(Phys.org)—Onderzoekers van de Universiteit van Lissabon en het North Lisbon Hospital Center (Centro Hospitalar Lisboa Norte) voerden een pilotstudie uit die aantoonde hoe atoomkrachtmicroscopie (AFM) kan worden gebruikt als een niet-invasief diagnostisch hulpmiddel voor chronisch hartfalen. ziekte. Hun werk verschijnt in het recente nummer van Natuur Nanotechnologie .

De Wereldgezondheidsorganisatie schat dat jaarlijks 17,5 miljoen mensen sterven aan hart- en vaatziekten. Ischemische cardiomyopathie is de meest voorkomende oorzaak van hartfalen en heeft meestal een slechte prognose voor patiënten. Ischemisch chronisch hartfalen (CHF) treedt op wanneer het hart niet genoeg bloed kan ontvangen, vaak als gevolg van arteriële blokkade of littekens van hartaanvallen. Omdat CHF zo alomtegenwoordig is, onderzoekers hebben gezocht naar biomarkers om het risico van herhaling bij de patiënt aan te geven, inclusief diagnose van ischemische versus niet-ischemische CHF.

Met behulp van AFM-technieken en voortbouwend op hun eerdere studies over hoe fibrinogeen, een eiwit dat voorkomt in bloedplasma, bindt aan het celmembraan van erytrocyten (d.w.z. rode bloedcellen), Ana Filipa Guedes, Filomena A. Carvalho, Ines Malho, Nuno Lousada, Luis Sargento, en Nuno C. Santos observeerden moleculaire veranderingen die optreden bij patiënten met ischemische CHF. Deze veranderingen kunnen worden gebruikt om het risico voor de patiënt te beoordelen en om potentiële doelen te bieden voor het ontdekken van geneesmiddelen. Ze testten vijftien patiënten met ischemische CHF, vijftien met niet-ischemische CHF, en vijftien gezonde patiënten als controlegroep.

Atoomkrachtmicroscopie maakt studies op moleculair niveau mogelijk omdat de grootte van de sondepunt in de orde van nanometers in diameter is. In deze studie werd AFM gebruikt om de bindingssterkte en frequentie tussen fibrinogeen en de avβ3-receptor op het erytrocytenoppervlak te onderzoeken, evenals de elasticiteit van de erytrocyten via de penetratiediepte van de tip.

De AFM-tip werd gefunctionaliseerd met fibrinogeenmoleculen en in contact gebracht met de receptoren op het erytrocytenoppervlak. De bindingssterkte werd gevonden door krachtmetingen wanneer de punt van de receptorplaatsen werd weggetrokken. gasten, et al. ontdekte dat de bindingssterkte en frequentie in elk type monster anders waren. Patiënten met ischemische CHF vertoonden de sterkste bindingssterkte, maar de laagste bindingsfrequentie. Niet-ischemische CHF was de volgende, gevolgd door de controlegroep, die de hoogste bindingsfrequentie maar de laagste bindingssterkte tussen fibrinogeen en de avβ3-receptor vertoonde.

Van erytrocyten is bekend dat ze van vorm veranderen op basis van hun fysiologische omgeving. Erytrocyten zullen van vorm veranderen wanneer een hoge of lage schuifkracht, of stroomsnelheid, op hen wordt toegepast. Dit helpt de rode bloedcellen soepel te laten stromen en niet verstopt te raken. Aanvullend, bepaalde ziekten kunnen veranderingen in de vorm van de erytrocyt veroorzaken. Het vermogen van een erytrocyt om van vorm te veranderen is gebaseerd op hoe elastisch het membraan is.

Om de elasticiteit van erytrocyten te bepalen, gasten, et al. gekeken naar de penetratiediepte van de AFM-tip. Ze ontdekten dat rode bloedcellen van patiënten met niet-ischemische CHF een hogere gemiddelde stijfheid hadden dan cellen van de ischemische groep en de controlegroep. Echter, rode bloedcellen van patiënten met ischemische CHF hadden een hogere celpenetratiediepte. Viscositeitsonderzoeken toonden ook aan dat cellen van niet-ischemische patiënten hoger waren dan ischemische patiënten en de controlegroep. De celstijfheid kan een van de redenen zijn voor een hogere incidentie van cardiovasculaire gebeurtenissen als gevolg van bloedstolsels.

Eindelijk, de AFM-onderzoeken waren gecorreleerd met klinische patiëntgegevens. Na twaalf maanden werden de patiënten met een hogere bindingskracht tussen fibrinogeen en de erytrocytreceptor vaker opgenomen in het ziekenhuis voor een cardiovasculaire complicatie dan de andere twee groepen. Statistische studies tonen een correlatie aan tussen bindingskracht en ziekenhuisopname binnen de komende twaalf maanden.

Hoewel dit slechts een pilotstudie is met een beperkt aantal patiënten, de auteurs wijzen erop dat deze resultaten aantonen dat AFM een veelbelovend nano-instrument is om te kijken naar de interactie tussen fibrinogeen en erytrocytbinding, die kunnen worden gebruikt om die patiënten te identificeren die een verhoogd risico hebben op een volgend cardiovasculair voorval.

© 2016 Fys.org