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镰状红细胞如何粘在血管上

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-09-22浏览次数:1748

镰状细胞病最常见的并发症之一发生在变形的红细胞聚集在一起,阻塞微小血管并在受影响的身体部位引起剧烈疼痛和肿胀。

麻省理工学院的一项新研究揭示了这些被称为血管闭塞性疼痛的事件是如何产生的。这些发现也代表了预测何时可能发生此类危机的一个步骤。

“痛苦的危机是非常难以预测的。从某种意义上说,我们理解它们为什么会发生,但我们没有很好的方法来预测它们,“明,麻省理工学院材料科学与工程系的首席研究科学家说。道说。并且是该研究的资深作者之一。

研究人员发现,这些疼痛事件很可能是由未成熟的红细胞产生的,这种红细胞称为网织红细胞,它们往往会粘在血管壁上。

新加坡南洋理工大学校长,前麻省理工学院工程学院院长,Vannevar Bush Engineering荣誉教授Subra Suresh也是该研究的高级作者,该研究出现在美国国家科学院院刊中。九月。该论文的主要作者是麻省理工学院博士后研究员Dimitrios Papageorgiou和前博士后Sabia Abidi。

模拟血流

患有镰状细胞病的患者在编码血红蛋白的基因中存在突变,血红蛋白是一种允许红细胞携带氧气的蛋白质。这会产生变形的红细胞:细胞变成镰刀状而不是特征性的圆盘,特别是在缺氧条件下。患者经常患有贫血症,因为异常的血红蛋白不能携带足够的氧气和通常用阿片类药物或其他药物治疗的血管闭塞性疼痛危象。

为了探索红细胞如何与血管相互作用以引发血管闭塞危象,研究人员创造了一种专门的微流体系统,模拟毛细血管并将脱氧血液从毛细血管中带走。这些直径约10-20微米的血管最容易发生血管闭塞。

微流体系统旨在让研究人员控制氧气水平。他们发现,当氧气非常低或处于缺氧状态时,与毛细血管后部相似,痰红细胞粘附在血管壁上的可能性是正常氧气水平的2到4倍。

当氧含量低时,镰状细胞中的血红蛋白形成硬纤维,其生长并向外推动细胞膜。这些纤维还有助于细胞更牢固地粘附在血管内壁上。

“为什么在没有氧气的情况下,会有更多的附着力,所以几乎没有什么了解,”Suresh说。 “本研究中的实验为增加粘附的过程和机制提供了一些关键的见解。”

研究人员还发现,在患有镰状细胞病的患者中,称为网织红细胞的未成熟红细胞最容易粘附在血管上。这些年轻的镰状红细胞刚刚从骨髓中释放出来,比成熟的红细胞携带更多的细胞膜表面积,使它们产生更多的粘附位点。

“我们观察到编织血红蛋白纤维的生长在几分钟内拉伸了网状细胞,”Papageorgiou说。 “看起来他们正试图抓住更多的表面并更坚定地坚持下去。”

患者预测

研究人员现在想要设计一个更完整的血管闭塞模型,将他们关于粘连的新发现与之前的工作结合起来,在这些模型中他们测量了镰状细胞患者血细胞硬化的时间,使他们更容易停止。血流量。微小的血管。并非所有患有镰状细胞病的患者都有血管闭塞,并且患者之间癫痫发作的频率差异很大。麻省理工学院的研究人员希望他们的研究结果能帮助他们设计一种预测个体患者危机的方法。

“血细胞粘附确实是一个非常复杂的过程,我们必须开发基于这种微流体实验的新模型。这些粘附实验和相应的镰状红细胞在低氧条件下的模拟是定量和独特的,”应用乔治教授Karniadakis说。布朗大学数学系和该研究的资深作者。

该研究由美国国立卫生研究院资助。