Effect of preservation on changes in the volume of corneal endothelial cells in an environment with a high concentration of potassium

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The experimental study of preservation length on the effect of high potassium concentration in the medium on the volume of human corneal endothelial cells was done. The results of the study of individual samples of fragments of donor material and the values calculated using joined data after hypothermic preservation for 4 and 10 days are presented. The increase of the time when cornea samples are kept in preservation medium (Eusol-C) at 4℃ led to a decrease in the average value (M ± SEM) of cell swelling indicator (N) in a potassium medium from 1.055 ±0.001; n = 982 to 1.014±0.001; n = 338; after 4 and 10 days, respectively. Student’s-t test for independent samples showed a high degree of significance for the difference between these values (p = 2E-76). Identification of the proportion of cells capable to swell in a medium with a high content of potassium ions (N > 1), reflecting the electrogenic activity in these cells, showed a decrease of this indicator in the studied groups with increasing duration of preservation (94.3% and 56.8% after 4 and 10 days, respectively).

Based on the results of the study, it is suggested that the values of endothelial cells swelling in a potassium environment can serve as indicators of the cells’ ability to restore electrogenic transport. It is concluded that the study of cell swelling in a medium with a high content of potassium ions can provide information for predicting the functionality of the graft.

Full Text

Restricted Access

About the authors

L. E. Katkova

Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: eugsol@bionet.nsc.ru
Russian Federation, Novosibirsk

G. S. Baturina

Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State University

Email: eugsol@bionet.nsc.ru
Russian Federation, Novosibirsk; Novosibirsk

M. M. Teterin

Novosibirsk State Technical University

Email: eugsol@bionet.nsc.ru
Russian Federation, Novosibirsk

A. I. Sakhanenko

Sobolev Institute of Mathematics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: eugsol@bionet.nsc.ru
Russian Federation, Novosibirsk

I. G. Palchikova

Novosibirsk State University; Technological Design Institute of Scientific Instrument Engineering of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: eugsol@bionet.nsc.ru
Russian Federation, Novosibirsk; Novosibirsk

I. A. Iskakov

Fedorov NMRC MNTK “Eye Microsurgery”

Email: eugsol@bionet.nsc.ru

Новосибирский филиал

Russian Federation, Novosibirsk

E. I. Solenov

Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State University; Novosibirsk State Technical University

Author for correspondence.
Email: eugsol@bionet.nsc.ru
Russian Federation, Novosibirsk; Novosibirsk; Novosibirsk

References

  1. Maurice DM (1972) The location of the fluid pump in the cornea. J Physiol 221: 43–54. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1972.sp009737
  2. Bonanno JA (2012) Molecular mechanisms underlying the corneal endothelial pump. Exp Eye Res 95: 2–7. https://doi.org/10.1016/j.exer.2011.06.004
  3. Klyce SD (2020) Endothelial pump and barrier function. Exp Eye Res 198: 108068. https://doi.org/10.1016/j.exer.2020.108068
  4. Srinivas SP (2010) Dynamic regulation of barrier integrity of the corneal endothelium. Optom Vis Sci 87: E239–Е254. https://doi.org/10.1097/OPX.0b013e3181d39464
  5. Verkman AS, Ruiz-Ederra J, Levin MH (2008) Functions of aquaporins in the eye. Prog Retin Eye Res 27: 420–433. https://doi.org/10.1016/j.preteyeres.2008.04.001
  6. Hoffmann EK, Lambert IH, Pedersen SF (2009) Physiology of cell volume regulation in vertebrates. Physiol Rev 89: 193–277. https://doi.org/10.1152/physrev.00037.2007
  7. Wehner F, Shimizu T, Sabirov R, Okada Y (2003) Hypertonic activation of a non-selective cation conductance in HeLa cells and its contribution to cell volume regulation. FEBS Lett 551: 20–24. https://doi.org/10.1016/s0014–5793(03)00868–8
  8. Hoffmann EK (2011) Ion channels involved in cell volume regulation: effects on migration, proliferation, and programmed cell death in non adherent EAT cells and adherent ELA cells. Cell Physiol Biochem 28: 1061–1078. https://doi.org/10.1159/000335843
  9. Борзенок СА, Малюгин БЭ, Гаврилова НА, Комах ЮА, Тонаева ХД (2018) Алгоритм заготовки трупныx роговиц человека для трансплантации: Методические рекомендации. Москва. Офтальмология. [Borzenok SA, Maljugin BJ, Gavrilova NA, Komah JA, Tonaeva HD (2018) Algorithm for harvesting cadaveric human corneas for transplantation: Guidelines. M. Oftalmologija. (In Russ)].
  10. Mori Y (2012) Mathematical properties of pump-leak models of cell volume control and electrolyte balance. J Math Biol 65: 875–918. https://doi.org/10.1007/s00285–011–0483–8
  11. Solenov E, Watanabe H, Manley GT, Verkman AS (2004) Sevenfold-reduced osmotic water permeability in primary astrocyte cultures from AQP-4-deficient mice, measured by a fluorescence quenching method. Am J Physiol Cell Physiol 286: C426-C432. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00298.2003
  12. Zarogiannis SG, Ilyaskin AV, Baturina GS, Katkova LE, Medvedev DA, Karpov DI, Ershov AP, Solenov EI (2013) Regulatory volume decrease of rat kidney principal cells after successive hypo-osmotic shocks. Math Biosci 244: 176–187. https://doi.org/10.1016/j.mbs.2013.05.007
  13. O’Neill WC (1999) Physiological significance of volume-regulatory transporters. Am J Physiol Cell Physiol 276: C995–C1011. https://doi.org/10.1152/ajpcell.1999.276.5.C995
  14. Strange K (2004) Cellular volume homeostasis. Adv Physiol Educ 28: 155–159. https://doi.org/10.1152/advan.00034.2004
  15. Jentsch TJ, Maritzen T, Zdebik AA (2005) Chloride channel diseases resulting from impaired transepithelial transport or vesicular function. J Clin Invest 115(8): 2039–2046. https://doi.org/10.1172/JCI25470

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Typical intensity curves of the fluorescence image of a cell when scanning through the centroid region. Curve 1 – PBS control. Curve 2 – PBS with an increased concentration of potassium (100 mM). d – diameter of the fluorescence reading area (5.0 μm). Axes: ordinate – fluorescence intensity, conventional units; abscissa – distance, μm.

Download (91KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».