Морфофункциональная оценка тромбоцитов с помощью фазово- интерференционной микроскопии.
Прототип - оценка функциональной полноценности концентрата живых тромбоцитов с помощью метода витальной компьютерной морфометрии на основе отечественного фазово-интерференционного микроскопа «Цитоскан». Из локтевой вены осуществляют забор крови в объеме 1,0 мл в стандартную пробирку из ареактивного пластика с антикоагулянтом (ЭДТА). Исследуют тромбоциты в капле плазмы, обогащенной тромбоцитами, для получения которой кровь центрифугируют при 1000 об/мин в течение 5 минут. Алгоритм морфометрии обеспечивает автоматическое определение заданных размерных параметров отдельных клеток (диаметр, периметр, высота, площадь, объем), подсчет процента активированных тромбоцитов, статистическую обработку данных на популяционном уровне и документирование результатов в виде цитограмм. Уровень функциональной активности тромбоцитов определяли на основании подсчета различных морфологических типов. Подавляющее большинство тромбоцитов представлено плоскими, округлыми клетками с гладкой или складчатой поверхностью - «гладкие» и «рифленые» дискоциты, идентифицируемые как клетки «покоя» (1-й морфологический тип). Ко 2-му типу тромбоцитов были отнесены дискоидные клетки округлой, неправильной формы с гладкой или складчатой поверхностью и одним-тремя короткими (меньше диаметра клетки) отростками-псевдоподиями, являющимися выростами поверхностной мембраны - тромбоциты с низким уровнем активности. Клетки, имеющие от двух до пяти длинных (больше диаметра клетки) отростков-«антенн», отнесены к 3-му типу и отличались большим многообразием форм: от плоских дисков до неправильной причудливой формы - высокоактивированные тромбоциты. Тромбоциты неправильной формы с неровной бугристой поверхностью, большим количеством отростков различной длины и многочисленными вакуолями были отнесены к 4-му морфологическому типу - дегенеративно-измененным клеткам, практически исчерпавшим свой функциональный резерв. Распределение морфологических типов клеток в концентрате тромбоцитов (КТ) оказалось 56,7%; 26,2%; 14,1%; 3,0%. В крови соматически здоровых людей соотношение морфологических типов клеток составляет - 64, 21, 12 и 3% соответственно. Метод позволяет исследовать живые нативные тромбоциты, не подвергавшихся предварительной обработке или фиксации.
Недостатками данного метода являются: необходимость получения плазмы, богатой тромбоцитами; предлагаемый алгоритм морфометрии клеток (диаметр, периметр, высота, площадь, объем) не позволяет оценить целостность внутреннего состава исследуемых тромбоцитов; отсутствие адекватного анализа высокой и низкой функциональной активностью среди дисковидных тромбоцитов; использование дорогостоящей уникальной микроскопической аппаратуры. Итак, предлагаемый биофизический метод не отражает структурно-функциональную целостность тромбоцитов. Следовательно, для оценки клетки как единого целого необходимо использовать методы, витального окрашивания тромбоцитов, позволяющие оценить функциональную активность живых клеток.
Значительную часть цитоплазмы тромбоцита составляют везикулы (гранулы) с различными секреторными веществами. При различных заболеваниях увеличивается доля тромбоцитов, не содержащих гранул: такие клетки обладают сниженной функциональной активностью или являются дегенеративными. Следовательно, наличие в тромбоците гранул, а также их количество можно рассматривать в качестве критериев жизнеспособности и функциональной активности клеток. Известно, что часть тромбоцитарных гранул обладает сродством к акридиновым красителям - в частности, к акридиновому оранжевому. Флуорохром акридиновый оранжевый (АО) широко используется в клеточной биологии, в том числе и для прижизненных исследований. Другой акридиновый краситель - трипафлавин - обладает способностью прижизненно окрашивать мембранные компоненты клеток, т.е. с помощью этого флуорохрома возможно окрасить цитоплазму нефиксированных тромбоцитов. Таким образом, имеются весомые основания полагать, что прижизненный краситель на основе этих флуорохромов (трипафлавина и АО) позволит выявить цитоплазму нефиксированных тромбоцитов и гранулы в их составе. Для дифференциального прижизненного окрашивания тромбоцитов предложен краситель, изготовленный на основе 2-х флуорохромов - трипафлавина и акридинового оранжевого. В нефиксированных тромбоцитах после окрашивания отчетливо выявляются гранулы, имеющие характерное красное свечение во флуоресцентном микроскопе, при этом контуры тромбоцитов четко различимы. Прижизненную окраску тромбоцитов можно производить как в пробирке, так и на предметном стекле. Тромбоциты крови, плазма обогащенная тромбоцитами, тромбоконцентрат заготавливали на соответствующем антикоагулянте.
