Features of Erythrocyte Cytoarchitectonics Pelophylax ridibunda at Temperature Load in vitro Experiments

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Morphometric and biophysical properties of erythrocytes of the marsh frog Pelophylax ridibunda Pall. incubated at different temperatures in vitro experiments were studied using atomic force microscopy. It was found that a decrease in the incubation temperature (to 5°C) does not cause changes in the morphometric parameters of the cells, while an increase in the incubation temperature (to 40°C) contributes to a decrease in the above-mentioned parameters compared to incubation at the control temperature (20°C). With a decrease and increase in the incubation temperature compared to the control temperature, an increase in the number of globular protrusions on the surface of erythrocytes and an increase in their height are observed. At decreased and increased incubation temperatures, an increase in the number and an increase in the diameter of depressions on the surface of erythrocytes, as well as a decrease in the depth of protrusions are observed. A decrease in the incubation temperature does not cause changes in the morphometric parameters of erythrocytes compared to incubation at the control temperature, whereas under conditions of an increased incubation temperature, these parameters significantly decrease. Incubation of erythrocytes at a temperature of 40°C contributes to a decrease in the volume and area compared to the control temperature. When the incubation temperature is reduced to 5°C, the Young's modulus of nucleated erythrocytes increases compared to the control temperature; incubation of nucleated erythrocytes at a temperature of 40°C causes an insignificant change in this indicator compared to the control. Adhesion of the nucleated erythrocyte membrane to the nanoprobe increases after incubation at a temperature of 5°C and decreases after incubation at a temperature of 40°C. The study found that under the influence of the temperature factor, adaptive changes occur in the physiological properties of the plasma membrane and morphometric parameters of the cells.

