Механика мембран клетки крови показана новым методом микроскопии

Автор: | 3 апреля, 2020

Благодаря междисциплинарной команде исследователей у ученых теперь есть более полное понимание одной из самых жизненных структур человеческого тела: эритроцит.Во главе с преподавателем электротехники и вычислительной техники Университета Иллинойса Габриэлем Попеску команда развила модель, которая могла привести к прорывам в показе и лечении болезней морфологии клетки крови, таким как малярия и серповидно-клеточная анемия. Группа издала свои результаты исследования в Продолжениях Национальной академии наук.

Эритроциты (количества эритроцитов крови) уникальны в структуре – полнота диска формы пончика несущего кислород гемоглобина молекулы, но ни одна из внутриклеточных структур других клеток, даже ДНК. В кровообращении количества эритроцитов крови должны исказить, чтобы протиснуться через капилляры половина их диаметра. Их гибкость и упругость прибывают из их мембранной структуры, соединяющей типичный двойной слой липида с основной матрицей белка. Однако знание механики мембраны очень ограничено.

«Деформируемость эритроцитов является их самым важным свойством», сказал Попеску, также аффилированный с Институтом Бекмана Передовой Науки и техники в U. меня. «Что мы хотели найти, как деформируемость касается морфологии?»Исследовательская группа использовала новую технику измерений, названную микроскопией фазы преломления, использующей два световых пучка, в то время как другие микроскопы только используют тот.

«Один луч проходит анализ, и один луч используется в качестве ссылки», сказал Попеску. «Это очень, очень чувствительно к мелким смещениям в мембране, вниз к наноразмерному».Движение мембраны количества эритроцитов крови может наблюдаться через типичные оптические микроскопы, феномен, известный как «мерцание», но команда Попеску смогла не только видеть наноразмерные мембранные колебания живых клеток, но также и измерить их количественно – первое.

В дополнение к нормальным клеткам команда также измерила две других морфологии: ухабистые количества эритроцитов крови назвали пойкилоциты и круглые названными spherocytes. Они обнаружили, что эти деформированные клетки показывают меньше гибкости в своих мембранах, обнаружение, которое могло обеспечить понимание механики и лечения болезней, влияющих на форму количества эритроцитов крови, такую как малярия, серповидно-клеточная анемия и spherocytosis.С сотрудниками от UCLA группа использовала свои данные, чтобы построить новую модель мембраны количества эритроцитов крови, составляющей колебания и искривление, более полное и точное предоставление, чем предыдущие модели, лечившие мембрану как плоский лист.«Наши измерения показали, что плоская модель не могла объяснить данные.

С этой моделью искривления мы понимаем намного лучше, что происходит в количестве эритроцитов крови», сказал Попеску, добавив, «Это – действительно комбинация нового оптического метода и новой теоретической модели, и именно это позволил нам находить некоторые новые результаты, где форма и деформируемость соединяются».Метод команды в конечном счете мог использоваться, чтобы проверить на болезни крови, такие как малярия или проверить консервированную кровь на мембранную гибкость перед переливанием, так как консервированная кровь часто претерпевает клеточные изменения формы.

Кроме того, этот новый метод микроскопии имеет важные последствия для исследователей, интересовавших мембранной биологией и динамикой, по словам Кэтрин Бест, соавтора бумаги и преподавателя в U. меня. Медицинский колледж. «Преимущество для изучения эритроцитов таким образом состоит в том, что мы можем теперь посмотреть на эффекты химических веществ на мембранах, специфично.

Это очень захватывающе. Например, мы можем посмотреть на мембранные эффекты алкоголя, и мы можем узнать что-то о терпимости к алкоголю», сказала Бест.Поскольку микроскопия фазы преломления измеряет живые клетки, физически не управляя или повреждая их, она также могла использоваться, чтобы оценить лекарства, развиваемые, чтобы лечить заболевания морфологии клетки крови, по словам Попеску. «Мы можем изучить механику единственной клетки при различных фармакологических условиях, и я думаю, что это было бы идеально для тестирования препаратов», сказал он.

Национальные Институты Здоровья и Национальный научный фонд финансировали это исследование, включавшее сотрудников от MIT, Медицинской школы Гарварда, университета Колорадо, Гарвардского университета и UCLA.Источник:Университет Иллинойса в равнине Урбаны


Добавить комментарий