В пробирке смешивают 10-20 мкл анализируемого образца и 10-20 мкл рабочего раствора красителя. Окрашивание проводят в течение 5-10 минут. Затем пипеткой отбирают 10-15 мкл смеси, переносят на предметное стекло и накрывают покровным стеклом. Оценку прижизненно окрашенных тромбоцитов проводят с помощью флуоресцентного микроскопа (объектив ×100, числовая апертура 1.25, λ возбуждения 450-490 нм, λ эмиссии - от 520 нм) в полуавтоматическом режиме. С помощью цифровой фотокамеры при экспозиции 0.25-0.5 сек получают цифровые изображения тромбоцитов и переносят в компьютер. Для морфометрического исследования тромбоцитов используют программу Adobe Photoshop. Анализ характера и интенсивности свечения прижизненно окрашенных тромбоцитов можно наблюдать в течение длительного времени (24-48 часов). При этом среди пула анализируемых тромбоцитов отчетливо выявляются клетки с гранулами и клетки без гранул (рисунок 1. Обозначения: А) клетки без гранул; Б) клетка содержат 2 гранулы; В) клетки содержат от 3 до 7 гранул; Г) клетки содержат более 10 гранул). Подчеркнем, что интенсивность свечения тромбоцитов зависит от количества в них гранул и существенно выше интенсивности свечения клеток без гранул.Тромбоциты с гранулами содержат от 3 до 15 визуально различимых везикул диаметром 300-600 нм, которые распределены по всему объему клетки и интенсивно окрашиваются также на Са2+ и серотонин. Тромбоциты без гранул не содержат везикул диаметром 300-600 нм или содержат 1-2 меньших размеров гранулы, которые всегда связаны с клеточной оболочкой и практически не окрашиваются на Са2+ и серотонин. Тромбоциты, прижизненно окрашенные трипафлавином и акридиновым оранжевым, сохраняют свою адгезивную и агрегационную активность, которая зависит от количества тромбоцитов, содержащих более 3 гранул (таблица 4). Кроме того, в экспериментах показано, что как неокрашенные, так и окрашенные флуохромами тромбоциты после их активации кальцием проявляют ростстимулирующее действие в культуре фибробластов человека.
Таким образом, прижизненно окрашенные трипафлавином и акридиновым оранжевым тромбоциты человека полностью сохраняют свою функциональную активность. Результаты этих исследований обосновывают возможность оценки морфофункциональной активности этих клеток.
Таблица 3 | ||
Интенсивность (яркость) свечения тромбоцитов, прижизненно окрашенных трипафлавином и акридиновым оранжевым | ||
Количество гранул в тромбоците | Яркость свечения тромбоцита (единиц измерения): | |
фут-кандел/клетку | в баллах | |
5-30 | 5-30 | |
1-2 | 31-41 | 31-41 |
3-10 | 42-55 | 42-55 |
≥10 | 57-75 76-85* | 57-75 76-85* |
* В редких случаях наблюдали очень высокую яркость тромбоцитов, содержащие гранулы очень крупных размеров в количестве менее 10. Полагаем, что это связано с оптическим слиянием более мелких гранул. |
Таблица 4 | |||
Сравнение функциональной активности тромбоцитов человека до и после прижизненного окрашивания трипафлавином-АО гранул клеток | |||
Анализируемый пул тромбоцитов человека | Содержание тромбоцитов с гранулами | Параметры функциональной активности тромбоцитов | |
Концентрация клеток 250-275 тыс/мкл | (%) | Агрегационная активность Индуктор - коллаген -2 мкг/мл (в Ом·мин) | Адгезивная активность на стекле (в % или баллах) |
До окрашивания | 10-20 | 0-3 | |
После окрашивания | 10-20 | 0-2 | |
До окрашивания | 21-35 | 10-21 | 5-18 |
После окрашивания | 21-35 | 8-22 | 5-20 |
До окрашивания | 40-45 | 28-35 | 37-48 |
После окрашивания | 40-45 | 25-38 | 35-40 |
До окрашивания | 50-65 | 50-65 | 55-70 |
После окрашивания | 50-65 | 47-59 | 57-69 |
До окрашивания | 70-85 | 65-85 | 75-90 |
После окрашивания | 70-85 | 63-80 | 74-85 |
Установлено, что прижизненно окрашенные тромбоциты после воздействия индуктором агрегации (коллаген) образуют тесное скопление клеток (агрегатов), которые не содержат гранул (рис 2.). Следовательно, отсутствие или уменьшение количества тромбоцитов с гранулами указывает на прошедший процесс активирования клеток в анализируемой популяции. Эти клетки либо потеряли, либо снизили свой функциональный потенциал. Клиническая эффективность трансфузии такой популяции тромбоцитов для коррекции система гемостаза у больных не высока или отсутствует. С другой стороны, выявление популяции тромбоцитов без или с повышенным количеством гранул в крови имеет большое диагностическое значение. Такая информация указывает на активацию (возможность тромбообразования) или подавления (возможность кровотечения) системы гемостаза и обосновывает необходимость проведения соответствующей коррекции у больного.[3]