Микрореологични реакции на еритроцитите към газотрансмитери, чрез инхибиране на гуанилат циклаза, NO синтаза и блокиране на АТФ-зависими и калциево-зависими калиеви канали
А. Муравьов
, И. Тихомирова
, Е. Волкова
, А. Приезжев
, А. Луговцов
, П. Михайлов
Abstract: Увод: Известен е положителният ефект на газотрансмитерите (GT), азотния оксид (NO) и сероводорода (H2S) върху микрореологията на кръвните клетки. Въпреки това, механизмите на микрореологичните промени в червените кръвни клетки (RBC) остават слабо разбрани. Цел: Целта на това проучване беше да се изследват микрореологичните реакции на червените кръвни клетки към действието на GT донори, субстрати на техния ендогенен синтез и да се анализират вътреклетъчните сигнални пътища, свързани с тези процеси. Методи: червените кръвни клетки се отделят от плазмата, промиват се, ресуспендират се в разтвор на Рингер и се разделят на аликвоти. Клетките се инкубират: с натриев нитропрусид (SNP, 100 M), с H2S донор, натриев хидросулфид (NaHS, 100 M), с инхибитор на разтворима гуанилат циклаза (ODQ, 0,5 M), с ATP-зависим K блокер на канали, глибенкламид (GcL, 100 M) и блокер на Ca2+-зависими K+ канали (KCa3.1) – клотримазол (CLM, 50.0 M). Деформируемостта на червените кръвни клетки (RBCD) и тяхната агрегация (RBCA) се записват след инкубиране с лекарствата. Резултати: След инкубация на червените кръвни клетки със SNP, беше установено увеличение на EI с 9% (p<0.01). При тези условия, RBCA намалява с 32% (p <0.01). Увеличаване на EI и намаляване на RBCA също се наблюдава след инкубиране на клетки с NaHS, съответно с 10 и 28%. Когато s-GC беше инхибиран с ODQ, микрореологичните ефекти на SNP и NaHS не се наблюдаваха. Блокирането на KATP каналите обаче не елиминира увеличаването на EI и намаляването на агрегацията под въздействието на NaHS. Докато блокирането на KCa3.1 каналите с CLM почти напълно елиминира ефектите на NaHS. Заключение: По този начин резултатите от изследването ни позволяват да заключим, че ефектите на NO и H2S могат да бъдат реализирани в червените кръвни клетки, използвайки s-GC-cGMP сигналния път и, вероятно, чрез активиране на KCa3.1 канали.
Keywords: агрегация; деформируемост; газотрансмитери; H2S; йонни канали; L-аргинин; L-цистеин; NO; червени кръвни клетки
| References: (click to open/close) | [1] Baskurt, O.K. Meiselman, H.J., 2003. Blood rheology and hemodynamics Semin. Thromb. Hemost, 29, 5, 435–450. doi: 10.1055/s-2003-44551.
[2] Alexy, T., Detterich, J., Connes, P., Toth, K., Nader, E., Kenyeres, P., Arriola-Montenegro J., Ulker P., Simmonds M.J., 2022. Physical Properties of Blood and their Relationship to Clinical Conditions. Front Physiol.13, 906768. doi: 10.3389/fphys.2022.906768.
[3] Stoltz, J.F., Donner, M., Muller, S., Larcan A., 1991. Hemorheology in clinical practice. Introduction to the notion of hemorheologic profile. J Mal Vasc. 62, 61–70.
[4] Popel, A.S., Johnson, P.C., 2005. Microcirculation and Hemorheology. Annu. Rev. Fluid. Mech. 37, 43–69. doi: 10.1146/annurev.fluid.37.042604.133933.
[5] Danielczok, J.G., Terriac, E.,Hertz,L.,Petkova-Kirova,P.,Lautenschläger,F., Laschke, M.W., Kaestner, L., 2017. Red Blood Cell Passage of Small Capillaries Is Associated with Transient Ca2+-mediated Adaptations. Front Physiol. 8, 979. doi: 10.3389/fphys.2017.00979.
[6] Ugurel, E., Goksel, E., Cilek, N., Kaga, E., Yalcin, O., 2022. Proteomic Analysis of the Role of the Adenylyl Cyclase-cAMP Pathway in Red Blood Cell Mechanical Responses. Cells. 11, 7, 1250. doi: 10.3390/cells11071250.
