Preview

Nephrology (Saint-Petersburg)

Advanced search

RESISTANCE TO EXTERNAL ACTION OF A CHANNEL FORMER AS A CHARACTERISTIC OF CELL MEMBRANES OF HEMODIALYSIS PATIENTS

https://doi.org/10.24884/1561-6274-2007-11-1-38-54

Abstract

THE AIM of the investigation was to develop a new test allowing assessment of the bilipid layer of erythrocyte membranes in patients on regular hemodialysis in different environmental conditions and under the influence of different effectors on the membranes against the background of the action of a channel former. PATIENTS AND METHODS. Under examination there were 147 patients (78 men and 69 women, mean age 43.9+1.4 years) treated by substitution therapy with regular hemodialysis. The control group consisted of volunteers. The erythrocytes were separated from plasma by centrifugation. The sediment was washed from plasma and transferred into wells containing either model saline or autologous plasma. Nistatin (3.0-104 М) was used as a promoter of transmembrane currents of Na+ and K+. Uabain (5.60-10" M), erythropoietin and membrane active components of autologous blood plasma were taken as effectors of the erythrocyte membrane in experiments. Saponin was used as a lysing agent. Extracellular concentration of K* was determined by the method of ion-metry using ion-selective electrodes and ion-selective field transistors with photopolymerisable polyurethane membranes. The resistance of erythrocytes to an external action of the channel former was assessed by a new index - "the integral normalized outcome of K*" which was calculated for different time intervals after administration of nistatin. When determining this index the diagram area under the curve of dependence of the normalized K* concentration in time was calculated. RESULTS. Considerable differences of the integral normalized outcome of Kwere detected for the erythrocytes of healthy donors and patients with CRF treated by regular hemodialysis during the incubation of cells in the extracellular medium of different composition and exposed to effectors of different nature. Another mechanism of the interaction of uabain with plasma membrane was shown in addition to classical inhibition of Na+, К +ATPase resulting in a paradoxical membrane-stabilizing effect observed in erythrocytes of hemodialysis patients. A destabilizing effect of erythropoietin was established under its direct influence on erythrocytes. A strong membrasne-protecting effect of the components of autologous plasma was found characteristic of both the erythrocytes of healthy doors and the cells of hemodialysis patients. CONCLUSION. The integral normalized outcome of K+ is a sufficiently informative clinico-laboratory index and can be successfully used for the assessment of plasma membrane quality in patients treated by substitution therapy with regular hemodialysis.

About the Authors

Yu. A. Borisov
Научно-исследовательский институт нефрологии, Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П.Павлова
Russian Federation


E. V. Lebedeva
Научно-исследовательский институт нефрологии, Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П.Павлова
Russian Federation


V. N. Spiridonov
Научно-исследовательский институт нефрологии, Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П.Павлова
Russian Federation


E. D. Suglobova
Научно-исследовательский институт нефрологии, Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П.Павлова
Russian Federation


References

1. Maher P, Singer SJ. Structural changes in membranes produced by the bindings of small amphiphilic molecules. Biochemistry 1984; 23: 232-240

2. Красильников ОВ, Сабиров РЗ, Терновский ВИ. Белки, ионные каналы и регуляция транспорта ионов в мембранах.Фан, Ташкент, 1991; 21-23

3. Бессонова СВ, Азимов РР, Сабиров РЗ. Формирование теней в постлитической стадии коллоидно-осмотического лизиса человеческих эритроцитов. Биологические мембраны 2002; 19 (3): 221-227

4. Hauser H, Phillips MC, Stubbs M. Ion permeability of phospholipid bilayers. Nature 1972; 239: 342-344

5. Овчинников ЮА, Иванов ВТ, Шкроб АМ Мембраноактивные комплексоны. Наука, М., 1974; 350-352

6. Palmer LG, Andersen OS. Interactions of amiloride and small monovalent cations with the epithelial sodium channel. Inferences about the nature of the channel pore. Biophys J 1989; 55: 779-787

