Nueva técnica de la microscopía revela la mecánica de las membranas celulares de la sangre

Admin Marcha 28, 2016 / 17:24:43 Salud 0 8

Dirigido por la Universidad de profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática Gabriel Popescu Illinois, el equipo desarrolló un modelo que podría conducir a avances en la detección y tratamiento de enfermedades de la sangre de células-morfología, como la malaria y la anemia de células falciformes. El grupo publicó sus hallazgos en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

Los glóbulos rojos (RBC) son únicos en la estructura - una integral en forma de rosquilla disco de la molécula de hemoglobina para transportar oxígeno, pero ninguna de las estructuras intracelulares de otras células, incluso ADN. En la circulación, los glóbulos rojos se debe retorcer a pasar a través de los capilares de la mitad de su diámetro. Su flexibilidad y resistencia provienen de su estructura de la membrana, que acopla una bicapa lipídica típica con una proteína de la matriz subyacente. Sin embargo, el conocimiento de la mecánica de la membrana es muy limitada.




"La deformabilidad de los glóbulos rojos es su propiedad más importante", dijo Popescu, también afiliado con el Instituto Beckman de Ciencia Avanzada y Tecnología de la Universidad de Illinois "Lo que queríamos encontrarlo, ¿cómo se relacionan deformabilidad Morfología ? "

El equipo de investigación utilizó una técnica de medición novela llamada microscopía de fase de difracción, que utiliza dos haces de luz, mientras que otros microscopios utilizan sólo una.

"Un rayo atraviesa la muestra y un rayo se usa como referencia", dijo Popescu. "Es muy, muy sensible a los desplazamientos minutos en la membrana, a la nanoescala."

Movimiento de la membrana RBC se puede observar a través de microscopios de luz típicos, un fenómeno conocido como "inestable", pero el equipo de Popescu fue capaz no sólo para ver las fluctuaciones de membrana a nanoescala en células vivas, sino también para medir cuantitativamente - un primero.

Además de las células normales, el equipo también midió otros dos morfologías: glóbulos rojos llamados equinocitos los irregulares y redondas llamadas esferocitos. Encontraron que estas células deformes muestran una menor flexibilidad en sus membranas, un hallazgo que podría dar una idea de la mecánica y el tratamiento de enfermedades que afectan RBC forma, como la malaria, la enfermedad de células falciformes y la esferocitosis.

Con colaboradores de UCLA, el grupo utilizó los datos para construir un nuevo modelo de la membrana de glóbulos rojos que representa las fluctuaciones y curvatura, una hecha más completa y precisa que los modelos anteriores que trataban a la membrana como una hoja plana.

". Nuestras mediciones muestran que un modelo plano no podía explicar los datos Con este modelo de curvatura, entendemos mucho mejor lo que está sucediendo en el RBC", dijo Popescu, quien agregó: "Es realmente una combinación de un nuevo método modelo teórico óptico y nuevo, y eso es lo que nos permitió encontrar algunos nuevos resultados en la forma y deformabilidad se acoplan ".

El equipo técnico en el extremo podría ser utilizado para la detección de enfermedades de la sangre tales como la malaria o para la detección de sangre para la elevada flexibilidad de la membrana antes de la transfusión, ya que la sangre almacenada a menudo se somete a cambios en la forma celular.

Además, esta técnica innovadora de la microscopía tiene implicaciones importantes para los investigadores interesados ​​en la biología y la dinámica de la membrana, según Catalina Best, co-autor del artículo y un instructor en la Universidad de Illinois College of Medicine. "Una de las ventajas de estudiar las células rojas de la sangre de esta manera es que ahora podemos ver los efectos de los agentes químicos en membranas, en particular. Es s muy emocionante. Por ejemplo, podemos mirar a los efectos de la membrana de alcohol, y podemos aprender algo de la tolerancia alcohol ", dijo Best.

Dado que las medidas de la microscopía de fase de difracción células vivas sin manipular físicamente o dañarlos, también podría ser utilizado para evaluar fármacos en desarrollo para el tratamiento de enfermedades morfología de las células de la sangre, de acuerdo Popescu. "Estamos en condiciones de estudiar la mecánica de una sola célula en diferentes condiciones farmacológicas, y creo que sería ideal para probar las drogas", dijo.

Los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Nacional para la Ciencia financió esta investigación, que incluyó a colaboradores de MIT, Harvard Medical School, de la Universidad de Colorado, la Universidad de Harvard y UCLA.

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