., Fedorova M.Z., Zabinyakov N.A., Sladkova E.A. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2010. V. 150(2). (2010): 238-240.

8. Wolf K. J. Cell Biol. V. 160. (2003): 267-277.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: