Changes in the structural and functional properties of erythrocytes in serous and purulent acute pyelonephritis

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Summary: to establish violations of the structural and functional properties of peripheral blood erythrocytes in serous and purulent acute pyelonephritis before and after conventional therapy.

Materials and methods. The structural and functional properties of erythrocytes of 62 patients with various forms of acute pyelonephritis, randomized by age, sex, and the minimum number of concomitant diseases in remission, were examined. Results and its discussion. In serous, to a greater extent, in the purulent form of acute pyelonephritis, violations of the usual ratio of erythrocyte membrane proteins responsible for the flexibility and shaping of the membrane, intracellular metabolism, stabilization and structure formation of the plasma membrane skeleton were established. Disturbances in the lipid content of erythrocyte membranes, which form the basis of the lipid framework of the plasma membrane and play a major role in the ordering of protein macromolecules and normal erythrocyte metabolism, were revealed. Conclusion. In the serous and purulent phases of inflammation, disturbances in the qualitative and quantitative variant of the protein and lipid fractions of the membranes cause functional changes in blood erythrocytes that are not normalized by standard treatment in the purulent form of the disease, which requires the development of correction methods.4

Conclusions: In patients with NDE before treatment, an increase in the level of only one representative of the investigated proteins of the circulating erythrocyte membrane out of 12, namely tropomyosin, was revealed, which can be used in the differential diagnosis of pyelonephritis forms. In patients with a purulent form of pyelonephritis, a more significant increase in lipid peroxidation processes, a weakening of the body’s antioxidant system, and a decrease in the adsorption characteristics of erythrocytes were revealed. Given the lack of effectiveness of basic treatment in relation to most indicators of the structural and functional properties of erythrocytes, it is necessary to include immunomodulatory and antioxidant drugs in the complex treatment for serous and purulent forms of acute pyelonephritis, which will help reduce complications and enhance regenerative processes.

Recommendations: to recommend to medical specialists to use indicators of structural and functional properties of erythrocytes in difficult cases of differential diagnosis of forms of acute pyelonephritis

About the authors

M. N. Shatokhin

Russian Medical Academy of Continuous Professional Education of Minzdrav of Russia

Author for correspondence.
Email: sh.77@mail.ru

D.Med.Sci., Professor at the Department of Endoscopic Urology

Russian Federation, Moscow

I. M. Kholimenko

Regional budgetary health care institution «Kursk Regional Multidisciplinary Clinical Hospital» of the Health Committee of the Kursk Region

Email: kholimenko@yandex.ru

Ph.D. in Medicine

Russian Federation, Kursk

V. I. Besprozvanniy

First Moscow State Medical University named after I.M. Sechenov (Sechenov University)

Email: sh.77@mail.ru

urologist, applicant for the Department of Clinical Immunology and Allergology, Faculty of Medicine

Russian Federation, Moscow

M. Y. Mavrin

Clinical Hospital of the Ministry of Internal Affairs of Russia in Moscow

Email: mavrin01@mail.ru

Ph.D, Urologist, Head of the Urological Department No. 2

Russian Federation, Moscow

E. N. Konoplja

Regional budgetary health care institution «Kursk Regional Multidisciplinary Clinical Hospital» of the Health Committee of the Kursk Region

Email: konoplya51@mail.ru

D.Med.Sci., Professor, Professor of the Department of Propaedeutics of Internal Diseases

Russian Federation, Kursk

O. V. Teodorovich

Russian Medical Academy of Continuous Professional Education of Minzdrav of Russia

Email: teoclinic1@gmail.com

D.Med.Sci., Professor, Head at the department of endoscopic urology, Head of the urological center

