Можно оценить функцию тромбоцитов под действием потока и смоделировать гемостатическую реанимацию с помощью микрофлюидного устройства, которое применяется в травматологии и трансфузионной медицине.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Можно оценить функцию тромбоцитов под действием потока и смоделировать гемостатическую реанимацию с помощью микрофлюидного устройства, которое применяется в травматологии и трансфузионной медицине.
Микрофлюидика включает в себя физиологически значимые субстраты и потоки, которые имитируют сосудистую сеть и, следовательно, являются ценным инструментом для изучения аспектов тромбоза и гемостаза. В средах с большим сдвигом, имитирующих артериальный поток, микрофлюидный анализ облегчает изучение функции тромбоцитов, поскольку богатые тромбоцитами тромбы образуются в локализованной стенотической области проточного канала. Использование устройств, которые позволяют использовать небольшой объем образца, может дополнительно помочь в оценке функции тромбоцитов в потоке из образцов пациентов с ограниченным объемом или животных моделей. Изучение образцов пациентов с травмами или образцов после переливания тромбоцитарных продуктов может помочь в определении терапевтических стратегий для групп пациентов, у которых функция тромбоцитов имеет решающее значение. В этой модели также могут быть изучены эффекты ингибирования тромбоцитов с помощью фармакологических агентов. Целью данного протокола является создание микрофлюидной платформы, которая включает в себя физиологический поток, биологические поверхности и соответствующие гемостатические механизмы для оценки функции тромбоцитов с последствиями для изучения травматической коагулопатии и трансфузионной медицины.
Травма является одной из основных причин смерти и инвалидности во всем мире. Тяжелая травма часто осложняется уникальным эндогенным нарушением гемостаза и тромбоза, называемым травматической коагулопатией (ТИК)1. Тромбоциты играют решающую роль при ТИК, и они были описаны как обладающие как адаптивными, так и дезадаптивными функциями2. Механизмы дисфункции тромбоцитов после травмы остаются неясными, и существует острая необходимость в лучшем понимании клеточного ответа для разработки улучшенной реанимации и терапии. Еще одной неприятной проблемой, связанной с функцией тромбоцитов после травмы, является неопределенность надежности имеющихся показаний функции тромбоцитов у пациента с травмой.
Многочисленные исследования показали, что даже пациенты с легкими травмами, без известного фенотипа клинического кровотечения, имеют аномальную функцию тромбоцитов при использовании обычного тестирования функции тромбоцитов, такого как агрегометрия 3,4. Тем не менее, ограничения в агрегометрии для оценки функции тромбоцитов в условиях травмы включают отсутствие физиологически значимой поверхности повреждения, редукционистский подход к стимуляции агонистов, разведение образцов с помощью импедансной агрегометрии цельной крови, разделение плазмы с помощью агрегометрии оптического пропускания света и оценку застойных образцов. Кроме того, остается неясным, представляет ли эта чувствительность функции тромбоцитов истинную клеточную дисфункцию или артефакт измерения, такой как повышенный исходный электрический импеданс, в условиях травмы2. Таким образом, изучение соответствующих функций тромбоцитов в контексте травмы имеет решающее значение для понимания TIC, и в этой области есть значительные возможности для инноваций и улучшений.
Платформы, традиционно используемые для изучения функции тромбоцитов, не включают динамику и поток жидкости, что может иметь решающее значение для понимания дисфункции тромбоцитов, связанной с травмой и коагулопатией, вызванной травмой5. Механизмы гемостаза, которые зависят от потока, включают удлинение фактора Виллебранда (VWF) при высоком сдвиге, выше критической скорости сдвига, и захват тромбоцитов с помощью гликопротеина 1b 6,7,8, который не захватывается с помощью анализа застойной функции тромбоцитов. Кроме того, тромбоциты преимущественно связываются с VWF или фибриногеном в зависимости от режима кровотока и играют дифференцированную роль в артериальном и венозном тромбозе 9,10. Артериальные тромбы в основном состоят из тромбоцитов, в то время как венозные тромбы в основном состоят из эритроцитов, основанных, в частности, на режимах потока11. Анализы, включающие режимы потока, могут помочь в выяснении дисфункций, относящихся к спектру фенотипов TIC, от гипокоагуляции и фенотипов кровотечения до гиперкоагуляции и тромботических фенотипов. Наконец, ограничения по объему забора крови в популяциях пациентов с травмами могут затруднить традиционное функциональное тестирование тромбоцитов. В то время как такие анализы, как проточная цитометрия, могут и должны использоваться в этих обстоятельствах, результаты часто отражают физическую характеристику образца, а не функциональную оценку гемостаза.
