Коефіцієнти проникності мембран ентероцитів миші для води і кріопротекторів

Abstract

Визначення осмотичної реакції клітин і транспортних властивостей мембрани є необхідною ланкою кріобіологічних досліджень і розробки оптимальних умов кріоконсервування конкретних видів клітин. У роботі волюмометричним методом встановлено коефіцієнти проникності ентероцитів миші для води та кріопротекторів: етиленгліколю (ЕГ), гліцерину, 1,2-пропандіолу (1,2-ПД) та диметилсульфоксиду (ДМСО). Експериментально визначені часові залежності об'єму клітин за їх контакту з гіпертонічними розчинами кріопротекторів апроксимували чисельними рішеннями системи нелінійних рівнянь, які описують цю залежність у наближенні лінійної термодинаміки необоротних процесів. Показано, що коефіцієнти фільтрації вірогідно не відрізняються між собою в розчинах кріопротекторів 1,2-ПД, ДМСО та гліцерину ((1,42; 1,3; 1,24)×10–14 м3 /H·с відповідно) та є майже у два рази більшими у розчині ЕГ (2,4×10–14 м3/H·с). Мембрани ентероцитів миші мають найбільший коефіцієнт проникності до ЕГ – 4,79×10–7 м/с, що, ймовірно, пов’язано з його негативною дією на мембрани ентероцитів. Для 1,2-ПД, ДМСО та гліцерину коефіцієнт проникності становить (0,672; 0,530; 0,134)×10–7 м/с відповідно. Отримані дані можуть бути використані для підбору оптимального режиму кріоконсервування цих клітин.

Определение осмотической реакции клеток и транспортных свойств мембраны является необходимым звеном криобиологических исследований и разработки оптимальных условий криоконсервирования конкретных видов клеток. В работе с помощью волюмометрического метода установлены коэффициенты проницаемости энтероцитов мыши для воды и криопротекторов: этиленгликоля (ЭГ), глицерина, 1,2-пропандиола (1,2-ПД) и диметилсульфоксида (ДМСО). Экспериментально полученные временные зависимости объема клеток при их контакте с гипертоническими растворами криопротекторов аппроксимировали численными решениями системы нелинейных уравнений, описывающих эту зависимость в приближении линейной термодинамики необратимых процессов. Показано, что коэффициенты фильтрации достоверно не отличаются между собой в растворах криопротекторов 1,2-ПД, ДМСО и глицерина ((1,42; 1,3; 1,24)×10–14 м3/H·с соответственно) и почти в два раза больше в растворе ЭГ (2,4×10–14 м3/H·с). Наибольший коэффициент проницаемости мембран энтероцитов мыши получен для ЭГ – 4,79×10–7 м/с, что, вероятно, связано с его негативным действием на мембраны энтероцитов. Для 1,2-ПД, ДМСО и глицерина коэффициент проницаемости составляет (0,672; 0,530; 0,134)×10–7 м/с соответственно. Полученные данные могут быть использованы для подбора оптимального режима криоконсервирования этих клеток.

Osmotic response of cells and transport properties of membrane are essential for cryobiological research in terms of choosing the optimal conditions to cryopreserve the specific cell type. In the present study we have found the permeability coefficients of murine enterocytes to water and such cryoprotectants as: ethylene glycol (EG), glycerol, 1,2-propanediol (1,2-PD) and dimethyl sulfoxide (DMSO). The experimental time dependencies of cell volume revealed during their contact with hypertonic solutions of cryoprotectants were fitted with numeric solutions of nonlinear equations describing this dependence in terms of linear thermodynamics of irreversible processes. The found filtration coefficients had no significant differences in cryoprotectant solutions of 1,2-PD, DMSO and glycerol ((1.42; 1.3; 1.24)×10–14 m3 /N·sec, respectively) and were almost twice higher in EG solution (2.4)×10–14 m3 /N·sec). The membranes of murine enterocytes showed the highest penetration rate for EG 4.79×10–7 m/s which was probably due to its negative effect on enterocyte membranes. Permeability coefficient for 1,2-PD, DMSO and glycerol was (0.672; 0.530; 0.134)×10–7 m/s, respectively. The obtained data can be used in selection of the most proper regimen of cryopreservation for these cells.