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体外循环下红细胞亚损伤超微形态学改变奥秘被揭示——刘宏宇团队利用原子力显微镜新技术锁定直观证据
发布来源:新闻办 发布时间:2018-11-19 13:29:05 点击数:805

    在心脏外科手术中,体外循环往往会使病人发生红细胞亚损伤,导致术后低氧、贫血等不良事件的发生——哈尔滨医科大学附属一院心脏大血管外科主任刘宏宇教授及团队成员邓丽博士等人借助国际上先进的原子力显微镜技术,首次锁定了体外循环后红细胞损伤的超微形态学改变的直接证据,从而为临床血液保护、改善血氧运输提供了新的理论依据。该项研究成果被意大利最近出版的《国际人工器官杂志》所刊用。
    作为一种有效的心肺支持手段,体外循环是心外科手术不可或缺的重要组成部分。虽然目前微创心脏手术已成为主流趋势,但仍有约三分之一的病人需要在体外循环下接受手术。因为体外循环是一种非生理性过程,极易给血液系统带来不良后果,致使血细胞破碎或损坏,表现为立即或延迟性“溶血”,或“亚致死性损伤”。溶血使红细胞比容积降低,携氧量减少,影响微循环血供,使组织与细胞供氧不足,最终酿成了低氧、贫血等问题。临床上,“溶血”容易认知,但亚致死性损伤由于缺少有效的观察指标,因而难以分辨和识别。
在研究过程中,刘宏宇教授团队收集了本病房5个月共20例主动脉夹层病人术前肝素化、术后即刻静脉血各20毫升;入选的病例遵循以下标准:一是主动脉夹层疾病需要体外循环者,二是病例在30-60岁之间。研究团队经院伦理委员会批准,同时采集了20名健康志愿者静脉血液20毫升,肝素抗凝后作为对照组样本,用来对比异常形态的红细胞。在此基础上,课题组首次运用原子力显微镜及扫描电镜、激光共聚焦显微镜等先进的显微技术,深入观察和探索了主动脉夹层病人经历体外循环后红细胞超微形态学改变的奥秘所在。
    研究结果发现,患者体外循环术后红细胞形态改变明显,部分人的红细胞形成肿胀、固缩、变形、破裂及碎片化;同时红细胞呈现出棘型、口型、靶型、椭圆形、薄型等各种异常形态;而且红细胞膜表面光滑度有变化,细胞表面出现高低起伏大小不等的凸起颗粒,使细胞膜表面粗糙度增加,且伴有丝状激动蛋白分布改变,处于解聚状态的细胞结构不能形成完整的荧光环,促使红细胞膜结构的完整性遭到破坏。
    专家指出,此项研究发现了红细胞超微形态学损伤证据,提出了新的评价参数,对于新的体外循环设备、管路,以及血液透析、人工心脏、左右心室等机械辅助装置而言,除了采用传统的溶血指标评估血液相容性,还可以借助红细胞表面粗糙度评价红细胞损伤和微观损伤等细节,有利于改善侵入性设备、装置的工艺和生物相容性,对临床血液保护具有重要的参考意义。
    据了解,原子力显微镜是一种用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器,可通过检测待测样品表面和微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力,探求物质的表面结构及性质。扫描样品时,利用传感器检测这些变化,即能获得作用力分布信息,得以纳米级分辨率获得表面形貌结构信息和表面粗糙度信息。这种技术通常广泛应用于材料学研究,而鲜有观察生物样本的医学报道。刘宏宇团队巧妙地借助原子力显微镜“火眼金睛”的超凡能力,成功地勾画出红细胞损伤的超微形态学改变,堪称临床血液研究的创新和突破。(衣晓峰 吴丹)
    刘宏宇教授简介
    主任医师,教授,博士研究生导师,享受国务院政府特殊津贴,龙江学者特聘教授。现任哈尔滨医科大学附属第一医院副院长,心血管病医院院长,中国疾病预防中心地方病控制中心克山病研究所所长,心脏大血管外科主任。兼任中国医师协会心血管外科医师分会副会长等职务。荣获“全国卫生计生系统优秀工作者”、“全国卫生计生系统有突出贡献中青年专家”、“中国医师协会心血管外科金刀奖”等多个荣誉称号。


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