В то время как механизмы дисфункции тромбоцитов могут быть не до конца поняты при травме, моделирование дисфункции тромбоцитов in vitro, например, с антагонистами P2Y12, также может помочь в изучении терапевтических вмешательств. Гемостатическая реанимация критически важна для пациентов с травмами, когда продукты крови переливаются сбалансированным подходом для лечения шока, коагулопатии и эндотелиального повреждения либо цельной кровью, либо компонентами крови (эритроцитами, плазмой и концентратами тромбоцитов) в соотношении единиц 1:1:1 12,13,14. У пациентов с травмами раннее использование препаратов крови связано с улучшением выживаемости15,16. Для продления срока годности все чаще изучаются тромбоцитарные продукты, хранящиеся в холоде. Исследование тромбоцитов, хранящихся в холоде, показывает повышенную гемостатическую активность, а также безопасность при переливании крови после травмы17,18.
Эволюция реанимации тромбоцитов, хранящихся в холоде, подчеркивает необходимость проведения дополнительных тестов, чтобы понять, какой тромбоцитарный продукт наиболее эффективен при травме. Тем не менее, традиционные анализы функции тромбоцитов часто подвергаются чрезмерной или недостаточной потенциации для выявления дисфункции, возникающей как у пациента с травмой, получающего терапевтическое переливание тромбоцитов, так и у самого переливаемого продукта, наблюдаемой при повреждениях при накоплении тромбоцитов. Определение происхождения дисфункции может быть сложной задачей, учитывая ограничения в современных анализах функции тромбоцитов, в том числе статический характер большинства этих тестов. Таким образом, при изучении гемостатической реанимации in vitro платформа и методы обнаружения как реципиентных, так и продуктовых тромбоцитов имеют решающее значение для определения оптимальных терапевтических вмешательств.
Микрофлюидное тестирование предлагает профили потока и биофиделические поверхности для создания физиологически релевантного анализа для изучения тромбоцитов. Микрофлюидные устройства могут быть настроены для изучения определенной патофизиологии или типов травм, таких как пункция сосудов19 или повреждение эндотелия20. Эти устройства обычно состоят из полидиметилсилоксана (PDMS), прикрепленного к предметному стеклу стеклянного микроскопа с модификациями поверхности, такими как коллаген, для имитации субэндотелия и повреждения тканей. Использование этих типов устройств на основе потока может помочь в проведении исследований дисфункции тромбоцитов, связанных с травмой, и помочь в изучении оптимальных подходов трансфузионной медицины для улучшения дисфункции тромбоцитов. Эти стратегии могут помочь прояснить существующую путаницу в отношении актуальности статических анализов тромбоцитов, таких как агрегометрия, у пациента с травмой.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все исследования проводились в соответствии с институциональными рекомендациями. Было получено одобрение от Управления по защите исследований человека Университета Питтсбурга и получено информированное согласие от здоровых добровольцев.
1. Подготовка микрофлюидных устройств
2. Подготовка образца крови
3. Проверка функции тромбоцитов под действием потока (Метод 1)
(1)
(2)4. Проверка функции тромбоцитов в потоке с образцами малого объема (менее 1 мл) (метод 2)
5. Обеззараживание
6. Анализ изображений
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Микрофлюидные эксперименты после использования этого метода должны показать образование богатых тромбоцитами тромбов в области стеноза проточного канала (рис. 1). На рисунке 1А показаны репрезентативные результаты, когда функциональные тромбоциты образовывали тромб в стенозированной области канала, блокируя кровоток через канал. Кривые средней интенсивности флуоресценции (MFI) кинетических изображений, полученных в течение эксперимента, иллюстрируют запаздывающу...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Вышеуказанный протокол включает в себя некоторые важные шаги для обеспечения надежности и воспроизводимости экспериментов. Во-первых, следует тщательно рассмотреть вопрос о флуоресцентных антителах. Антитела, используемые для обнаружения тромбоцитов в образце, не должны блокировать функцию рецептора гликопротеина Ib (GPIb) тромбоцитов. Согласование партий, когда это возможно между экспериментами, также имеет решающее значение для обеспечения воспроизводимости флуоресцентного сигнала. Еще...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
У авторов нет конфликта интересов, о котором можно было бы заявить.
