Măsurarea cantitativă a afinitate față de oxigen într-un eritrocit

Cercetătorii au raportat un sistem care cuantifică cantitatea de celule, greutate, hemoglobină și saturația de oxigen în celulele roșii din sânge individuale. Ei au descoperit că afinitatea pentru oxigen diferă în unele eritrocite. Aceste diferențe sunt, probabil, din cauza mediului de celule, mai degrabă decât concentrația de hemoglobină.

Microscopie electronica de celule sanguine. De la stânga la dreapta: celule roșii din sânge, trombocite, celule albe din sânge.

Potrivit autorului de plumb, Dr. Giuseppe Di Caprio: „Am dezvoltat un sistem de masurare opto pentru fluide, pentru a cuantifica afinitatea pentru oxigen a unui număr mare de celule roșii din sânge, și am găsit diferențe surprinzătoare în puterea de legare la nivelul unei singure celule, în raport cu media.“

Giuseppe Di Caprio, Chris Stokes, John M. Higgins și Ethan Schönbrunn de la Institutul Rowland de la Universitatea Harvard, Harvard Medical School si Massachusetts General Hospital au dezvoltat un sistem care imita sistemul circulator, și conectați-l la o tehnica optice, care poate efectua măsurarea cantitativă a in vivo Informatiile de celule sanguine roșii individuale. Munca lor apare in Proceedings Oficial al Academiei Nationale de Stiinte.

Afinitatea de oxigen este un parametru clinic important care este utilizat pentru a diagnostica mai multe boli hematologice. scor clinic, care este adesea utilizat în acest scop, - un număr de p50, care este presiunea parțială a oxigenului, la care hemoglobina (transporta molecula de oxigen in celule roșii din sânge) în 50% saturat cu oxigen. Fiecare celulă roșii din sânge are o anumită cantitate de hemoglobina. În cazul în care presiunea parțială de oxigen măsurat și măsoară cantitatea de hemoglobină oxigenata, comparativ cu hemoglobina nesaturată, acest lucru va oferi suficiente informații pentru construirea curbei de disociere a oxigenului. Această curbă este folosită pentru detectarea p50.

afinitate pentru oxigen Hemoglobina poate afecta (adică, pentru a deplasa curba de disociere de oxigen), de mai mulți factori, cum ar fi temperatura, pH-ul și concentrația de 2,3-difosfogliceratului în eritrocite. Desi medicii pot măsura volumul și greutatea individuale celulele roșii din sânge, acesta este primul studiu pentru a examina modul în care acești factori afectează afinitatea pentru oxigen din sânge roșu celule separate.

Metoda Dr. DiCaprio și colab., combină tehnologia cu citometriei microfluidic biomimetice. Biomimetica este o zona in plina dezvoltare, care se conectează biologia cu tehnologia. După cum sugerează și numele, oamenii de știință au creat un dispozitiv care simulează procesele biologice sau mediu. Este posibil să se efectueze studii in vitro, care mimează condițiile in vivo. In acest studiu, sistem Dr. DiCaprio si colegii sai simulat sistemul circulator. Dispozitivul lor are trei straturi, una pentru celulele roșii din sânge flux, membrană permeabilă la gaz, și unul pentru fluxul de oxigen. Este important de remarcat faptul că, deoarece doctorul DiCaprio si colegii sai au incercat sa efectueze măsurători cantitative, acestea au dezvoltat un sistem, astfel încât a fost posibil pentru a controla presiunea parțială a oxigenului. Acest lucru a permis oamenilor de știință să stabilească o legătură între oxigenarea celulelor roșii din sânge și a presiunii parțiale a oxigenului. Deoarece celulele roșii din sânge de călătorie prin dispozitiv, au fost echilibrate cu oxigen, ajunge la punctul de saturație. Oamenii de știință ar putea determina apoi cantitatea de celule de eritrocite imagistica saturate optice.

greutatea hemoglobinei poate fi determinată folosind tehnica citometriei de absorbție cantitativă. Hoth studiile anterioare de hemoglobină totală a fost măsurată prin examinarea la un lungime de undă (410 nm), studiul a investigat la o altă lungime de undă (430 nm), pentru a se deosebi de hemoglobină liberă legat cu hemoglobina oxigen. Dacă vizualizarea aceeași celulă la ambele lungimi de undă, absorbția poate fi legată de saturația de oxigen într-o singură celulă.

După testarea și confirmarea sistemului, pasul următor a fost de a studia cinetica de oxigen de saturatie. Prin schimbarea geometriei analizorului de microfluidic, dr DiCaprio si colegii sai au fost capabili de a studia cinetica legării de oxigen în celulele roșii din sânge într-un mediu lichid. Oamenii de știință au identificat unde și când în analizor lor celule sanguine roșii au atins punctul de saturare cu oxigen și a confirmat că toate celulele roșii din sânge sunt saturate la momentul imagistica. Aceasta confirmă faptul că toate modificările nu sunt în afinitate de oxigen între probleme cinetice celule individuale consecință, lăsând ca posibili factori diferențele afinitatea hemoglobinei pentru concentrația de oxigen și / sau mediul celular citosolic.

Studiul a fost capabil să raporteze deviația medie și deviația standard a măsurătorilor la o temperatură și pH-ul specific. Cercetările viitoare vor include modificări ale temperaturii și pH-ului, pentru a studia modul în care aceste modificări alterează absorbția oxigenului o celulă individuală. Oamenii de știință au descoperit că deviația standard a fost mai mare atunci când curba de disociere a fost abruptă, care a fost, de asemenea, sub presiune, în cazul în care saturația de oxigen a variat între mai multe celule individuale.

Analiza statistică a eritrocitelor la acest nivel a arătat o corelație între concentrația de oxigen și saturația de oxigen al hemoglobinei concentratia mai mare a hemoglobinei - mai mare valoarea de saturație. Cu toate acestea, studiile din aceleași probe folosind tampon izotonic și hipotonic pentru a crea un gradient osmotic a arătat că modificările concentrației de hemoglobină nu modifică afinitatea pentru oxigen. Acest lucru înseamnă că diferențele de afinitate de oxigen între eritrocite individuale sunt consecința ceva în mediul celular. Autorii cred că acest lucru se datorează diferențelor în concentrație de 2,3-difosfogliceratului, un regulator cheie de afinitate față de oxigen în citosol.

În cazul în care problema a fost întrebat despre implicațiile studiului, co-autor Dr. Ethan Schönbrunn, el a spus: „Noi credem că caracteristicile de afinitate pentru oxigen a unei singure celule poate fi foarte valoros pentru Hematologie, în diagnosticul anemiei și pentru a înțelege mai bine fiziologia sistemului hematologic sănătos.“