Деформируемость эритроцитов - Erythrocyte deformability

Деформируемость эритроцитов относится к способности эритроциты (красные кровяные тельца, эритроциты) для изменения формы при заданном уровне приложенного напряжения без гемолиза (разрыва). Это важное свойство, поскольку эритроциты должны сильно менять свою форму под действием механических сил в поток жидкости или при прохождении через микроциркуляция. Степень и геометрия На это изменение формы могут влиять механические свойства эритроцитов, величина приложенных сил и ориентация эритроцитов с приложенными силами. Деформируемость - это внутреннее клеточное свойство эритроцитов, определяемое геометрическими и материальными свойствами клеточной мембраны.[1] хотя, как и в случае со многими измеряемыми свойствами, условия окружающей среды также могут быть значимыми факторами в любом данном измерении. Никаких других ячеек млекопитающее организмы обладают деформируемостью, сравнимой с эритроцитами; кроме того, эритроциты не млекопитающих не деформируются до степени, сопоставимой с эритроцитами млекопитающих. В эритроцитах человека есть структурная опора, которая способствует устойчивости эритроцитов, которые включают цитоскелет - актин и спектрин которые удерживаются анкирином.

Феномен

Изменение формы эритроцитов под действием приложенных сил (т. Е. Сил сдвига в кровотоке) является обратимым, и двояковогнутая дискообразная форма, которая является нормальной для большинства млекопитающих, сохраняется после устранения деформирующих сил. Другими словами, эритроциты ведут себя как эластичный тела, в то время как они также сопротивляются изменению формы под действием деформирующих сил. Это вязкоупругое поведение эритроцитов определяется следующими тремя свойствами:[2] 1) Геометрия эритроцитов; двояковогнутая дискообразная форма обеспечивает дополнительную площадь поверхности для ячейки, позволяя изменять форму без увеличения площади поверхности. Этот тип изменения формы требует значительно меньших усилий, чем те, которые требуются для изменения формы с увеличением площади поверхности. 2) Цитоплазматическая вязкость; отражая цитоплазматический гемоглобин концентрация эритроцитов. 3) Вязкоупругие свойства мембраны эритроцитов, в основном определяемые особой мембранной скелетной сетью эритроцитов.

Физиологическое значение

Деформируемость эритроцитов является важным фактором, определяющим вязкость крови и, следовательно, сопротивление кровотоку в сосудистой системе.[3] Он влияет на кровоток в крупных кровеносных сосудах из-за повышенного сопротивления трения между жидкими пластинками в условиях ламинарного потока. Это также значительно влияет на микроциркуляторный кровоток, когда эритроциты вынуждены проходить через кровеносные сосуды с диаметром меньше их размера.

Клиническое значение

Деформируемость эритроцитов изменяется при различных патофизиологический условия. Серповидноклеточная анемия характеризуется значительным нарушением деформируемости эритроцитов, зависящим от кислород частичное давление. Также было продемонстрировано, что деформируемость эритроцитов нарушается в сахарный диабет, периферийный сосудистый болезни, сепсис и множество других болезней. Недвижимость предлагает широкие возможности для диагностики заболеваний.[4] (также см Измерение, ниже).

Сохраненные упакованные эритроциты (иногда обозначаемые «pRBC» или «StRBC») также испытывают изменения в свойствах мембран, таких как деформируемость во время хранения и связанной с этим обработки, как часть более широкого явления, известного как «повреждение при хранении». В то время как клинические последствия все еще изучаются, деформируемость может указывать на качество или сохранность хранимого продукта эритроцитов, доступного для переливание крови.[5][6][7] Перфузия (или перфузия) - это показатель, основанный на деформируемости, который может предложить особенно физиологически релевантное представление об индуцированном накоплением порче эритроцитов, происходящем в банки крови и связанные с ними воздействия условий / систем хранения.[8]

Измерение

Деформируемость эритоцитов является измеряемым свойством, и были изучены различные способы ее измерения, каждый из которых имеет результаты и значимость, которые сильно зависят от применяемого подхода. Соответственно, этот термин является несколько неопределенным в том смысле, что данная ячейка или образец ячеек может считаться значительно более «деформируемым» одним средством / показателем по сравнению с другим средством / показателем. Таким образом, для значимых сравнений «яблоки с яблоками», включая деформируемость клеток, важно использовать тот же качественный подход.

