Kvantitativno mjerenje afiniteta za kiseonik u jednom eritrocita

Istraživači su prijavili sistem koji kvantificira iznos ćelija, težine, hemoglobina i kiseonik zasićenja u pojedinačnim crvenih krvnih zrnaca. Otkrili su da je afinitet za kisik se razlikuje u nekim eritrocitima. Te razlike su vjerojatno zbog srednje ćeliju, a ne koncentracija hemoglobina.

Electron mikrograf krvnih zrnaca. S lijeva na desno: crvenih krvnih zrnaca, trombocita, leukocita.

Prema vodeći autor, dr Giuseppe Di Caprio: "Mi smo razvili opto-za tekućine, mjerenje sistem za kvantifikaciju afinitet za kisik velikog broja crvenih krvnih zrnaca, a pronašli smo iznenađujuće razlike u snazi ​​vezivanja na nivo jednu ćeliju, u odnosu na prosjek."

Giuseppe Di Caprio, Chris Stokes, John M. Higgins i Ethan Schönbrunn iz Rowland instituta na Univerzitetu Harvard, Harvard Medical School i Massachusetts General Hospital su razvili sistem koji imitira krvotok, i povežite ga na optičku tehniku ​​koja može obavljati kvantitativno mjerenje in vivo informacije pojedinačnih crvenih krvnih zrnaca. Njihov rad se pojavljuje u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences.

Afinitet za kisik je važan klinički parametar, koji se koristi za dijagnozu multiple hematoloških bolesti. Klinički rezultat, koji se često koristi za ovu svrhu, - veliki broj P50, koji je parcijalni pritisak kisika na kojoj je hemoglobina (prenosi molekule kisika u crvenim krvnim zrncima) u 50% zasićena kisikom. Svaka crvenih krvnih zrnaca ima određenu količinu hemoglobina. Ako se mjeriti parcijalni pritisak kiseonika i mjerenje količine kiseonikom hemoglobina u odnosu na hemoglobina Nezasićena, to će dati dovoljno informacija za izgradnju krivu kisika disocijacija. Ova krivulja se koristi za detekciju P50.

Hemoglobina afinitet za kisik može uticati (i.e., raseliti kisika disocijacija kriva) nekoliko faktora kao što su temperatura, pH i koncentracije 2,3-diphosphoglycerate u eritrocitima. Iako doktori mogu mjeriti volumen i težinu pojedinih crvenih krvnih zrnaca, ovo je prva studija koja je ispitati kako ovi faktori utječu na afinitet za kisik u crvenim krvnim zrncima razdvojiti.

Dr. metoda DiCaprio i dr. Kombinira tehnologiju sa biomimetički mikrofluidnog citometrije. Biomimikrija je sve veći prostor koji povezuje biologija sa tehnologijom. Kao što samo ime govori, naučnici su napravili uređaj koji simulira bioloških procesa ili okoliš. Moguće je da sprovede studija in vitro, koji oponaša uvjete in vivo. U ovoj studiji, dr sistem DiCaprio i njegove kolege simulirani krvotoka. Njihov uređaj ima tri sloja, jedan za crvena krvna zrnca protok, gas membrane, i jedan za tok kisika. Važno je napomenuti da, zbog toga što je doktor DiCaprio i njegove kolege tražili da izvrši kvantitativna mjerenja, oni su razvili sistem tako da je moguće kontrolirati parcijalni pritisak kisika. To je omogućilo naučnicima da uspostavi vezu između oksigenacije crvenih krvnih zrnaca i parcijalni pritisak kiseonika. Kao crvena krvna zrnca putuje kroz uređaja, oni su uravnoteženi sa kiseonikom, dostigavši ​​tačka zasićenja. Naučnici bi onda mogli da utvrdi iznos ćelija optičkim snimanja zasićenih eritrocita.

hemoglobin težina može se odrediti koristeći tehniku ​​kvantitativnih apsorpcije citometrije. Hot prethodne studije ukupno hemoglobina je mjerena ispitivanjem na jednom valne duljine (410 nm), ova studija istražuje na drugoj valne duljine (430 nm), kako bi se razlikovali od slobodnog hemoglobina vezan sa kisikom hemoglobina. Ako vizualizacija istoj ćeliji na oba talasnih dužina, apsorpcija može biti povezan sa zasićenja kisika u jednoj ćeliji.

Nakon testiranja i potvrde Vaše sistema, sljedeći korak je bio da prouči kisik zasićenost kinetike. Promjenom geometrije svojih mikrofluidnog analizatora, dr DiCaprio i njegove kolege bili u stanju da prouči kinetike vezivanja kisika u crvenim krvnim zrncima u tečnom okruženju. Naučnici su identifikovali gdje i kada u svojim crvenim krvnim zrncima analizator Dosegli kisik zasićenje i potvrdio da su svi crvena krvna zrnca su zasićene u trenutku snimanja. Ovo potvrđuje da su sve promjene nisu u kiseonik afinitet između pojedinih ćelija posljedica kinetičke probleme, ostavljajući kao mogući faktori razlike u afinitet hemoglobina za koncentraciju kisika i / ili okoliš citosolne ćelije.

Studija je bila u stanju prijaviti prosjek i standardna devijacija mjerenja na određenoj temperaturi i pH. Buduća istraživanja će obuhvatiti promjene temperature i pH, za proučavanje kako ove promjene mijenjaju apsorpciju kisika pojedinca ćelija. Naučnici su otkrili da je standardna devijacija bila veća kada je kriva disocijacije je strma, što je bio i pod pritiskom, gdje kisik zasićenost varirao više između pojedinih ćelija.

Statistička analiza eritrocita na ovom nivou je pokazala korelaciju između koncentracije kisika i hemoglobina kiseonikom zasićenje veća koncentracija hemoglobina - što je veća vrijednost zasićenja. Međutim, studije istog uzoraka pomoću izotonični i hipotonična tampon stvoriti osmotski gradijent je pokazala da su promjene u koncentraciji hemoglobina ne mijenja afinitet za kisik. To znači da su razlike u kiseonik afiniteta između pojedinih eritrocita su posljedica nečega unutar okruženja ćelije. Autori smatraju da je to zbog razlike u koncentraciji 2,3-diphosphoglycerate, što je ključni regulator afinitet za kisik u citosolu.

Kada je postavljeno pitanje o implikacijama studije, koautor dr Ethan Schönbrunn, on je rekao: "Vjerujemo da su karakteristike afinitet za kisik od jedne ćelije može biti vrlo vrijedne za hematologiju, u dijagnostici anemije i da bolje razumiju fiziologiju hematoloških sistema zdrav."