Главная → Архив → 2024 год, выпуск №3 → Микрофлюидные системы для оценки тромбоцитарных агрегатов на фоне сероводорода и ацетилцистеина

Микрофлюидные системы для оценки тромбоцитарных агрегатов на фоне сероводорода и ацетилцистеина

М.Н. Тризно, Е.В. Тризно*, М.В. Мажитова, А.М. Абакаров, Е.И. Кривоносова
_______________________________________________________________________________________________________

Астраханский государственный медицинский университет, Астрахань, Российская Федерация
_______________________________________________________________________________________________________

Введение. Поскольку тромбоциты играют центральную роль в процессе гемостаза, понимание их роли в инициации и развитии тромбов является ключом к изучению как здорового, так и патологического гемостаза. Однако, естественная среда свертывания крови от природы гетeрогенна, что затрудняет определение основных механизмов, регулирующих поведение тромбоцитов. Высоко контролируемые исследования с помощью микрофлюидных систем играют важную роль в обеспечении понимания поведения тромбоцитов в условиях патогенного действия факторов среды и подбора селективных средств защиты от них. Так, актуально изучение патологической свёртываемости крови в контексте воздействия сероводорода. Изучение механизма формирования тромбоцитарных агрегатов на фоне данного поллютанта и ацетилцистеина предоставит возможность использовать последний в качестве специфического средства коррекции дисфункции пластинок крови.

Цель. Оценка агрегационной способности тромбоцитов в среде сероводорода с возможностью коррекции ацетилцистеином с применением микрофлюидных систем.

Материалы и методы. Микрофлюидные чипы, изготовленные 3D стереолитографическим методом на LCD принтере из оптически прозрачной полимерной смолы. Исследовалась богатая тромбоцитами плазма лабораторных крыс самцов. Взаимодействие пластинок крови моделировалось с раствором донора сероводорода (Na2S) и L-ацетилцистеина (АЦЦ). Формирование агрегатов в микроканалах чипов оценивали с помощью оптического микроскопа и программных средств.

Результаты. Отмечалась гипофункция пластинок крови (на основе данных уровня заполненности просветов микрофлюидных каналов и размеров тромбоцитарных агрегатов) при взаимодействии с сероводородом, близкие к контролю значения реакции с ацетилцистеином и более активным формированием агрегатов на фоне «сероводород + ацетилцистеин». Удалось достичь высокой воспроизводимости и качества изготовленных чипов. Использованные материалы позволили спроектировать оптимальную геометрию микроканалов для моделирования взаимодействия тромбоцитов с экзогенными факторами среды. В результате на полученных изображениях зафиксированы различные по форме и размерам агрегаты тромбоцитов в каналах микрофлюидных чипов.

Заключение. Ацетилцистеин обладает прекондиционирующим эффектом на тромбоциты в условиях ингибитора агрегации сероводорода. Применённая адаптированная нами техника изготовления микрофлюидных чипов показала хороший результат в отношении количества и качества экземпляров, затраченного времени и средств.

Ключевые слова: микрогидродинамика; микрофлюидика; тромбоциты; сероводород; ацетилцистеин.