About the authors

S. D Chernyavskikh

Belgorod State National Research University

Email: chernyavskikh@bsu.edu.ru
Belgorod, Russia

I. S Roshchupkina

Belgorod State National Research University; Federal Center for Animal Health

Belgorod, Russia; Belgorod, Russia

A. A Prisny

Belgorod State National Research University; Federal Scientific Centre VIEV

Belgorod, Russia; Belgorod, Russia

Vo Van Thanh

Ho Chi Minh City University of Education

Ho Chi Minh city, Vietnam

References

  1. Боровская Н.К., Кузнецова Э.Э., Горохова В.Г. и др. 2010. Структурно-функциональная характеристика мембраны эритроцита и ее изменения при патологиях разного генеза // Бюл. ВСНЦ СО РАМН. № 3(73). С. 334.
  2. Голованов В.К. 2013. Температурные критерии жизнедеятельности пресноводных рыб. М.: Изд-во ПОЛИГРАФ-ПЛЮС.
  3. Дунаев Е.А., Орлова В.Ф. 2012. Земноводные и пресмыкающиеся России. Атлас определитель. М.: Фитон+.
  4. Евдонин А.Л., Медведева Н.Д. 2009. Внеклеточный белок теплового шока 70 и его функции // Цитология. Т. 51. № 2. С. 130.
  5. Кармен Н.Б., Милютина H.П., Орлов А.А. 2005. Структурно-функциональное состояние мембран эритроцитов и его коррекция лерфтораном // Бюл. экспериментальной биологии и медицины. Т. 139. № 3. С. 517.
  6. Ковальчук Л.А., Черная Л.В., Мищенко В.А. и др. 2022. Гематологические и биохимические параметры инвазивного вида земноводных Pelophylax ridibundus (Amphibia, Anura), интродуцированного в водные объекты Среднего Урала // Биология внутр. вод. № 4. С. 431. https://doi.org/10.31857/S0320965222040155
  7. Луценко М.Т., Андриевская И.А. 2015. Морфофункциональные изменения в эритроидных элементах в норме и при патологии: Монография. Благовещенск: Дальневосточный науч. центр физиологии и патологии дыхания.
  8. Ломако В.В. 2018. Влияние разных режимов охлаждения (краниоцеребральной и иммерсионной гипотермии, поверхностных ритмических и экстремальных холодовых воздействий) на лейкоцитарные показатели крови крыс // Проблемы криобиологии и криомедицины. № 28(4). С. 293.
  9. Мухомедзянова С.В., Пивоваров Ю.Н., Богданова О.В. и др. 2017. Липиды биологических мембран в норме и патологии (Обзор литературы) // Acta Biomedica Scientifica. Т. 2. № 5. Ч. 1. С. 43.
  10. Новицкий В.В., Рязанцева Н.В., Степовая Е.А. 2004. Физиология и патофизиология эритроцита. Томск: Изд-во Томск. ун-та.
  11. Панкова Н.Б. 2020. Механизмы срочной и долговременной адаптации // Патогенез. Т. 18. № 3. С. 77.
  12. Пруцкова Н.П., Селиверстова Е.В., Кутина А.В. 2023. Влияние изменений водно-солевого баланса на ионо- и осморегулирующую функции почек у озерной лягушки // Лабораторные животные для научных исследований. Т. 6. № 3. С. 44. https://doi.org/10.57034/2618723X-2023-03-03
  13. Саидов М.Б., Халилов Р.А. 2013. Структурно-динамические параметры мембран эритроцитов при гипотермии и введении даларгина // Успехи современного естествознания. № 11. С. 73.
  14. Силс Е.А. 2008. Сравнительный анализ гематологических показателей остромордой (Rana arvalis Nilsson, 1842) и озерной (Rana ridibunda Pallas, 1771) лягушек городских популяций // Вестн. Оренбург. гос. ун-та. № 10(92). С. 230.
  15. Скоркина М.Ю., Федорова М.З., Чернявских С.Д. и др. 2011. Сравнительная оценка морфофункциональных характеристик нативных и фиксированных эритроцитов // Цитология. Т. 53. № 1. С. 17.
  16. Смирнов Л.П., Богдан В.В. 2006. Температурная преадаптация эктотермных организмов разной организации: роль жирно-кислотного состава липидов // Журн. эвол. биохим. и физиол. Т. 42. № 2. С. 110.
  17. Солдатов А.А. 2023. Случаи спонтанного роста концентрации метгемоглобина в крови костистых рыб на протяжении годового цикла // Биология внутр. вод. № 4. С. 549. https://doi.org/10.31857/S032096522304023X
  18. Федоpова М.З., Павлов Н.А., Зубаpева Е.В. и др. 2008. Использование атомно-силовой микроскопии для оценки морфометрических показателей клеток крови // Биофизика. Т. 53. № 6. С. 1014.
  19. Чернявских С.Д., Недопекина С.В. 2013. Сезонные колебания относительной микровязкости, полярности и сорбционной способности эритроцитарных мембран Cyprinus carpio и Rana ridibunda // Науч. ведомости БелГУ. Серия Естественные науки. № 3(146). Вып. 22. С. 99.
  20. Чернявских С.Д., До Хыу Кует, Во Ван Тхань. 2018. Влияние температуры на морфометрические и физические показатели эритроцитов и полиморфно-ядерных лейкоцитов Carassius gibelio (Bloch) // Биология внутр. вод. № 1. С. 95. https://doi.org/10.7868/S0320965218010126
  21. Шаповалова К.В. 2020. Адаптивные реакции костного мозга и развитие окислительного стресса у прудовых и озерных лягушек, обитающих в различных гидрохимических условиях среды: Автореф. дис …. на соискание ученой степени канд. биол. наук. Нижний Новгород. 23 с.
  22. Ямщиков Н.В., Косов А.И., Суворова Г.Н., Кудрова В.А. 2007. Гистофизиология системы крови (цитоморфология, гемоцитопоэз, органы кроветворения и иммунной защиты) пособие. Самара: Изд-во Офорт.
  23. Bhattacharyya K., Guha T., Bhar R. et al. 2004. Atomic force microscopic studies on erythrocytes from an evolutionary perspective // Anat. Rec. a Discov. Mol. Cell. Evol. Biol. V. 279. № 1. P. 671. https://doi.org/10.1002/ar.a.20057
  24. Chernyavskikh S.D., Vo Van Thanh, Erina T.A. et al. 2016. Morphofunctional indices of erythrocytes and polymorphonuclear leukocytes Rana ridibunda Pall. under the influence of temperature factor // Int. J. Pharmacy and Technol. V. 8(2). P. 14 486.
  25. Erken G., Erken H.A., Bor-Kucukatay M.T. et al. 2011. The effects of in vivo and ex vivo various degrees of cold exposure on erythrocyte deformability and aggregation // Med. Sci. Moni. № 17(8). P. 210.
  26. Deveci D., Egginton S. 2001. Differential effect of cold acclimation on blood composition in rats and hamsters // J. Comp. Physiol. B: Biochemical, Systemic, and Environmental Physiol. № 171. P. 135.
  27. Insall R.H., Machesky L.M. 2009. Actin dynamics at the leading edge: From simple machinery to complex networks // Dev. Cell. V. 17. № 3. P. 310. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2009.08.012
  28. Itoh T., Takenawa T. 2009. Mechanisms of membrane deformation by lipid-binding domains // Prog. Lipid. Res. V. 48. № 5. P. 298. https://doi.org/10.1016/j.plipres.2009.05.002
  29. Kregel K.C. 2002. Invited review: Heat shock proteins: modifying factors in physiological stress responses and acquired thermotolerance // J. Appl. Physiol. G. V. 92. № 5. P. 2177. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.01267.2001
  30. McMahon H.T., Gallop J.L. 2005. Membrane curvature and mechanisms of dynamic cell membrane remodeling // Nature. V. 438(7068). P. 590. https://doi.org/10.1038/nature04396
  31. Svedentsov E.P., Chtcheglova O.O., Tumanova T.V., Solomina O.N. 2006. Conservation leukocytes in the conditions of cryoanabiosis (–40оС) // J. Stress Physiol. & Biochem. V. 2(1). P. 28.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).