Роль SH-групп в регуляции Gardos-каналов при дефиците глюкозы

   Обоснование. Нарушение энергетического баланса эритроцитов в условиях снижения уровня гликолиза может служить причиной изменения ионной проницаемости их мембраны.
   Цель исследования. Изучить Са²⁺-зависимую калиевую проводимость мембраны эритроцитов в присутствии модификаторов SH-групп в условиях дефицита глюкозы.
   Материалы и методы. В исследовании использовались осаждённые эритроциты, полученные из крови 20 крыс-самцов линии Wistar. Потенциометрическим методом изучали изменение Са²⁺-зависимой калиевой проводимости мембраны эритроцитов. Оценивали величину А23187- и редокс-индуцированного гиперполяризационного ответа эритроцитов.
   Результаты. Дефицит глюкозы в среде, а также использование ингибитора гликолиза 2-дезоксиглюкозы приводили к увеличению амплитуды А23187-стимулированной гиперполяризации мембраны, обусловленной открыванием Gardos-каналов. В то же время редокс-зависимая гиперполяризация мембраны эритроцитов оказалась нечувствительной к снижению содержания глюкозы в среде и ингибированию гликолиза. Эффекты модификаторов SH-групп в нормальной среде инкубации и при дефиците глюкозы оказались разнонаправленными и зависящими от способа стимуляции Gardos-каналов.
   Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о том, что метаболические нарушения в эритроцитах в условиях дефицита глюкозы приводят к изменению механизмов управления Gardos-каналами с участием SH-групп белков этих каналов или их регуляторных белков.

1. Ferguson B. S., Neidert L. E., Rogatzki M. J., Lohse K. R., Gladden L. B., Kluess H. A. Red blood cell ATP release correlates with red blood cell hemolysis. Am J Physiol Cell Physiol. 2021; 321 (5): C761-C769. doi: 10.1152/ajpcell.00510.2020

2. Сидоренко С. В. Гемолиз и высвобождение ATP из эритроцитов человека и крысы в условиях гипоксии: сравнительный анализ / С. В. Сидоренко [и др.] // Биологические мембраны. – 2018. – 35 (1): 27-33. doi: 10.7868/S0233475518010036

3. Grygorczyk R., Orlov S. N. Effects of hypoxia on erythrocyte membrane properties – Implications for intravascular hemolysis and purinergic control of blood flow. Front Physiol. 2017; 8: 1110. doi: 10.3389/fphys.2017.01110

4. Kherd A. A., Helmi N., Balamash K. S., Kumosani T. A., Al-Ghamdi S. A., Qari M., et al. Changes in erythrocyte ATPase activity under different pathological conditions. Afr Health Sci. 2017; 17 (4): 1204-1210. doi: 10.4314/ahs.v17i4.31

5. Kaestner L., Bogdanova A., Egee S. Calcium channels and calcium-regulated channels in human red blood cells. Adv Exp Med Biol. 2020; 1131: 625-648. doi: 10.1007/978-3-030-12457-1_25

6. Matteucci E., Giampietro O. Electron pathways through erythrocyte plasma membrane in human physiology and pathology: Potential redox biomarker? Biomark Insights. 2007; 2: 321-329. doi: 10.1177/117727190700200026

7. Петрова И. В. Участие SH-групп в регуляции Са²⁺-зависимой калиевой проницаемости мембраны эритроцитов при сердечно-сосудистой патологии / И. В. Петрова [и др.] // Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова. – 2018. – 104 (7): 827-834. doi: 10.7868/S0869813918070080

8. Xiong Y., Xiong Y., Wang Y., Wang Z., Zhang A., Zhao N., et al. Inhibition of glutathione synthesis via decreased glucose metabolism in stored RBCs. Cell Physiol Biochem. 2018; 51: 2172-2184. doi: 10.1159/000495864

9. van Wijk R., van Solinge W. W. The energy-less red blood cell is lost: Erythrocyte enzyme abnormalities of glycolysis. Blood. 2005; 106 (13): 4034-4042. doi: 10.1182/blood-2005-04-1622

10. Oburoglu L., Tardito S., Fritz V., de Barros S. C., Merida P., Craveiro M., et al. Glucose and glutamine metabolism regulate human hematopoietic stem cell lineage specification. Cell Stem Cell. 2014; 15 (2): 169-184. doi: 10.1016/j.stem.2014.06.002

11. Lew V. L., Tiffert T. On the mechanism of human red blood cell longevity: Roles of calcium, the sodium pump, PIEZO1, and Gardos channels. Front Physiol. 2017; 8: 977. doi: 10.3389/fphys.2017.00977

12. McMahon T. J, Darrow CC, Hoehn BA, Zhu H. Generation and export of red blood cell ATP in health and disease. Front Physiol. 2021; 12: 754638. doi: 10.3389/fphys.2021.754638

13. Arese P., Gallo V., Pantaleo A., Turrini F. Life and death of glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) deficient erythrocytes – Role of redox stress and band 3 modifications. Transfus Med Hemother. 2012; 39 (5): 328-334. doi: 10.1159/000343123

14. Fibach E. The redox balance and membrane shedding in RBC production, maturation, and senescence. Front Physiol. 2021; 12: 604738. doi: 10.3389/fphys.2021.604738