研究揭秘血栓是怎么形成的?

发布时间:2017-12-20

血小板是血液中的细胞,其作用是通过粘在一起形成血块并堵塞伤口而止血。现在,科学家第一次测量并绘制了触发这一过程的血小板的关键分子力。

广泛的结果发表在两个独立的研究。“我们得出结论表明,为了激活凝血,细胞需要比主食的重量高约十亿倍的有针对性的力,”哈立德Salaita,埃默里大学化学系副教授和研究的主要作者说道。 “我们发现真正令人吃惊的是,血小板关心的是这个力量的方向,它必须是横向的,他们非常挑剔,但是他们应该是挑剔的,否则他们可能会意外地造成一个血块,这是导致中风的原因。

纤维蛋白原是血液中第三丰富的蛋白质,就像胶水一样将血小板粘在一起,形成凝块。每个血小板在其表面上具有约70,000个纤维蛋白原受体拷贝。这些受体可以像抓钩一样工作,以锁定到纤维蛋白原上。

“什么令人费解?” Salaita解释说,“是血小板,尽管有所有这些受体,通常不含丰富的纤维蛋白原。他们不断流过,直到你有受伤和纤维蛋白原变为固定,然后将血小板迅速结合到纤维蛋白原使血小板聚集并凝固。”

Salaita实验室是可视化和映射细胞施加的机械力的领导者。为了探索血液凝固的生物力学,实验室与埃默里医学院的血液学专家医生兼生物医学工程师Wilbur Lam合作。埃莱姆和佐治亚理工学院的埃默里的Winship癌症研究所和Wallace H. Coulter生物医学工程系也都隶属于Salaita和Lam。

在最初的实验中,对于PNAS论文,Salaita实验室将纤维蛋白原配体锚定在脂质膜上。在这个表面上,配体可以横向滑动,但是阻止垂直于表面的运动 - 类似于冰球在滑冰场表面上滑动的方式,但是难以从冰面上脱离。研究人员随后将血小板引入该表面,实验显示血小板未能激活并粘在一起。

相反,当纤维蛋白原配体锚定到载玻片上并且不能侧向移动时,血小板迅速活化。使用它开发的张力成像技术,Salaita实验室显示,血小板施加了5到20pN的力量来启动激活。

Salaita说:“血小板在受伤期间必须迅速准确地止血,避免不必要的凝血。” “我们认为他们像安全锁那样使用这个侧向力信号来防止不必要的凝血。”

Salaita解释说,血管内衬有内皮细胞,损伤使这些细胞下面的纤维基质暴露。然后血液中的血小板和纤维蛋白原可以粘在损伤部位。

Salaita认为,当血小板遇到粘连的纤维蛋白原分子时,血小板就会对这种纤维蛋白原进行检测。由此产生的力量产生强有力的信号激活血小板,并允许他们从血液中攫取纤维蛋白原,驱动与其他血小板结块的过程。

导致中风的异常凝血和血友病的不可控制的出血可能与这种生物力学机制中的功能障碍有关。

2011年,Salaita实验室开发了映射细胞力学的荧光传感器方法。 Alexa的Mattheyses,在医学和温希普癌症研究所的埃默里大学学院的细胞生物学家合作与实验室测试荧光偏振是否可以应用到地图单元力的方向和更深入地了解血液凝固的生物力学。

自然方法论文发表的结果表明,他们可以。

Mattheyses是“荧光偏振的大师”,Salaita说。她建立了一个专门的显微镜。她还与萨拉伊塔实验室的研究生Joshua Brockman和Aaron Blanchard合作开发新的成像技术。

该技术使用DNA分子作为力探针,其行为像分子绳索,并在细胞力量拉动的方向延伸。一系列显微镜图像捕获DNA的方向,然后可以用来计算皮核细胞力的方向。

Salaita说:“我们非常擅长测量,使用荧光来观察聚合物是如何拉伸的。 “现在我们还可以看到聚合物在三个方向上指向哪个方向。”

实验揭示,当血小板开始粘在一起形成凝块时,它们在每个细胞中向一条线或中心轴收缩。然而,它们并不是共同的中心轴。 Salaita解释说:“就像在一个房间里面有一群人面对不同的方向。 “当他们携起手来,每个人都向内拉时,你依然会得到一个集群,但是每个人的方向都是随机的。”

映射细胞上力的大小和方向的能力为研究血液凝固提供了强有力的工具,但是从免疫细胞活化和胚胎发育到癌细胞的复制和传播,还有一系列的生物力学过程。

Salaita说:“我们已经开发出了一种全新的方式来查看以前看不见的东西。 “这是一个广泛的应用程序的基本工具,帮助理解细胞正在做的事情,并可能预测接下来要做的事情。

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