Регуляция структурной устойчивости эритроцитов пероксидом водорода: математическая модель и эксперимент

Abstract

В работе проведен анализ регуляторных механизмов, индуцируемых внеклеточным пероксидом водорода, на основе математической модели, учитывающей ключевые этапы образования метгемоглобина и феррилгемоглобина и их связывания с мембраной эритроцитов. В результате численного моделирования показано, что обратимое связывание метгемоглобина с мембраной является адаптивным механизмом, направленным на стабилизацию липидного бислоя мембраны. С другой стороны, рост концентрации феррилгемоглобина и его связывание с мембраной приводит к усилению патофизиологических процессов, снижающих структурную стабильность клеток. Количество образованных метгемоглобинов и феррилгемоглобинов зависит от концентрации внеклеточного пероксида водорода и времени инкубирования, числа клеток в растворе, состояния антиокислительной системы эритроцитов, метаболической активности клеток и внешних метаболических условий. На основе численного моделирования установлены оптимальные условия (концентрация окислителя, время инкубирования), при которых наблюдается активация адаптационных процессов. При гемолизе эритроцитов в экспериментах <i>in vitro</i> показано, что при действии пероксида водорода в концентрации 10–200 мкМ наблюдаются повышение структурной стабильности мембраны и снижение доли гемолизированных эритроцитов.