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鐮狀紅細胞如何粘在血管上

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-09-22瀏覽次數:1748

鐮狀細胞病最常見的并發癥之一發生在變形的紅細胞聚集在一起,阻塞微小血管并在受影響的身體部位引起劇烈疼痛和腫脹。

麻省理工學院的一項新研究揭示了這些被稱為血管閉塞性疼痛的事件是如何產生的。這些發現也代表了預測何時可能發生此類危機的一個步驟。

“痛苦的危機是非常難以預測的。從某種意義上說,我們理解它們為什么會發生,但我們沒有很好的方法來預測它們,“明,麻省理工學院材料科學與工程系的首席研究科學家說。道說。并且是該研究的資深作者之一。

研究人員發現,這些疼痛事件很可能是由未成熟的紅細胞產生的,這種紅細胞稱為網織紅細胞,它們往往會粘在血管壁上。

新加坡南洋理工大學校長,前麻省理工學院工程學院院長,Vannevar Bush Engineering榮譽教授Subra Suresh也是該研究的高級作者,該研究出現在美國國家科學院院刊中。九月。該論文的主要作者是麻省理工學院博士后研究員Dimitrios Papageorgiou和前博士后Sabia Abidi。

模擬血流

患有鐮狀細胞病的患者在編碼血紅蛋白的基因中存在突變,血紅蛋白是一種允許紅細胞攜帶氧氣的蛋白質。這會產生變形的紅細胞:細胞變成鐮刀狀而不是特征性的圓盤,特別是在缺氧條件下。患者經常患有貧血癥,因為異常的血紅蛋白不能攜帶足夠的氧氣和通常用阿片類藥物或其他藥物治療的血管閉塞性疼痛危象。

為了探索紅細胞如何與血管相互作用以引發血管閉塞危象,研究人員創造了一種專門的微流體系統,模擬毛細血管并將脫氧血液從毛細血管中帶走。這些直徑約10-20微米的血管最容易發生血管閉塞。

微流體系統旨在讓研究人員控制氧氣水平。他們發現,當氧氣非常低或處于缺氧狀態時,與毛細血管后部相似,痰紅細胞粘附在血管壁上的可能性是正常氧氣水平的2到4倍。

當氧含量低時,鐮狀細胞中的血紅蛋白形成硬纖維,其生長并向外推動細胞膜。這些纖維還有助于細胞更牢固地粘附在血管內壁上。

“為什么在沒有氧氣的情況下,會有更多的附著力,所以幾乎沒有什么了解,”Suresh說。 “本研究中的實驗為增加粘附的過程和機制提供了一些關鍵的見解。”

研究人員還發現,在患有鐮狀細胞病的患者中,稱為網織紅細胞的未成熟紅細胞最容易粘附在血管上。這些年輕的鐮狀紅細胞剛剛從骨髓中釋放出來,比成熟的紅細胞攜帶更多的細胞膜表面積,使它們產生更多的粘附位點。

“我們觀察到編織血紅蛋白纖維的生長在幾分鐘內拉伸了網狀細胞,”Papageorgiou說。 “看起來他們正試圖抓住更多的表面并更堅定地堅持下去。”

患者預測

研究人員現在想要設計一個更完整的血管閉塞模型,將他們關于粘連的新發現與之前的工作結合起來,在這些模型中他們測量了鐮狀細胞患者血細胞硬化的時間,使他們更容易停止。血流量。微小的血管。并非所有患有鐮狀細胞病的患者都有血管閉塞,并且患者之間癲癇發作的頻率差異很大。麻省理工學院的研究人員希望他們的研究結果能幫助他們設計一種預測個體患者危機的方法。

“血細胞粘附確實是一個非常復雜的過程,我們必須開發基于這種微流體實驗的新模型。這些粘附實驗和相應的鐮狀紅細胞在低氧條件下的模擬是定量和獨特的,”應用喬治教授Karniadakis說。布朗大學數學系和該研究的資深作者。

該研究由美國國立衛生研究院資助。

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