Medição de deformabilidade e heterogeneidade de glóbulos vermelhos no sangue por Ektacytometry

Ektacytometry fornece uma medida conveniente de deformabilidade eritrócitos em resposta a alterações na tensão de cisalhamento (medida em Pascal (Pa)), ou suspendendo a osmolalidade média. Parâmetros pertinentes de deformabilidade eritrócitos incluem o índice de alongamento máximo (Max de El), uma medida da máxima da deformabilidade de uma célula vermelha em resposta à crescente tensão de cisalhamento e a tensão de cisalhamento ½ (SS ½), a tensão de cisalhamento necessária para alcançar o máximo de metade deformabilidade. ¹ ektacytometry gradiente osmótico tem vários parâmetros informativos. Estes incluem o índice de alongamento mínimo (EI Min), uma medida da proporção de superfície e o volume e a osmolalidade em que ocorre (O Min), que é uma medida de fragilidade osmótica. EI Max e a osmolalidade em que ocorre (O (EI Max)) fornecem informações sobre a área de superfície da membrana flexibilidade e celular. Alongamento máximo metade no braço hipertônico do gradiente osmótico é representado pela EI hiper. EI hiper e a osmolalidade em que ele ocorre, O hiper, fornecem informações sobre a viscosidade intracelular da célula vermelha que é determinada pela concentração de hemoglobina. ^{2 , 3} medição deformabilidade em sangue heterogêneo é complicada pelo fato de que células rígidas, tais como glóbulos vermelhos falciformes, não alinhar corretamente com a direção do fluxo, tais como células deformáveis em resposta ao aumento da tensão de cisalhamento. Em vez de produzir uma imagem de difração característicos de elíptico, rígidas células produzem um padrão esférico que resulta em um padrão de difração em forma de diamante quando sobrepostos sobre a elipse produzida pelas células deformáveis. ^{4 , 5 , 6} o padrão esférico foi mostrado para corresponder a células falciformes irreversíveis, realizando ektacytometry em frações isoladas das células após centrifugação de densidade. ⁶ o cálculo do índice de alongamento inclui medidas de ambos os longa e curta eixo da elipse; uma forma de diamante, portanto, produz uma diminuição aparente no alongamento, aumentando a largura do eixo curto. ⁷ anteriormente mostrou que o grau de distorção do padrão de difração está correlacionado com a porcentagem de hemoglobina falciforme (HbS) e a percentagem de células falciformes no sangue de pacientes com anemia falciforme. ⁵ o grau de distorção do padrão de difração pode ser obtido por análises matemáticas complexas. ⁸ pode também ser obtido ajustando a abertura da abertura da câmera sobre o ektacytometer ou nível de cinza do encaixe software para alterar a altura do padrão de difração. ⁵ no entanto, detalhes sobre como ajustar o nível de cinza não estão bem definidos e a abertura da câmera não é facilmente acessível sobre a geração mais recente de ektacytometer o comercialmente disponível. Para contornar esses problemas, o ganho facilmente acessível câmera pode ser usado para ajustar alturas padrão de difração. ⁹ usar esse método para estimar a heterogeneidade celular, o grau de distorção do padrão de difração pode ser correlacionado com a porcentagem de hemoglobina fetal no sangue de pacientes com anemia falciforme. ¹⁰ vários parâmetros ektacytometry gradiente osmótico da mesma forma são correlacionados com a porcentagem de fetal ou foice de hemoglobina no sangue de pacientes com anemia falciforme. Correlações de distorção da padrão de difração provavelmente refletem a contribuição da composição da hemoglobina para a percentagem de células rígidas, não deformável. De interesse adicional, o perfil de toda ektacytometry gradiente osmótico sofre alterações de bifásico que correspondem à percentagem de células densas em circulação durante a crise falciforme. ¹¹

