Физико-химические свойства эритроцитов у пациентов с жировой болезнью печени

Цель исследования – изучить ассоциации вязкоупругих, электрических параметров эритроцитов и уровней жирных кислот их мембран, сыворотки крови у пациентов с жировой болезнью печени.

Материалы и методы. Обследованы 84 мужчины (средний возраст 48,4±13,9 года) с жировой болезнью печени (ЖБП) различного генеза (алкогольный, неалкогольный, смешанный – алкогольный + метаболический) со степенью фиброза 0–1 (FibroScan® 502 (Echosens, Франция). В соответствии с данными тестов NashTest, AshTest в составе FibroMax, ActiTest в составе FibroTest (BioPredictive, Франция) у 44 пациентов установлена минимальная некровоспалительная активность, у 40 пациентов – выраженная активность. Исследование электрических, вязкоупругих параметров эритроцитов проведено с помощью диэлектрофореза в неоднородном переменном электрическом поле с помощью электрооптической системы детекции клеток. Содержание жирных кислот (ЖК) в мембранах эритроцитов и сыворотке крови определено с помощью методов газовой хроматографии/масс-спектрометрии (Agilent 7000B (США).

Результаты. При анализе ассоциаций между электрическими, вязкоупругими параметрами эритроцитов и уровнями жирных кислот в их мембране и сыворотке крови установлено, что показатели эритроцитов, отражающие их способность к деформации (амплитуда деформации на частоте 106Гц, степень деформации на частоте 0,5×106Гц), состояние мембран (емкость), величину поверхностного заряда (дипольный момент, скорость движения клеток к электродам), резистентность эритроцитов (поляризуемость на разных частотах электрического поля, относительная поляризуемость), прямо коррелировали с уровнями омега‑3 ПНЖК в мембранах эритроцитов, сыворотке крови как их суммарным содержанием, так и концентрациями отдельных ЖК (эйкозапентаеновой, докозапентаеновой, докозагексаеновой), уровнем мононенасыщенной олеиновой ЖК, а также двух насыщенных ЖК (пентадекановой, маргариновой). Напротив, ассоциации с преобладающей частью насыщенных ЖК, как отдельных (особенно высокодостоверно – с пальмитиновой, стеариновой), так и суммарным содержанием, мононенасыщенных, ненасыщенных, в том числе полиненасыщенных, соотношений омега‑6/омега‑3 ПНЖК, НЖК/ННЖК, НЖК/ПНЖК оказались обратными. Обобщенный показатель жесткости клеток с высокой силой связи и статистической значимости был связан с эритроцитарным содержанием пальмитиновой (С16:0) (r=0,674, p<0,000001), стеариновой (С18:0) (r=0,443, p<0,000006), линолевой (C 18:2n‑6) (r=0,345, p=0,0006), суммарным содержанием насыщенных ЖК (r=0,640, p<0,000001), соотношениями омега‑6/омега‑3 ПНЖК (r=0,605, p<0,000001), НЖК/ПНЖК (r=0,428, p=0,000015). Наиболее тесными для уровня электропроводности мембран оказались корреляции с эритроцитарными уровнями пальмитиновой (r=0,551, p<0,000001), линолевой (r=0,470, p=0,000042), суммарными содержаниями насыщенных (r=0,484, p<0,000001), ненасыщенных (r=0,468, p<0,000001), мононенасыщенных (r=0,504, p<0,000001), омега‑6 ПНЖК (r=0,414, p=0,00003), а также с отношением омега‑6/омега‑3 ПНЖК (r=0,568, p<0,000001). Для индекса агрегации эритроцитов ассоциации высокой силы и статистической значимости выявлены в отношении эритроцитарных концентраций пальмитиновой (С16:0) (r=0,691, p<0,000001), стеариновой (С18:0) (r=0,486, p<0,000001), суммарного содержания НЖК (r=0,672, p<0,000001), соотношений омега‑6/омега‑3 ПНЖК (r=0,611, p<0,000001), НЖК/ННЖК (r=0,475, p<0,000001), НЖК/ПНЖК (r=0,478, p<0,000001). Индексы деструкции эритроцитов оказались прямо связанными с суммарным содержанием ненасыщенных ЖК как в мембранах эритроцитов, так и в сыворотке крови, эритроцитарным уровнем дигомо-γ-линоленовой кислоты (r=0,205, p=0,046) и обратно – с содержанием С15:0 (r= –0,224, p=0,028), С17:0 (r= –0,151, p=0,039) и олеиновой кислоты С18:1; c9 (r= –0,206, p=0,045).