[7] Cilek, N., Ugurel, E., Goksel E, Yalcin, O., 2024. Signaling mechanisms in red blood cells: A view through the protein phosphorylation and deformability. J Cell Physiol. 239, 3, e30958. doi: 10.1002/jcp.30958.
[8] Brunati, M., Bordin, L., Clari, G., Moret, V., 1996. The Lyn-catalyzed Tyr phosphorylation of the transmembrane band 3 protein of human erythrocytes. Eur. J. Biochem. 240, 394–399. doi.org/10.1111/j.1432-1033.1996.0394h.x
[9] Minetti, G., Ciana, A., Balduini, C., 2004. Differential sorting of tyrosine kinases and phosphotyrosine phosphatases acting on band 3 during vesiculation of human erythrocytes. Biochem. J. 377, 489–497. doi: 10.1042/BJ20031401.
[10] Saldanha, C., Silva, A.S., Gonçalves, S., Martins-Silva, J., 2007. Modulation of erythrocyte hemorheological properties by band 3 phosphorylation and dephosphorylation. Clin. Hemorheol. Microcirc. 36, 183–194.
[11] Bor-Kucukatay, M., Wenby, R.B., Meiselman, H.J., Baskurt, O.K., 2003. Effects of nitric oxide on red blood cell deformability. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 284, 1577–1584. doi: 10.1152/ajpheart.00665.2002.
[12] Uyuklu, M., Meiselman, H.J., Baskurt, OK., 2009. Role of hemoglobin oxygenation in the modulation of red blood cell mechanical properties by nitric oxide. Nitric Oxide. 21, 1, 20-6. doi: 10.1016/j.niox.2009.03.004.
[13] Truss, N.J., Warner, T.D., 2011. Gasotransmitters and platelets. Pharmacol Ther. PharmacolTher. 132, 2, 196-203. doi: 10.1016/j.pharmthera.2011.07.001.
[14] Chen, K., Popel, A.S., 2009. Nitric oxide production pathways in erythrocytes and plasma. Biorheology. 46, 107-119. doi: 10.3233/BIR-2009-0531.
[15] Mozar, A., Connes, P., Collins, B., Hardy-Dessources, M.D., Romana, M., Lemonne, N., Bloch, W., Grau, M., 2016. Red blood cell nitric oxide synthase modulates red blood cell deformability in sickle cell anemia. Clin. Hemorheol. Microcirc. 64, 47–53. doi: 10.3233/CH-162042.
[16] Muravyov, A.V., Antonova, N., Tikhomirova, I.A., 2019. Red blood cell micromechanical responses to hydrogen sulphide and nitric oxide donors: Analysis of crosstalk of two gasotransmitters (H2S and NO). Series on Biomechanics 33(2), 34-40.
[17] Antonova, N., Khristov, K., Alexandrova, A., Muravyov, A., Velcheva, I., 2023. Development of experimental microfluidic device and methodology for assessing microrheological properties of blood. Clin. Hemorheol. Microcirc. 3, 3, 231-245. doi: 10.3233/CH-221631.
[18] Feelisch, M., Kotsonis, P., Siebe, J., Clement, B., Schmidt, H.H., 1999. The soluble guanylyl cyclase inhibitor 1H-[1,2, 4]oxadiazolo[4,3,-a] quinoxalin-1-one is a nonselective heme protein inhibitor of nitric oxide synthase and other cytochrome P-450 enzymes involved in nitric oxide donor bioactivation. Mol. Pharmacol. 56, 2. 243–253.
[19] Mustafa, A.K., Gadalla, M.M., Snyder, SH., 2009. Signalling by gasotransmitters. Sci. Signal.2, 2-8. doi: 10.1126/scisignal.268re2
[20] Grau, M., Mozar, A., Charlot, K., Lamarre ,Y., Weyel, L., Suhr, F., 2015. High red blood cell nitric oxide synthase activation is not associated with improved vascular function and red blood cell deformability in sickle cell anaemia. Br. J. Haematol. 168, 728–736. doi: 10.1111/bjh.13185
[21] Korhonen, R., Lahti, A., Kankaanranta, H., Moilanen, E., 2005. Nitric oxide production and signaling in inflammation. Curr Drug Targets Inflamm Allergy. 4,4, 471-9. doi: 10.2174/1568010054526359.
