Суслики являются гибернирующими животными, которые весь период от весны до осени готовятся к зимовке, увеличивая свои жировые запасы. Сезонные изменения физиологического состояния животных существенно влияют на гематологические, биохимические и реологические свойства крови. В активный период, начиная с весны, происходит смена популяции эритроцитов за счет поступления в кровь ретикулоцитов из костного мозга и выведения из кровотока старых клеток. В летний период потребление пищи богатой полиненасыщенными жирными кислотами способствует изменению состава депонированных липидов, а также состава липидов плазмы и мембран форменных элементов крови (Dark, 2005; Otis, 2011). В целом это приводит к изменению механической резистентности эритроцитов сусликов (Гулевский, Щенявский, 2014). Это означает, что деформируемость эритроцитов может зависеть от сезона года. Однако систематических исследований по изучению реологических и деформационных характеристик эритроцитов крови у периодически впадающих в спячку сусликов в современной литературе не обнаружено. В связи с этим целью нашей работы явился анализ параметров деформируемости эритроцитов и его связь с эритроцитарными индексами сусликов в разные сезоны года в активный период их жизни. В работе исследованы сезонные изменения реологических свойств эритроцитов сусликов методом эктацитометрии.

Установлено, что весной, после пробуждения сусликов, эритроциты имеют наибольшую деформируемость, наименьшую жесткость мембраны и высокую степень их водной проницаемости. Летом, по сравнению с весной, происходит снижение деформируемости, гидратированности и диапазона осмотической устойчивости эритроцитов, а также повышается жесткость мембран эритроцитов и снижается их водная проницаемость. Летом достоверно снижается средний объем эритроцитов. Осенью, перед погружением в зимнюю спячку, интегральная деформируемость эритроцитов возрастает относительно летнего периода, но водная проницаемость мембран остается сниженной, а микровязкость мембран остается значительно повышенной. Методом осмоскании при низком напряжении сдвига выявлены сезонные изменения анизотропии красных клеток крови в виде полимодальной формы их распределения в широком диапазоне осмоляльности среды.

Число эритроцитов в крови весной самое низкое. С весны до осени количество эритроцитов в крови имеет тенденцию к росту, а также увеличение объемной доли эритроцитов (гематокрита) в крови. Содержание Hb в крови весной самое низкое, а осенью достоверно возрастает (на 17,8%). Объем одного эритроцита (MCV), сниженный уже летом, остается пониженным осенью (на 5,8%). С весны до осени среднее содержание гемоглобина в эритроците (MCH) остается постоянным. Значение MCHC (среднее количество гемоглобина в эритроците) летом незначительно возрастает (4,2%) и остается повышенным осенью (3.7%). Показатель RDV-CV (процент распределения клеток по размеру) летом существенно не отличается весенних значений, но осенью достоверно возрастает относительно лета (5.9%). RDV-SD (разница между минимальным и максимальным объемом клеток) летом снижен (8.5%) по сравнению с весной, а осенью повышается до весенних значений. Обнаружена положительная корреляция между RBC и Hb, RBC и Hct, Hb и Hct. MCHC отрицательно коррелирует с MCV и RDW-SD. Также обнаружена положительная корреляция между MCV и RDW-SD, RDW-CV и RDW-SD.

Между параметрами деформируемости эритроцитов и их гематологическими показателями также обнаружены корреляционные связи. Важным является обнаруженная отрицательная корреляция между степенью гидратации клеток (O_hyper) и средней концентрацией гемоглобина в эритроците (MCHC).

Таким образом, нами впервые была обнаружена сезонная изменчивость деформируемости эритроцитов сусликов, согласующаяся с летней активностью животных и подготовкой к зимней спячке. Использованный в данной работе подход по анализу индекса деформируемости клеток при низких скоростях сдвига расширяет возможности лазерной эктацитометрии по оценке микровязкости клеточных мембран, поскольку именно изменение деформируемости мембран наиболее часто связано с физиологическими и патофизиологическими изменениями реологических свойств эритроцитов. Предлагаемые показатели существенно расширяют диагностический потенциал метода градиентной эктацитометрии.

Литература:

1. Dark, J. (2005). Annual lipid cycles in hibernators: integration of physiology and behavior. Ann. Rev. Nutr., 25, 469-497.

2. Otis, J. P., Sahoo, D., Drover, V. A., Yen, C.-L. E., Carey, H. V. (2011). Cholesterol and lipoprotein dynamics in a hibernating mammal. PLoS ONE, 2011, 6(12), e2911115.

3. Gulevsky, A. K., Shchenyavsky, I. I. (2014). Seasonal changes in mechanical resistance of erythrocytes of the long-tailed ground squirrel (Citellus undulates). Zh. Evol. Biokhim. Fiziol., 50(5), 364-368.

