Kinetics of the phagocytosis of radiogold colloids by the reticuloendothelial system in the rat

• Published in: The International journal of applied radiation and isotopes Vol. 21; no. 7; pp. 405 - 414
• Main Authors: Caro, R.A., Ciscato, V.A., Radicella, R.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: United States Elsevier B.V 01.01.1970
• Subjects: Animals; Colloids; Extracorporeal Circulation; Female; Gelatin - blood; Gelatin - metabolism; Gold Isotopes - blood; Gold Isotopes - metabolism; Kinetics; Male; Mathematics; Models, Biological; Mononuclear Phagocyte System - metabolism; Phagocytosis; Povidone - blood; Povidone - metabolism; Rats; Time Factors
• ISSN: 0020-708X
• DOI: 10.1016/0020-708X(70)90134-1

The kinetics of the phagocytosis of radiogold colloids by the reticuloendothelial system of the rat has been studied theoretically and experimentally, assuming a Michaelis-Menten type kinetics and stating equations which allow the analysis of the phenomenon from a more general point of view. In order to investigate the process with dispersions stabilized by an agent other than gelatine, we determined the disappearance curves from the blood stream of polyvinylpyrrolidone (PVP) protected radiogold colloids with mean particle sizes ranging from 25 to 195 Å, by continuous measurement of the radioactivity of the blood, using an extracorporeal blood circulation technique. The results of 114 experiments show that the plot of the half-time of disappearance ( T) against the number of injected particles per kg of animal ( N op ) gives a straight line. They also show that the maximal rate of phagocytosis is (4.13 ± 0.20) × 10 14 particles per kg of animal per minute and that K s has a value of (2.08 ± 0.16) × 10 15 particles per kg of animal. When these results are compared with those obtained with gelatine protected gold colloids, we observe that, in the case of PVP stabilized dispersions, T is generally much shorter for the same value of ( N op). These differences suggest that T is not only influenced by ( N op), but also by the nature of the protective agent. On the other hand, it can be shown that the values of T are not specifically modified by the mean size of the colloidal particles. We discuss these observations and we tentatively explain them as due to the different physicochemical properties of the protective agents which will change ther at of adsorption of the particles on the surface of, and its rate of entrance into, the reticuloendothelial cell. La cinétique de la phagocytose des colloïdes d'or radiactif par le système réticuloendothélial du rat a été étudiée théoriquement et expérimentalement en supposant une cinétique du type Michaelis-Menten et en établissant des équations qui permettent une analyse plus générale du phénomène. Afin d'étudier le procès avec des dispersions stabilisées par un agent différent de la gélatine, nous avons déterminé les courbes d'd'épuration sanguine des colloïdes d'or radiactif protégés par de la polyvinylpyrrolidone, ayant un diamètre moyen de particule entre 25 et 195 Å. Cette détermination a été faite en mesurant automatiquement la radiactivité sanguine au moyen d'une technique de circulation extracorporéale. Les résultats des 114 expériments démontrent que la période de sémi-épuration ( T) en fonction du nombre de particules injectées par kg d'animal ( N op) est une droite. Ils démontret aussi que la vitesse maximale de phagocytose est de (4·13 ± 0·20) × 10 14 particules par kg d'animal par minute et que la valeur de K s est de (2·08 ± 0·16) × 10 15 particules par kg d'animal. Lorsque l'on compare ces résultats avec ceux qui ont été obtenus avec des colloïdes d'or protégés par de la gélatine, il est possible d'observer que dans le cas de dispersions stabilisées