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研究揭秘血栓是怎麼形成的?

6月
03
2018

2018年6月03日23時 今日科學 來寶網

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新方法揭示血栓的生物學機理血小板是血液中的細胞,其作用是通過粘在一起形成血塊並堵塞傷口而止血。現在,科學家第一次測量並繪製了觸發這一過程的血小板的關鍵分子力。

廣泛的結果發表在兩個獨立的研究。「我們得出結論表明,為了激活凝血,細胞需要比主食的重量高約十億倍的有針對性的力,」哈立德Salaita,埃默里大學化學系副教授和研究的主要作者說道。
「我們發現真正令人吃驚的是,血小板關心的是這個力量的方向,它必須是橫向的,他們非常挑剔,但是他們應該是挑剔的,否則他們可能會意外地造成一個血塊,這是導致中風的原因。

纖維蛋白原是血液中第三豐富的蛋白質,就像膠水一樣將血小板粘在一起,形成凝塊。每個血小板在其表面上具有約70,000個纖維蛋白原受體拷貝。這些受體可以像抓鉤一樣工作,以鎖定到纖維蛋白原上。

「什麼令人費解?」 Salaita解釋說,「是血小板,儘管有所有這些受體,通常不含豐富的纖維蛋白原。他們不斷流過,直到你有受傷和纖維蛋白原變為固定,然後將血小板迅速結合到纖維蛋白原使血小板聚集並凝固。」

Salaita實驗室是可視化和映射細胞施加的機械力的領導者。為了探索血液凝固的生物力學,實驗室與埃默里醫學院的血液學專家醫生兼生物醫學工程師Wilbur Lam合作。埃萊姆和喬治亞理工學院的埃默里的Winship癌症研究所和Wallace H. Coulter生物醫學工程系也都隸屬於Salaita和Lam。

在最初的實驗中,對於PNAS論文,Salaita實驗室將纖維蛋白原配體錨定在脂質膜上。在這個表面上,配體可以橫向滑動,但是阻止垂直於表面的運動 - 類似於冰球在滑冰場表面上滑動的方式,但是難以從冰面上脫離。研究人員隨後將血小板引入該表面,實驗顯示血小板未能激活並粘在一起。

相反,當纖維蛋白原配體錨定到載玻片上並且不能側向移動時,血小板迅速活化。使用它開發的張力成像技術,Salaita實驗室顯示,血小板施加了5到20pN的力量來啟動激活。

Salaita說:「血小板在受傷期間必須迅速準確地止血,避免不必要的凝血。」 「我們認為他們像安全鎖那樣使用這個側向力信號來防止不必要的凝血。」

Salaita解釋說,血管內襯有內皮細胞,損傷使這些細胞下面的纖維基質暴露。然後血液中的血小板和纖維蛋白原可以粘在損傷部位。

Salaita認為,當血小板遇到粘連的纖維蛋白原分子時,血小板就會對這種纖維蛋白原進行檢測。由此產生的力量產生強有力的信號激活血小板,並允許他們從血液中攫取纖維蛋白原,驅動與其他血小板結塊的過程。

導致中風的異常凝血和血友病的不可控制的出血可能與這種生物力學機制中的功能障礙有關。

2011年,Salaita實驗室開發了映射細胞力學的螢光傳感器方法。
Alexa的Mattheyses,在醫學和溫希普癌症研究所的埃默里大學學院的細胞生物學家合作與實驗室測試螢光偏振是否可以應用到地圖單元力的方向和更深入地了解血液凝固的生物力學。

自然方法論文發表的結果表明,他們可以。

Mattheyses是「螢光偏振的大師」,Salaita說。她建立了一個專門的顯微鏡。她還與薩拉伊塔實驗室的研究生Joshua Brockman和Aaron Blanchard合作開發新的成像技術。

該技術使用DNA分子作為力探針,其行為像分子繩索,並在細胞力量拉動的方向延伸。一系列顯微鏡圖像捕獲DNA的方向,然後可以用來計算皮核細胞力的方向。

Salaita說:「我們非常擅長測量,使用螢光來觀察聚合物是如何拉伸的。
「現在我們還可以看到聚合物在三個方向上指向哪個方向。」

實驗揭示,當血小板開始粘在一起形成凝塊時,它們在每個細胞中向一條線或中心軸收縮。然而,它們並不是共同的中心軸。
Salaita解釋說:「就像在一個房間裡面有一群人面對不同的方向。
「當他們攜起手來,每個人都向內拉時,你依然會得到一個集群,但是每個人的方向都是隨機的。」

映射細胞上力的大小和方向的能力為研究血液凝固提供了強有力的工具,但是從免疫細胞活化和胚胎髮育到癌細胞的複製和傳播,還有一系列的生物力學過程。

Salaita說:「我們已經開發出了一種全新的方式來查看以前看不見的東西。
「這是一個廣泛的應用程式的基本工具,幫助理解細胞正在做的事情,並可能預測接下來要做的事情。(sunshine2015 207653)


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