Список литературы

  1. Hanke J, Ranke C, Perego E, et al. Human Blood Platelets Contract in Perpendicular Direction to Shear Flow. Soft Matter. 2019;15(9):2009–2019. doi: 10.1039/c8sm02136h
  2. Gianazza E, Brioschi M, Baetta R, et al. Platelets in Healthy and Disease States: From Biomarkers Discovery to Drug Targets Identification by Proteomics. Int J Mol Sci. 2020;21(12):4541. doi: 10.3390/ijms21124541
  3. Potrich C, Frascella F, Bertana V, et al. Human Blood Platelets Adsorption on Polymeric Materials for Liquid Biopsy. Sensors (Basel). 2022;22(13):4788. doi: 10.3390/s22134788
  4. Vulliamy P, Kornblith LZ, Kutcher ME, et al. Alterations in platelet behavior after major trauma: adaptive or maladaptive? Platelets. 2021;32(3):295–304. doi: 10.1080/09537104.2020.1718633
  5. Platonov IA, Platonov VI, Anikina MA, et al. Trends in domestic analytical instrument for determination of gas mediums. In: Innovatsii i «zelënyye» tekhnologii v gazokhimii i Vserossiyskiy nauchno-prakticheskiy semi-nar: sbornik materialov i dokladov; Samara, 22 December 2022. Samara; 2023. P. 72–78. (In Russ).
  6. Lazareva EO, Evstrapov AA, Gareev KG, et al. Synthesis of micro- and nanoparticles in microfluid reactors for biomedical applications. Russian Journal for Personalized Medicine. 2021;1(1): 207–236. 
  7. Trizno EV, Trizno MN. Mikrozhidkostnyye sistemy v otsenke agregatsionnogo gemostaza. In: Forum of Antithrombotic Therapy (FACT bridge-2023): sbornik tezisov; Moscow, 7–8 September 2023. Moscow; 2023. P. 8. (In Russ).
  8. Tusupkaliyev B, Zhumalina AK, Tusupkaliyev AB, et al. Features of newborns adaptation born from mothers living in the oil and gas region. West Kazakhstan Medical Journal. 2021;63(2):90–96. doi: 10.24412/2707-6180-2021-63-90-96
  9. Saadat M, Bahaoddini A. Hematological changes due to chronic exposure to natural gas leakage in polluted areas of Masjid-i-Sulaiman (Khozestan province, Iran). Ecotoxicol Environ Saf. 2004;58(2):273–276. doi: 10.1016/j.ecoenv.2003.07.005
  10. Seydi E, Irandoost Z, Khansari MG, et al. Toxicity of Hydrogen Sulfide on Rat Brain Neurons. Drug Res (Stuttg). 2022;72(4):197–202. doi: 10.1055/a-1750-8870
  11. Golubkina EV, Trizno MN, Dyukareva OS, et al. Evolution of concepts about the importance of hydrogen sulfide in the formation of an age-dependent pathology. Bulletin of the Russian Academy of Natural Sciences. 2021;21(4):89–98. doi: 10.52531/1682-1696-2021-21-4-89-98
  12. Tikhomirova IA, Muravyov AV, Petrochenko EP, et al. Effect of nitric oxide and hydrogen sulfide donors on blood clotting parameters. Tromboz, Gemostaz i Reologiya. 2022;(1):45–52. (In Russ). doi: 10.25555/THR.2022.1.1008
  13. Messerer DAC, Gaessler H, Hoffmann A, et al. The H2S Donor Sodium Thiosulfate (Na2S) Does Not Improve Inflammation and Organ Damage After Hemorrhagic Shock in Cardiovascular Healthy Swine. Front Immunol. 2022;13:901005. doi: 10.3389/fimmu.2022.901005
  14. Muftakhov MV, Shchukin PV. Rezonansnyy zakhvat elektronov molekulami tsisteina i N-atsetil-tsisteina. Zhurnal Fizicheskoy Khimii. 2020;94(1):89–97. (In Russ). doi: 10.31857/S00444537200 10240
  15. Krasilnikova VL, Marmysh VG. Acetylcysteine: biological activity and potential clinical applications. Journal of the Grodno State Medical University. 2021;19(6):577–586. doi: 10.25298/2221-8785-2021-19-6-577-586
  16. Repina EF, Karimov DO. New compound with acetylcysteine as an antihypoxant. Naukosfera. 2022;(1):48–51. Available at: https://disk.yandex.ru/d/13Y1fhu7syxrtA. Accessed: 2023 March 15. (In Russ).
  17. Orlova OI, Savelyeva EI, Karakashev GV, et al. The study of the protective action of n-acetyl-cystein in damages to sulfur mustard gas taking into account the results of biomonitoring. Medicine of Extreme Situations. 2019;21(1):145–154. 
  18. Moiseenok A, Khovanskaya G, Gurinovich V, et al. Systemic Glutathione Deficiency in the Development of COVID-19 and Post-COVID-19 Syndrome. Recipe. 2022;25(4):511–515. doi: 10.34883/PI.2022.25.4.017
  19. Zhang C, Neelamegham S. Application of micro-fluidic devices in studies of thrombosis and hemostasis. Platelets. 2017;28(5):434–440. doi: 10.1080/09537104.2017.1319047
  20. Dupuy A, Hagimola L, Mgaieth NSA, et al. Thromboinflammation Model-on-A-Chip by Whole Blood Microfluidics on Fixed Human Endothelium. Diagnostics (Basel). 2021;11(2):203. doi: 10.3390/diagnostics11020203
  21. Semelev VN, Tyrenko VV, Nikitin VYu, et al. Determining the number of IIb/IIIa glycoprotein receptors and expression of P-selectin on the surface of platelets using flow cytometry in patients with acute myeloid leukemia. Genes & Cells. 2016;11(3):140–143. 
  22. Oshinowo O, Lambert T, Sakurai Y, et al. Getting a good view: in vitro imaging of platelets under flow. Platelets. 2020;31(5):570–579. doi: 10.1080/09537104.2020.1732320
  23. Montague SJ, Lim YJ, Lee WM, et al. Imaging Platelet Processes and Function-Current and Emerging Approaches for Imaging in vitro and in vivo. Front Immunol. 2020;11:78. doi: 10.3389/fimmu.2020.00078
  24. Harrison P. The role of PFA-100 testing in the investigation and management of haemostatic defects in children and adults. Br J Haematol. 2005;130(1):3–10. doi: 10.1111/j.1365-2141.2005.05511.x
  25. Olas B. Hydrogen sulfide in hemostasis: friend or foe? Chem Biol Interact. 2014;217:49–56. doi: 10.1016/j.cbi.2014.04.006
  26. Kolluru GK, Shackelford RE, Shen X, et al. Sulfide regulation of cardiovascular function in health and disease. Nat Rev Cardiol. 2023;20(2):109–125. doi: 10.1038/s41569-022-00741-6
  27. Gojon G. On H2S Prodrugs. Antioxid Redox Signal. 2020;33(14):999–1002. doi: 10.1089/ars.2020.8078
  28. Powell CR, Dillon KM, Matson JB. A review of hydrogen sulfide (H2S) donors: Chemistry and potential therapeutic applications. Biochem Pharmacol. 2018;149:110–123. doi: 10.1016/j.bcp.2017.11.014
  29. Imam H, Nguyen TH, Stafford I, et al. Impairment of platelet NO signalling in coronary artery spasm: role of hydrogen sulphide. Br J Pharmacol. 2021;178(7):1639–1650. doi: 10.1111/bph.15388
  30. Folts JD, Stamler J, Loscalzo J. Intravenous nitroglycerin infusion inhibits cyclic blood flow responses caused by periodic platelet thrombus formation in stenosed canine coronary arteries. Circulation. 1991;83(6):2122–2127. doi: 10.1161/01.cir.83.6.2122
  31. Handigund M, Kim JT, Bae TW, et al. N-acetylcysteine reduce the stress induced by cold storage of platelets: A potential way to extend shelf life of platelets. Transfus Apher Sci. 2021;60(2):103039. doi: 10.1016/j.transci.2020.103039
  32. Pijning AE, Butera D, Hogg PJ. Not one, but many forms of thrombosis proteins. J Thromb Haemost. 2022;20(2):285–292. doi: 10.1111/jth.15567

