يمكن تقييم وظيفة الصفائح الدموية تحت التدفق ويمكن نمذجة محاكاة الإنعاش المرقئ باستخدام جهاز ميكروفلويدي ، والذي له تطبيقات في طب الصدمات ونقل الدم.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يمكن تقييم وظيفة الصفائح الدموية تحت التدفق ويمكن نمذجة محاكاة الإنعاش المرقئ باستخدام جهاز ميكروفلويدي ، والذي له تطبيقات في طب الصدمات ونقل الدم.
تشتمل الموائع الدقيقة على ركائز وتدفقات ذات صلة من الناحية الفسيولوجية تحاكي الأوعية الدموية ، وبالتالي فهي أداة قيمة لدراسة جوانب تجلط الدم والإرقاء. في البيئات عالية القص التي تحاكي التدفق الشرياني ، يسهل اختبار الموائع الدقيقة دراسة وظيفة الصفائح الدموية ، حيث تتشكل الجلطات الغنية بالصفائح الدموية في منطقة تضيقية موضعية لقناة التدفق. يمكن أن يساعد استخدام الأجهزة التي تسمح بحجم عينة صغير أيضا في تقييم وظيفة الصفائح الدموية تحت التدفق من عينات المرضى محدودة الحجم أو النماذج الحيوانية. قد تساعد دراسة عينات أو عينات مرضى الصدمات بعد نقل منتجات الصفائح الدموية في توجيه الاستراتيجيات العلاجية لمجموعات المرضى التي تكون فيها وظيفة الصفائح الدموية أمرا بالغ الأهمية. يمكن أيضا دراسة آثار تثبيط الصفائح الدموية عن طريق العوامل الدوائية في هذا النموذج. الهدف من هذا البروتوكول هو إنشاء منصة موائع دقيقة تتضمن التدفق الفسيولوجي والأسطح البيولوجية والآليات المرقئة ذات الصلة لتقييم وظيفة الصفائح الدموية مع الآثار المترتبة على دراسة اعتلال التخثر الناجم عن الصدمات وطب نقل الدم.
الصدمة هي سبب عالمي رئيسي للوفاة والعجز. غالبا ما تكون الإصابة الشديدة معقدة بسبب اضطراب داخلي فريد من الإرقاء والتخثر ، يسمى اعتلال التخثر الناجم عن الصدمة (TIC) 1. تلعب الصفائح الدموية دورا مهما في TIC ، وقد تم وصفها بأنها لها وظائف تكيفية وغير قابلةللتكيف 2. لا تزال آليات الخلل الوظيفي للصفائح الدموية بعد الإصابة غير واضحة ، وهناك حاجة ماسة لفهم الاستجابة الخلوية بشكل أفضل لتوجيه تطوير الإنعاش والعلاج المحسنين. هناك مشكلة مزعجة إضافية فيما يتعلق بوظيفة الصفائح الدموية بعد الإصابة وهي عدم اليقين من موثوقية القراءات الحالية لوظيفة الصفائح الدموية في مريض الصدمة.
أظهرت دراسات متعددة أنه حتى المرضى المصابين بجروح طفيفة ، مع عدم وجود نمط ظاهري معروف للنزيف السريري ، لديهم وظيفة صفائح الدموية غير الطبيعية باستخدام اختبار وظيفة الصفائح الدموية التقليدي مثل قياس التجميع3،4. ومع ذلك ، فإن القيود المفروضة على قياس التجميع لتقييم وظيفة الصفائح الدموية في بيئة الإصابة تشمل نقص سطح الإصابة ذي الصلة من الناحية الفسيولوجية ، والنهج الاختزالي للتحفيز الناهض ، وتخفيف العينة باستخدام تجميع مقاومة الدم الكامل ، وفصل البلازما مع تجميع انتقال الضوء البصري ، وتقييم العينة الراكدة. بالإضافة إلى ذلك ، لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت حساسية وظيفة الصفائح الدموية هذه تمثل خللا خلويا حقيقيا أو قطعة قياس ، مثل زيادة المعاوقة الكهربائية الأساسية ، في وضع الإصابة2. وبالتالي ، فإن دراسة وظائف الصفائح الدموية ذات الصلة في سياق الصدمة أمر بالغ الأهمية لفهم TIC ، وهناك مجال كبير للابتكار والتحسين في هذا المجال.
