Himičeskaâ fizikaHimičeskaâ fizikaХимическая физика0207-401XThe Russian Academy of Sciences68651410.31857/S0207401X25060049Kinetics and mechanism of chemical reactions, catalysisКинетика и механизм химических реакций, катализResearch ArticleKinetic Model of Erythrocyte Hemolysis Under the Action of an Azo Generator of Peroxide RadicalsКинетитическая модель гемолиза эритроцитов под действием азогенератора пероксидных радикаловPsikhaB. L.ПсихаБ. Л.
Russian Federation
psi@icp.ac.ruSokolovaE. M.СоколоваЕ. М.
Russian Federation
psi@icp.ac.ruDubenskayaN. A.ДубенскаяН. А.
Russian Federation
psi@icp.ac.ruNeshevN. I.НешевН. И.
Russian Federation
psi@icp.ac.ruFederal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the Russian Academy of SciencesФедеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наукLomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет им. М.В. Ломоносова0406202544655660107202501072025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0207-401X/article/view/686514

A kinetic model of hemolysis of erythrocyte suspension under the action of the azo generator of peroxide radicals AAPH has been developed. The model is based on the assumption of cell hemolysis as a macroscopic consequence of the process of lipid peroxidation developing in the lipid region of the membrane, that lead to the accumulation of a certain molecular product, the critical concentration of which causes hemolysis. The kinetic component of the model is implemented as a solution to the direct problem of chemical kinetics with an obtainment of kinetic curves of formation of the supposed hemolysis factors. Due to the heterogeneity of the erythrocyte population, their morphological and other characteristics, including the response to the effect of the hemolytic factor, are statistically distributed. In this regard, the Gaussian normal distribution function was used as a mathematical basis for an accurate solution to the problem of the relationship between the degree of hemolysis and the concentration of the acting factor. This made it possible to describe the results of the hemolytic experiment with a good approximation.

Разработана кинетическая модель гемолиза суспензии эритроцитов под действием азогенератора пероксидных радикалов AAPH, основанная на предположении о гемолизе клетки как макроскопическом следствии развивающегося в липидной области мембраны процесса пероксидного окисления липидов, приводящего к накоплению определенного молекулярного продукта, критическая концентрация которого вызывает гемолиз. Кинетические кривые образования предполагаемых факторов гемолиза рассчитаны в результате решения прямой задачи химической кинетики. Из-за гетерогенности популяции эритроцитов их морфологические и иные характеристики, включая отклик на воздействие гемолитического фактора, оказываются статистически распределенными. В связи с этим в качестве математической основы для точного решения задачи о взаимосвязи степени гемолиза с концентрацией действующего фактора была использована функция нормального распределения Гаусса. Это позволило с хорошим приближением описать результаты гемолитического эксперимента.