Заключение. Выявленные ассоциации свидетельствуют о зависимости структурно-функциональных параметров эритроцитов от уровней и соотношений жирных кислот в их мембранах, сыворотке крови. Ухудшение реологических свойств крови у пациентов с жировой болезнью печени является фактором, ассоциированным с нарастанием гипоксии в ткани печени с потенциалом фиброгенеза и прогрессирования. Возможность модулировать электрические, вязкоупругие параметры эритроцитов с помощью воздействия жирных кислот, в том числе диетических, определяет новые дополнительные таргеты лечения пациентов с жировой болезнью печени.

1. Маев И. В., Андреев Д. Н., Кучерявый Ю. А. Метаболически ассоциированная жировая болезнь печени – заболевание XXI века. Consilium Medicum. 2022; 24 (5): 325–332.

2. Sharma B, John S. Nonalcoholic Steatohepatitis (NASH). 2023 Apr 7. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2025 Jan. PMID: 29262166.

3. Parthasarathy G, Revelo X, Malhi H. Pathogenesis of Nonalcoholic Steatohepatitis: An Overview. Hepatol Commun. 2020 Jan 14; 4 (4): 478–492. DOI: 10.1002/hep4.1479

4. Patrono D, De Stefano N, Vissio E. et al. How to Preserve Steatotic Liver Grafts for Transplantation. J Clin Med. 2023 Jun 12; 12 (12): 3982. DOI: 10.3390/jcm12123982

5. Ramalho FS, Fernandez-Monteiro I, Rosello-Catafau J, Peralta C. Hepatic microcirculatory failure. Acta Cir Bras. 2006;21 Suppl 1:48–53. DOI: 10.1590/s0102–86502006000700012

6. Brun JF, Varlet-Marie E, Myzia J. et al. Metabolic Influences Modulating Erythrocyte Deformability and Eryptosis. Metabolites. 2021 Dec 21; 12 (1): 4. DOI: 10.3390/metabo12010004

7. Farrell GC, Teoh NC, McCuskey RS. Hepatic microcirculation in fatty liver disease. Anat Rec (Hoboken). 2008 Jun; 291 (6): 684–92. DOI: 10.1002/ar.20715

8. Kim CY, Johnson H, Peltier S. et al. Deuterated Linoleic Acid Attenuates the RBC Storage Lesion in a Mouse Model of Poor RBC Storage. Front Physiol. 2022 Apr 26; 13: 868578. DOI: 10.3389/fphys.2022.868578

9. Rinella ME, Lazarus JV, Ratziu V. et al. NAFLD Nomenclature consensus group. A multisociety Delphi consensus statement on new fatty liver disease nomenclature. Hepatology. 2023 Dec 1; 78 (6): 1966–1986. DOI: 10.1097/HEP.0000000000000520

10. Yuan T, Cong Y, Meng J. et al. Arachidonic acid causes hidden blood loss-like red blood cell damage through oxidative stress reactions. J Surg Res. 2017 May 1; 211: 14–20. DOI: 10.1016/j.jss.2016.11.060

11. Кручинина М. В., Паруликова М. В., Белковец А. В., Громов А. А. Возможности использования электрических и вязкоупругих параметров эритроцитов для диагностики стеатогепатита у пациентов с жировой болезнью печени. РМЖ. Медицинское обозрение. 2023; 7 (5): 249–257.

12. Кручинина М. В., Белковец А. В., Паруликова М. В., Громов А. А. Жировая болезнь печени смешанного генеза: особенности электрических и вязкоупругих параметров эритроцитов. Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2023; 9: 185–196.