لا تتضمن المنصات المستخدمة تقليديا لدراسة وظيفة الصفائح الدموية ديناميكيات السوائل وتدفقها ، والتي قد تكون حاسمة في فهم الخلل الوظيفي للصفائح الدموية المتعلق بالصدمة واعتلال التخثر الناجم عن الصدمات5. تشمل آليات الإرقاء التي تعتمد على التدفق استطالة عامل فون ويلبراند (VWF) عند القص العالي ، فوق معدل القص الحرج ، والتقاط الصفائح الدموية عبر البروتين السكري 1 ب6،7،8 ، والتي لا يتم التقاطها باستخدام فحوصات وظيفة الصفائح الدموية الراكدة. بالإضافة إلى ذلك ، ترتبط الصفائح الدموية بشكل تفضيلي ب VWF أو الفيبرينوجين اعتمادا على نظام التدفق وتثير أدوارا تفاضلية في التخثر الشرياني مقابل التخثر الوريدي9،10. تتكون الجلطات الشريانية بشكل أساسي من الصفائح الدموية بينما تتكون الجلطات الوريدية بشكل أساسي من خلايا الدم الحمراء ، وتستند جزئيا إلى أنظمة التدفق11. يمكن أن تساعد المقايسات التي تتضمن أنظمة التدفق في توضيح الاختلالات المتعلقة بطيف الأنماط الظاهرية ل TIC ، من نقص التخثر والأنماط الظاهرية للنزيف إلى فرط التخثر والأنماط الظاهرية للتخثر. أخيرا ، قد تجعل قيود أخذ عينات حجم الدم مع مرضى الصدمات اختبار وظائف الصفائح الدموية التقليدي أمرا صعبا. في حين أن المقايسات مثل قياس التدفق الخلوي يمكن ويجب استخدامها في هذه الظروف ، فإن النتائج غالبا ما تصور التوصيف المادي للعينة وليس تقييما وظيفيا مرققا.
في حين أن آليات ضعف الصفائح الدموية قد لا تكون مفهومة تماما في الصدمة ، فإن نمذجة الخلل الوظيفي للصفائح الدموية في المختبر ، مع مضادات P2Y12 على سبيل المثال ، يمكن أن تساعد أيضا في توجيه دراسة التدخلات العلاجية. يعد الإنعاش المرقئ مهما للغاية في مرضى الصدمات حيث يتم نقل منتجات الدم في نهج متوازن لمعالجة الصدمة واعتلال التخثر وإصابة البطانة إما بالدم الكامل أو مكونات الدم (خلايا الدم الحمراء والبلازما ومركزات الصفائح الدموية) بنسبة وحدة 1: 1: 1 12،13،14. في مرضى الصدمات ، يرتبط الاستخدام المبكر لمنتجات الدم بتحسين البقاء على قيدالحياة 15،16. لإطالة العمر الافتراضي ، تمت دراسة منتجات الصفائح الدموية المخزنة على البارد بشكل متزايد. يظهر فحص الصفائح الدموية المخزنة على البارد زيادة في نشاط مرقئ ، بالإضافة إلى السلامة عند نقلها بعد الإصابة17،18.
يؤكد تطور إنعاش الصفائح الدموية المخزنة على البارد على الحاجة إلى اختبارات إضافية لفهم منتج الصفائح الدموية الأكثر فعالية المتاح للصدمات. ومع ذلك ، غالبا ما تكون فحوصات وظائف الصفائح الدموية التقليدية مفرطة أو ناقصة للكشف عن الخلل الوظيفي ، والتي تحدث في كل من مريض الصدمة الذي يتلقى نقل الصفائح الدموية العلاجي وكذلك في المنتج المنقول نفسه الذي يظهر في آفات تخزين الصفائح الدموية. قد يكون تحديد أصل الخلل الوظيفي أمرا صعبا ، نظرا للقيود المفروضة على فحوصات وظائف الصفائح الدموية الحالية ، بما في ذلك الطبيعة الثابتة لمعظم هذه الاختبارات. لذلك ، عند دراسة الإنعاش المرقئ في المختبر ، فإن المنصة وطرق الكشف لكل من مجموعات الصفائح الدموية المتلقية والمنتج لها أهمية حاسمة في تحديد التدخلات العلاجية المثلى.