[22] Coletta, C., Papapetropoulos, A., Erdelyi, K., Olah, G., Módis, K., Panopoulos, P., Asimakopoulou, A., Gerö, D., Sharina, I., Martin, E., Szabo, C., 2012. Hydrogen sulfide and nitric oxide are mutually dependent in the regulation of angiogenesis and endothelium-dependent vasorelaxation. Proc Natl Acad Sci U S A. 109, 23, 9161-6. doi: 10.1073/pnas.1202916109.
[23] Bucci, M., Papapetropoulos, A., Vellecco, V., Zhou, Z., Pyriochou, A., Roussos, C., Roviezzo, F., Brancaleone, V., Cirino, G.,2010. Hydrogen sulfide is an endogenous inhibitor of phosphodiesterase activity. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 30, 10, 1998-2004. doi: 10.1161/ATVBAHA.110.209783.
[24] Yam, M.F., Tan, C.S., Shibao, R., 2018. Vasorelaxant effect of sinensetin via the NO/sGC/cGMP pathway and potassium and calcium channels. Hypertens Res. 2018;41(10):787-797. doi: 10.1038/s41440-018-0083-8.
[25] King, A.L., Polhemus, D.J., Bhushanb, S., Otsukab, H., Kondoa, K., 2014. Hydrogen sulfide cytoprotective signaling is endothelial nitric oxide synthase-nitric oxide dependent. PNAS. 111, 3182–3187. doi: 10.1073/pnas.1321871111.
[26] King, A.L., 2018. Hydrogen Sulfide Biochemistry and Interplay with Other Gaseous Mediators in Mammalian Physiology. Oxid Med Cell Longev. 6290931. doi: 10.1155/2018/6290931. eCollection 2018.
[27] Petkova-Kirova, P., Murciano, N., Iacono, G., Jansen, J., Simionato, G., Qiao, M., Van der Zwaan, C, Rotordam, M.G., John, T., Hertz, L., Hoogendijk, A.J., Becker, N., Wagner, C., Von Lindern, M., Egee, S., Van den Akker, E., Kaestner, L., 2024. The Gárdos Channel and Piezo1 Revisited: Comparison between Reticulocytes and Mature Red Blood Cells. Int J Mol Sci. 25, 3, 1416. doi: 10.3390/ijms25031416.
[28] Kaestner, L., Bogdanova., A, Egee, S., 2020. Calcium Channels and Calcium-Regulated Channels in Human Red Blood Cells. Adv Exp Med Biol. 1131, 625-648. doi: 10.1007/978-3-030-12457-1_25.
[29] Kuck, L., Peart, J.N. Simmonds, M.J., 2022. Piezo1 regulates shear-dependent nitric oxide production in human erythrocytes. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 323, 1, H24-H37. doi: 10.1152/ajpheart.00185.2022.
[30] Rogers, S., Lew, V.L., 2021. Up-down biphasic volume response of human red blood cells to PIEZO1 activation during capillary transits. PLoS Comput Biol. 17, 3, e1008706. doi: 10.1371/journal.pcbi.1008706.
[31] Bizjak, D.A., Brinkmann, C., Bloch W., Grau, M., 2015. Increase in red blood cell-nitric oxide synthase dependent nitric oxide production during red blood cell aging in health and disease: A study on age dependent changes of rheologic and enzymatic properties in red blood cells. PLoS ONE.10, 4, e0125206. doi.org/10.1371/journal.pone.0125206
[32] Petrov, V., Lijnen, P.,1996. Regulation of human erythrocyte Na+/H+ exchange by soluble and particulate guanylate cyclase. Am J Physiol. 271, 1556-1564.
[33] Montanaro, R., Vellecco, V., Torregrossa, R., Casillo, G.M., Manzo, O.L., Mitidieri, E., Bucci, M., Castaldo, S., Sorrentino, R., Whiteman, M., Smimmo, M., Carriero, F., Terrazzano, G., Cirino, G., d'Emmanuele di Villa Bianca, R., Brancaleone, V., 2023. Hydrogen sulfide donor AP123 restores endothelial nitric oxide-dependent vascular function in hyperglycemia via a CREB-dependent pathway. Redox Biol. 62, 102657. doi: 10.1016/j.redox.2023.102657.
|
|
| Date published: 2024-12-11
(Price of one pdf file: 39.00 BGN/20.00 EUR)