Авторы выражают признательность и благодарят всех доноров крови, которые приняли участие, а также флеботомистов Исследовательской лаборатории травматологии и трансфузионной медицины и Центр клинических и трансляционных исследований UPMC Montefiore за помощь в сборе средств. SMS поддерживает K25HL161401. MDN поддерживается 1R01HL166944-01A1.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Equipments | |||
| Axio Observer | Zeiss | 491917-0001-000 | |
| Bel-Art Space Saver Вакуумные десикаторы | Fisher Scientific | 08-594-15A | |
| Fisherbrand Isotemp Цифровая мешалка с подогревом | Fisher Scientific | FB30786161 | |
| Смеситель для нутации | Fischer Scientific | 88-861-043 | |
| OHAUS Scout Весы | Uline | H-5852 | |
| Духовка | Fisher Scientific | 15-103-0520 | |
| Плазменный очиститель | Harrick | PDC-32G (115V) | |
| Шприцевой насос (PHD ULTRA CP, I/W программируемый) | Гарвардский аппарат | 883015 | |
| Zen 3.4 | Zeiss | Blue edition | Программное обеспечение |
| <прочный>Материал | |||
| 1/16 дюймов ID - Колючие угловые соединители | Qosina | 11691 | |
| 10 мл шприц | Fischer Scientific | 14-955-459 | |
| 2-гидроксипропил-&бета;-циклодекстрин | Cayman Chemicals | 16169 | 30% растворенный в фосфате буферный физиологический раствор |
| 40 микрон фильтры | Fischer Scientific | ||
| антитело к CD41 | Novus Biologicals | NB100-2614 | Соотношение 1:600 в цельной крови |
| Коллагеновый реагент Chrono-Par Chrono | Log Corporation | 385 | Соотношение 1:5 в 0,9% солевой |
| электронной микроскопии Sciences Miltex Biopsy Punch с поршнем, 3,0 мм | Fisher Scientific | NC0856599 | |
| Eppendorf Snap-Cap Микроцентрифуга SafeLock Tubes, 1,5 мл | Fisher Scientific | 05-402-25 | |
| Essendant 121 унция Clorox Бактерицидный отбеливатель | Fischer Scientific | 50371500 | |
| этанол | Fisher Scientific | 07-678-005 | 70% |
| Falcon Безопасная пыль DPSXLRCP сжатый газ | Supra | 1381978 | |
| человека TruStain | Biolegend | 422302 | соотношение 1:600 в цельной крови |
| LevGo smartШпатель одноразовый полипропиленовый шпатель | Fisher Scientific | 18-001-017 | |
| Предметные стекла для микроскопа | Fisher Scientific | 12-550-A3 | |
| Фосфат буферный физиологический раствор | Gibco | 10010-023 | |
| Безопасность Скальпель | Fisher Scientific | 22-079-718 | |
| Солевой раствор | Миллипор | 567442 | 0,90% |
| Весы из полистирола Sartorius | Fisher Scientific | 13-735-744 | |
| Superslip Cover Slip - Superslip No. 1.5 | Fisher Scientific | 12-541-055 | |
| SYLGARD 184 Набор силиконовых эластомеров | Fisher Scientific | NC9285739 | полидиметилсилоксан (PDMS) |
| Ticagrelor | Cayman Chemicals | 15425 | |
| Tygon PVC Прозрачные трубки 1/16" ID, 1/8" OD, 50 футов длина | McMaster-Carr | 6516T11 | |
| Ultra-Machinable 360 Латунь Стержень | McMaster-Carr | 8954K721 | Для изготовления мастер-форм |
| Vacutainers | BD | 363083 | |
| World Precision Instrument многоразовый биопсийный пуансон, 1,5 мм | Fisher Scientific | NC1215626 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.