В гематологии деформируемость эритроцитов относится к способности эритроцитов (красных кровяных телец, RBC) изменять форму при заданном уровне приложенного напряжения без гемолиза (разрыва). Это важное свойство, поскольку эритроциты должны значительно менять свою форму под воздействием механических сил в потоке жидкости или при прохождении через микроциркуляцию (см. гемодинамика ). Степень и геометрия этого изменения формы могут зависеть от механических свойств эритроцитов, величины приложенных сил и ориентации эритроцитов с приложенными силами. Деформируемость является внутренним клеточным свойством эритроцитов, определяемым геометрическими и материальными свойствами клеточной мембраны [1] , хотя, как и в случае со многими измеримыми свойствами, условия окружающей среды также могут быть значимыми факторами в любом данном измерении. Никакие другие клетки млекопитающих не обладают деформируемостью, сравнимой с эритроцитами; кроме того, эритроциты не млекопитающих не деформируются в той степени, которая сопоставима с эритроцитами млекопитающих. В человеческих эритроцитах есть структурные опоры, которые способствуют устойчивости, в том числе цитоскелет : актин и спектрин , которые удерживаются вместе анкирином .
Изменение формы эритроцитов под действием приложенных сил (т. е. сдвигающих сил в потоке крови) обратимо, и двояковогнуто-дискообразная форма, которая является нормальной для большинства млекопитающих, сохраняется после устранения деформирующих сил. Другими словами, эритроциты ведут себя как эластичные тела, в то же время они также сопротивляются изменению формы под действием деформирующих сил. Это вязкоупругое поведение эритроцитов определяется следующими тремя свойствами: [2] 1) Геометрия эритроцитов; двояковогнуто-дискообразная форма обеспечивает дополнительную площадь поверхности для клетки, позволяя изменять форму без увеличения площади поверхности. Этот тип изменения формы требует значительно меньших сил, чем те, которые требуются для изменения формы с расширением площади поверхности. 2) Цитоплазматическая вязкость; отражает концентрацию цитоплазматического гемоглобина эритроцитов. 3) Вязкоупругие свойства мембраны эритроцитов, в основном определяемые специальной мембранной скелетной сетью эритроцитов. [ необходима цитата ]
Деформируемость эритроцитов является важным фактором, определяющим вязкость крови, а следовательно, и сопротивление кровотоку в сосудистой системе. [3] Она влияет на кровоток в крупных кровеносных сосудах из-за повышенного сопротивления трения между жидкими пластинками в условиях ламинарного течения. Она также значительно влияет на микроциркуляторный кровоток, когда эритроциты вынуждены проходить через кровеносные сосуды с диаметром, меньшим их размера. [ необходима цитата ]
Деформируемость эритроцитов изменяется при различных патофизиологических состояниях. Серповидноклеточная анемия характеризуется обширным нарушением деформируемости эритроцитов, зависящим от парциального давления кислорода . Также было показано, что деформируемость эритроцитов нарушается при диабете , заболеваниях периферических сосудов , сепсисе и ряде других заболеваний. Это свойство широко используется в диагностике заболеваний [4] (см. также Измерение ниже).
Хранящиеся упакованные эритроциты (иногда обозначаемые как «pRBC» или «StRBC») также испытывают изменения свойств мембраны, такие как деформируемость во время хранения и связанной с этим обработки, как часть более широкого явления, известного как «повреждение при хранении». Хотя клинические последствия все еще изучаются, деформируемость может быть показателем качества или сохранности для хранимого продукта эритроцитов, доступного для переливания крови . [5] [6] [7] Перфузия (или перфузионная способность) — это основанная на деформируемости метрика, которая может предложить особенно физиологически релевантное представление об ухудшении состояния эритроцитов, вызванном хранением, происходящем в банках крови , и связанном с этим воздействии условий/систем хранения. [8]
Деформируемость эритроцитов является измеримым свойством, и были исследованы различные средства для ее измерения - каждое из которых имеет результаты и значение, которые в высокой степени специфичны для данного используемого подхода. Соответственно, этот термин является несколько свободным в том смысле, что данная клетка или образец клеток может считаться значительно более "деформируемым" одним средством/метрикой относительно другого средства/метрики. Таким образом, для осмысленных сравнений "яблок с яблоками", включающих деформируемость клеток, важно использовать тот же качественный подход. [ необходима цитата ]
Эктацитометрия, основанная на анализе лазерной дифракции, является обычно предпочтительным (и довольно прямым) методом измерения деформируемости. [9] Другим прямым методом измерения является оптический пинцет , который воздействует на отдельные клетки. Деформируемость может быть фактически измерена косвенно, например, по тому, какое давление и/или время требуется клеткам для прохождения через поры фильтра (т. е. фильтруемость или фильтрация) [10] или перфузии через капилляры ( перфузия ), [11] in vitro или in vivo , имеющие меньший диаметр, чем у клеток. Некоторые тесты на деформируемость могут быть более физиологически значимыми, чем другие, для определенных приложений. Например, перфузия более чувствительна к относительно небольшим изменениям деформируемости (по сравнению с фильтруемостью), [12] , что делает ее предпочтительной для оценки деформируемости эритроцитов в контекстах, где микроциркуляторные последствия представляют особый интерес. Более того, некоторые тесты могут отслеживать, как сама деформируемость изменяется при изменении условий и/или при повторении деформации. [ необходима цитата ]
Эритроциты/RBC также могут быть протестированы на другие (связанные) свойства мембраны, включая хрупкость эритроцитов (осмотическую или механическую) и морфологию клеток. Морфологию можно измерить с помощью индексов, которые характеризуют изменения формы различий между клетками. Тестирование хрупкости включает в себя подвергание образца клеток осмотическому и/или механическому стрессу(ам), затем установление того, насколько выражен гемолиз после этого, а затем характеристику восприимчивости или склонности к вызванному стрессом гемолизу с помощью индекса или профиля (который может быть полезен для оценки способности клеток выдерживать постоянные или повторяющиеся стрессы). [ необходима цитата ]
Другие связанные свойства эритроцитов могут включать адгезию и агрегацию, которые наряду с деформируемостью часто классифицируются как «свойства текучести» эритроцитов.