Анотація до роботи:

Гордієнко О.І. Механізми пасивної проникності до неелектролітів та індекс сферичності еритроцитів людини. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 03.00.02 – біофізика. - Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, м. Харків, 2004.

В роботі вперше отримано вираз для виробництва ентропії в системі “замкнута вибірково проникна мембрана – багатокомпонентний розчин” з урахуванням рівнянь руху окремих компонентів розчину. Виведені співвідношення між загальноприйнятими транспортними характеристиками біомембран та коефіцієнтами тертя між окремими компонентами системи для випадку замкнутої вибірково проникної мембрани довільної форми, що рухається. Розвинуто уявлення про фізичний механізм гіпотонічного гемолізу у розчинах проникаючої або непроникаючої речовини та побудовано фізико-математичні моделі цього процесу в обох випадках. На підставі побудованих моделей розроблено методи визначення коефіцієнтів пасивної проникності мембран еритроцитів для неелектролітів та щільності розподілу еритроцитів за індексом сферичності. За розробленим методом визначено коефіцієнти проникності еритроцитів для низки неелектролітів (діолів, амідів, гліцерину та його моноалкілових ефірів-18 речовин) та досліджено механізми їх проникання. Виявлено існування термоіндукованих змін енергій активації проникання в інтервалах температур 8-12^оС, 18-20^оС та 25-30^оС. Досліджено розподіл еритроцитів за індексом сферичності в популяціях здорових дорослих донорів, при ендокринних патологіях та в пуповинній крові людини. За експериментальними даними впливу температури на розподіл еритроцитів за індексом сферичності визначено коефіцієнт теплового розширення мембран еритроцитів людини.

1. Існуючі наразі способи визначення індексу сферичності еритроцитів та коефіцієнтів проникності їх мембран є або занадто трудомісткими, методично складними та багатокоштовними, або ґрунтуються на теоретичних уявленнях, які не погоджуються із сучасними експериментальними даними. Враховуючи наявність безпосереднього зв’язку між цими показниками та структурою клітинних мембран і функціонуванням еритроцитів, необхідно, по-перше, вдосконалити способи їх визначення як з боку теоретичного обґрунтування, так і з боку технічного рішення і, по-друге, довести доцільність використання їх вимірювання в якості тесту в медичній діагностиці та для дослідження структури біомембран і функціонального стану клітин.

2. На підставі фізико-математичного аналізу процесів гіпотонічного гемолізу та розсіяння світла сфероцитами розроблено швидкий автоматизований метод визначення коефіцієнтів проникності мембран еритроцитів людини до електрично нейтральних речовин та метод визначення розподілу цих клітин за індексом сферичності.

3. За розробленим методом визначено коефіцієнти проникності мембран немодифікованих та оброблених блокатором білкових каналів (pCMBS) еритроцитів людини для діолів, амідів, гліцерину та його моноалкілових ефірів (18 речовин).

4. Встановлено, що досліджені речовини проникають в клітини як крізь білкові гідрофільні канали сталого розміру, утворені інтегральним білком смуги 3, так і безпосередньо крізь ліпідний бішар.

5. На підставі аналізу отриманих експериментальних даних показано, що проникання молекул досліджених речовин крізь білкові канали здійснюється разом з молекулами води, що утворюють їх гідратну оболонку.

6. Проникання молекул низки досліджених речовин крізь білкові гідрофільні канали різко зменшується через стеричні обмеження, якщо діаметр молекул проникаючої в клітини речовини перевищує 4.

7. Проникання молекул низки досліджених речовин безпосередньо крізь ліпідний бішар сильно корелює (r=0,94-0,99) з коефіцієнтами їх розподілу в системі “n-октанол - вода“ та обернено пропорційно залежить від об’єму проникаючих молекул.

8. Шляхом дослідження впливу температури на коефіцієнти проникності мембран еритроцитів людини для 1,2-пропандіолу та диметилсульфоксиду встановлено існування термоіндукованих структурно-фазових перетворень в мембранах цих клітин за температур 8-12^oС, 18-20^oС та 28-30С.

9. За допомогою розробленого нами методу показано, що розподіл за індексом сферичності здорових дорослих донорів є близьким до гаусового з максимумом за середніх значень індексу сферичності 1,48.

10. Для хворих з ендокринною патологією розподіл еритроцитів за індексом сферичності є бі- або тримодальним, як при гіпер-, так і при гіпотиреозі.