peroxidation of lipidserythrocyte hemolysisAAPHkinetic modellingnormal distributionпероксидное окисление липидовгемолиз эритроцитовAAPHкинетическое моделированиенормальное распределениеПравительство Российской ФедерацииGovernment of the Russian Federation124020500019-2Sæbø I.P., Bjørås M., Franzyk H. et al. // Intern. J. Mol. Sci. 2023. V. 24(3). Article 2914. https://doi.org/10.3390/ijms24032914Sæbø I.P., Bjørås M., Franzyk H. et al. // Intern. J. Mol. Sci. 2023. V 24(3). Article 2914. https://doi.org/10.3390/ijms24032914Shevchenko O.G. // Bioorg. Khimiya. 2024. V. 50. № 6. P. 720. https://doi.org/10.31857/s0132342324060026Шевченко О.Г. // Биоорган. химия. 2024. Т. 50. № 6. С. 720. https://doi.org/10.31857/s0132342324060026Niki E. // Methods Enzymol. 1990. V. 186. P. 100. https://doi.org/10.1016/0076-6879(90)86095-DShevchenko O.G., Shishkina L.N. // Usp. Sovrem. Biol. 2014. V. 134. № 2. P. 133.Шевченко О.Г., Шишкина Л.Н. // Успехи соврем. биологии. 2014. Т. 134. № 2. С. 133.Sato Y., Kamo S., Takahashi T. et al. // Biochemistry. 1995. V. 34. № 28. P. 8940. https://doi.org/10.1021/bi00028a002Celedón G., Rodriguez I., España J. et al. // Free Radical Res. 2001. V. 34. P. 17. https://doi.org/10.1080/10715760100300031López-Alarcón C., Fuentes-Lemus E., Figueroa J.D. et al. // Free Radical Biol. Med. 2020. V. 160. P. 78. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2020.06.021Sokolova E.M., Dubenskaya N.A., Psikha B.L., Neshev N.I. // Biophysics. 2023. V. 68. № 4. P. 705. https://doi.org/10.31857/S0006302923040099Соколова Е.М., Дубенская Н.А., Психа Б.Л., Нешев Н.И. // Биофизика. 2023. Т. 68. № 4. С. 705. https://doi.org/10.31857/S0006302923040099Werber J., Wang Y.J., Milligan M. et al. // J. Pharm. Sci. 2011. V. 100. № 8. P. 3307. https://doi.org/10.1002/jps.22578Wahl R.U.R., Zeng L., Madison S.A. et al. // J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2. 1998. № 9. P. 2009. https://doi.org/10.1039/A801624KKrainev A.G., Bigelow D.J. // Ibid. 1996. № 4. P. 747. https://doi.org/10.1039/P29960000747Krainev A.G. , Bigelow D.J. // Ibid. 1996. № 4. P. 747. https://doi.org/10.1039/P29960000747Niki E., Komuro E., Takahashi M. et al. // J. Biol. Chem. 1988. V. 263. № 36. P. 19809. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(19)77707-2Gerasimov G.Ya., Levashov V.Yu. // Khim. Fizika. 2023. V. 42. № 8. P. 12. https://doi.org/10.31857/S0207401X23080046Герасимов Г.Я., Левашов В.Ю. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 8. С. 12. https://doi.org/10.31857/S0207401X23080046Arsentiev S.D., Davtyan A.G., Manukyan Z.O. et al. // Khim. Fizika. 2024. V. 43. № 1. P. 39. https://doi.org/10.31857/S0207401X24010044Арсентьев С.Д., Давтян А.Г., Манукян З.О. и др. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 1. С. 39. https://doi.org/10.31857/S0207401X24010044Rusina I.F., Veprintsev T.L., Vasiliev R.F. // Khim. Fizika. 2022. V. 41. № 2. P. 12. https://doi.org/10.31857/S0207401X22020108Русина И.Ф., Вепринцев Т.Л., Васильев Р.Ф. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 2. С. 12. https://doi.org/10.31857/S0207401X22020108Molodochkina S.V., Loshadkin D.V., Pliss E.M. // Khim. Fizika. 2024. V. 43. № 1. P. 52. https://doi.org/10.31857/S0207401X24010063Молодочкина С.В., Лошадкин Д.В., Плисс Е.М. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 1. С. 52. https://doi.org/10.31857/S0207401X24010063Moskalenko I.V., Tikhonov I.V. // Khim. Fizika. 2022. V. 41. № 7. P. 18. https://doi.org/10.31857/S0207401X22070123Москаленко И.В., Тихонов И.В. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 7. С. 18. https://doi.org/10.31857/S0207401X22070123Serebryakova O.V., Govorin A.V., Prosyanik V.I. et al. // Kazan. Med. Zhurn. 2008. V. 89. № 2. P. 132.Серебрякова О.В., Говорин А.В., Просяник В.И. и др. // Казан. мед. журн. 2008. Т. 89. № 2. С. 132.Harris W.S., Pottala J.V., Varvel S.A. et al. // Prostaglandins Leukot. Essent. Fatty Acids. 