13. Кручинина М. В., Осипенко М. Ф., Паруликова М. В., Громов А. А. Электрические и вязкоупругие параметры эритроцитов в составе диагностических моделей для дифференцирования жировой болезни печени смешанного генеза от неалкогольной и алкогольной жировой болезни печени. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2024; 34 (3): 38–52.

14. Kruchinina MV, Osipenko MF, Parulikova MV, Gromov AA. Electrical and viscoelastic parameters of erythrocytes in diagnostic models for differentiating fatty liver disease of mixed genesis from non-alcoholic and alcoholic fatty liver disease. Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Proctology. 2024; 34 (3): 38–52. (In Russ.). DOI:10.22416/1382-4376-2024-1215-3218

15. Кручинина М. В., Осипенко М. Ф., Паруликова М. В. и др. Диагностические модели для дифференцирования жировой болезни печени алкогольного и неалкогольного генеза. Медицинский совет. 2024; 18 (15): 82–95.

16. Кручинина М. В., Паруликова М. В., Першина Н. Е., Кручинина Э. В. Жирные кислоты мембран эритроцитов как биомаркеры неалкогольной жировой болезни печени у мужчин. Атеросклероз. 2022; 18 (4): 362–380.

17. Ивашкин В. Т., Маевская М. В., Жаркова М. С. и др. Клинические рекомендации Российского общества по изучению печени, Российской гастроэнтерологической ассоциации, Российской ассоциации эндокринологов, Российской ассоциации геронтологов и гериатров и Национального общества профилактической кардиологии по диагностике и лечению неалкогольной жировой болезни печени. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2022; 32 (4): 104–140.

18. Алкогольная болезнь печени (АБП) у взрослых. Клинические рекомендации. 2021-2022-2023 (10.01.2022) / Утв. Минздравом РФ URL: http://disuria.ru/_ld/12/1219_kr21K70MZ.pdf (дата обращения: 12.05.2024). Текст: электронный.

19. Рекомендации экспертов ВНОК по диагностике и лечению метаболического синдрома (второй пересмотр). Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2009: 6 (2).

20. Munteanu M, Tiniakos D, Anstee Q. et al. FLIP Consortium and the FibroFrance Group. Diagnostic performance of FibroTest, SteatoTest and ActiTest in patients with NAFLD using the SAF score as histological reference. Aliment Pharmacol Ther. 2016 Oct; 44 (8): 877–89. DOI: 10.1111/apt.13770

21. Chen Z, Ma Y, Cai J. et al. Serum biomarkers for liver fibrosis. Clin Chim Acta. 2022 Dec 1; 537: 16–25. DOI: 10.1016/j.cca.2022.09.022

22. Ferraioli G, Monteiro LBS. Ultrasound-based techniques for the diagnosis of liver steatosis. World J. Gastroenterol. 2019; 25: 6053–6062. DOI: 10.3748/wjg.v25.i40.6053

23. Генералов К. В., Кручинина М. В., Сафатов А. С. и др. Диэлектрофорез в медицине. Новосибирск: ООО «Офсет-ТМ», 2024.

24. Кручинина М. В., Кручинин В. Н., Прудникова Я. И. и др. Исследование уровня жирных кислот мембран эритроцитов и сыворотки крови у пациентов с колоректальным раком г. Новосибирска. Успехи молекулярной онкологии. 2018; 5 (2): 50–61.

25. Kruchinina MV, Kruchinin VN, Prudnikova Ya I. et al. Study of the level of fatty acids in erythrocyte membranes and serum of patients with colorectal cancer in Novosibirsk. Advances in Molecular Oncology. 2018; 5 (2): 50–61. (In Russ.). DOI: 10.17650/2313-805X-2018-5-2-50-61

26. Кручинина М. В., Паруликова М. В., Курилович С. А. и др. Возможности метода диэлектрофореза эритроцитов в дифференцировании жировой болезни печени алкогольного и неалкогольного генеза у мужчин. Атеросклероз. 2020; 16 (4): 27–42.

27. Кручинина М. В., Паруликова М. В., Белковец А. В. и др. Особенности жирнокислотного профиля мембран эритроцитов у пациентов с жировой болезнью печени алкогольного генеза. Медицинский совет. 2023; 17 (18): 146–158.