Ektacytometry também é útil no estudo de várias outras doenças. Ektacytometry gradiente osmótico é diagnóstico para os distúrbios de membrana eritrócitos herdadas, como esferocitose hereditária, elliptocytosis hereditária e pyropoikilocytosis hereditária. ^{3 , 12 , 13 , 14} deformabilidade diminuição ocorre na deficiência de ferro. ¹⁵ caracterização da lesão de”armazenamento” de sangue empregou ektacytometry e futuros estudos investigando tanto a natureza da lesão e intervenções para prevenir a sua formação durante o armazenamento de sangue bancado são susceptíveis de beneficiar o técnicas aqui apresentadas. ¹⁶ diminuição eritrócitos deformabilidade também tem sido correlacionada com doença microvascular em diabetes. ¹⁷ estudos recentes vinculando hiperglicemia, concentrações de ascorbato de eritrócitos e fragilidade osmótica sugerem que estes fatores podem ser importantes no desenvolvimento da doença microvascular. ¹⁸ Ektacytometry estudos estão em andamento para investigar esta hipótese (Parrow e Levine, dados não publicados). Infecção da malária do sangue palco é outro interessante Avenida das investigações de deformabilidade eritrócitos. Deformabilidade celular de Plasmodium falciparum infectados células vermelhas do sangue diminui drasticamente durante as 48 horas de maturação intracelular do parasita de palco anel palco schizont. Evidências indicam que esta diminuição da deformabilidade é revertida após a maturação do parasita. A reversão coincide com o lançamento de eritrócitos infectados na circulação. Diminuição da deformabilidade é pensada para ser mediado por proteínas de Plasmodium que promovem o sequestro da célula vermelha. ¹⁹ estes estudos representam uma pequena amostra das condições clinicamente importantes, onde a medição deformabilidade eritrocitária e parâmetros de gradientes osmóticos são relevantes. Existem várias áreas adicionais de estudo.

Técnicas alternativas para medir deformabilidade eritrócitos incluem Pinça óptica (também conhecida como armadilhas do laser), que utilizam as propriedades físicas dos fótons para esticar as células vermelhas do única em uma ou mais direções. ²⁰ esta técnica tem a vantagem de medir a deformabilidade dos eritrócitos único, mas alguma incerteza na calibração de força produziu considerável variabilidade através de de estudos ²¹ e análise de dados pode ser trabalhosa a menos automatizado. ²² aspiração micropipeta, que utiliza pressão negativa para aspirar um eritrócito para uma micropipeta, também tem sido usada para medir a deformabilidade das células vermelhas. ^{7 , 23} medições múltiplas, tais como a pressão necessária para aspirar os eritrócitos, são possíveis com cada medida definem características diferentes da célula vermelha. ²³ , microscopia de força atômica é uma técnica de alta resolução que mede a rigidez da membrana através da quantificação de deflexão de feixe de laser como um indicador da deflexão do cantilever, ao longo da superfície de uma célula vermelha. ²⁴ estas técnicas fornecem informações sobre eritrócitos individuais, não são facilmente adaptados para medir mudanças nas populações de células vermelhas do sangue e, em geral, exigem conhecimentos técnicos consideráveis.

O desejo de experimentar tanto individual e populações de células simultaneamente tem levado a avanços na automação e o desenvolvimento de microfluídica e métodos baseados em matriz. Como ektacytometry, rheoscopy medidas de deformabilidade em função da tensão de cisalhamento, mas imagens são adquiridas diretamente através do microscópio. ²⁵ para maiores Coloque-através de análises, imagem latente da pilha automatizado foi empregado para produzir distribuições de deformabilidade usando o rheoscope. ²⁶ heterogeneidade celular pode ser quantificada por esse método se estiverem disponíveis dados de um assunto de controle saudável. ²⁷ técnicas de microfluídica também permitem altas Coloque-através de análises de células únicas; vários projetos utilizando adaptações de filtração, analisadores de trânsito de célula²⁸ ,²⁹ , que mede o tempo necessário para um fluxo de eritrócitos através um micropore e alternativas que medem a pressão necessária para o trânsito de eritrócitos bastante que tempo ³⁰ foram desenvolvidos. Outra plataforma para alta Coloque-através de análise de células individuais é o chip de matriz única célula microchamber, que tem a vantagem adicional de permitir para jusante caracterização baseada em fluorescência das células. ³¹ embora cada uma dessas técnicas é potencialmente útil e pode ser superior para aplicações específicas, as vantagens comparativas de ektacytometry inclui sensibilidade, facilidade de uso e precisão. ³² a última geração de ektacytometers comercialmente disponível também possuem versatilidade considerável no número de ensaios que podem ser executadas.