Деформируемость эритроцитов
В гематологии под деформируемостью эритроцитов понимают способность эритроцитов (эритроцитов, эритроцитов) изменять форму при заданном уровне приложенного напряжения без гемолиза (разрыва). Это важное свойство, поскольку эритроциты должны сильно изменять свою форму под действием механических сил в потоке жидкости или при прохождении через микроциркуляцию (см. Гемодинамика ). На степень и геометрию этого изменения формы могут влиять механические свойства эритроцитов, величина приложенных сил и ориентация эритроцитов при приложении сил. 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 при любом конкретном измерении. Никакие другие клетки организмов млекопитающих не обладают сравнимой с эритроцитами деформируемостью; кроме того, эритроциты немлекопитающих не деформируются в степени, сравнимой с эритроцитами млекопитающих. В эритроцитах человека есть структурные опоры, которые способствуют устойчивости, в том числе цитоскелет : актин и спектрин , которые удерживаются вместе анкирином .
Явление
[ редактировать ]Изменение формы эритроцитов под действием приложенных сил (т. е. сил сдвига в кровотоке) обратимо, и после снятия деформирующих сил сохраняется двояковогнуто-дисковидная форма, нормальная для большинства млекопитающих. Другими словами, эритроциты ведут себя как упругие тела, но при этом сопротивляются изменению формы под действием деформирующих сил. Такое вязкоупругое поведение эритроцитов определяется следующими тремя свойствами: [2] 1) Геометрия эритроцитов; двояковогнуто-дискоидная форма обеспечивает дополнительную площадь поверхности ячейки, позволяя изменять форму без увеличения площади поверхности. Этот тип изменения формы требует значительно меньших усилий, чем те, которые необходимы для изменения формы с увеличением площади поверхности. 2) цитоплазматическая вязкость; отражающий цитоплазматическую концентрацию гемоглобина эритроцитов. 3) Вязко-эластические свойства мембраны эритроцитов, определяемые, главным образом, особой мембранной скелетной сетью эритроцитов. [ нужна ссылка ]
Физиологическое значение
[ редактировать ]Деформируемость эритроцитов является важным фактором, определяющим вязкость крови и, следовательно, сопротивление кровотоку в сосудистой системе. [3] Это влияет на кровоток в крупных кровеносных сосудах из-за увеличения сопротивления трения между пластинками жидкости в условиях ламинарного потока. Это также существенно влияет на микроциркуляторный кровоток, когда эритроциты вынуждены проходить через кровеносные сосуды диаметром меньше их размера. [ нужна ссылка ]
Клиническое значение
[ редактировать ]Деформируемость эритроцитов изменяется при различных патофизиологических состояниях. Серповидноклеточная анемия характеризуется выраженным нарушением деформируемости эритроцитов, зависящим от кислорода парциального давления . Также было показано, что деформируемость эритроцитов нарушается при диабете , заболеваниях периферических сосудов , сепсисе и ряде других заболеваний. Это свойство предлагает широкую полезность в диагностике заболеваний. [4] (также см. «Измерение » ниже).