11. При гіпертиреозі біля 25% еритроцитів мають аномально малий індекс сферичності (1,07-1,22), тоді як при гіпотиреозі біля 30% клітин мають збільшений порівняно з нормою індекс сферичності (1,65-2,46), тобто підвищується питома вага сплощених еритроцитів.

12. Зниження температури від 37^оС до 3^оС приводить до зсуву розподілу еритроцитів за індексом сферичності в область менших значень за рахунок теплового стискання їх мембран. Розрахований за експериментальними даними коефіцієнт теплового стискання площі поверхні мембран еритроцитів становить 2,410^-3/С.

13. Вперше отримані співвідношення між транспортними характеристиками клітинних мембран (коефіцієнт фільтрації, коефіцієнт проникності та коефіцієнт відбиття для електронейтральної розчиненої речовини) та коефіцієнтами тертя між окремими компонентами для рухомої мембрани довільної форми.

Публікації автора:

1. Гордиенко Е.А., Гордиенко О.И., Иткин Ю.А. Термодинамическая модель пассивного переноса многокомпоненотной жидкости через замкнутую избирательно проницаемую мембрану//Криобиология и криомедицина.-1981.-9.-С.29-36.

2. Гордиенко О.И., Емец Б.Г., Жилякова Т.А., Шейкин В.И. Температурная зависимость водной диффузионной проницаемости мембран эритроцитов в средах с различной ионной силой//Биол.мембраны.-1985.-2, N3.-С.310-314.

3. Гордиенко Е.А., Гордиенко О.И. О механизме осмотического лизиса эритроцитов //Криобиология.-1986.-2.-С.23-25.

4. Гордиенко О.И., Гордиенко Е.А. Влияние температуры и состава среды на пассивную проницаемость мембран эритроцитов для ионов калия//Биол. мембраны.-1986.-3,№8.-С.869-872.

5. Стусь Л.К., Лоевский М.М., Липина О.В., Гордиенко О.И., Куракса В.М. Функциональная неравнозначность эритроцитов донорской крови в связи с их различной кислотной резистентностью//Гематол. и трансфузиол.-1988.-2.-С.49-52.

6. Стусь Л.К., Куракса В.М., Гордиенко О.И., Лоевский М.М. Прогнозирование степени повреждения эритроцитов при гипотермическом хранении крови по исходным показателям эритроцитарной суспензии//Гематол. и трансфузиол.-1988.-4.-С.44-48.

7. Гордиенко Е.А., Гордиенко О.И., Коваленко И.Ф., Смольянинова Е.И. К вопросу о механизме осмотического лизиса//Биол.мембраны.-1993.-10.-С.627-631.

8. Гордиенко Е.А., Гордиенко О.И., Коваленко И.Ф., Розанов Л.Ф. Экспериментальное изучение кинетики гипотонического и кислотного гемолиза эритроцитов человека методом малоуглового рассеяния// Пробл. криобиол.-1994.-1.-С.32-39.

9. Розанов Л.Ф., Смольянинова Е.И., Гордиенко О.И. К вопросу о роли мембраны и цитоматрикса в развитии криоповреждений клеток//Пробл. криобиол.-1994.-3.-С.12-18.

10. Гордиенко О.И., Панина Ю.Е., Коваленко И.Ф. Определение коеффициентов проницаемости мембран эритроцитов для криопротекторов//Вісник Харк. ун-ту.- 1998. -422. -Біофіз. вісник, вип.2.-С.59-63.

11. Гордієнко О.І. Коваленко І.Ф., Паніна Ю.Є. Фізико-математична модель та експериментальне визначення явища гіпотонічного гемолізу//Доповіді НАНУ.-1998.-11.-С.173-176.

12. Гордієнко Є.О., Гордієнко О.І., Коваленко І.Ф., Паніна Ю.Є., Алексєєв О.О. Фізико-математичний аналіз та експериментальне визначення щільності розподілу еритроцитів донорської і пуповинної крові людини за індексом сферичності//Вісник Харк.ун-ту.-2000.-488.-Біофіз.вісник, вип.1(6).-С.75-78.

13. Гордієнко Є.О., Гордієнко О.І., Васильченко Л.І., Коваленко І.Ф., Паніна Ю.Є. Проникність мембран еритроцитів донорської та пуповинної крові людини для молекул 1.2-пропандіолу і диметилсульфоксиду в діапазоні позитивних температур//Пробл. криобиол.-2001.-1.-С.25-27.

14. Грищенко В.И., Гордиенко О.И., Гончарук Е.И. Влияние перфторана на осмотическую хрупкость эритроцитов человека//Пробл.криобиол.-2001.-4.-С.12-16.

