Исследователи из Сиднейского университета использовали методы биомеханической инженерии, чтобы раскрыть тайну, окружающую механические силы, влияющие на свертывание крови.
Полученные данные приближают исследователей на один шаг к разработке новых антитромботических препаратов без серьезных побочных эффектов, вызывающих смертельное кровотечение.
В то время как коагуляция – активация слипания тромбоцитов – является ключом к остановке кровопотери из пореза или раны, гиперактивация может привести к смертельным сгусткам крови, сердечному приступу или инсульту.
Исследователи использовали микрофлюидный канал, имитирующий сужение сосудов, вызывающих образование тромбов, для наблюдения за активацией тромбоцитов на одномолекулярном уровне.
Опубликованные в журнале Nature Materials, исследователи продемонстрировали, что кровоток можно контролировать с помощью активации интегрина, рецептора адгезии, который опосредует агрегацию тромбоцитов с образованием сгустка. Интегрин – это механосенсорный белок, который тромбоциты используют для определения механической силы, которая управляет динамическим кровотоком.
"Интегрины в основном способствуют тому, как клетки связываются с окружающей средой и реагируют на нее," сказал доктор. Арнольд Лайнинг Джу, со-ведущий автор из Школы аэрокосмической, механической и мехатронной инженерии Сиднейского университета (AMME), Института исследований сердца (HRI) и Центра Чарльза Перкинса (CPC).
"Они позволяют клеткам цепляться друг за друга и являются отличными коммуникаторами, передавая двунаправленные сигналы для активации функции связывания; и снаружи внутрь, позволяя клетке ощущать и реагировать на внеклеточную среду. Интегрин может управлять поведением тромбоцитов в отношении свертывания крови."
Доктор. Джу, научный сотрудник Австралийского исследовательского совета DECRA в области биомедицинской инженерии в AMME и HRI, работал с группой международных исследователей над разработкой одномолекулярного биомеханического наноинструмента под названием "двойной датчик силы биомембрации (BFP)" наблюдать, как тромбоциты используют механическую силу в кровотоке, чтобы выполнять функции адгезивного свертывания.
Исследователи говорят, что открытие – что рост биомеханического тромба в основном опосредован промежуточным состоянием, запускаемым уникальным путем биомеханической активации интегрина – может направлять разработку новых антитромботических стратегий. Это может принести пользу многим из 55 000 австралийцев, которые ежегодно страдают от сердечного приступа.
"Наше открытие также может помочь пациентам с диабетом, поскольку диабетические тромбоциты более устойчивы к обычным препаратам, препятствующим свертыванию крови," сказал доктор. Джу. "Нацеливание на биомеханические пути также может иметь преимущество в предотвращении смертельных сгустков без побочных эффектов кровотечения.
"Каждый год около 55 000 австралийцев страдают от сердечных приступов – по одному каждые 10 минут. Чрезмерная активация тромбоцитов и последующее свертывание крови приводит к сердечному приступу и инсульту."
Что означают полученные данные для текущих методов лечения
Доктор. Исследование Джу также дает новое объяснение низкой эффективности обычных антитромбоцитарных препаратов при лечении тромботических сердечно-сосудистых заболеваний. Хотя эти препараты подавляют биохимическую активацию тромбоцитов, они не могут блокировать биомеханические сигнальные пути тромбоцитов.
"Антитромбоцитарные препараты, такие как аспирин и препараты рецепторов АДФ тромбоцитов, обычно используются для лечения тромботических заболеваний. Однако эти препараты имеют серьезные побочные эффекты, вызывающие смертельное кровотечение," сказал доктор. Джу.
"В течение долгого времени исследования в области тромбозов пытались понять механизм активации тромбоцитов на клеточном и молекулярном уровнях и надеются предоставить идеи для разработки новых антитромботических препаратов с высокой эффективностью и небольшим количеством побочных эффектов."
Старший научный сотрудник HRI Юпин Юань сказал:, "Поскольку диабет представляет собой самую большую угрозу для австралийской системы здравоохранения, это открытие проливает свет на защиту уязвимых диабетиков от сердечных заболеваний."
В "механически управляемая активация тромбоцитов" явление, обнаруженное в исследовании, объясняет, почему тромбоциты могут агрегироваться и накапливаться только за счет механической стимуляции высокоскоростной турбулентности, что приводит к закупорке кровеносного сосуда.
Таким образом, это исследование дает новые идеи для разработки новых и высокоэффективных антитромботических препаратов без серьезных побочных эффектов, связанных с кровотечением.
Статья под названием "Когда интегрин αIIbβ3 принимает промежуточную структуру, он имеет промежуточное сродство, и это промежуточное состояние опосредует 1 биомеханическую агрегацию тромбоцитов," был опубликован в журнале Nature Materials.