28. Кручинина М. В., Белковец А. В., Паруликова М. В., Громов А. А. Атерогенные черты профиля жирных кислот мембран эритроцитов пациентов с жировой болезнью печени смешанного генеза. Атеросклероз. 2023; 19 (4): 350–368.

29. Mitra S, De A, Chowdhury A. Epidemiology of non-alcoholic and alcoholic fatty liver diseases. Transl Gastroenterol Hepatol. 2020 Apr 5; 5: 16. DOI: 10.21037/tgh.2019.09.08

30. Buzzetti E, Pinzani M, Tsochatzis EA. The multiple-hit pathogenesis of non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). Metabolism. 2016 Aug; 65 (8): 1038–48. DOI: 10.1016/j.metabol.2015.12.012

31. Long MT, Gandhi S, Loomba R. Advances in non-invasive biomarkers for the diagnosis and monitoring of non-alcoholic fatty liver disease. Metabolism. 2020 Oct; 111S: 154259. DOI: 10.1016/j.metabol.2020.154259

32. Dushianthan A, Cusack R, Koster G. et al. Insight into erythrocyte phospholipid molecular flux in healthy humans and in patients with acute respiratory distress syndrome. PLoS One. 2019 Aug 27; 14 (8): e0221595. DOI: 10.1371/journal.pone.0221595

33. Anderson HL, Brodsky IE, Mangalmurti NS. The Evolving Erythrocyte: Red Blood Cells as Modulators of Innate Immunity. J Immunol. 2018 Sep 1; 201 (5): 1343–1351. DOI: 10.4049/jimmunol.1800565

34. Papadopoulos C, Tentes I, Anagnostopoulos K. Red Blood Cell Dysfunction in Non-Alcoholic Fatty Liver Disease: Marker and Mediator of Molecular Mechanisms. Maedica (Bucur). 2020 Dec; 15 (4): 513–516. DOI: 10.26574/maedica.2020.15.4.513

35. Papadopoulos C, Tentes I, Anagnostopoulos K. Erythrocytes Contribute to the Immunometabolic Cross-Talk. Immunometabolism. 3 (2): e210015, April 2021. DOI: 10.20900/immunometab20210015

36. Sun K, Zhang Y, D’Alessandro A. et al. Sphingosine-1-phosphate promotes erythrocyte glycolysis and oxygen release for adaptation to high-altitude hypoxia. Nat. Commun. 2016; 7: 12086. DOI: 10.1038/ncomms12086

37. Sun K, D’Alessandro A, Ahmed MH. et al. Structural and Functional Insight of Sphingosine 1-Phosphate-Mediated Pathogenic Metabolic Reprogramming in Sickle Cell Disease. Sci. Rep. 2017; 7: 15281. DOI: 10.1038/s41598-017-13667-8

38. Tutino V, De Nunzio V, Donghia R. et al. Significant Increase in Oxidative Stress Indices in Erythrocyte Membranes of Obese Patients with Metabolically-Associated Fatty Liver Disease. J Pers Med. 2024 Mar 18; 14 (3): 315. DOI: 10.3390/jpm14030315

39. Benson TW, Weintraub N, Kim HW. et al. A single high-fat meal provokes pathological erythrocyte remodeling and increases myeloperoxidase levels: Implications for acute coronary syndrome. Lab. Investig. 2018; 98: 1300–1310. DOI: 10.1038/s41374-018-0038-3

40. Ferreri C, Sansone A, Ferreri R. et al. Fatty Acids and Membrane Lipidomics in Oncology: A Cross-Road of Nutritional, Signaling and Metabolic Pathways. Metabolites. 2020; 10: 345. DOI: 10.3390/metabo10090345

41. Abbott SK, Else PL, Atkins TA, Hulbert AJ. Fatty acid composition of membrane bilayers: Importance of diet polyunsaturated fat balance. Biochim. Biophys. Acta. 2012; 1818: 1309–1317. DOI: 10.1016/j.bbamem.2012.01.011