15. Гордієнко О.І., Македонська В.О., Коваленко І.Ф., Алексєєва Л.І. Щільність імовірності розподілу клітин за індексом сферичності в популяціях еритроцитів хворих на гіпо- та гіпертиреоз//Вісн.Харк.ун-ту.-2001.-528.-Біофіз.вісник, вип.2(9).-С.67-70.

16. Gordienko E.A., Gordienko O.I., Rozanov L.F. et al. The effect of nanosecond ultrawideband electromagnetic radiation on xenogeneic erythrocytes//Вопр. атомной науки и техники.-2001.-№5.-Серия:Ядерно-физические исследования (39).-С.194-196.

17. Гордієнко О.І., Гордієнко Є.О., Алексєєва Л.І., Коваленко І.Ф. Оцінка стану популяції еритроцитів людини по їх розподілу за індексом сферичності//Доповіді НАНУ.-2002.-10.-С.172-177.

18. Гордієнко О.І., Ліннік Т.П. Механізми проникання неелектролітів низки діолів крізь мембрани еритроцитів//Вісн.Харк.ун-ту.-2002.-568.- Біофіз.вісник, вип.2(11), С.43-47.

19. Гордієнко О.І. Фізико-математична модель дифузії малих електронейтральних молекул крізь білкові мембранні пори//Фізика живого.-2002.-2.-С.88-94.

20. Гордієнко О.І., Гордієнко Є.О., Ліннік Т.П., Компанієць А.М. Механізми проникання кріопротекторів крізь мембрани еритроцитів// Прбл.криобиол.-2002.-4.-С.9-15.

21. Гордієнко О.І., Ліннік Т.П. Проникність мембран еритроцитів людини до неелектролітів низки амідів//Вісн.Харк.ун-ту.-2003.-№593.-Біофіз.вісник.-вип.1(12).-С.92-96.

22. Гордієнко О.І., Гордієнко Є.О. Джерело ентропії і рівняння руху багатокомпонентного розчину//Вісн.Харк.ун-ту.-2003.-№593.-Біофіз. вісник.-вип.1(12).-С.74-78.

23. Гордієнко О.І. Вплив температури на проникність мембран еритроцитів до 1.2-пропандіолу та диметилсульфоксиду//Пробл.криобиол.-2003.-1.-С. 38-45.

24. Gordienko E.A., Gordienko Yu.E., Gordienko O.I. The physico-mathematical theory of human erythrocyte hypotonic hemolysis phenomenon//Cryo Letters. 2003.-24, 4.-Р.229-244.

25. Гордієнко О.І., Кощій С.В., Ліннік Т.П. Проникність мембран еритроцитів людини для гліцерину та його ефірних похідних// Фізика живого.-2003.-2.-С.29-37.

26. Гордієнко О.І. Оцінка коефіцієнта теплового розширення площі поверхні мембран еритроцитів за зсувом кривої розподілу еритроцитів за індексом сферичності//Вісн.Харк.ун-ту.-2003.-№606.-Біофіз. вісник.-вип.2(13).-С.78-81.

27. Гордієнко О.І., Гордієнко Є.О. Фізична інтерпретація коефіцієнтів пасивного масопереносу як коефіцієнтів тертя//Вісн.Харк.ун-ту.-2003.-№606.-Біофіз. вісник.-вип.2(13).-С.86-91.

28. Gordienko O.I., Linnik T.P., Gordienko E.O. Erythrocyte membrane permeability for a series of diols//Bioelectrochemistry.-2004.-62.-2.-P.115-118.

29. Gordienko O.I., Gordienko Yu.E, Makedonska V.O. Estimation of erythrocyte population state by spherical index distribution// Bioelectrochemistry.-2004.-62.-2.-P.119-122.

30. Пат. 41098А (Україна) МПК⁷ G01N33/49. Спосіб визначення коефіцієнта проникності еритроцитів для електрично нейтральних речовин./ Гордієнко Є.О., Гордієнко О.І., Гордієнко Ю.Є., Коваленко І.Ф.//2001.-Бюл.№7.

31. Пат. 47910А (Україна) МПК⁷ G01N33/49. Спосіб визначення щільності ймовірності розподілу еритроцитів за індексом сферичності./Гордієнко Є.О., Гордієнко О.І., Гордієнко Ю.Є., Коваленко І.Ф., Алексєєва Л.І.//2002.-Бюл.№7.