7. Perozo E, Cortes DM, Cuello LG. Structural rearrangements underlying K+ -channel activation gating. Science 1999; 285: 73-78

8. Canessa CM, Merillat AM, Rossier BC. Membrane topology of the epithelial sodium channel in intact cells. Am J Physiol 1994; 267: 1682-1690

9. Cottrel GA. The first peptide-gated ion channel. J Exp Biol 1997; 200: 2377-2386

10. Poet M, Tauc M, Lingueglia E et al. Exploration of the pore structure of a peptide-gated Na+ -channel. EMBO J 2001; 20 (20): 5595-5602

11. Щагина ЛВ, Каулин ЮА, Фейгин АМ и др. Зависимость свойств ионных каналов, образованных антибиотиком сирингомицином Е в липидных бислоях, от концентрации электролита в водной фазе. Биологические мембраны 1998; 15 (4): 433-446

12. Гелетюк ВИ, Казаченко ВН. Кластерная организация ионных каналов. Наука, М., 1990; 2-186

13. Kaulin YuA, Schagina LV, Bezrukov SM et al. Cluster organization of ion channels formed by the antibiotic syringomicin E in bilayer lipid membranes. Biophys J 1998; 74: 2918-2925

14. Малев ВВ, Каулин ЮА, Гурьнев ФА и др. Кинетика открывания – закрывания каналов, образованных сирингомицином Е в липидных бислоях. Биологические мембраны 2000; 17 (6): 653-665

15. Agner G, Kaulin YA, Schagina LV et al. Effect of temperature on the formation and inactivation of syringomycin pores in red blood cells and bimolecular lipid membranes. Biochim Biophys Acta 2000; 1466: 79-86

16. Szabo Z, Grof P, Schagina LV et al. Syringotoxin pore formation and inactivation in human red blood cell and model bilayer lipid membranes. Biochim Biophys Acta 2002; 1567: 143-149

17. Гурьнев ФА, Каулин ЮА, Такемото Д и др. Роль заряда и дипольного момента мембранных липидов в воротных свойствах ионных каналов, индуцируемых сирингомицином Е. Биологические мембраны 2002; 19 (3): 243-249

18. Malev VV, Schagina LV, Gurnev PA et al. Syringomycin E channel: a lipidic pore stabilized by lipopeptide? Biophys J 2002; 82: 1985-1994

19. Schagina LV, Gurnev PA, Takemoto JY, Malev VV. Effective gating charge of ion channels induced by toxin syringomycin E in lipid bilayers. Bioelectrochem 2003; 5776: 1-7

20. Sung S-S, Jordan PC. Why is gramicidin valence selective? Biophys J 1987; 51: 661-672

21. Urry DW, Goodall MC, Glickson JD, Mayers DC. The gramicidin A transmembrane channel: characteristics of head to head dimerized р (L, D) helices. Pros Nat Acad Sci USA 1971; 68: 1907-1911

22. Tosteson DC, Holmes SJ, Rasin M et al. Melittin lysis of red cells. J Membrane Biol 1985; 87: 35-44

23. Blasko K, Shagina LV, Grinfeldt AE, Lev AA. The dependence of tracer-determined permeability coefficients of gramicidin A treated red blood cell membranes and lipid bilayers on the ionic composition of the media. Bioelectrochem Bioenerg 1988; 19: 127-135

24. Shagina LV, Blasko K, Grinfeldt AE et al. Cholesterol dependent gramicidin A channel inactivation in red blood cell membranes and lipid bilayer membranes. Biochim Biophys Acta 1989; 978: 145-150

25. Щагина ЛВ. Взаимодействие ионных потоков при индуцированном транспорте катионов через модельные и клеточные мембраны. Автореф…. докт биол наук 1989; Л., 51с

26. De Kruiff B, Demel RA. Polyene antibiotic-sterol interactions in membranes of acholeplasma laudilawii cells and lecithin liposomes. III. Molecular structure of the polyene antibiotics cholesterol complexes. Biochim Biophys Acta 1974; 339: 57-70