Хранящиеся упакованные эритроциты (иногда обозначаемые «pRBC» или «StRBC») также испытывают изменения в свойствах мембраны, такие как деформируемость во время хранения и связанной с этим обработки, что является частью более широкого явления, известного как «повреждение при хранении». Хотя клинические последствия все еще изучаются, деформируемость может указывать на качество или его сохранность хранящегося продукта эритроцитов, доступного для переливания крови . [5] [6] [7] Перфузия (или перфузионная способность) представляет собой показатель, основанный на деформируемости, который может предложить особенно физиологически значимое представление об ухудшении эритроцитов, вызванном хранением, происходящем в банках крови , и связанном с этим воздействии условий/систем хранения. [8]
Измерение
[ редактировать ]Деформируемость эритроцитов является измеримым свойством, и были исследованы различные способы ее измерения, причем каждый из них имеет результаты и значимость, строго специфичные для данного используемого подхода. Соответственно, этот термин несколько расплывчатый в том смысле, что данная клетка или образец клеток могут считаться значительно более «деформируемыми» одним средством/показателем по сравнению с другим средством/показателем. Таким образом, для значимых сравнений «яблоки с яблоками», включающих деформируемость клеток, важно использовать один и тот же качественный подход. [ нужна ссылка ]
Эктацитометрия, основанная на лазерном дифракционном анализе, является широко предпочтительным (и достаточно прямым) методом измерения деформируемости. [9] Еще один прямой показатель — оптические пинцеты , нацеленные на отдельные клетки. Фактически деформируемость можно измерить косвенно, например, по тому, какое давление и/или время требуется клеткам для прохождения через поры фильтра (т. е. фильтруемость или фильтрация). [10] или перфузию через капилляры ( перфузия ), [11] in vitro или in vivo , имеющие меньший диаметр, чем клетки. Некоторые испытания на деформируемость могут быть более значимыми с физиологической точки зрения, чем другие, для конкретных применений. Например, перфузия более чувствительна к относительно небольшим изменениям деформируемости (по сравнению с фильтруемостью), [12] что делает его предпочтительным для оценки деформируемости эритроцитов в контекстах, где микроциркуляторные последствия представляют особый интерес. Более того, некоторые испытания могут отслеживать, как меняется сама деформируемость при изменении условий и/или при повторении деформации. [ нужна ссылка ]
Сопутствующие свойства эритроцитов
[ редактировать ]Эритроциты/эритроциты также можно проверить на другие (связанные) свойства мембран, включая хрупкость эритроцитов (осмотическую или механическую) и морфологию клеток. Морфологию можно измерить индексами, которые характеризуют изменения формы различий между клетками. Тестирование на хрупкость включает в себя подвергание образца клеток осмотическому и/или механическому стрессу(ам), затем определение степени гемолиза после этого, а затем характеристику восприимчивости или склонности к стресс-индуцированному гемолизу с помощью индекса или профиля (который может быть полезен для оценить способность клеток противостоять устойчивым или повторяющимся стрессам). [ нужна ссылка ]
Другие родственные свойства эритроцитов могут включать адгезию и агрегацию, которые наряду с деформируемостью часто классифицируются как «свойства потока» эритроцитов.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Чиен С. (1987). «Деформируемость эритроцитов и ее значение для кровотока». Ежегодный обзор физиологии . 49 : 177–192. дои : 10.1146/annurev.ph.49.030187.001141 . ПМИД 3551796 .
- ^ 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. ПМИД 8211222 .
- ^ Баскурт ОК, Мейзельман Х.Ю. (2003). «Реология крови и гемодинамика». Семинары по тромбозам и гемостазу . 29 (5): 435–450. дои : 10.1055/s-2003-44551 . ПМИД 14631543 .
- ^ Тиллманн В. (1986). «[Снижение деформируемости эритроцитов как общий знаменатель гемолитических анемий]». Вена Мед Вохеншр . 136 Спец. №: 14–6. ПМИД 3548086 .
- ^ Снижение деформируемости эритроцитов после переливания и влияние продолжительности хранения эритроцитов, Anesth Analg, опубликовано перед печатью 28 февраля 2013 г.
- ^ Журнал переливания крови, том 2012 г., номер статьи 102809.
- ^ Энн - Супер Санита 2007; 43(2):176-85.
- ^ Переливание. Май 2012 г.;52(5):1010-23. Искусственная микрососудистая сеть: новый инструмент для измерения реологических свойств хранящихся эритроцитов. Бернс Дж.М., Ян Х., Форузан О., Соса Дж.М., Шевкопляс С.С.
- ^ Баскурт ОК; Хардеман; г-н Уюклу М; и др. (2009). «Сравнение трех коммерчески доступных эктацитометров с разной геометрией сдвига». Биореология . 46 (3): 251–264. дои : 10.3233/БИР-2009-0536 . ПМИД 19581731 .
- ^ Достижения в гемодинамике и гемореологии, Том 1, под редакцией TV How
- ^ Лабораторный чип. Июль 2006 г.;6(7):914-20. Прямое измерение влияния нарушенной деформируемости эритроцитов на перфузию микрососудистой сети в микрофлюидном устройстве. Шевкопляс С.С., Йошида Т., Гиффорд С.К., Битенский М.В.
- ^ Лабораторный чип. Июль 2006 г.;6(7):914-20. Прямое измерение влияния нарушенной деформируемости эритроцитов на перфузию микрососудистой сети в микрофлюидном устройстве. Шевкопляс С.С., Йошида Т., Гиффорд С.К., Битенский М.В.