Количествено измерване на афинитет на кислород в една еритроцитите

Изследователите са докладвани система, която количествено количеството на клетките, тегло, хемоглобин и насищане с кислород в отделни червени кръвни клетки. Те открили, че афинитетът към кислород се различава в някои еритроцитите. Тези различия са вероятно се дължи на клетъчната среда, отколкото концентрацията на хемоглобин.

Електронна микроснимка на кръвни клетки. От ляво на дясно: на червените кръвни клетки, тромбоцити, бели кръвни клетки.

Според водещ автор, д-р Джузепе Ди Каприо: "Ние сме разработили опто-за течности, системата за измерване да се определи количествено афинитет към кислорода на голям брой на червените кръвни клетки, и ние открихме, изненадващи разлики в силата на свързване на нивото на една клетка, във връзка със средните."

Giuseppe Ди Каприо, Крис Stokes, John M. Higgins и Итън Шьонбрун от Rowland институт в Харвард, Harvard Medical School и болница Масачузетс са разработили система, която наподобява на кръвоносната система, и се свързва с оптична техника, която може да извършва количествено измерване на ин виво информация на отделни червени кръвни клетки. Тяхната работа в списание Бюлетин на Националната академия на науките се появява.

Афинитетът на кислород е важен клиничен параметър, който се използва за диагностициране на няколко хематологични заболявания. Клиничен резултат, който често се използва за тази цел, - брой на р50, който е парциалното налягане на кислород, при което хемоглобин (пренася кислород молекула в червените кръвни клетки) в 50% наситен с кислород. Всяка червени кръвни клетки е определен размер на хемоглобина. Ако измерената парциално налягане на кислорода и измерване на количеството на оксигениран хемоглобин в сравнение с хемоглобина ненаситен, това ще даде достатъчно информация за съставяне на кривата на кислород дисоциация. Тази крива се използва за откриване на р50.

Хемоглобинът афинитет към кислород може да повлияе (т.е., за да измести кривата на дисоциация кислород) от няколко фактора, като температура, рН и концентрацията на 2,3-diphosphoglycerate в еритроцитите. Въпреки че лекарите могат да измерват обема и теглото на отделните червените кръвни клетки, това е първото изследване, за да се проучи как тези фактори влияят на афинитета за кислорода в червените кръвни клетки се разделят.

Р метод ДиКаприо и сътр. Съчетава технология с биомиметични Микрофлуидно цитометрия. Биомиметиката е все по-голям район, който се свързва с биология технология. Както подсказва името, учените са създали устройство, което симулира биологичните процеси или околната среда. Възможно е да се извършват проучвания ин витро, които имитират условия ин виво. В това проучване, д-р система ди Каприо и колегите му симулирани системата на кръвообращението. Тяхното устройство има три слоя, по един за червените кръвни клетки поток, газ-пропусклива мембрана, и един за поток на кислород. Важно е да се отбележи, че, тъй като лекарят ди Каприо и колегите му се опитват да извършват количествени измервания, те са разработили система, така че да е възможно да се контролира парциалното налягане на кислорода. Това позволи на учените да се установи връзка между кислород на червените кръвни клетки и парциално налягане на кислорода. Както червени кръвни клетки преминават през устройството, те се уравновесява с кислород, като достига точката на насищане. Учените може след това определят размера на клетки от оптични изображения наситен еритроцити.

тегло на хемоглобина може да се определи с помощта на техниката на количествен абсорбция цитометрия. Хот предишни изследвания общия хемоглобин се измерва чрез изследване на една дължина на вълната (410 нанометра), настоящото проучване изследва в друга дължина на вълната (430 нанометра), за да се разграничи от свободен хемоглобин, свързан с кислород хемоглобин. Ако визуализация на същата клетка при двете дължини на вълните, абсорбцията може да бъде свързана с наситеността на кислород в една клетка.

След тестване и потвърждаване на вашата система, следващата стъпка е да се проучи кинетиката на насищане с кислород. Чрез промяна на геометрията на своята Микрофлуидно анализатор, р ДиКаприо и колегите му са били в състояние да изследва кинетиката на свързване на кислорода в червените кръвни клетки в течна среда. Учените са установили, където и когато в тяхната червени кръвни клетки анализатор са достигнали точката на насищане с кислород и се потвърждава, че всички червени кръвни клетки са наситени по време на изображения. Това потвърждава, че всички промени не са кислороден афинитет между отделните клетки следствие кинетични проблеми, като в възможни фактори разликите в афинитета на хемоглобина за концентрация на кислород и / или цитозолен клетъчна среда.

Изследването е в състояние да докладва средната и стандартното отклонение на измерванията при определена температура и рН. Бъдещите изследвания ще включва промени в температурата и рН, за изучаване как тези промени променят усвояването на кислород индивидуална клетка. Учените са установили, че стандартното отклонение е по-висока, когато кривата на дисоциация е стръмен, което е също така под налягане, където насищане с кислород варира повече между отделните клетки.

Статистически анализ на еритроцити на това ниво показва връзка между концентрацията на кислород и наситеността на хемоглобина кислород на по-високата концентрация на хемоглобин - по-високата стойност на насищане. Въпреки това, проучванията на същите проби, използвайки изотоничен и хипотоничен буфер за създаване на осмотичен градиент показват, че промените в концентрацията на хемоглобин не променят афинитета за кислород. Това означава, че разликите в кислороден афинитет между отделните еритроцити са следствие от нещо в околната среда на клетката. Авторите смятат, че това се дължи на разлики в концентрацията на 2,3-diphosphoglycerate, ключов регулатор на афинитет към кислорода в цитозола.

Когато въпросът бе помолен за последиците от проучване, съавтор д-р Итън Шьонбрун, той заяви: "Ние вярваме, че характеристиките на афинитет към кислорода от една клетка могат да бъдат много ценни за хематология, за диагностициране на анемията и с цел по-добро разбиране на физиологията на хематологичната система здрави."