Deformability 및 Ektacytometry에 의해 혈액이 질 레드 셀 측정

Summary

여기 선물이 레드 셀 deformability 및 세포질이 ektacytometry에 의해 측정 하는 기법. 이러한 기술은 붉은 세포 deformability의 일반적인 조사 및 혈액 질병 낫 세포 빈 혈 등 혈액 순환에 견고 하 고 변형 세포의 존재에 의해 특징의 특정 조사에 적용 됩니다.

Abstract

감소 레드 셀 deformability 여러 가지 장애의 특징입니다. 어떤 경우에 결함이 deformability의 범위는 질병의 심각도 또는 심각한 합병증의 발생을 예측할 수 있습니다. Ektacytometry를 사용 하 여 레이저 회절 viscometry 적혈구 증가 전단 응력 또는 적용된 전단 응력의 상수 값에 삼투성 기온 변화도의 deformability를 측정. 그러나, 직접 deformability 측정은 견고 하 고 변형 세포의 존재에 의해 특징은 이기종 혈액을 측정 하는 때 해석 하기 어려운. 이것은 전단 응력 및 명백한 deformability에 과장 된 감소에 의해 표시 하는 왜곡 된 회절 패턴에서 결과 제대로 정렬 경직 된 세포의 무 능력 때문. 왜곡의 정도 측정 혈액에서 적혈구의이 성분의 지표를 제공합니다. 낫 세포 빈 혈,이 헤모글로빈 농도는 적혈구의 헤모글로빈 구성 반영 경직 된 셀의 비율으로 상관 된다. Deformability 측정, 삼 투 그라데이션 ektacytometry 삼 투 취약성 및 적혈구의 수 분 상태에 대 한 정보를 제공 합니다. 이러한 매개 변수는 또한 겸 상 적혈구 환자에서 적혈구의 헤모글로빈 구성 반영. Ektacytometry 세포의 인구에 있는 deformability를 측정 하 고, 따라서, 정보를 제공 하지 deformability 또는 개별 적혈구의 기계적 특성에. 관계 없이, 여기 설명의 목표 deformability 및 혈액의 세포이 측정을 위한 편리 하 고 안정적인 방법을 제공입니다. 이러한 기술을 시간적 변화, 질병의 진행 및 여러 가지 장애에 치료 적 개입에 대 한 응답을 모니터링 하는 데 유용 수 있습니다. 낫 세포 빈 혈 하나 잘 성격을 나타낸 예입니다. 레드 셀 deformability이 측정의 관심은 다른 잠재적인 장애 혈액 저장, 당뇨병, 변형 체 감염, 철 분 결핍, 그리고 막 결함으로 인해 용 anemias 포함 됩니다.

Introduction

Ektacytometry 레드 셀 deformability 전단 응력 (파스칼 (Pa)에서 측정 되는) 또는 중간 osmolality 중단에 변경에 대 한 응답에서의 편리한 측정을 제공 합니다. 레드 셀 deformability의 관련 매개 변수는 최대 신장 인덱스 (이 최대), 증가 전단 응력 및 전단 응력 ½ 레드 셀의 최대 deformability (SS ½)의 측정, 절반 최대한 달성 하는 데 필요한 전단 응력 deformability입니다. ¹ 삼 투 그라데이션 ektacytometry 여러 가지 유익한 매개 변수가 있다. 이러한 신장 인덱스 최소 (이 분), 표면 볼륨 비율의 측정 (O 분) 발생을 osmolality 등 삼 투 취약성의 측정입니다. 이 맥스와는 (O (이 최대)) 발생 osmolality 막 유연성 및 셀 영역에 정보를 제공 합니다. 삼투성 기온 변화도의 마 팔에서 절반 최대한 신장이 하이퍼로 표현 됩니다. 이 하이퍼와 osmolality를 발생, O 하이퍼, 헤모글로빈 농도 의해 결정 되는 붉은 세포의 세포내 점성에 대 한 정보를 제공 합니다. ^{2 , 3} 이기종 혈액에서 측정 deformability sickled 붉은 혈액 세포와 같은 경직 된 셀 제대로 변형 세포 전단 응력을 증가에 대 한 응답 같은 흐름의 방향으로 정렬 되지 않습니다는 사실에 의해 복잡 합니다. 특성 타원형 회절 이미지를 생산 하는 대신 딱딱한 세포 다이아몬드 모양의 회절 패턴 변형 세포에 의해 생산 하는 타원에 중첩 하는 경우에 구형 패턴을 생성 합니다. ^{4 , 5 , 6} 둥근 패턴 irreversibly sickled 세포 밀도 원심 분리에 따라 세포의 고립 된 분수에 ektacytometry를 수행 하 여 해당 표시 되었습니다. ⁶ 신장 인덱스 계산 포함; 타원의 길고 짧은 축 측정 다이아몬드 모양 따라서 짧은 축의 폭을 증가 시켜 신장에 있는 명백한 감소를 생성 합니다. ⁷ 그것은 이전 보였다 회절 패턴 왜곡의 정도 겸 상 적혈구 헤모글로빈 (HbS)의 비율와 겸 상 적혈구 빈 혈 환자에서 혈액에서 sickled 셀의 비율 상관. ⁵ 회절 패턴 왜곡의 정도 복잡 한 수학적 분석에 의해 얻어질 수 있다. ⁸ 그것은 또한 얻을 수 있습니다는 ektacytometer에 카메라 조리개의 개방 또는 회절 패턴 높이 변경 피팅 소프트웨어의 회색 레벨을 조정 하 여. ^{그러나 5} , 회색 레벨을 조정 하는 방법에 관한 세부 사항은 잘 정의 하 고 카메라 조리개는 상용 ektacytometer의 최신 세대에 쉽게 액세스할 수 없습니다. 이러한 문제를 회피, 쉽게 접근할 수 있는 카메라 이득 회절 패턴 높이 조정 하려면 사용할 수 있습니다. ⁹ 이 메서드를 사용 하 여 세포질이 추정, 회절 패턴 왜곡의 정도 낫 세포 빈 혈 환자의 혈액에 태아 헤모글로빈의 비율으로 상관 될 수 있다. ¹⁰ 여러 삼 투 그라데이션 ektacytometry 매개 변수는 마찬가지로 연관 태아의 비율 또는 겸 상 적혈구 헤모글로빈 낫 세포 빈 혈 환자에서 혈액에서. 회절 패턴 왜곡 상관 관계 가능성이 헤모글로빈 성분 엄밀 하 고, 비 변형 세포의 비율에의 기여를 반영합니다. 추가 관심의 전체 삼 투 그라데이션 ektacytometry 프로필 낫 세포 위기 동안 순환에서 밀도 세포의 비율에 해당 하는 복 형 변화를 겪 습. ¹¹

