Analiza surowych danych w czasie rzeczywistym przedstawiona jest na Rysunku 1. Najpierw płytki krwi przylegają do powierzchni reaktywnej, co skutkuje stałym wzrostem rejestrowanej zielonej fluorescencji (Rysunek 1A, i), określanym jako adhezja. W tej fazie występuje niewielka fluorescencja fioletowa, co wskazuje, że fibryna nie powstaje lub powstaje w stopniu marginalnym (Rysunek 1B). Po zainicjowaniu koagulacji szybko osadza się wykazująca fioletową fluorescencję fibryna (iii), a w tym samym czasie zielona fluorescencja płytek krwi wzrasta w podobnym tempie, co określono tutaj jako akumulację płytek (ii). Pojedynczy eksperyment dostarcza zatem trzech wartości tempa wzrostu fluorescencji (i, ii i iii) jako marker zastępczy dla prędkości osadzania się płytek krwi i fibryny w tym modelu. Ponadto ekstrapolowany jest moment rozpoczęcia koagulacji (moment-of-onset (iv)), który jest determinantem potencjału prokoagulacyjnego płytek krwi.
W przypadku braku TF inicjacja krzepnięcia przebiega powoli i odbywa się głównie poprzez drogę kontaktową, w której wewnątrzpochodny kompleks tenazy aktywuje FX poprzez bezpośrednią aktywację FIX6 przez FXI i/lub FXII. Aby wykazać zależność od FXII, dodano 4 µM inhibitora trypsyny kukurydzianej (CTI) w celu zahamowania aktywowanego FXII (FXIIa)7. Inhibicja ta nie wpłynęła na adhezję płytek krwi (Rycina 2A), lecz krzepnięcie nie rozpoczęło się w ramach dowolnie określonego całkowitego czasu trwania eksperymentu perfuzyjnego (Rycina 2B oraz Wideo uzupełniające 1).
In vitro ścieżka kontaktowa może zostać zainicjowana przez materiały obce, takie jak szkło, lub w testach klinicznych przy użyciu materiału mineralnego, np. kaolinu. In vivo aktywowane płytki krwi zapewniają ładunek ujemny8 poprzez ekspozyjną błonową kwaśnych fosfolipidów9, takich jak fosfatydyloseryna, i/lub poprzez uwalnianie polifosforanów (polyP)10,11. Nasz mikrofluidyczny test w czasie rzeczywistym naśladuje ten drugi mechanizm, ponieważ w zakresie różnych stężeń płytek krwi reakcja hemostatyczna zależała od liczby płytek (Rycina 3). Wraz ze zwiększeniem liczby płytek w próbce zrekonstytuowanej liniowo wzrosła szybkość adhezji (Rycina 3A), akumulacji (Rycina 3B, kolor zielony) oraz krzepnięcia (Rycina 3B, kolor fioletowy). Moment rozpoczęcia procesu znacznie skrócił się (Rycina 3C) przy zwiększeniu stężenia płytek, co sugeruje, że do wywołania krzepnięcia wymagana jest progowa liczba (aktywowanych) osadzonych płytek krwi.
Jednak w przypadku uszkodzenia tkanek in vivo komórki wykazujące obecność TF inicjują krzepnięcie krwi poprzez zewnętrzny kompleks tenazy FVIIa-TF w obecności Ca2+. Zostało to odwzorowane w naszym układzie eksperymentalnym poprzez pokrycie komór perfuzyjnych zawierających kolagen lipidowanym rhTF. W analizie porównawczej kanałów pokrytych samym kolagenem lub w kombinacji z rhTF, początek krzepnięcia nastąpił znacząco szybciej (Rysunek 4A). Szybkość adhezji płytek krwi nie była liniowa, w związku z czym nie przeprowadzono regresji liniowej (dane nie pokazane). Zarówno szybkość krzepnięcia, jak i akumulacja płytek krwi nie różniły się między badanymi warunkami (Rysunek 4B-4C, Wideo uzupełniające 2).

