Динаміка еритроцитів у потоці - ознака їх властивостей
Енні Віаллат *, Жуль Дюпір та Маріус Сокол
Адгезія та запалення, U1067 Inserm UMR7333, 163, avenue de Luminy, 13288 Марсель Седекс 09, Франція
Еритроцити - це в’язкопружні предмети
Червоні кров'яні клітини - це клітини дуже простого складу в порівнянні з іншими клітинами людського тіла: немає ядра, зовнішньої ліпідної мембрани, до якої закріплений цитоскелет спектрину, і все інкапсулює концентрований розчин гемоглобіну. Які ж тоді властиві реологічні властивості еритроцитів, які регулюють їх деформацію та орієнтацію в потоці? Вони виникають внаслідок індивідуальних в’язкопружних внесків компонентів клітини: мембрана та внутрішній розчин в’язкі, цитоскелет еластичний і утворює каркас клітини. Крім того, форма дискоцитів еритроцитів дозволяє їй деформуватися, зберігаючи постійну поверхню та об’єм.
Ці клітинні реологічні властивості можуть погіршуватися у разі, наприклад, місцевих системних порушень гомеостазу (діабет, гіпертонія) [1], а отже, погіршувати кровообіг. Тому важливо вміти характеризувати реологічні властивості еритроцитів і розуміти, які типи руху клітин вони викликають під потоком.
Поведінка еритроцитів у потоці: від руху твердого речовини до руху рідини
У наших експериментах поєднуються дві методики відеомікроскопії для отримання різноспрямованих зображень еритроцитів. Ми описуємо рухи еритроцитів у простому потоці зсуву, отриманому потоком рідини вздовж нерухомої плоскої стінки. Ми змінюємо та контролюємо швидкість зсуву, тобто силу потоку, регулюючи потік рідини, і ми прагнемо зрозуміти реологічне походження спостережуваних рухів.
З падіння з гіроскопом і колесом: рух еритроцитів є ознакою еластичності його цитоскелета
У статті, яку ми щойно опублікували [7], ми показуємо, що динаміка еритроцитів набагато складніша, ніж здається. Спочатку ми показуємо, що орієнтація еритроцитів, які перемикаються в потоці біля стінки, змінюється в міру зміни потоку. При низькому потоці еритроцити падають. Для достатньо сильного потоку клітина розташована паралельно площині зсуву, щоб котитися близько до стіни, як колесо велосипеда. Між барабаном і валом вісь еритроцитів мимовільно оберталася на 90 °. Точніше, кожен потік відповідає для здорових еритроцитів певній орієнтації, яка пов’язана з переміщенням осі симетрії кров’яної клітини прецесії 1, дещо подібно, але більш складною, гіроскопу (Фігура 1). Для порівняння, еритроцити, зміцнені препаратом, зберігають рух, незважаючи на застосовану швидкість потоку. Орієнтація клітини крові в потоці є справжньою ознакою модуля пружності клітини. Крім того, ми вважаємо, що зовнішній вигляд підшипника дозволяє уникнути дорогих деформацій клітин з енергетичної точки зору.
Ілюстрації різних рухів еритроцитів, поміщених у зсувний потік. Фотографії - це приклади клітин, знятих під мікроскопом. Зелені точки представляють положення намистини, що застрягла на клітинній мембрані. AT. Тупиться рух. Камера знімалася зверху. B. Рух танкової доріжки. Камера знімалася зверху. VS. Рух фрізбі. Камера знімалася зверху. D. Рух колеса. Камеру знімали збоку.
Висновок
Примітно і дивно, що еритроцити майже не деформуються під час цих рухів, всупереч прогнозам лікарів [10]. Пояснення можна знайти у формі, яку мембрана мала б за відсутності будь-яких зовнішніх напружень і яка може бути дуже близькою до сфери [11]. Мембрана, яка не може досягти такої форми, яка несумісна із співвідношенням об’єму/площі здорових еритроцитів, буде засуджена до двоогнутої форми, форми нижчої доступної енергії.
Ця стабільність форми є перевагою для потенційного застосування нашої роботи як діагностичного інструменту на клітинному рівні в клінічній гемореології. Він підтверджує розроблену нами просту модель [5], яка дозволяє кількісно та одночасно визначати значення модулів пружності цитоскелета та в'язкості еритроцитів на основі спостереження за його рухом під потоком.
Посилання, що цікавлять
Автори заявляють, що не мають ніякого інтересу стосовно даних, опублікованих у цій статті.
Обертальний рух навколо нерухомої осі.