Ektacytometry는 마찬가지로 다른 여러 가지 장애의 연구에 유용 합니다. 삼 투 그라데이션 ektacytometry spherocytosis 유전, 유전 elliptocytosis 유전 pyropoikilocytosis 등 상속된 붉은 세포 막 장애에 대 한 진단 이다. ^{3 , 12 , 13 , 14} 감소 deformability 철 결핍에서 발생합니다. ¹⁵ “저장 병 변” 혈액의 ektacytometry 및 병 변 특성을 조사 하는 미래 연구를 고용 했다와 은행된 혈액의 저장 동안에 그것의 대형을 방지 하기 위해 개입을 누릴 가능성이 있는 여기에 제시 하는 기술. ¹⁶ 감소 레드 셀 deformability microvascular 질병 당뇨병에 상관도 있다. ¹⁷ 최근 연구 혈당을 연결, 레드 셀 하는데 농도 및 삼 투 취약성 제안 이러한 요인 microvascular 질병의 발달에 중요 한 있을 수 있습니다. ¹⁸ Ektacytometry 연구는 현재 진행이 가설을 조사 (Parrow와 레빈, 데이터를 게시). 혈액 단계 말라리아 감염 레드 셀 deformability 사의 또 다른 흥미로운 번가입니다. 세포질 deformability의 변형 체 falciparum 감염 schizont 단계로 반지 무대에서 기생충의 세포내 성숙의 48 시간 동안 극적으로 적혈구 감소. 증거는이 감소 deformability 기생충의 성숙에 따라 반대입니다 나타냅니다. 반전 순환에 감염 된 세포의 출시와 일치 한다. 감소 deformability 레드 셀의 격리를 홍보 하는 변형 체 단백질에 의해 중재 될 생각 이다. ¹⁹ 이러한 연구 측정 적혈구 deformability 및 삼 투 그라데이션 매개 변수는 관련 된 임상적으로 중요 한 조건의 작은 샘플링을 나타냅니다. 연구의 몇 가지 추가 영역 존재 한다.

레드 셀 deformability를 측정 하기 위한 대체 기술은 광자의 물리적 속성을 사용 하 여 하나 이상의 방향으로 단일 붉은 세포를 스트레칭 하는 (레이저 트랩 라고도 함) 하는 광학 족집게를 포함 한다. ²⁰ 이 기술은 단일 적혈구, deformability 측정의 이점이 있다 하지만 강제로 교정에 몇 가지 불확실성 연구 ²¹ 에서 상당한 변화를 생산 하고있다 및 데이터 분석은 노동 집약 될 수 있습니다 하지 않는 한 자동. ²² micropipette 포부, 부정적인 압력을 사용 하 여 한 적혈구는 micropipette에 발음, 세포의 deformability를 측정 하 사용 되었습니다 또한. ^{7 , 23} 레드 셀을 발음 하는 데 필요한 압력 같은 여러 측정 레드 셀의 다른 특성을 정의 하는 각 측정 가능 하다. ²³ 원자 힘 현미경 레이저 빔 편향도 지시자로 붉은 세포의 표면 따라 외팔보 편향의 측정에 의해 막 강성을 측정 하는 높은 해상도 기술입니다. ²⁴ 이러한 기술을 개별 적혈구에 대 한 정보를 제공, 붉은 혈액 세포의 인구에 있는 변화를 측정 하 고, 일반적으로, 상당한 기술력을 요구에 쉽게 적응 하지.

