Исследование возможности использования спектроскопических методов для оценки кислородсвязывающей способности гемоглобина эритроцитов при сердечно-сосудистых заболеваниях

С помощью лазерной интерференционной микроскопии, RAMAN-спектроскопии исследованы состав и состояние липидов мембран, а также морфология эритроцитов и распределение гемоглобина. Показано, что у больных сердечно-сосудистыми заболеваниями (ИБС) наблюдаются глубокие изменения в составе фосфолипидов и жирных кислот липидов мембран, меняется микровязкость мембран и морфология эритроцита,нарушаются кислородтранспортные свойства гемоглобина.
Считаем, что использование методов ЛИМ и RAMAN-спектроскопии возможно для ранней диагностики изменения структуры и функционального состояния эритроцитов при развитии сердечно-сосудистых заболеваний.

Цель нашего исследования заключалась в изучении изменения липидного состава мембран, цитоархитектоники эритроцитов, конформации гемопорфирина гемоглобина и его кислородтранспортной функции в зависимости от течения стенокардии и наличия у пациентов в анамнезе первичной артериальной гипертензии.

 В патофизиологии большинства сердечно-сосудистых заболеваний одно из ключевых мест занимает гипоксия, которая приводит к нарушению газотранспортной функции крови и, во многих случаях, к снижению эффективности переноса кислорода эритроцитами. При этом ведущая роль отводится нарушению структуры и функции эндотелия кровеносных сосудов, тогда как роль эритроцитов и их кислородтранспортной способности в развитии сосудистых заболеваний остается недостаточно изученной. Применение КР-спектроскопии  позволило выявить изменения конформации гемопорфирина у больных с  артериальной гипертонией и  у пациентов, страдающих ХСН .Важно, что, кислородсвязывающие  свойства гемоглобина зависят от морфофункционального состояния мембран эритроцитов.

 

Исследование конформации и свойств гемопорфирина (ГП) гемоглобина проводили с использованием рамановской спектроскопии комбинационного рассеяния на приборе InViaRenishaw (Великобритания).

Исследовали мазок суспензии эритроцитов на предметном стекле и получали спектры комбинационного рассеяния, позволяющие определять конформацию ГП в дезоксигемоглобине (д–Гб) и способность д–Гб связывать лиганды, а также конформацию ГП в оксигемоглобине (о–Гб) и способность о–Гб сбрасывать кислород, а также относительное количество о–Гб.

 

•Проведенные исследования эритроцитов доноров и больных ИБС показали изменения конформации гемопорфирна гемоглобина у больных ИБС по отношению к здоровым людям

•В том числе установлено снижение относительного количества оксигемоглобина (о-Гб) и относительной способности гемоглобина выделять лиганды на 28.9 % и 46.5 % у больных стенокардией; на 40.7 % и 37.9 % у больных стенокардией с гипертонией соответственно).

•Также установлено увеличение относительной способности гемоглобина связывать лиганды (в том числе и кислород) и сродства гемоглобина к лигандам (прежде всего к кислороду) у больных стенокардией (на 33.8 % и 45.3 % в сравнении с показателями доноров) и стенокардией с первичной артериальной гипертензией (на 56.9 % и 38.2 % в сравнении с показателями доноров).

1.​ European Stroke organization, Guidelines for Management of Ischemic Stroke and Transient Ischaemic Attack 2008 p. 104

2.​ Всемирный атлас профилактики сердечно-сосудистых заболеваний и борьбы с ними. Под ред.: Mendis S, ВОЗ, Женева, 2013
3.​ Шальнова СА, Конради АО. Анализ смертности от сердечно-сосудистых заболеваний в 12 регионах Российской федерации, участвующих в исследовании «эпидемиология сердечно-сосудистых заболеваний в различных регионах России. Российский кардиологический журнал. 2012;5:6 – 11.
5.​ Юсипович АИ, Браже НА, Лунева ОГ. Изменения состояния гемоглобина у больных ишемической болезнью сердца и больных с недостаточностью кровообращения. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2013;155:201-203
6. Mathers CD, Loncar D. Projections of global mortality and burden of disease from 2002 to 2030.PLoS Med. 2006;3:2011-2030

Using laser interference microscopy, Raman-spectroscopy to study the composition and state of lipid membranes and the distribution of red blood cell morphology and hemoglobin. Shown that cardio-vascular disease patients (CHD) observed profound changes in the composition of phospholipids and fatty acids of lipid membranes. In parallel with the change in the composition changes the microviscosity of membranes and the morphology of the erythrocyte registered violations in the oxygen-transport properties of hemoglobin. Basic therapy is carried out with the use of antiplatelet agents, statins, anti-anginal drugs, beta-blockers, calcium antagonists does not lead to recovery of morphofunctional properties of red blood cells. On the basis of these results the authors believe that the removal of the ischemic crisis and the further therapeutic treatment, it is necessary to include, in addition to cardiovascular disease drugs, agents that increase the ability of the hemoglobin of red blood cells to transport oxygen to the tissues.
We believe that the use of the methods of LIM and RAMAN spectroscopy for early diagnosis of possible changes in the structure and functional state of erythrocytes in the development of cardiovascular diseases.