27. Ermishkin LN, Kasumov KhM, Potseluyev VM. Single ionic channels induced in lipid bilayers by polyene antibiotics. Nature 1976; 262: 698-699

28. Ermishkin LN, Kasumov KhM, Potseluyev VM. The properties of Amphotericin B channel in a lipid bilayer. Biochim Biophys Acta 1977; 470: 357-367

29. Borisova MP, Kasumov KhM. Sterolstructure-dependent properties of amphotericin B channels. Stud Biophys 1978; 71: 197-202

30. Борисова МП, Ермишкин ЛН, Зильберштейн АЯ и др. Зависимость свойств каналов от структуры лактонового кольца молекул полиеновых антибиотиков. Биофизика 1978; 23: 910-911

31. Ермишкин ЛН, Зильберштейн АЯ. Ионные каналы, образуемые антибиотиками. Структура и свойства. Биофизика мембран 1982; 2: 82-88

32. Kasumov KhM, Borisova MP, Ermishkin LN et al. How do ionic channel properties depend on the structure of polyene antibiotic molecules? Biochim Biophys Acta 1979; 551 (2): 229-237

33. Касумов ХМ, Малафриев ОК. Механизм немонотонной проводимости, индуцируемой в липидном бислое амфотерицином В и его производным метиловым эфиром N,N,N-триметиламфотерицина В. Studia Biophysica 1982; 89 (1): 71-78

34. Борисов ЮА, Соболева ОЮ, Суглобова ЕД, Щербак АИ. Ионометрическое изучение потоков Na+ и K+ через мембрану эритроцитов человека, модифицированную нистатином. Цитология 1991; (1): 24-32

35. Борисов ЮА, Соболева ОЮ, Суглобова ЕД, Федорович ЕЕ. Транспорт ионов Na+ и K+ через мембрану эритроцитов человека при формировании в ней нистатиновых каналов: некоторые особенности и анализ процессов. Цитология 1994; (5): 427-437

36. Cumberbatch M, Zareian K, Morgan DB, Swamihathan R. The relationship between sodium transport and Na+,K+ - ATPase in human erythrocytes. Biochem Med 1981; 26: 60-66

37. Абрамова НЮ, Борисов ЮА, Братов АВ и др. Применение ионселективных полевых транзисторов (ИСПТ) с фотополимеризуемыми полиуретановыми мембранами в нефрологии для определения концентрации (активности) ионов калия. Нефрология 1998; (4): 68-76

38. Борисов ЮА, Суглобова ЕД, Щербак АИ. Динамика выхода калия из эритроцитов человека в присутствии нистатина в среде Моргана и аутологичной плазме. Ученые записки СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова 2004; (1): 76-79

39. Лопина ОД. Na+, K+ -АТФ-аза: структура, механизм и регуляция активности. Биологические мембраны 1999; (6): 584-601

40. Herrera J, Nava M, Romero F, Rodriguez-Iturbe B. Melatonin prevents oxidative stress from iron and erythropoietin administration. Am J Kidney Dis 2001; 37 (4): 750-757

41. Ермоленко ВМ, Хасабов НН, Михайлова НА. Рекомендации по применению препаратов железа у больных с хронической почечной недостаточностью. Анемия 2005; (2): 9-25

42. Kavuksu S, Saatci U, Ciliv G et al. Effect of recombinant human erythropoietin on sodium balance in nondialysed children with chronic renal failure. Int Urol Nephrol 1993; 25 (6): 611-615


Review

For citations:


Borisov Yu.A., Lebedeva E.V., Spiridonov V.N., Suglobova E.D. RESISTANCE TO EXTERNAL ACTION OF A CHANNEL FORMER AS A CHARACTERISTIC OF CELL MEMBRANES OF HEMODIALYSIS PATIENTS. Nephrology (Saint-Petersburg). 2007;11(1):38-54. (In Russ.) https://doi.org/10.24884/1561-6274-2007-11-1-38-54

Views: 304


ISSN 1561-6274 (Print)
ISSN 2541-9439 (Online)