Морфология клеток крови по данным атомно-силовой микроскопии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Зондовая микроскопия позволяет исследовать морфологию, наноструктуру мембраны, механические свойства и биохимические взаимодействия клеток крови в течение времени в жидкости и на воздухе. Механические свойства, жесткость и эластичность мембраны можно количественно оценить с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ). АСМ можно применять в различных областях, начиная от оценки качества хранящейся крови в банках переливания до выяснения молекулярных механизмов окислительного повреждения и изменений, связанных с различными заболеваниями. Использование АСМ в изучении эритроцитов помогает в понимании причин нейродегенеративных заболеваний, диабета и выкидышей.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. И. Ахметова

МГУ имени М.В.Ломоносова; ООО НПП "Центр перспективных технологий"

Email: yaminsky@nanoscopy.ru
ORCID iD: 0000-0002-5115-8030

к.ф.-м.н., ст. науч. сотр., физический факультет, вед. спец.

Россия, Москва; Москва

И. В. Яминский

МГУ имени М.В.Ломоносова; ООО НПП "Центр перспективных технологий"

Автор, ответственный за переписку.
Email: yaminsky@nanoscopy.ru
ORCID iD: 0000-0001-8731-3947

д.ф.-м.н., проф., физический факультет, ген. дир.

Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Rakshak R., Bhatt S. et al. Characterizing morphological alterations in blood related disorders through Atomic Force Microscopy. Nanotheranostics. 2024. Vol. 8. No. 3. PP. 330–343. https://doi.org/10.7150/ntno.93206
  2. Lamzin I.M., Khayrullin R.M. The quality assessment of stored red blood cells probed using atomic-force microscopy. Anat Res Int. 2014. P. 869683. https://doi.org/10.1155/2014/869683
  3. Lekka M., Fornal M. et al. Erythrocyte stiffness probed using atomic force microscope. Biorheology. 2005. Vol. 42. No. 4. PP. 307–317. https://doi.org/10.1177/0006355X2005042004004
  4. Langari A., Strijkova V. et al. Morphometric and Nanomechanical Features of Erythrocytes Characteristic of Early Pregnancy Loss. International Journal of Molecular Sciences. 2022. Vol. 23. No. 9. P. 4512. https://doi.org/10.3390/ijms23094512
  5. Kaczmarska M.; Grosicki M. et al. Temporal sequence of the human RBCs’ vesiculation observed in nano-scale with application of AFM and complementary techniques. Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med. 2020. Vol. 28. P. 102221. https://doi.org/10.1016/j.nano.2020.102221
  6. Li H., Lykotrafitis G. Vesiculation of healthy and defective red blood cells. Phys. Rev. E Stat. Nonlinear Soft Matter Phys. 2015. Vol. 92. P. 012715. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.92.012715
  7. Said A.S., Rogers S.C., Doctor A. Physiologic impact of circulating RBC microparticles upon blood-vascular interactions. Front. Physiol. 2017. Vol. 8. P. 1120. https://doi.org/10.3389/fphys.2017.01120
  8. McMahon Timothy J. Red Blood Cell Deformability, Vasoactive Mediators, and Adhesion. Front. Physiol. 2019. Vol. 10. P. 1417. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.01417
  9. Barshtein G., Pajic-Lijakovic I., Gural A. Deformability of Stored Red Blood Cells. Front. Physiol. 2021. Vol. 12. P. 12. https://doi.org/10.3389/fphys.2021.722896
  10. Gov N., Safran S.A. Red blood cell shape and fluctuations: Cytoskeleton confinement and ATP activity. J. Biol. Phys. 2005. Vol. 31. PP. 453–464. https://doi.org/10.1007/s10867-005-6472-7
  11. Lim H.W.G., Wortis M., Mukhopadhyay R. Stomatocyte-discocyte-echinocyte sequence of the human red blood cell: Evidence for the bilayer- couple hypothesis from membrane mechanics. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. Vol. 99. PP. 16766–16769. https://doi.org/10.1073/pnas.202617299
  12. Sabina R.L., Wandersee N.J., Hillery C.A. Ca2+-CaM activation of AMP deaminase contributes to adenine nucleotide dysregulation and phosphatidylserine externalization in human sickle erythrocytes. Br. J. Haematol. 2009. Vol. 144. PP. 434–445. https://doi.org/10.1111/j.1365-2141.2008.07473.x