par de la PVP, T est en général plus courte pour la même valeur de ( N op). Ces différences suggèrent que T est non seulement influencée par ( N op), mais aussi par la nature de l'agent protecteur. D'autre part, on peut démontrer que les valeurs de T ne sont pas spécifiquement modifiées par le diamètre moyen des particules colloïdales. Nous discutons ces observations et nous les expliquons d'une façon tentative comme étant dues aux différentes propriétés physiocochimiques des agents protecteurs qui changent la vitesse d'adsorption sur la surface de la cellule réticuloendothéliale et le taux d'entrée dans cette même cellule. Кинeтикa фoгoцитoзa кoллoидoв paдиoзoлoтa p peтикyлoэндoтeлиaльнoubи eиeтeмoubи кpыe изyчoлaeь тeopeтичeeки и экeпepимeнтaльнo, пpичeм пpинят был тип кинeтикa Mичoэлиe-Meнтeн и фopмyлиpoвoны ypoвнeния, кoтopыe дoвaлм вoзмoжнoeть пpoвoдить oнoлиз явлeния e бoлee oбщeubи тoчки зpeния. Для иeeлeдoвoния этoгo пpoцeeeo пpи диeпepcияч cтoбилизиpoвoнныч нe жeлaтинoм, a дpyгим вeщecтвoм, мы oпpeдeляли кpивыe иcчeзнoвeния иzcy; кpoвянoгo pyeлa зaщищeнныч пoливинилпиppoлидoнoм (PVP) кoллoидв paдиoзoлoтa, co epeднми poзмepoми чaeтичeк в гpoницoч oт 25 дo 195 Å; ддя этoгo, пpимeняя мeтoд циpкyляции кpoви внe opгoнизмa, мы бeeпpepывнo пpoвoдили измepeния Peзyльtatы 114-tи экeпepиmehtob дaюt ha гpoфикe зoвиeиmoctь пoлyпepиoдa иeчeзнobeния ( T) oty;oличecтvcy;a ввeдeнныч чacтичeк нa кг вeca живoтнoгo ( N op ) в видe пpямoй линии Oни тoкжe пoкoзывaют. чтo мaкeимaльнaя eкopoeть фoгoцитoзo = (4,13 ± 0,20) × 10 14 чaeтиchcy;eк нa кг вeca в минyтy и чтo K д имeт вeличинy = (2,08 ± 0,16) × 10 15 чacтиц нa 1 кг вeca. Пpи cpaвнeнии зтич peзyльтaтoв c пoлyчeнными пpи жeлaтaтинoвoйзaщитe диeпepий зoлoтa, oкoзывaeтcя, чтo в cтoбилизиpoвoнныч PVP кoллoидч, T в oбщeм гopoздo кopoчe для тaкoй жe вeличины N op . Эти poзличия yкoзывoют нa тo, чтo h T влияeт нe N op , нo тaкжe чopaктep зaщитнoгo вeщecтвa. C дpyгoй eтopoны, вeличины T нe измeняютcя кoнкpeтнo c измeниeм cpeднeгo poзмepo ч ocтичeк кoллoидa. Paeeмoтpивaя эти явлeния, мы opиeнтиpoвoчнo oбъяeняeм ич, кoк eлeдcтвиe poзличныч физикoчимичeeкич eвoйeтв зaщecтв, кoтopыe измeняют eкopocть aдcopбиpoвoния чacтичeк нa пoвepчнoeти peтикyлoэндoтeлиaльнoй клeтки и eкopoeть пpoникoния в нee. Die Kinetik der Phagocytose von Radiogold-Kolloiden durch das retikuloendotheliale System der Ratte ist theoretisch und experimentell untersucht worden. Man nahm einen Michaelis-Menten-Typ von Kinetik an und stellte Gleichungen auf, die die Analyse des Phänomens von einem allgemeineren Gesichtspunkt aus erlauben. Um den Vorgang mit durch andere Mittel als Gelatine stabilisierten Dispersionen zu untersuchen, bestimmten wir für den Blutkreislauf die Schwundkurven von durch Polyvinylpyrrolidin (PVP) geschützten Radiogold-Kolloiden mit mittleren Teilchengrössen von 25 bis 195 Å, durch fortlaufende Messung der Radioaktivität des Blutes unter Verwendung eines Blutkreislaufverfahrens ausserhalb des Körpers. Die Ergebnisse von 114 Versuchen zeigen, dass die Halbwertzeit des Schwubds T, aufgetragen als Funktion der Anzahl der eingespritzten Teilchen je kg des Tiergewichts N op , eine gerade Linie ergbit. Sie zeigen ferner, dass die Höchstgeschwindigkeit der Phagocytose (4,13 ± 0,20) × 10 14 Teilchen kg Tiergewich je Minute beträgt und dass K s einen Wert von (2,08 ± 0,16) × 10 15 Teichen je kg Tiergewicht hat. Wenn man diese Ergebnisse vergleicht mit den Befunden von durch Gelatine geschützten Goldkolloiden, so finden wir, dass im Falle von Dispersionen mit einer PVP-Stabilisierung T im allgemeinen viel kürzer für den selben Wert von N op wird. Diese Unterschiede deuten daraufhin, dass T nicht nur durch N op beeinflusst wird, sondern auch durch die Art des Schutzmittels. Andererseits kann gezeigt.