Los glóbulos rojos deben ser lo suficientemente pequeños y flexibles como para exprimir a través de los capilares más pequeños del cuerpo, donde entregan oxígeno a las células circundantes. A fines de la década de 1960, los científicos propusieron que las diminutas dimensiones de estos capilares, que son menos de 4 micrómetrosde diámetro, son responsables de definir el tamaño y la forma de los glóbulos rojos.
Sin embargo, un nuevo estudio dirigido por investigadores del MIT revela que estos rasgos de las células sanguíneas en realidad están determinados por la abertura más pequeña en el bazo. Este pasaje estrecho, conocido como la rendija interendotelial, impone una "prueba de aptitud física" más estricta que toda la sangrelas células deben pasar antes de continuar circulando por el cuerpo.
"Hemos presentado resultados que muestran que el bazo es el órgano principal que define la forma de los glóbulos rojos circulantes", dice Ming Dao, científico investigador principal del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT.
Los hallazgos podrían ayudar a los científicos a aprender más sobre el papel del bazo en la lucha contra las enfermedades que afectan la forma de los glóbulos rojos, incluida la malaria, y a identificar nuevos objetivos farmacológicos para tales enfermedades.
Dao y Subra Suresh, presidente de la Universidad Carnegie Mellon y ex decano de ingeniería en el MIT, son los autores principales del nuevo estudio, que aparece en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias la semana del 27 de junio.
Modelado de filtración de sangre
La función principal del bazo es eliminar los glóbulos rojos viejos de la circulación cuando ya no pueden realizar su trabajo. Para explorar el papel que juega el bazo en la determinación del tamaño y la forma de los glóbulos rojos, los investigadores desarrollaron una computadorasimulación para modelar cómo estas células se estrujan a través de pequeñas ranuras formadas por los espacios entre las células endoteliales que recubren los vasos sanguíneos del bazo. A medida que la sangre fluye a través del bazo, aproximadamente el 10 por ciento de los glóbulos rojos se desvían a través de estas ranuras, que tienen dimensiones máximas de1,2 micrómetros de altura aproximadamente 1/80 del grosor de un cabello humano, 4 micrómetros de ancho y 1,9 micrómetros de profundidad. Esta ranura tiene más probabilidades de detener los glóbulos rojos viejos o esféricos, mientras que un tubo circular largo como unlos capilares pueden permitir que pasen.
"Los modelos computacionales y analíticos de este trabajo, junto con una variedad de observaciones experimentales, apuntan a una imagen más detallada de cómo la fisiología del bazo humano probablemente influye en varias características geométricas clave de los glóbulos rojos", dice Suresh.también ofrecen una mejor comprensión de cómo el cuello de botella circulatorio para los glóbulos rojos en el bazo podría afectar una variedad de estados de enfermedades agudas y crónicas derivadas de trastornos hereditarios, cánceres humanos y enfermedades infecciosas, con implicaciones para intervenciones terapéuticas y ensayos de eficacia de drogas ".
El modelo de los investigadores, basado en modelos anteriores de dinámica de partículas disipativas desarrollados en el grupo de investigación de George Karniadakis, profesor de matemática aplicada en la Universidad de Brown, les permitió determinar los tamaños posibles y las propiedades mecánicas de los glóbulos rojos que pueden atravesarlas rendijas, según el tamaño de las rendijas y la cantidad de presión sobre las células a medida que fluyen a través del bazo.
Utilizando este modelo, los investigadores descubrieron un rango de posibles tamaños y deformaciones que permiten que los glóbulos rojos pasen a través de las ranuras y continúen su camino. Estos rangos coinciden estrechamente con los rangos observados en los glóbulos rojos sanos humanos, que tienen áreas de superficieque van de 80 a 180 micrómetros cuadrados y volúmenes que van de 60 a 160 micrómetros cúbicos.
Los hallazgos son consistentes con alguna otra evidencia de que el bazo determina la forma y el tamaño de los glóbulos rojos. Algunos pacientes con un trastorno llamado esferocitosis, en el cual los glóbulos rojos son redondos en lugar de discos, se tratan extrayendo sus bazos.Los glóbulos rojos de estos pacientes toman un rango más amplio de tamaños, lo que sugiere que el bazo estaba limitando el tamaño de las células. Los hallazgos también son consistentes con experimentos previos en bazos humanos aislados perfundidos con glóbulos rojos sanos, extraídos de pacientes con enfermedad benignatumores del páncreas.
Implicaciones para la malaria
Los resultados pueden validar un nuevo enfoque para desarrollar medicamentos contra la malaria, dice Dao. Los medicamentos que afectan la forma de las células sanguíneas infectadas con malaria podrían tratar la enfermedad al dificultar que las células atraviesen las hendiduras en el bazo.medicamento, conocido como espiroindolina KAE609, ahora está en ensayos clínicos.
Los hallazgos también ofrecen una explicación de por qué algunos pacientes tratados con un medicamento antipalúdico a base de artemisinina a menudo experimentan anemia severa. Este tipo de medicamento hace que los glóbulos rojos sean más rígidos, lo que facilita que el bazo los filtre. Sin embargo, el medicamentoafecta tanto a las células sanguíneas infectadas como a las sanas, lo que lleva a una reducción más significativa en el número total de células circulantes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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