Russian Federation, Moscow

References

  1. Sinyakova L.A. Antibacterial therapy of acute pyelonephritis. Effective pharmacotherapy. 2016;11:34–39.
  2. Shevyakov M. A. Immunotherapy of infectious and inflammatory diseases of the urinary tract and its effectiveness. Urologiia. 2013;2:98-102.
  3. Kholimenko I.M., Konoplya A.I., Bratchikov O.I., Bystrova N.A., Mavrin M.Yu., Shatokhin M.N. Oxidant Stress in acute serous and purulent pyelonephritis. Nephrology. 2017;21(1):87–94.
  4. Kholimenko I.M., Bratchikov O.I, Dzharimok A.R., Shatokhin M.N., Mavrin M.Yu., Bystrova N.A. Laboratory efficacy of standard treatment for acute serous and purulent pyelonephritis. Kursk scientific and practical bulletin «Man and his health.» 2016;1:62–68.
  5. Borovskaya M.K., Kuznetsova E.E., Gorohova V.G., Koryakina L.B., Kurilskaya T.E., Pivovarov Yu.I. Structural and functional characteristics of the erythrocyte membrane and its change in pathologies of various genesis. Bulletin of the VSNC SO RAMS. 2010;3(73):334–354.
  6. Shishkina L.N., Shevchenko O.G. Blood erythrocyte lipids and their functional activity. Advances in modern biology. 2010;130(6):587–602.
  7. Lang F., Qadri S.M. Mechanism and significance eryptosis, the suicidal death of erythrocytes. Blood Purify. 2012;33(1-3):125–130.
  8. Konoplya A.I., Prokopenko L.G., Dolgareva S.A., Loktionov A.L., Konoplya A.A., Gavrilyuk V.P. Structural and functional properties of erythrocytes in normal and pathological conditions. Kursk.: KSMU Publishing. 2011; 199 p.
  9. Rother R.P., Bell L., Hillmen P., Gladwin M.T. The clinical sequelae of intravascular hemolysis and extracellular plasma hemoglobin: a novel mechanism of human disease. JAMA. 2005; 293(13):1653–1662.
  10. Minasyan H. Erythrocyte and blood antibacterial defense. Eur. J. Microbiol. Immunol. (Bp). 2014; 4(2):138–143.
  11. Serebryanaya N.B., Yakutseny P.P. Erythrocytes as bactericidal cells, participants and regulators of inflammation. Immunology. 2020;41(5):458-469.
  12. Konoplya A.I., Lazarenko V.A., Loktionov A.L. The relationship of immunometabolic and erythrocyte disorders with the etiology of acute pancreatitis. Kursk: Publishing House of GOU VPO KSMU of the Ministry of Health of Russia. 2013;162 р.
  13. Anderson H.L., Brodsky I.E., Mangalmurti N.S. The evolving erythrocyte: red blood cells as modulators of innate immunity. J. Immunol. 2018;201(5):1343–1351.
  14. Togaibaev A.A., Kurguzkin A.V., Rikun I.V. A method for diagnosing endogenous intoxication. Laboratory work. 1988;9:22–24.
  15. Shatokhin M.N., Kholimenko I.M., Dzharimok A.R., Mavrin M.Yu., Konoplya N.A., Chirkov S.V. The state of innate immunity before and after complex treatment for acute pyelonephritis. Immunopathology, allergology, infectology. 2016;1:57-63. doi: 10.14427/jipai.2016.1.57.
  16. Dodge G.T., Mitchell C., Hanahan D.J. The preparation and chemical characteristics of hemoglobin free ghosts of human eryrhrocytes. Arch. Biochem. Biophys. 1963;100:119–130.
  17. Laemli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacterophage T4. Nature. 1970; 227: 680.
  18. Fairbanks G., Steck D.F., Wallach T. Electrophoretic analysis of the major polypeptides of the human erythrocyte membrane. Biochemistry. 1971;10(13): 2606–2617.
  19. Krylov V.I., Vinogradov A.F., Efremova S.I. Method of thin-layer chromatography of erythrocyte membrane lipids. Laboratory work. 1984;4:205-06.
  20. Ilinykh T.Yu., Galyan S.L., Kadochnikov D.Yu., Baranov V.N. The effect of combined anesthesia on the development of oxidative stress in erythrocytes depending on the perfusion regimen during coronary artery bypass surgery. Bulletin of the Russian Military Medical Academy.
  21. Shevchenko O.G., Shishkina L.N. Analysis of the method of oxidative hemolysis of blood erythrocytes to assess the antioxidant and membrane-protective activity of natural and synthetic compounds. Successes of modern biology. 2014;134(2):133–148
  22. Bessonova N.S., Kadochnikova G.D. Effect of ketamine and sodium thiopental on the oxidative metabolism of erythrocyte and plasma lipids. Bulletin of the Tyumen State University. Ecology and nature management. 2011;5:130-6.
  23. Brovkina I.L., Bystrova N.A., Lazarenko V.A., Prokopenko L.G. Vitamins. Erythrocytes. Immunity. Kursk: KSMU Publishing House; 2013. 108 р.
  24. Konoplya A.I., Lazarenko V.A., Loktionov A.L. The relationship of immunometabolic and erythrocyte disorders with the etiology of acute pancreatitis. Kursk.: Publishing House of GOU VPO KSMU of the Ministry of Health of Russia. 2013;162 р.
  25. Purtle S.W., Horkan C.M., Moromizato T., Gibbons F.K., Christopher K.B. Nucleated red blood cells, critical illness survivors and postdischarge outcomes: a cohort study. Crit. Care. 2017;21(1):154.
  26. Kushnarenko N.N., Govorin A.V., Shcherbakova O.A. Clinical significance of disturbances in the composition of fatty acids in erythrocyte membranes and carbohydrate metabolism in patients with primary gout with arterial hypertension. Clinical medicine. 2012;11:51-3.
  27. Petrov A.M., Zefirov A.L. Cholesterol and lipid rafts of biological membranes. Role in secretion, reception and functioning of ion channels. Advances in the physiological sciences. 2013;44(1):17-38.
  28. Bessonova N.S., Kadochnikova G.D. Effect of ketamine and sodium thiopental on the oxidative metabolism of erythrocyte and plasma lipids. Bulletin of the Tyumen State University. Ecology and nature management. 2011;5:130-6.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig.1. The content of erythrocyte proteins in patients with serous and purulent pyelonephritis before (a) and after (b) treatment

Download (205KB)
3. Fig.2. The spectrum of erythrocyte lipids in patients with acute serous and purulent pyelonephritis before (a) and after (b) treatment

Download (191KB)

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».