2024 год, выпуск №3
Оригинальное исследование
Читать статью (pdf) →
DOI: 10.23888/HMJ2024123418-428
Как цитировать:

Тризно М.Н., Тризно Е.В., Мажитова М.В., Абакаров А.М., Кривоносова Е.И. Микрофлюидные системы для оценки тромбоцитарных агрегатов на фоне сероводорода и ацетилцистеина // Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2024. Т. 12, № 3. С. 418–428. doi: 10.23888/HMJ2024123418-428  EDN: MRXJOH
Дополнительная информация:
Финансирование. Авторы заявляют об отсутствии финансирования при проведении исследования.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Информация об авторах:
Тризно Матвей Николаевич — канд. мед. наук, доцент кафедры анатомии, eLibrary SPIN: 7602-9668, ORCID: 0000-0001-8704-6594, e-mail: pakotm@yandex.ru
*Тризно Екатерина Валерьевна — канд. мед. наук, доцент кафедры патологической физиологии, eLibrary SPIN: 1777-3336, ORCID: 0000-0001-6328-3317, e-mail: neiron-2010@mail.ru
Мажитова Марина Владимировна — д-р биол. наук, доцент, заведующий кафедрой фундаментальной химии, eLibrary SPIN: 7386-9674, ORCID: 0000-0002-1822-6652, e-mail: marinamazhitova@yandex.ru
Абакаров Ахмед Магомедович — студент 4 курса педиатрического факультета, eLibrary SPIN: 3767-0112, e-mail: dag_gangsta@mail.ru
Кривоносова Екатерина Игоревна — студент 4 курса лечебного факультета, eLibrary SPIN: 6186-0645, ORCID: 0009-0006-3535-285X, e-mail: bunny.nice@mail.ru