32. Гордиенко Е.А., Гордиенко О.И. Закон Аррениуса –методологический принцип криоконсервирования//Сб. научн. тр. ”Моделирование криобиологических процессов“, Харьков, 1990.-С.3-12.

33. Гордиенко О.И., Гордиенко Е.А., Розанов Л.Ф. Пассивная утечка ионов

калия из эритроцитов в средах, содержащих 1,2-пропандиол// Сб.научн.тр.”Физико-химические свойства и биологическое действие криопротекторов“,Харьков, 1990.-С.33-35.

34. Гордиенко О.И., Некоз И.А., Шейкин В.И. Водный диффузионный обмен и электрические характеристики эритроцитов в средах с криопротекторами//Сб.научн.тр. .”Физико-химические свойства и биологическое действие криопротекторов”, Харьков, 1990.-С.36-41.

35. Розанов Л.Ф., Гордиенко Е.А., Гордиенко О.И. и др. Фазовая теория строения клеток как основа для новой концепции криоповреждения и криозащиты//Сб.научн.тр.”Физико-химические процессы в криобиологических системах”, Харьков, 1991.-С.134-140.

36. Гордиенко О.И., Коваленко С.Е. Физический анализ взаимосвязи явлений гипотонического гемолиза и гипертонического криогемолиза// Сб. научн. тр. ”Актуальные вопросы репродуктологии и криомедицины”, Харьков, ХГМУ 1998, С.205-209.

37. Гордиенко О.И., Емец Б.Г., Жилякова Т.А., Шейкин В.И. Изучение водного транспорта через эритроцитарные мембраны в средах с различной ионной силой//Тез.1 Межд.конф.мол.ученых стран СЭВ, Братислава,1985.-С.36.

38. Пушкарь Н.С., Гордиенко О.И., и др. Физико-химические основы и перспективы развития технологии низкотемпературного консервирования биологических объектов//Тез. Междунар. конф. ”Достижения и перспективы развития криобиологии и криомедицины”, Харьков,1988.-С.79.

39. Гордиенко О.И. Влияние криопротекторов на проницаемость мембран эритроцитов для воды//Тез.2 Междунар.конф. “Успехи современной криобиологии”, Харьков, 1992.-С.67-68.

40. Gordiyenko E.О., Gordiyenko О.І., Коvalenko І.F., Rozanov L.F. Quantitative model of hypotonic lysis of cells and its experimental substantiation//The 31 Annual Meeting of the Sosiety for Cryobiology, Japan, 1994.-Р.28.

41. Гордієнко О.І., Паніна Ю.Є., Прокопюк О.С. Порівняльне вивчення властивостей мембран донорських та фетальних еритроцитів//Тези 1 з’їзду Українського товариства кріобіології і кріомедицини, Харків, 1995.-С.50-51.

42. Gordiyenko О.І., Gordiyenko E.О., Panina Yu.E., Prokopyuk О.S. Study of red blood cells membrane permeability using light scattering method//The 33 Annual Meeting of the Siciety for Cryobiology, USA, 1996.-Р.161.

43. Гордієнко О.І., Паніна Ю.Є., Коваленко І.Ф. Визначення коефіцієнтів проникності мембран еритроцитів для кріопротекторів//Тези 2 з’їзду

Укр.біоф.тов., Харків, 1998.-С.202.

44. Panina Yu.E., Gordiyenko E.О., Gordiyenko О.І., Коvalenko І.F. The determination of erythrocyte membrane permeability coefficient for cryoprotectants//The 36 Annual Meeting of the Society for Cryobiology, France, 1999.-Р.36.

45. Гордієнко О.І., Македонська В.О., Гордієнко Ю.Є. Біофізичні властивості еритроцитів при гіпо- та гіпертиреозі//Пробл.криобиол.- 2001.-3.- С.70. Тези доп. Всеукраїнської конф. ”Успіхи та перспективи розвитку кріобіології і кріомедицини”.

46. Годієнко О.І., Ліннік Т.П. Проникність мембран еритроцитів до неелектролітів низки діолів//Тези ІІІ з’їзду Укр.біоф.тов., Львів, 2002. С.116.

47. Gordiyenko О.І., Linnik Т.P. Permeability of erythrocyte membranes for a series of diols//The 14 Meeting of the European Association for Red Cell Research, France, 2003, Р.6-7.

48. Gordiyenko О.І., Gordiyenko Yu.E., Маkedonska V.О. Estimation of erythrocyte population state by the spherical index distribution//The 14 Meeting of the European Association for Red Cell Research, France, 2003, Р.39.