42. Ferreri C, Masi A, Sansone A. et al. Fatty Acids in Membranes as Homeostatic, Metabolic and Nutritional Biomarkers: Recent Advancements in Analytics and Diagnostics. Diagnostics. 2016; 7: 1. DOI: 10.3390/diagnostics7010001

43. Monserrat-Mesquida M, Quetglas-Llabres M, Capo X. et al. Metabolic Syndrome is Associated with Oxidative Stress and Proinflammatory State. Antioxidants. 2020; 9: 236. DOI: 10.3390/antiox9030236

44. Schieber M, Chandel NS. ROS function in redox signaling and oxidative stress. Curr. Biol. 2014; 24: R 453–R 462. DOI: 10.1016/j.cub.2014.03.034

45. Olusi S. O. Obesity is an independent risk factor for plasma lipid peroxidation and depletion of erythrocyte cytoprotectic enzymes in humans. Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord. 2002; 26: 1159–1164. DOI: 10.1038/sj.ijo.0802066

46. Cazzola R, Rondanelli M, Russo-Volpe S. et al. Decreased membrane fluidity and altered susceptibility to peroxidation and lipid composition in overweight and obese female erythrocytes. J. Lipid. Res. 2004; 45: 1846–1851. DOI: 10.1194/jlr.M300509-JLR 200

47. Wupperfeld D, Fricker G, Bois De Fer B. et al. Essential phospholipids decrease apoptosis and increase membrane transport in human hepatocyte cell lines. Lipids Health Dis. 2022 Sep 24; 21 (1): 91. DOI: 10.1186/s12944-022-01698-8

48. Jang B, Han JW, Sung PS. et al. Hemorheological Alteration in Patients Clinically Diagnosed with Chronic Liver Diseases. J Korean Med Sci. 2016 Dec; 31 (12): 1943–1948. DOI: 10.3346/jkms.2016.31.12.1943

49. Lockwood SY, Erkal JL, Spence DM. Endothelium-derived nitric oxide production is increased by ATP released from red blood cells incubated with hydroxyurea. Nitric Oxide. 2014; 38: 1–7. DOI: 10.1016/j.niox.2014.02.003

50. Chen J, Chen J, Fu H. et al. Hypoxia exacerbates nonalcoholic fatty liver disease via the HIF‑2α/PPARα pathway. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2019 Oct 1; 317 (4): E 710–E 722. DOI: 10.1152/ajpendo.00052.2019

51. Saraswathi V, Kumar N, Gopal T. et al. Lauric Acid versus Palmitic Acid: Effects on Adipose Tissue Inflammation, Insulin Resistance, and Non-Alcoholic Fatty Liver Disease in Obesity. Biology (Basel). 2020 Oct 22; 9 (11): 346. DOI: 10.3390/biology9110346

52. Yoo W, Gjuka D, Stevenson HL. et al. Fatty acids in non-alcoholic steatohepatitis: Focus on pentadecanoic acid. PLoS One. 2017 Dec 15; 12 (12): e0189965. DOI: 10.1371/journal.pone.0189965

53. Jenkins B, West JA, Koulman A. A review of odd-chain fatty acid metabolism and the role of pentadecanoic Acid (c15:0) and heptadecanoic Acid (c17:0) in health and disease. Molecules. 2015 Jan 30; 20 (2): 2425–44. DOI: 10.3390/molecules20022425

54. Khaw KT, Friesen MD, Riboli E, et al. Plasma phospholipid fatty acid concentration and incident coronary heart disease in men and women: the EPIC-Norfolk prospective study. PLoS Med. 2012; 9 (7): e1001255. DOI: 10.1371/journal.pmed.1001255

55. Forouhi NG, Koulman A, Sharp SJ. et al. Differences in the prospective association between individual plasma phospholipid saturated fatty acids and incident type 2 diabetes: the EPIC–InterAct case-cohort study. Lancet Diabetes Endocrinol. 2014 Oct; 2 (10): 810–8. DOI: 10.1016/S2213-8587 (14) 70146-9

56. Yuan T, Fan WB, Cong Y. et al. Linoleic acid induces red blood cells and hemoglobin damage via oxidative mechanism. Int J Clin Exp Pathol. 2015 May 1; 8 (5): 5044–52.