욕망 개인 및 세포의 인구를 동시에 샘플링을 자동화 및 마이크로 어레이 기반 방법의 개발을 주도하 고 있다. Ektacytometry, 같은 rheoscopy deformability 전단 응력의 기능으로 측정 하지만 이미지는 현미경을 통해 직접 취득. ²⁵ 높은 넣어 통해 분석, 자동된 세포 이미징은 고용은 rheoscope를 사용 하 여 deformability 배포판을 생산 하. ²⁶ 세포질이 건강 한 제어 대상에서 데이터를 사용할 수 있는 경우이 방법으로 측정할 수 있습니다. ²⁷ 마이크로 기술 또한 단일 셀;의 높은 넣어 통해 분석에 대 한 허용 여과,²⁸ 셀 교통 분석기,²⁹ 는 작은 통해 적혈구 흐름에 필요한 시간을 측정 하 고 오히려 적혈구 환승에 필요한 압력을 측정 하는 대안의 적응을 사용 하 여 여러 디자인 시간 ³⁰ 보다 개발 되었습니다. 개별 셀의 높은 넣어 통해 분석을 위한 또 다른 플랫폼은 단일 셀 microchamber 어레이 칩, 셀의 다운스트림 형광 기반 특성에 대 한 허용의 추가 이점이 있다. ³¹ 각 이러한 기술을 잠재적으로 유용 하 고 특정 응용 프로그램에 대 한 우수한 될 수 있습니다, 비록 ektacytometry의 비교 우위 감도, 사용, 및 정밀도의 용이성을 포함 합니다. ³² 상용 ektacytometers의 최신 세대 또한 수행할 수 있는 분석 실험의 수에 있는 상당한 다양성을 소유한 다.

Protocol

이 연구에 모든 과목 했다 헬싱키의 선언 및 국가 학회 건강 기관 검토 위원회의 승인 프로토콜에 따라 서 면된 동의. 1.는 ektacytometer 설정 낮은 높은 osmolar polyvinylpyrrolidone (PVP) 솔루션을 청소 솔루션에서 튜브를 연결 합니다. 높은 osmolar 솔루션을 낮은 osmolar 솔루션 0 osmolar 튜브와 500 osmolar 튜브를 연결 하는 주의 해야 합니다.참고: 7.25-7.45 25 ° C에서의 pH?…

Representative Results

이 원고에 설명 된 ektacytometry 결과 어떤 조건 든 지에 레드 셀 deformability 측정을 사용할 수 있습니다. ektacytometer의 일반 설정의 회로도 그림 1에 표시 됩니다. 적혈구의 균질 인구는 그림 2와 같이 신장 인덱스를 계산 하는 데 사용할 수 있는 전단 응력을 증가에 대응 한 타원형 회절 패턴을 생산할 예정 이다. 회절 패턴 왜곡 이기…

Discussion

Ektacytometry 기법 설명 간단 하 고 잘 자동화, 유효 하 고 재현 가능한 결과 보장 있습니다. 그럼에도 불구 하 고, 몇 가지 중요 한 단계가 존재 한다. 혈액의 적절 한 온도 제어는 중요 하다. 8 시간 이상 실 온에서 보관 SS ½에 영향을 미칠 수 있습니다 값. ³⁴ 기계의 온도 37 ° C에서 안정적인 확보도 중요 하다, 중단 매체의 점도 온도 의존. 혈액 않는 이들은 관심의 실험적인 매개 변?…

Materials

LoRRca MaxSis standard version	Mechatronics	LORC109000
LoRRca MaxSis Osmoscan	Mechatronics	LORC109001
Polyvinylpyrrolidone solution (PVP) 0mOsm	Mechatronics	QRR030910
Polyvinylpyrrolidone solution (PVP) 500mOsm	Mechatronics	QRR030930
Polyvinylpyrrolidone solution (PVP) 5mL vials	Mechatronics	QRR030901
X clean	Mechatronics	QRR010946
P1000	MilliporeSigma	Z646555
P200	MilliporeSigma	Z646547
P200 filter tips	MidSci	AV200-H
P1250 filter tips	MidSci	AV1250-H
Kimwipes	MidSci	8091
1.5 mL eppendorf tubes	MidSci	AVSS1700
15 mL conical vial	MidSci	C15R