2013. V. 88. № 4. P. 257. https://doi.org/10.1016/j.plefa.2012.12.004Denisov E.T., Afanas’ev I.B. Oxidation and antioxidants in organic chemistry and biology. Boca Raton (USA): CRC Press, 2005. https://doi.org/10.1201/9781420030853Denisov E.T., Afanas’ev I.B., Oxidation and antioxidants in organic chemistry and biology. Boca Raton (USA): CRC Press, 2005. https://doi.org/10.1201/9781420030853Chow C.K. // Amer. J. Clin. Nutr. 1975. V. 28. № 7. P. 756. https://doi.org/10.1093/ajcn/28.7.756Chow С.K. //Amer. J. Clin. Nutr. 1975. V. 28. № 7. P. 756. https://doi.org/10.1093/ajcn/28.7.756Oxy Radicals and Their Scavenger Systems / Eds. Cohen G., Greenwald R.A. Amsterdam: Elsevier Science Publ., 1983. V. 1. P. 26.Remorova A.A., Roginsky V.A. // Kinet. Katal. 1991. V. 32. № 4. P. 808.Реморова А.А., Рогинский В.А. // Кинетика и катализ. 1991. Т. 32. № 4. С. 808.Mukai K., Sawada K., Kohno Y. et al. // Lipids. 1993. V. 28. P. 747. https://doi.org/10.1007/BF02535998Ouchi A., Ishikura M., Konishi K. et al. // Ibid. 2009. V. 44. № 10. P. 935. https://doi.org/10.1007/s11745-009-3339-xGuéraud F., Atalay M., Bresgen N. et al. // Free Radical Res. 2010. V. 44. № 10. P. 1098. https://doi.org/10.3109/10715762.2010.498477Valgimigli L. // Biomolecules. 2023. V. 13. № 9. Article 1291. https://doi.org/10.3390/biom13091291Yoshida Y., Umeno A., Shichiri M. // J. Clin. Biochem. Nutr. 2013. V. 52. № 1. P. 9. https://doi.org/10.3164/jcbn.12-112Dahle L.K., Hill E.G., Holman R.T. // Arch. Biochem. Biophys. 1962. V. 98. № 2. P. 253. https://doi.org/10.1016/0003-9861(62)90181-9Pryor W.A., Stanley J.P., Blair E. // Lipids. 1976. V. 11. № 5. P. 370. https://doi.org/10.1007/BF02532843Pryor W.A., Stanley J.P., Blair E. // Lipids. 1976. V. 11. № 5. Р. 370. https://doi.org/10.1007/BF02532843Kreuzer F., Yahr W.Z. // J. Appl. Physiol. 1960. V. 15. P. 1117. https://doi.org/10.1152/jappl.1960.15.6.1117Kreuzer F., Yahr W. Z. // J. Appl. Physiol. 1960. V. 15. P. 1117. https://doi.org/10.1152/jappl.1960.15.6.1117Ivkov V.G., Berestovsky G.N. Lipid bilayer of biological membranes. Moscow: Nauka, 1982.Ивков В.Г., Берестовский Г.Н. Липидный бислой биологических мембран. М.: Наука, 1982.Waugh R.E., Sarelius I.H. // Amer. J. Physiol. 1996. V. 271. № 6. P. 1847. https://doi.org/10.1152/ajpcell.1996.271.6.C1847Dupuy A.D., Engelman D.M. // PNAS. 2008. V. 105. № 8. P. 2848. https://doi.org/10.1073/pnas.0712379105Shurkhina E.S., Nesterenko V.M., Tsvetayeva N.V. et al. // Klin. Lab. Diagn. 2014. № 6. P. 41.Шурхина Е.С., Нестеренко В.М., Цветаева Н.В. и др. // Клин. лаб. диагност. 2014. № 6. С. 41.Novinka P., Korab-Karpinski E., Guzik P. // J. Med. Sci. 2019. V. 88. № 1. P. 52. https://doi.org/10.20883/jms.338Verbolovich V.P., Podgorny Yu.K., Podgornaya L.M. // Vopr. Med. Khimii. 1989. V. 35. № 5. P. 35.Верболович В.П., Подгорный Ю.К., Подгорная Л.М. // Вопр. мед. химии. 1989. Т. 35. № 5. С. 35.Neshev N.I. Dissertation abstract ... Cand. Sci. (Biol.). Moscow, 2002.Нешев Н.И. Автореферат дисс. … канд. биол. наук. М., 2002.Alberts B., Bray D., Lewis J. et al. Molecular Biology of the Cell. 2nd ed. Transl. from English. Moscow: Mir, 1994. V. 1.Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки. Пер. с англ. 2-е изд. М.: Мир, 1994. Т. 1.Ataullakhanov F.I., Korunova N.O., Spiridonov I.S. et al. // Biol. Membr. 2009. V. 26. № 3. P. 163.Атауллаханов Ф.И., Корунова Н.О., Спиридонов И.С. и др. // Биол. мембраны. 2009. Т. 26. № 3. С. 163.Cook J.S. // J. Gen. Physiol. 1965. V. 48. № 4. P. 719. https://doi.org/10.1085/jgp.48.4.719Deuticke B., Heller K.B., Haest C.W. // Biochim. Biophys. Acta. 1986. V. 854. № 2. P. 169. https://doi.org/10.1016/0005-2736(86)90108-2