Novedoso dispositivo mide adhesividad en eritrocitos

Por el equipo editorial de LabMedica en español
Actualizado el 11 Apr 2016

En la enfermedad de células falciformes (ECF), las moléculas de hemoglobina se polimerizan intracelularmente y conducen a una cascada de eventos que producen una disminución en la deformabilidad y el aumento de la adhesión de los glóbulos rojos (GR). La deformabilidad disminuida y el aumento de la adhesión de los glóbulos rojos falciformes conducen a la oclusión de los vasos sanguíneos, conocida como vaso-oclusión, en los pacientes con ECF.

Imagen A: El sistema de microfluidos SCD biochip para el sondeo de la deformación dinámica y la adhesión de los eritrocitos en la sangre (glóbulos rojos) en muestras de sangre de pacientes con enfermedad de células falciformes (ECF) (Fotografía cortesía de la Universidad Case Western Reserve).

Imagen B: Un frotis de sangre periférica de un paciente con enfermedad de células falciformes (ECF) que muestra varios eritrocitos clásicos en forma de hoz (flechas) y varios otros eritrocitos deformados (puntas de flecha) (Fotografía cortesía de la Facultad de Medicina Monte Sinaí).

Los glóbulos rojos (eritrocitos) que contienen hemoglobina normal son flexibles y con forma de rosquilla con una superficie plana y delgada en el medio en lugar de un agujero. Esto les permite pasar por una curva en los vasos sanguíneos y por los vasos más pequeños para poder suministrar oxígeno vital a los tejidos y órganos. Sin embargo, la hemoglobina falciforme tiene una tendencia a formar varillas rígidas dentro de los glóbulos rojos, dándoles formas de media luna o de una hoz, lo que le da a la enfermedad su nombre.

Los científicos de la Universidad Case Western Reserve (Cleveland, OH, EUA) utilizaron un enfoque de microfluidos, integrado con un algoritmo de dimensionamiento celular para analizar la deformabilidad dinámica de los eritrocitos adheridos a nivel de una sola célula en un flujo microfisiológico controlado. Los científicos midieron y compararon la deformabilidad dinámica y la adhesión de los glóbulos rojos que contenían hemoglobina A sana (HbA) y de los glóbulos rojos con hemoglobina falciforme homocigótica (HBSS) presentes en muestras de sangre obtenidas de 24 individuos.

El sistema microfluídico se compone de una cubierta de poli (metil metacrilato) (PMMA), una capa adhesiva de doble cara (DSA), y una base de un portaobjetos de vidrio. Los canales de microfluidos están funcionalizados con fibronectina, que imita la microvasculatura de la pared en un sistema cerrado y que puede procesar sangre total. Los glóbulos rojos falciformes adheridos se deforman en los canales de microfluidos en respuesta a la tensión de corte de flujo aplicada. Mediante la evaluación de la medida de la rigidez y la adhesividad, o la “deformabilidad dinámica y la adhesión” de los eritrocitos, el nuevo dispositivo de microfluidos ofrece un gran potencial como una forma para controlar la progresión de la enfermedad de células falciformes. Otras maneras para medir la rigidez y la adhesividad en las glóbulos rojas, incluyen métodos tales como la microscopía de fuerza atómica y las pinzas ópticas que existen, pero que no se prestan a trabajar con sangre total en un entorno clínico.

Para evaluar la capacidad de deformación dinámica de los glóbulos rojos, los investigadores usaron lo que ellos llamaron un índice dinámico de deformación (DDI), que definieron como: “el cambio dependiente del tiempo de la relación de aspecto de la célula”. Esencialmente, el DDI de una célula es una medida de la velocidad en que recobra su forma normal después de experimentar tensión de corte de flujo. El equipo describe una serie de pruebas en las que midieron la DDI de los glóbulos rojos, deformables y no deformables. También compararon la adhesión de los glóbulos rojos deformables y no deformables obtenidos de la sangre de las muestras tomadas de pacientes con anemia drepanocítica. Los expertos evaluaron la adhesividad de las células bajo diferentes tensiones de corte de flujo, tanto por dentro como por fuera de los intervalos experimentados en los vasos sanguíneos normales.

Los científicos demostraron que el DDI de los glóbulos rojos que contenían HbSS era significativamente más bajo en comparación con la de los glóbulos rojos que contenían HbA. Por otra parte, observaron subpoblaciones de glóbulos rojos que contenían HbSS en términos de sus características de deformabilidad dinámicas: glóbulos rojos deformables y no deformables. A continuación, analizaron muestras de sangre de pacientes con ECF y analizaron la adhesión y la deformabilidad de los glóbulos rojos a tensiones de corte de flujo fisiológicas y por encima de los valores fisiológicas. Los investigadores observaron un número significativamente mayor de glóbulos rojos falciformes no deformables adheridos que glóbulos rojos falciformes deformable a tensiones de corte de flujo muy por encima del rango fisiológico, lo que sugiere una interacción entre la deformabilidad dinámica y el aumento de la adhesión de los glóbulos rojos en los eventos de vaso-oclusión. El estudio fue publicado el 19 de febrero de 2016, en la revista Technology.

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Case Western Reserve University