Rheological properties of young and aged human erythrocytes

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Abstract
Rheological properties were studied of young and old human erythrocytes from healthy adults. Viscosity measurements of packed erythrocyte suspensions as well as filtration of cells through polycarbonate sieves show that young cells are more flexible than aged ones. Since deformability of erythrocytes is the product of cell shape, flexibility of the membrane and fluidity of the intracellular hemoglobin, we studied the manner in which these factors are relevant to the diminished flexibility of aged erythrocytes. The biconcave cell shape is maintained during the process of aging. The viscosity of packed ghost suspensions from aged erythrocytes is increased versus that of young ones. The diminished flexibility of old ghosts correlates well with their smaller cell volume. The fluidity of the hemoglobin in the interior of the cells is decreased as indicated by an increased hemoglobin content of the isolated ghosts. We conclude that aged erythrocytes loose their deformability as a result of both a decreased fluidity of the intracellular hemoglobin and a diminished flexibility of the membrane. Die rheologischen Eigenschaften von jungen und gealterten menschlichen Erythrozyten gesunder Erwachsener wurden mit Viskositätsmessungen an gepackten Erythrozytensuspensionen und Filtration der Zellen durch Polycarbonatfilter untersucht. Es konnte gezeigt werden, daß junge rote Zellen besser verformbar sind als gealterte. Da die Verformbarkeit von Erythrozyten an die Zellform, die Flexibilität der Membran und die Fluidität des Hämoglobins im Zellinnern gebunden ist, untersuchten wir, in welcher Weise diese Faktoren für die verminderte Flexibilität der gealterten Erythrozyten verantwortlich sind. Die bikonkave Zellform blieb während des Alterungsprozesses erhalten. Die Viskosität von gepackten Ghostsuspensionen, die aus gealterten Erythrozyten gewonnen wurden, lag höher als diejenige der jungen Zellen. Die verminderte Flexibilität der alten Ghosts korrelierte gut mit ihrem kleineren Volumen. Als Ausdruck einer verminderten Hämoglobinfluidität im Inneren der gealterten Erythrozyten war der Hämoglobingehalt in isolierten alten Ghosts erhöht. Aus den Ergebnissen wird geschlossen, daß gealterte Erythrozyten ihre Verformbarkeit verlieren, da während des Alterungsprozesses zum einen das Hämoglobin im Zellinneren weniger fluide wird und zum anderen die Membranflexibilität abnimmt.