Рассеяние света тромбоцитами поможет в терапии сердечно-сосудистых заболеваний

Ученые из Балтийского федерального университета имени И. Канта с помощью рамановской спектроскопии исследовали тромбоциты пациентов, страдающих от сердечно-сосудистых заболеваний, и сравнили их со спектрами клеток здоровых людей. Исследователи выделили информативные участки спектров и показали перспективность изучения тромбоцитов человека с помощью рамановской спектроскопии для диагностики заболеваний, связанных с изменением активности этих клеток и прогнозирования эффективности антитромбозной терапии. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда. Результаты работы представлены на нескольких конференциях по оптике и медицине: Optics in Health Care and Biomedical Optics IX, 20–23 October 2019, Hangzhou, China и 6th Annual European Congress on Clinical and Translational Medicine. 18-20 October, 2019 Vienna, Austria, а также опубликованы в SPIE Digital Library и European Journal of Molecular & Clinical Medicine. Кровь состоит из жидкой среды — плазмы — и взвешенных в ней клеток, выполняющих различные функции. Тромбоциты играют важную роль в защите организма от кровопотери при ранениях. Они вырабатываются красным костным мозгом и в первом приближении представляют собой бесцветные сплюснутые сфероиды размером в 2-4 микрометра в диаметре. Большую часть времени эти клетки находятся в крови в деактивированном состоянии, однако при повреждении стенок сосудов в кровь попадают продукты разрушения клеток и своеобразные молекулярные «сигналы бедствия». Их взаимодействие с белками на поверхности тромбоцитов вызывает активацию последних — быстрый и, как правило, необратимый переход в новое состояние, в котором клетки изменяют свою форму. Активация позволяет им увеличить площадь поверхности, тромбоциты приобретают способность прилипать друг к другу (агрегация) и к стенкам сосудов (адгезия). Так на месте повреждения формируется тромб — сгусток, препятствующий существенной кровопотере. Кроме того, тромбоциты выделяют в ткани особые молекулы, так называемый фактор роста, заставляя клетки более активно делиться в местах повреждений. При развитии некоторых сердечно-сосудистых заболеваний изменяются свойства крови, и тромбы (сгустки крови) образуются без повреждения. Тромбы могут циркулировать по сосудам и прилипать к их стенкам, сужая просвет и «вылавливая» новые форменные элементы. Это приводит к закупорке сосудов и нарушению притока крови к тканям, что нарушает их функцию, вплоть до некроза при длительном недостатке кислорода и питательных веществ. Тромб может закупорить артерию в сердце (инфаркт) или головном мозге (инсульт), что ведет к серьезным последствиям для здоровья и даже летальному исходу. При диагностике подобных заболеваний оценивают несколько показателей крови, в том числе количество и состояние тромбоцитов. Методика достаточно трудоемкая и занимает длительное время, так как требует проведения ряда реакций. Ученые из Балтийского федерального университета имени И. Канта предложили использовать для диагностики состояния тромбоцитов рамановскую спектроскопию. При применении этого метода луч лазера пропускают через исследуемое вещество, и сравнивают характеристики света, рассеянного образцом, с исходными. В результате интенсивность луча на всех частотах представляется в виде графика, на котором выделяются пики рассеяния. «Рамановская спектроскопия активно исследуется как новый метод диагностики в различных областях медицины. Например, с помощью данного метода возможно идентифицировать ранее изученные маркеры сердечно-сосудистых заболеваний, а также производить поиск новых. Исследование тромбоцитов и их агрегационной способности может стать новым малоинвазивным и эффективным методом диагностики в современной кардиологии» — рассказала аспирантка Медицинского института БФУ имени И. Канта Екатерина Моисеева. В исследовании участвовали добровольцы, часть из которых не имела проблем с сердечно-сосудистой системой, а часть страдала от гипертонии или перенесла инфаркт миокарда и принимала антиагреганты — препараты, разжижающие кровь. У людей из обеих групп взяли образцы свежей венозной крови, выделили из нее тромбоциты и поместили их на подложку. Исследователи сняли спектры единичных клеток, находящихся во взвеси, и изучили их особенности. Сравнение результатов образцов от больных людей с результатами от здоровых показало отличие формы спектра на некоторых участках. У пациентов, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, изменилась интенсивность сигнала, что может быть связано с искажением физических характеристик липидной основы мембраны тромбоцитов. «Пока еще рано говорить о правилах, по которым происходят изменения спектров. Дальнейшие исследования позволят их классифицировать и сопоставить с конкретными клеточными процессами, — рассказал старший научный сотрудник Научно-образовательного центра «Фундаментальная и прикладная фотоника. Нанофотоника» БФУ имени И. Канта Андрей Зюбин. –– Чтобы подтвердить полученные результаты, мы планируем набрать большую статистику исследований и вывести на спектрах закономерности, которые можно было бы соотнести с определенным показателем состояния тромбоцитов». Полученные результаты показали, что рамановскую спектроскопию можно использовать в исследованиях, посвященных изменению свойств тромбоцитов пациентов, находящихся на антиагрегантной терапии. Это позволит не только контролировать ее ход, но также выявлять возможные риски развития сердечно-сосудистых заболеваний.