Morphological Perturbation of Human Erythrocytes Exposed to Photoilluminated Riboflavin

Background: Reactive oxygen species (ROS) are formed as a natural byproduct of the normal metabolism of oxygen and have important roles in cell signaling and homeostasis. However, during times of oxidative stress, ROS levels can rise dramatically. This may result in significant damage to cell structures. In this work we are interested to show the effect of different ROS on the morphology of fresh human RBCs. Methods: The RBCs were incubated with different reaction mixtures at room temperature and exposed to cool fluorescent light (800 lux). Then, cells were isolated and scanned by a scanning electron microscope. Results: When incubated with photoilluminated riboflavin, RBCs lost their biconcave shape and adopted a spherocytes shape. The formation of spherocytes is usually associated with spectrin deficiency. In the presence of Cu(II) and riboflavin, RBCs appeared with spikes of different sizes on their surface showing the formation of “acanthocytes”, which is usually prevalent in abetalipoprotienemia. Moreover, addition of NaN3 to riboflavin-Cu(II) system resulted in completely damaged RBCs. Away from the above combinations, when RBCs are incubated with riboflavin-aminophylline combination, they appeared with spikes of equal lengths and sizes on their surface “echinocytes”, which usually appear in different diseases like pyruvate kinase deficiency and uremia. Conclusion: Red blood cells undergo different morphological changes when incubated in each of the above combinations, most probably due to the formation of different ROS and these ROS could be involved in different pathological consequences.
تتأثر كريات الدم الحمراء بالظروف السابقة بطرق مختلفة نتيجة لتكون انواع مختلفة من جذور الاكسجين الحرة وهذا يطرح تساؤل عن الدور التي تلعبه جذور الاكسجين الحرة في آلية حدوث الامراض المختلفة. أرضية البحث: جذور الاكسجين الحرة تتكون كنواتج جانبية لكثير من العمليات الحيوية في جسم الانسان، ولها دور اساسي في تنظيم كثير من العمليات. أثناء اوقات الاكسدة تتغلب جذور الاكسجين الحرة على موانع الاكسدة بشكل كبير، وهذا قد يؤدي الى تدمير الخلايا. في هذه الدراسة قمنا بدراسة آثار جذور الاكسجين الحرة على شكل كريات الدم الحمراء. طريقة العمل: تم تعريض كريات الدم الحمراء لعدة انواع من التفاعلات على درجة حرارة الغرفة وبوجود قوة ضوء مرئي مقداره 800 لوكس. تم عزل كريات الدم الحمراء ودراسة التغيرات باستخدام الميكروسكوب الالكتروني. النتائج: عندما تعرضت كريات الدم الحمراء ل رايبوفلافين المعرض للضوء فقدت كريات الدم الحمراء شكلها القرصي المقعر الوجهين واصبحت كروية. وهذا الشكل الكروي يحدث ايضاً كنتيجة لنقص بروتين ال "سبكترين". أما بوجود النحاس بالاضافة الى الرايبوفلافين والضوء، فأن كريات الدم الحمراء يظهر على سطحها نتوءات بأطوال مختلفة وهذا الشكل يسمى "اكانثوسايت" وعادة تظهر هذه الاشكال في حالات ابيتالايبوبروتينيميا. أما عند اضافة ازايد الصوديوم الى التفاعل الاخير نتج التكسر التام لكريات الدم الحمراء. وبعيدا عن ما ذكر، عند تعرض كريات الدم الحمراء لخليط من الرايبوفلافين و الامينوفيلين وبوجود الضوء، ظهرت اشكال جديدية لكريات الدم الحمراء تسمى "ايكاينوسايت" وهذه الاشكال تظهر في حالات مرضية كنقص البايروفيت واليوريميا.