يوفر اختبار الموائع الدقيقة ملفات تعريف التدفق والأسطح الحيوية لإنشاء اختبار ذي صلة من الناحية الفسيولوجية لدراسة الصفائح الدموية. يمكن تخصيص أجهزة الموائع الدقيقة لدراسة الفيزيولوجيا المرضية أو أنواع الإصابات ، مثل ثقب الأوعيةالدموية 19 أو تلف البطانية20. تتكون هذه الأجهزة بشكل عام من بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان (PDMS) المرتبط بشريحة مجهر زجاجي مع تعديلات على السطح ، مثل الكولاجين ، لتقليد البطانة الفرعية وإصابة الأنسجة. يمكن أن يساعد استخدام هذه الأنواع من الأجهزة القائمة على التدفق في توجيه أبحاث الخلل الوظيفي للصفائح الدموية المرتبطة بالصدمات والمساعدة في فحص الأساليب المثلى لطب نقل الدم لتحسين الخلل الوظيفي للصفائح الدموية. قد تساعد هذه الاستراتيجيات في توضيح الارتباك الموجود حول أهمية مقايسات الصفائح الدموية الثابتة مثل قياس التجميع في المريض المصاب.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم إجراء جميع الأبحاث وفقا للإرشادات المؤسسية. تم الحصول على موافقة من مكتب حماية البحوث البشرية بجامعة بيتسبرغ والحصول على موافقة مستنيرة من المتطوعين البشريين الأصحاء.
1. إعداد جهاز الموائع الدقيقة
2. تحضير عينة الدم
3. اختبار وظيفة الصفائح الدموية تحت التدفق (الطريقة 1)
(1)
(2)4. اختبار وظيفة الصفائح الدموية تحت التدفق مع عينات منخفضة الحجم (أقل من 1 مل) (الطريقة 2)
5. إزالة التلوث
6. تحليل الصور
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يجب أن تظهر تجارب الموائع الدقيقة بعد استخدام هذه الطريقة تكوين الجلطة الغنية بالصفائح الدموية في منطقة تضيق قناة التدفق (الشكل 1). يوضح الشكل 1 أ النتائج التمثيلية حيث شكلت الصفائح الدموية الوظيفية جلطة في المنطقة الضيقة من القناة لمنع تدفق الدم عبر القناة. توضح منحنيات متوسط شدة التألق (MFI) للصور الحركية التي تم التقاطها طوال مدة التجربة التأخر والنمو ومرحلة الهضبة لدمج الصفائح الدموية في الجلطة المتزايدة (الشكل 2 أ ، ج
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يحتوي البروتوكول أعلاه على بعض الخطوات الحاسمة لضمان موثوقية التجارب وقابليتها للتكرار. أولا ، يجب النظر بعناية في الأجسام المضادة الفلورية. يجب ألا تمنع الأجسام المضادة المستخدمة للكشف عن الصفائح الدموية في العينة وظيفة مستقبلات الصفائح الدموية للبروتين السكري Ib (GPIb). تعد مطابقة الدفعة ، كلما أمكن ذلك بين التجارب ، أمرا بالغ الأهمية لضمان قابلية تكرار إشارة الفلورسنت. خطوة أخرى حاسمة في هذا البروتوكول هي استخدام المواد الاستهلاكية والمحاليل المعقمة والعينات المفلترة كلما أمكن ذلك. سي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان عنه.