  13. Marumoto Y., Kaibara M., Taniguchi I. Erythrocyte deformability and adenosine triphosphate (ATP) levels in normal pregnancy and puerperium. Nihon Sanka Fujinka Gakkai Zasshi. 1984. Vol. 36. PP. 2079–2084.
  14. Strijkova-Kenderova V., Todinova S. et al. Morphometry and Stiffness of Red Blood Cells—Signatures of Neurodegenerative Diseases and Aging. Int. J. Mol. Sci. 2022. Vol. 23. P. 227. https://doi.org/10.3390/ijms23010227
  15. Sergunova V.A., Chernyaev A.P. et al. Nanostructure of erythrocyte membranes in blood intoxication. A study using atomic force microscopy. Almanac of Clinical Medicine. 2016. Vol. 44. PP. 234–241. https://doi.org/10.18786/2072-0505-2016-44-2-234-241
  16. Kozlova E., Chernysh A. et al. Atomic force microscopy study of red blood cell membrane nanostructure during oxidation-reduction processes. J Mol Recognit. 2018. Vol. 31. No. 10. P. e2724. https://doi.org/10.1002/jmr.2724
  17. P.H.J. Wilding. Causes of obesity. Pract Diabetes Int. 2001. https://doi.org/10.1002/pdi.277
  18. Gaman A., Osiac E. et al. Surface morphology of leukemic cells from chronic myeloid leukemia under atomic force microscopy. Current health sciences journal. 2013. Vol. 39. No. 1. PP. 45–47.
  19. Alexandrova A., Antonova N., Skorkina M.Y. et al. Evaluation of the elastic properties and topography of leukocytes’ surface in patients with type 2 diabetes mellitus using atomic force microscope. Ser. Biomech. 2017. Vol. 31. PP. 16–24.
  20. AlSalhi S., Devanesan M. S. et al. Impact of Diabetes Mellitus on Human Erythrocytes: Atomic Force Microscopy and Spectral Investigations. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2018. Vol. 15. P. 2368. https://doi.org/10.3390/ijerph15112368
  21. Loyola-Leyva A., Loyola-Rodríguez J.P. et al. Application of atomic force microscopy to assess erythrocytes morphology in early stages of diabetes. A pilot study. Micron. 2021. Vol. 141. P. 102982. https://doi.org/10.1016/j.micron.2020.102982
  22. Saira T. et al. Diagnosis of thalassemia and iron deficiency anemia using confocal and atomic force microscopy. Laser Phys. Lett. 2017. Vol. 14. P. 115703. https://doi.org/10.1088/1612-202X/aa8bca
  23. Wu Q., Liu J. et al. Mechanism of megaloblastic anemia combined with hemolysis. Bioengineered. 2021. Vol. 12. No. 1. PP. 6703–6712. https://doi.org/10.1080/21655979.2021.1952366
  24. Grechko A.V., Molchanov I.V., Sergunova V.A., Kozlova E.K., Chernysh A.M. Erythrocyte membrane defects in patients with impaired brain function (pilot study). General Reanimatology. 2019. Vol. 15. No. 6. PP. 11–20. https://doi.org/10.15360/1813-9779-2019-6-11-20
  25. Sales M.V., Tanabe E.L. et al. COVID-19 Infection Changes the Functions and Morphology of Erythrocytes: A Multidisciplinary Study. Journal of the Brazilian Chemical Society. 2023. Vol. 34. PP. 1185–1196. https://doi.org/10.21577/0103-5053.20230031
  26. Sovetnikov T.O., Akhmetova A.I. et al. Scanning probe microscopy in assessing blood cells roughness. Bio-Medical Engineering. 2023. https://doi.org/10.1007/s10527-023-10253-3
  27. Trukhova A.A., Akhmetova A.I., Yaminsky I.V. 3D visualization of erythrocytes by atomic force microscopy. NANOINDUSTRY. 2023. Vol. 16. No. 3–4. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.3-4.180.184
  28. Shi H., Li A., Yin J. et al. AFM study of the cytoskeletal structures of malaria infected erythrocytes. IFMBE. 2009. Vol. 23. PP. 1965–68.
  29. Sinitsyna O.V., Akhmetova A.I., Yaminsky I.V. Atomic force microscopy of erythrocytes: new diagnostic possibilities. Medicine and High Technologies. 2022. Vol. 1. PP. 9–12. https://doi.org/10.34219/2306-3645-2022-12-1-9-12

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис.1. Эритроциты в АСМ на воздухе, преимущественно в форме дискоцитов, но заметно появление неровностей и шипов

3. Рис.2. Эритроциты в форме двояковогнутого диска. Слева различим частично овалоцит

4. Рис.3. Эхиноциты в АСМ на воздухе


© Ахметова А.И., Яминский И.В., 2025