57. Kim CY, Larsen HJ, Spitalnik SL. et al. Low-Dose Dietary Fish Oil Improves RBC Deformability without Improving Post-Transfusion Recovery in Mice. Nutrients. 2023; 15: 4456. DOI: 10.3390/nu15204456

58. Banerjee A, Dey T, Majumder R. et al. Oleic acid prevents erythrocyte death by preserving haemoglobin and erythrocyte membrane proteins. Free Radic Biol Med. 2023 Jun; 202: 17–33. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2023.03.019

59. Spengler MI, Svetaz MJ, Leroux MB. et al. Lipid peroxidation affects red blood cells membrane properties in patients with systemic lupus erythematosus. Clin Hemorheol Microcirc. 2014; 58 (4): 489–95. DOI: 10.3233/CH-131716

60. Liu ZL, Li H, Qiang Y. et al. Computational modeling of biomechanics and biorheology of heated red blood cells. Biophys J. 2021 Nov 2; 120 (21): 4663–4671. DOI: 10.1016/j.bpj.2021.09.038

61. Marrone A, Ballantyne J. Changes in dry state hemoglobin over time do not increase the potential for oxidative DNA damage in dried blood. PLoS One. 2009; 4: e5110. DOI: 10.1371/journal.pone.0005110

62. Pimenova T, Pereira CP, Gehrig P. et al. Quantitative mass spectrometry defines an oxidative hotspot in hemoglobin that is specifically protected by haptoglobin. J Proteome Res. 2010; 9: 4061–4070. DOI: 10.1021/pr100252e

63. Niki E. Lipid peroxidation: physiological levels and dual biological effects. Free Radic Biol Med. 2009 Sep 1; 47 (5): 469–84. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2009.05.032

64. Wilson MT, Reeder BJ. The peroxidatic activities of Myoglobin and Hemoglobin, their pathological consequences and possible medical interventions. Mol Aspects Med. 2022 Apr; 84: 101045. DOI: 10.1016/j.mam.2021.101045

65. Chistyakov DV, Gavrish GE, Goriainov SV. et al. Oxylipin Profiles as Functional Characteristics of Acute Inflammatory Responses in Astrocytes Pre-Treated with IL-4, IL-10, or LPS. Int J Mol Sci. 2020 Mar 5; 21 (5): 1780. DOI: 10.3390/ijms21051780

66. Gutiérrez S, Svahn SL, Johansson ME. Effects of Omega-3 Fatty Acids on Immune Cells. Int J Mol Sci. 2019 Oct 11; 20 (20): 5028. DOI: 10.3390/ijms20205028

67. Bentzen PJ, Lang F. Effect of anandamide on erythrocyte survival. Cell. Physiol. Biochem. 2007; 20: 1033–1042. DOI: 10.1159/000110714

68. Takić M, Ranković S, Girek Z, et al. Current Insights into the Effects of Dietary α-Linolenic Acid Focusing on Alterations of Polyunsaturated Fatty Acid Profiles in Metabolic Syndrome. Int J Mol Sci. 2024 Apr 30; 25 (9): 4909. DOI: 10.3390/ijms25094909

69. Immenschuh S, Baumgart-Vogt E, Mueller S. Heme oxygenase-1 and iron in liver inflammation: a complex alliance. Curr Drug Targets. 2010 Dec; 11 (12): 1541–50. DOI: 10.2174/1389450111009011541

70. Rother RP, Bell L, Hillmen P, Gladwin MT. The clinical sequelae of intravascular hemolysis and extracellular plasma hemoglobin: a novel mechanism of human disease. JAMA. 2005 Apr 6; 293 (13): 1653–62. DOI: 10.1001/jama.293.13.1653

71. Camus SM, De Moraes JA, Bonnin P. et al. Circulating cell membrane microparticles transfer heme to endothelial cells and trigger vasoocclusions in sickle cell disease. Blood. 2015 Jun 11; 125 (24): 3805–14. DOI: 10.1182/blood-2014-07-589283