يقر المؤلفون ويشكرون جميع المتبرعين بالدم الذين شاركوا ، بالإضافة إلى أخصائيي الفصد في مختبر أبحاث طب الصدمات ونقل الدم ومركز UPMC Montefiore للأبحاث السريرية والانتقالية للمساعدة في المجموعات. الرسائل القصيرة مدعومة من قبل K25HL161401. MDN مدعوم بواسطة 1R01HL166944-01A1.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| <قوي>المعدات< قوي> | |||
| أكسيو أوبزرفر | زايس | 491917-0001-000 | |
| بيل آرت فراغ التوقف فراغ المجففات | فيشر العلمية | 08-594-15A | |
| فيشربراند Isotemp الرقمية لوح تسخين نمام | فيشر العلمية | FB30786161 | |
| الجوز خلاط | فيشر العلمي | 88-861-043 | |
| مقياس توازن الكشافة OHAUS | Uline | H-5852 | |
| فرن | فيشر Scientific | 15-103-0520 | |
| منظف البلازما | Harrick | PDC-32G (115V) | |
| مضخة حقنة (PHD ULTRA CP ، I / W قابل للبرمجة) جهاز | هارفارد | 883015 | |
| Zen 3.4 | Zeiss | Blue | الإصدار البرمجي |
| <قوي>المواد< / قوي> | |||
| 1/16 بوصة معرف - موصلات الكوع الشائكة | Qosina | 11691 | |
| 10 مل حقنة | فيشر Scientific | 14-955-459 | |
| 2-هيدروكسي بروبيل - بيتا سيكلودكسترين | كايمان للكيماويات | 16169 | 30٪ مذاب في مرشحات ملحية مخزنة بالفوسفات |
| 40 ميكرون | فيشر Scientific | NC1469671 | |
| الجسم المضاد CD41 | Novus Biologicals | NB100-2614 | 1: 600 نسبة في الدم |
| كاشف الكولاجين Chrono-Par | Chrono Log Corporation | 385 | 1: 5 نسبة في 0.9٪ |
| علوم المجهر الإلكتروني الملحي Miltex خزعة لكمة مع مكبس ، 3.0 مم | فيشر ساينتفيك | NC0856599 | |
| Eppendorf Snap-Cap أنابيب أجهزة الطرد المركزي الدقيقة SafeLock ، 1.5 مل | فيشر سيانتيفك | 05-402-25 | |
| Essendant 121 أوقية. كلوركس مبيض مبيد للجراثيم | فيشر 50371500 | ||
| إيثانول | فيشر Scientific | 07-678-005 | 70٪ |
| فالكون سلامة الغبار قبالة DPSXLRCP الغاز المضغوط | سوبرا | 1381978 | |
| الإنسان TruStain | Biolegend | 422302 | 1: 600 نسبة في الدم الكامل |
| LevGo smartملعقة يمكن التخلص منها من مادة البولي بروبيلين | ملعقة فيشر العلمية | 18-001-017 | |
| شرائح المجهر | فيشر Scientific | 12-550-A3 | |
| فوسفات مخزن محلول ملحي | Gibco | 10010-023 | |
| مشرط السلامة | فيشر Scientific | 22-079-718 | |
| سالين | ميليبور 567442 | 0.90٪ | |
| سارتوريوس بوليسترين وزن قوارب | فيشر Scientific | 13-735-744 | |
| زلات غطاء Superslip - Superslip رقم 1.5 | Fisher Scientific | 12-541-055 | |
| SYLGARD 184 مجموعة مطاط سيليكون | Fisher Scientific | NC9285739 | Polydimethylsiloxane (PDMS) |
| Ticagrelor | Cayman Chemicals | 15425 | |
| Tygon PVC Clear Tubing 1/16 "ID ، 1/8" OD ، 50 قدما | بطول McMaster-Carr | 6516T11 | |
| Ultra-Machinable 360 Brass Bar | McMaster-Carr | 8954K721 | لتصنيع القوالب الرئيسية |
| Vacutainers | BD | 363083 | |
| World Precision Instrument قابلة لإعادة الاستخدام خزعة لكمة ، 1.5 مم | فيشر NC1215626 | العلمي |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.