Microfluidic analysis of red blood cells tert-butylperoxide-induced oxidative stress

Abstract

Full Text

Диаметр микрососудов и капилляров меньше диаметра эритроцитов, поэтому способность к возвратной деформации жизненно необходима для функционирования клеток в качестве переносчиков газов. Деформируемость обеспечивается особым строением мембраны, высоким соотношением площади поверхности мембраны к объему клетки, жидкостностью внутриклеточного содержимого. Ключевым фактором трансформации мембраны эритроцитов при действии ксенобиотиков является окислительный стресс (ОС). При ОС эритроциты становятся ригидными, приобретают повышенную адгезию к эндотелию сосудов, что нарушает реологию крови, способствует повреждению эндотелия сосудов и окклюзии микрососудов. Микрофлюидные устройства (МФУ) позволяют изучать поведение эритроцитов в потоке, где параметры максимально приближены к условиям циркуляции. Цель работы заключалась в сопоставлении цитологических показателей эритроцитов, подвергнутых разной степени ОС (индуктор-трет-бутилпероксид) со способностью клеток проходить каналы МФУ. Микрочипы были изготовлены из ПДМС, содержали 16 параллельно расположенных каналов (L200xW4xH8), для регистрации движения клеток использовался оптический микроскоп Leica DM4000 B LED с цифровой камерой. Особенностью прохождения нормальных эритроцитов через каналы была способность клеток принимать форму парашюта (тапка). ОС вызывал структурные изменения компонентов мембраны - экспонирование фосфатидилсерина; кластеризацию полосы 3. Повышение объема, MCV, при одновременном усилении образования микрочастиц делало эритроциты не способными к деформации, что препятствовало свободному пассажу клеток, и чем выше была удельная концентрация трет-бутилпероксида, тем более снижалась скорость прохождения клеток по каналу, регистрировались окклюзии. Анализ показал выраженный характер взаимосвязи между скоростью прохождения каналов и степенью нарушений, в том числе, вариабельностью клеток по объему, RDW-SD, фл (rho = -0,621, p<0,003). Важно отметить, что RDW-SD является рутинным гематологическим показателем, где повышение RDW предполагает присутствие смешанной по MCV популяции, и как показал микрофлюидный анализ, это клетки с разной степенью деформируемости.