Эктацитометрия на основе лазерный дифракционный анализ является обычно предпочтительным (и довольно прямым) методом измерения деформируемости.[9] Другой прямой показатель - оптический пинцет, который нацелен на отдельные клетки. Фактически деформируемость можно измерить косвенно, например, по тому, сколько давления и / или времени требуется, чтобы клетки прошли через поры фильтра (т. Е. фильтруемость или фильтрация)[10] или перфузируйте через капилляры (перфузия),[11] in vitro или же in vivo, имеющих меньший диаметр, чем ячейки ». Некоторые тесты на деформируемость могут быть более релевантными с точки зрения физиологии, чем другие, для данных приложений. Например, перфузия более чувствительна к относительно небольшим изменениям деформируемости (по сравнению с фильтруемостью),[12] таким образом, это делает его предпочтительным для оценки деформируемости эритроцитов в условиях, когда микроциркуляторные последствия представляют особый интерес. Более того, некоторые тесты могут отслеживать, как изменяется сама деформируемость при изменении условий и / или повторении деформации.

Связанные свойства эритроцитов

Эритроциты / эритроциты также могут быть протестированы на другие (связанные) мембранные свойства, включая хрупкость эритроцитов (осмотический или механический) и морфология клеток. Морфологию можно измерить с помощью индексов, которые характеризуют изменения формы различий между клетками. Тестирование хрупкости включает в себя подвергание образца клеток осмотическому и / или механическому стрессу (ам), затем определение степени гемолиза после этого, а затем определение предрасположенности к стресс-индуцированному гемолизу с указанием индекса или профиля (что может быть полезно для оценить способность клеток выдерживать длительные или повторяющиеся нагрузки).

Другие связанные свойства эритроцитов могут включать адгезию и агрегацию, которые наряду с деформируемостью часто классифицируются как «свойства текучести» эритроцитов.

Рекомендации

  1. ^ Чиен С. (1987). «Деформируемость эритроцитов и ее значение для кровотока». Ежегодный обзор физиологии. 49: 177–192. Дои:10.1146 / annurev.ph.49.030187.001141. PMID  3551796.
  2. ^ Мохандас Н., Часис Дж. А. (1993). «Деформируемость эритроцитов, свойства и форма мембранного материала: регуляция трансмембранными, скелетными и цитозольными белками и липидами». Семинары по гематологии. 30 (3): 171–192. PMID  8211222.
  3. ^ Баскурт ОК, Мейзельман Х. Дж. (2003). «Реология крови и гемодинамика». Семинары по тромбозу и гемостазу. 29 (5): 435–450. Дои:10.1055 / с-2003-44551. PMID  14631543.
  4. ^ Тилльманн В. (1986). «[Пониженная деформируемость эритроцитов как общий знаменатель гемолитических анемий]». Wien Med Wochenschr. 136 Спец. №: 14–6. PMID  3548086.
  5. ^ Снижение деформируемости эритроцитов после переливания и влияние продолжительности хранения эритроцитов, Anesth Analg, перед печатью опубликовано 28 февраля 2013 г.
  6. ^ Журнал переливания крови, том 2012, идентификатор статьи 102809
  7. ^ Энн Ист Супер Санита 2007; 43 (2): 176-85.
  8. ^ Переливание. 2012 Май; 52 (5): 1010-23. Искусственная микрососудистая сеть: новый инструмент для измерения реологических свойств сохраненных эритроцитов. Бернс Дж. М., Ян Х, Форузан О, Соса Дж. М., Шевкопляс С.С.
  9. ^ Баскурт ОК; Хардеман; M.R. Uyuklu M; и другие. (2009). «Сравнение трех коммерчески доступных эктацитометров с различной геометрией сдвига». Биореология. 46 (3): 251–264. Дои:10.3233 / BIR-2009-0536. PMID  19581731.
  10. ^ Достижения в области гемодинамики и гемореологии, том 1, под редакцией Т.В. Хау
  11. ^ Лабораторный чип. 2006 июл; 6 (7): 914-20. Прямое измерение влияния нарушения деформируемости эритроцитов на перфузию микрососудистой сети в микрофлюидном устройстве. Шевкопляс СС, Йошида Т, Гиффорд СК, Битенский М.В.
  12. ^ Лабораторный чип. 2006 июл; 6 (7): 914-20. Прямое измерение влияния нарушения деформируемости эритроцитов на перфузию микрососудистой сети в микрофлюидном устройстве. Шевкопляс СС, Йошида Т, Гиффорд СК, Битенский М.В.