Rycina 1: Analiza regresji adhezji i koagulacji płytek krwi w mikrofluidycznych komorach perfuzyjnych. Rycina ta wyjaśnia parametry wyprowadzone z surowych danych fluorescencji w czasie rzeczywistym, pozyskanych podczas przepływu rekalcyfikowanej krwi nad powierzchnią reaktywną. (A) Średnie natężenie zielonej fluorescencji pokazuje depozycję płytek krwi w funkcji czasu perfuzji. Krzywa opisuje proces bimodalny rozpoczynający się od (i) powolnego, liniowego wzrostu adhezji płytek, po którym następuje (ii) szybko rosnąca liniowa akumulacja. Obie liniowe części krzywej są poddane regresji, a ich nachylenie opisuje dwie szybkości tworzenia zakrzepu mierzone fluorescencją płytek: (i) adhezję oraz (ii) akumulację. (B) Średnie natężenie fioletowej fluorescencji pokazuje depozycję fibryny w funkcji czasu. Podczas adhezji płytek fluorescencja fioletowa jest praktycznie nieobecna, natomiast rozwija się szybko po inicjacji koagulacji. (iv) moment rozpoczęcia jest definiowany jako punkt przecięcia z osią x ekstrapolowanej regresji liniowej (iii) drugiej fazy tworzenia zakrzepu mierzonej fluorescencją fibryny, oznaczonej tutaj jako koagulacja. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 2: Wobec braku TF krzepnięcie w komorach przepływowych pokrytych kolagenem zależy od FXIIa. Mikroprzepływowa perfuzja zrekonstruowanej krwi zawierającej CTI lub bufor kontrolny (CONTROL) była prowadzona przy szybkości ścinania 1,000 s-1 przez łącznie 30 min. (A) Szybkość adhezji płytek krwi (s-1) nie była zależna od CTI. (B) Moment rozpoczęcia dla próbek traktowanych CTI wykraczał poza 30 min limitu eksperymentu (zaznaczony linią przerywaną), co wykazuje zależność tego parametru od FXIIa. Słupki i kropki przedstawiają wartości średnie, wąsy oznaczają odchylenie standardowe. Analiza statystyczna została przeprowadzona za pomocą sparowanego testu t. (NS = brak istotności, n ≥3). Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Rycina 3: Koagulacja w przepływie zależy od liczby płytek krwi. Eksperymenty z perfuzją mikroprzepływową przeprowadzono w komorach powlekanych kolagenem z użyciem zrekonstytuowanej krwi w obecności Ca2+ i przy różnych stężeniach płytek krwi (n ≥3). Przedstawiono (A) szybkość adhezji płytek krwi, (B) szybkość akumulacji płytek krwi (kolor zielony) i koagulacji (kolor fioletowy) oraz (C) moment rozpoczęcia procesu jako funkcje stężeń płytek krwi w zrekonstytuowanej krwi. Kropki reprezentują wartości średnie, a wąsy odchylenia standardowe. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Rycina 4: Aktywacja zarówno TF, jak i wewnątrzpochodnej drogi krzepnięcia znacząco skraca czas do rozpoczęcia krzepnięcia. Rekonstytuowaną krew, w obecności Ca2+, perfundowano przez komory pokryte samym kolagenem lub kolagenem i rhTF, aby zbadać samą drogę kontaktu lub kombinację drogi kontaktu i drogi TF. (A) Czas do rozpoczęcia krzepnięcia jest znacząco krótszy w komorach przepływowych zawierających TF. (B) Szybkość akumulacji płytek krwi podczas krzepnięcia oraz (C) szybkość krzepnięcia nie różnią się znacząco pomiędzy komorami przepływowymi pokrytymi samym kolagenem a tymi pokrytymi kolagenem i rhTF. Słupki i kropki przedstawiają wartości średnie; wąsy oznaczają odchylenia standardowe. Analiza statystyczna została przeprowadzona za pomocą testu t dla prób zależnych. (NS = brak istotności, *P <0.05, n ≥3). Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Wideo uzupełniające 1: Wobec braku TF krzepnięcie w komorach przepływowych pokrytych kolagenem zależy od FXIIa. Rola drogi kontaktu jest określana w komorach przepływowych pokrytych kolagenem. (A) Nałożona sekwencja obrazów fluorescencyjnych przedstawiająca depozycję płytek krwi (zielony) i fibryno(genu) (fioletowy) wobec braku CTI. (B) Ta sama sekwencja co w panelu A, ale z wyłączonym kanałem zielonym. (C) Nałożona sekwencja obrazów fluorescencyjnych przedstawiająca depozycję płytek krwi (zielony) i fibryno(genu) (fioletowy) w obecności CTI. (D) Ta sama sekwencja co w panelu C, ale z wyłączonym kanałem zielonym. Kliknij tutaj, aby pobrać to wideo.

Wideo uzupełniające 2: Aktywacja zarówno TF, jak i ścieżki kontaktowej znacznie skraca czas rozpoczęcia krzepnięcia.W celu zbadania roli TF wykorzystano komory przepływowe pokryte samym kolagenem lub kolagenem i rhTF. (A) Nałożona sekwencja obrazów fluorescencyjnych przedstawiająca osadzanie się płytek krwi (zielony) i fibryno(genu) (fioletowy) w komorach przepływowych pokrytych tylko kolagenem. (B) Ta sama sekwencja co w panelu A, ale z wyłączonym kanałem zielonym. (C) Nałożona sekwencja obrazów fluorescencyjnych przedstawiająca osadzanie się płytek krwi (zielony) i fibryno(genu) (fioletowy) w komorach przepływowych pokrytych zarówno kolagenem, jak i rhTF. (D) Ta sama sekwencja co w panelu C, ale z wyłączonym kanałem zielonym. Kliknij tutaj, aby pobrać to wideo.