紅細(xì)胞是血液中含量最豐富的細(xì)胞類型，在整個(gè)人體中攜帶氧氣。在血液循環(huán)中，他們反復(fù)遇到不同程度的氧張力。缺氧是一種低氧張力狀態(tài)，是血液循環(huán)生理過(guò)程和癌癥、慢性炎癥、心臟病發(fā)作和中風(fēng)等各種病理過(guò)程中非常常見(jiàn)的微環(huán)境因素。此外，在鐮狀細(xì)胞病等各種病理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞變形能力差和氧輸送受損之間的相互作用。鐮狀紅細(xì)胞在鐮狀和去鐮狀過(guò)程中同時(shí)經(jīng)歷劇烈的機(jī)械變形。
缺氧與細(xì)胞生物力學(xué)之間的相互作用以及患病紅細(xì)胞加速損傷的潛在生化機(jī)制已得到充分理解，然而，缺氧導(dǎo)致紅細(xì)胞降解(老化)的確切生物力學(xué)后果仍然難以捉摸。
佛羅里達(dá)大西洋大學(xué)工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的研究人員與麻省理工學(xué)院 (MIT) 合作，試圖通過(guò)生物力學(xué)途徑確定缺氧對(duì)紅細(xì)胞衰老的作用。特別是，他們?cè)趩渭?xì)胞水平檢查了缺氧誘導(dǎo)的紅細(xì)胞變形能力受損，比較了非循環(huán)缺氧和循環(huán)缺氧之間的差異，并記錄了任何累積效應(yīng)與缺氧循環(huán)的關(guān)系，例如尚未研究的方面數(shù)量上。紅細(xì)胞變形性是其功能的重要生物標(biāo)志物。
對(duì)于發(fā)表在《芯片實(shí)驗(yàn)室》雜志上的這項(xiàng)研究，研究人員開(kāi)發(fā)了一種多方面的微流體體外測(cè)定法，以精確控制氣體環(huán)境，同時(shí)探測(cè)紅細(xì)胞的機(jī)械性能，可用作其他相關(guān)細(xì)胞類型的表征工具在依賴氧氣的生物過(guò)程中。該測(cè)定有望用于研究缺氧對(duì)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移潛能和相關(guān)耐藥性的影響。癌細(xì)胞在缺氧的腫瘤微環(huán)境中轉(zhuǎn)移性更強(qiáng)，癌細(xì)胞硬度已被證明是其轉(zhuǎn)移潛力的有效生物標(biāo)志物。
該研究的結(jié)果表明，紅細(xì)胞衰老是一種重要的生物物理機(jī)制，其中循環(huán)缺氧挑戰(zhàn)單獨(dú)會(huì)導(dǎo)致紅細(xì)胞膜的機(jī)械降解。該過(guò)程與變形引起的機(jī)械疲勞相結(jié)合，代表了循環(huán)紅細(xì)胞所經(jīng)歷的兩種主要疲勞載荷條件。
“我們系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)特之處在于，可以在控制良好的氧張力環(huán)境下對(duì)多個(gè)單獨(dú)跟蹤的紅細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞變形性測(cè)量，”資深作者、副教授 Sarah Du 博士說(shuō)。在 FAU 的海洋和機(jī)械工程系，以及 FAU 人類健康與疾病干預(yù)研究所 (I-HEALTH) 的成員。“我們的結(jié)果表明，紅細(xì)胞的變形能力在脫氧條件下通過(guò)響應(yīng)微流體裝置內(nèi)氧水平切換的前后機(jī)械表征而降低。”
微流體作為氣體擴(kuò)散的小型化和高效平臺(tái)，通過(guò)流動(dòng)或氣體滲透膜將氣體和水溶液連接起來(lái)，這也適用于控制細(xì)胞氣體微環(huán)境。
標(biāo)簽：
免責(zé)聲明：本文由用戶上傳，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除！