Работа поддержана Госзаданием № 075-152-22-00

Ground squirrels are hibernating animals that prepare for wintering during the whole period from spring to autumn, increasing their fat reserves. Seasonal changes in the physiological state of animals significantly affect the hematological, biochemical and rheological properties of blood. In the active period, starting in spring, there is a change in the population of red blood cells due to the entry of reticulocytes from the bone marrow into the blood and the removal of old cells from the bloodstream. In summer, the consumption of food rich in polyunsaturated fatty acids contributes to a change in the composition of deposited lipids, as well as the composition of plasma lipids and membranes of shaped blood elements (Dark, 2005; Otis, 2011). In general, this leads to a change in the mechanical resistance of red blood cells of ground squirrels (Gulevsky, Schenyavsky, 2014). This means that the deformability of red blood cells may depend on the season of the year. However, systematic studies on the rheological and deformation characteristics of red blood cells in periodically hibernating ground squirrels have not been found in the modern literature. In this regard, the purpose of our work was to analyze the parameters of erythrocyte deformability and its relationship with the erythrocyte indices of ground squirrels in different seasons of the year during the active period of their life. Seasonal changes in the rheological properties of red blood cells of ground squirrels were investigated by ectacytometry.

It was found that in the spring, after the arousal of ground squirrels, erythrocytes have the greatest deformability, the least stiffness of the membrane and a high degree of their water permeability. In summer, compared with spring, there is a decrease in the deformability, hydration and range of osmotic stability of erythrocytes, as well as the rigidity of erythrocyte membranes increases and their water permeability decreases. In summer, the average volume of red blood cells significantly decreases. In autumn, before hibernation, the integral deformability of erythrocytes increases relative to the summer period, but the water permeability of the membranes remains reduced, and the microviscosity of the membranes remains significantly increased. The method of ektacytometry at low shear stress revealed seasonal changes in the anisotropy of red blood cells in the form of a polymodal form of their distribution in a wide range of osmolality of the medium.

The number of red blood cells in the blood is the lowest in spring. From spring to autumn, the number of red blood cells in the blood tends to increase, as well as an increase in the volume fraction of red blood cells (hematocrit) in the blood. The Hb content in the blood is the lowest in spring, and increases significantly in autumn (by 17.8%). The volume of one red blood cell (MCV), reduced already in summer, remains reduced in autumn (by 5.8%). From spring to autumn, the average hemoglobin content in the erythrocyte (MCH) remains constant. The value of MCHC (the average amount of hemoglobin in the erythrocyte) increases slightly in summer (4.2%) and remains elevated in autumn (3.7%). The RDV-CV index (percentage of cell size distribution) does not differ significantly from spring values in summer, but in autumn it significantly increases relative to summer (5.9%). RDV-SD (the difference between the minimum and maximum cell volume) is reduced in summer (8.5%) compared to spring, and in autumn it rises to spring values. A positive correlation was found between RBC and Hb, RBC and Hct, Hb and Hct. MCHC negatively correlates with MCV and RDW-SD. A positive correlation was also found between MCV and RDW-SD, RDW-CV and RDW-SD.

Correlations were also found between the parameters of erythrocyte deformability and their hematological parameters. An important finding is the negative correlation between the degree of cell hydration (O_hyper) and the average concentration of hemoglobin in the erythrocyte (MCHC).

Thus, for the first time, we discovered seasonal variability in the deformability of red blood cells of ground squirrels, consistent with the summer activity of animals and preparation for hibernation. The approach used in this work to analyze the cell deformability index at low shear rates expands the possibilities of laser ektacytometry to assess the microviscosity of cell membranes, since it is the change in membrane deformability that is most often associated with physiological and pathophysiological changes in the rheological properties of erythrocytes. The proposed indicators significantly expand the diagnostic potential of the gradient ektacytometry method.



References:

1. Dark, J. (2005). Annual lipid cycles in hibernators: integration of physiology and behavior. Ann. Rev. Nutr., 25, 469-497.

2. Otis, J. P., Sahoo, D., Drover, V. A., Yen, C.-L. E., Carey, H. V. (2011). Cholesterol and lipoprotein dynamics in a hibernating mammal. PLoS ONE, 2011, 6(12), e2911115.

3. Gulevsky, A. K., Shchenyavsky, I. I. (2014). Seasonal changes in mechanical resistance of erythrocytes of the long-tailed ground squirrel (Citellus undulates). Zh. Evol. Biokhim. Fiziol., 50(5), 364-368.

The work was supported by the State Assignment № 075-152-22-00