مطالعه بيوفيزيكي اثر سن بر پروتئين هاي اسكلت غشاي اريتروسيت و هموگلوبين در موش هاي صحرايي بالغ

Biophysical Study of the Effect of Age on Erythrocyte Membrane Skeleton Proteins and Hemoglobin in Mature Rats

افزايش سن با تغييراتي در عملكرد بافت ها و سلول ها ازجمله غشاي سلولي ارتباط دارد. اريتروسيت ها يكي از مناسب ترين مدل‌هاي زيستي براي مطالعه اثر افزايش سن بر روي رفتار سلولي مي باشند، زيرا برخلاف سلول هاي ديگر هسته و ديگر اندامك هاي سلولي ندارند و تغييرات آن ها با تغيير در جذب نور ماوراي بنفش و مريي(UV-Visible) همراه است. همچنين از ديدگاه بيوفيزيكي، خصوصيات پروتيين هاي اسكلت غشاي اريتروسيت ها و هموگلوبين موجود در سيتوپلاسم آن‌ها كه داراي قابليت تغييرشكل پذيري مي باشند، از اهميت قابل توجهي برخوردارند. با افزايش سن ميزان تراكم و چسبندگي اريتروسيت ها افزايش يافته و قابليت تغيير شكل پذيري آن ها كاهش مي يابد. همچنين با افزايش سن تمايل هموگلوبين به اكسيژن بيشتر شده و رهايش اكسيژن به بافت ها به دشواري صورت مي گيرد. لذا در اين گزارش به بررسي اثر سن بر روي تغييرات ساختاري و ترموديناميكي پروتيين هاي اسكلت غشاي اريتروسيت ها و هموگلوبين در موش هاي صحرايي بالغ با استفاده از روش هاي طيف سنجي دورنگ نمايي دوراني (CD)، مادون قرمز (FTIR)، ماورا بنفش و مريي (UV-Visible) و كالريمتر روبشي تفاضلي (DSC) پرداخته شده است. نتايج نشان داد كه افزايش سن در موش هاي صحرايي بالغ، منجر به فشردگي ساختار پروتيين هاي اسكلت غشاي اريتروسيت ها مي شود. بدين ترتيب انعطاف پذيري اريتروسيت ها كاهش مي يابد. همچنين فشردگي و سختي ساختار هموگلوبين افزايش مي يابد، بطوري كه اتصال آهن به اكسيژن با شدت بيشتري همراه و رهايش اكسيژن به بافت ها كمتر مي شود.

The aging process is related to some functional changes of the tissues and cells, including cell membrane. Erythrocytes, are among the most suitable biological models to study the effect of aging on cell function, as they have no nuclei and other organelles. Moreover, any alterations of erythrocytes are accompanied by changes in absorbance detection in UV-visible emission. Also, the biophysical properties of the erythrocyte membrane skeleton proteins and hemoglobin, play important roles in deformability of erythrocytes. Furthermore, the erythrocytes’ deformability and aggregation declines and increases respectively, during aging process. Also hemoglobin affinity to oxygen increases and oxygen release to the tissues decreases in aging process. Therefore in this report the effect of age on structural and thermodynamical changes of erythrocyte membrane skeleton proteins and hemoglobin in mature rats are studied by different spectroscopy methods like circular dichroism (CD), FTIR, UV-Visible and differential scanning calorimetry (DSC). The results showed that aging of the rats’ erythrocytes leads to the compactness of erythrocytes membrane skeletal proteins structure. Thus, the reduction in erythrocytes flexibility and increment in the compactness and rigidity of the hemoglobin structure occur. Accordingly, these changes result in more severe iron binding to oxygen and decrease in oxygen delivery to the tissues.