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Method Article
Se puede evaluar la función plaquetaria bajo flujo y se puede modelar la reanimación hemostática simulada utilizando un dispositivo microfluídico, que tiene aplicaciones en medicina traumatológica y transfusional.
La microfluídica incorpora sustratos y flujos fisiológicamente relevantes que imitan la vasculatura y, por lo tanto, son una herramienta valiosa para estudiar aspectos de la trombosis y la hemostasia. En entornos de alto cizallamiento que simulan el flujo arterial, un ensayo microfluídico facilita el estudio de la función plaquetaria, ya que se forman trombos ricos en plaquetas en una región estenótica localizada de un canal de flujo. El uso de dispositivos que permiten un volumen de muestra pequeño también puede ayudar a evaluar la función plaquetaria bajo flujo de muestras de pacientes de volumen limitado o modelos animales. El estudio de muestras de pacientes con traumatismos o muestras después de una transfusión de productos plaquetarios puede ayudar a dirigir estrategias terapéuticas para las poblaciones de pacientes en las que la función plaquetaria es crítica. En este modelo también se pueden estudiar los efectos de la inhibición plaquetaria a través de agentes farmacológicos. El objetivo de este protocolo es establecer una plataforma microfluídica que incorpore el flujo fisiológico, las superficies biológicas y los mecanismos hemostáticos relevantes para evaluar la función plaquetaria con implicaciones para el estudio de la coagulopatía inducida por trauma y la medicina transfusional.
El trauma es una de las principales causas mundiales de muerte y discapacidad. La lesión grave se complica frecuentemente por una alteración endógena única de la hemostasia y la trombosis, denominada coagulopatía inducida por trauma (TIC)1. Las plaquetas juegan un papel crítico en las TIC, y se ha descrito que tienen funciones tanto adaptativas como desadaptativas2. Los mecanismos de la disfunción plaquetaria después de una lesión siguen sin estar claros, y existe una necesidad crítica de comprender mejor la respuesta celular para guiar el desarrollo de una mejor reanimación y terapia. Un problema molesto adicional con respecto a la función plaquetaria después de una lesión es la incertidumbre de la confiabilidad de las lecturas actuales de la función plaquetaria en el paciente con trauma.
Múltiples estudios han demostrado que incluso los pacientes con lesiones leves, sin fenotipo de sangrado clínico conocido, tienen una función plaquetaria anormal utilizando pruebas convencionales de función plaquetaria como la aggregometría 3,4. Sin embargo, las limitaciones de la agregación para evaluar la función plaquetaria en un entorno de lesión incluyen la falta de superficie de lesión fisiológicamente relevante, un enfoque reduccionista de la estimulación agonista, la dilución de la muestra con aggregometría de impedancia de sangre completa, la separación de plasma con agregación de transmisión óptica de luz y la evaluación de muestras estancadas. Además, aún no está claro si esta sensibilidad de la función plaquetaria representa una verdadera disfunción celular o un artefacto de medición, como el aumento de la impedancia eléctrica basal, en el contexto de la lesión2. Por lo tanto, el estudio de las funciones plaquetarias relevantes en el contexto del trauma es crucial para comprender las TIC, y existe un espacio sustancial para la innovación y la mejora en esta área.
Las plataformas tradicionalmente utilizadas para estudiar la función plaquetaria no incluyen la dinámica de fluidos y el flujo, lo que puede ser crítico para comprender la disfunción plaquetaria relacionada con el trauma y la coagulopatía inducida por el trauma5. Los mecanismos de hemostasia que dependen del flujo incluyen la elongación del factor de von Willebrand (VWF) a alto cizallamiento, por encima de una tasa de cizallamiento crítica, y la captura de plaquetas a través de la glicoproteína 1b 6,7,8, que no se capturan mediante ensayos de función plaquetaria estancada. Además, las plaquetas se unen preferentemente al FVW o al fibrinógeno dependiendo del régimen de flujo y provocan funciones diferenciales en la trombosis arterial frente a la venosa 9,10. Los trombos arteriales están compuestos principalmente por plaquetas, mientras que los trombos venosos están compuestos principalmente por glóbulos rojos, basados, en parte, en regímenes de flujo11. Los ensayos que incorporan regímenes de flujo pueden ayudar a dilucidar las disfunciones relacionadas con el espectro de fenotipos de TIC, desde la hipocoagulabilidad y los fenotipos de sangrado hasta la hipercoagulabilidad y los fenotipos trombóticos. Por último, las limitaciones del muestreo del volumen sanguíneo en poblaciones de pacientes con traumatismos pueden dificultar las pruebas tradicionales de la función plaquetaria. Si bien los ensayos como la citometría de flujo pueden y deben utilizarse en estas circunstancias, los resultados a menudo describen una caracterización física de una muestra y no una evaluación funcional hemostática.
Si bien es posible que los mecanismos de la disfunción plaquetaria no se comprendan completamente en el trauma, el modelado de la disfunción plaquetaria in vitro, con antagonistas de P2Y12, por ejemplo, también puede ayudar a guiar el estudio de las intervenciones terapéuticas. La reanimación hemostática es de vital importancia en pacientes con traumatismos en los que los productos sanguíneos se transfunden en un enfoque equilibrado para tratar el shock, la coagulopatía y la lesión endotelial con sangre completa o componentes sanguíneos (glóbulos rojos, plasma y concentrados de plaquetas) en una proporción unitaria de 1:1:1 12,13,14. En pacientes traumatizados, el uso precoz de hemoderivados se asocia con una mejor supervivencia15,16. Para prolongar la vida útil, los productos de plaquetas almacenados en frío se han estudiado cada vez más. El examen de las plaquetas almacenadas en frío muestra un aumento de la actividad hemostática, así como seguridad cuando se transfunden después de una lesión17,18.
La evolución de la reanimación plaquetaria almacenada en frío enfatiza la necesidad de pruebas adicionales para comprender el producto plaquetario más eficaz disponible para el traumatismo. Sin embargo, los ensayos tradicionales de función plaquetaria a menudo están sobrepotenciados o infrapotenciados para detectar disfunciones, que ocurren tanto en el paciente con trauma que recibe una transfusión terapéutica de plaquetas como en el propio producto transfundido que se observa en las lesiones de almacenamiento de plaquetas. Determinar el origen de la disfunción puede ser un desafío, dadas las limitaciones de los ensayos actuales de función plaquetaria, incluida la naturaleza estática de la mayoría de estas pruebas. Por lo tanto, cuando se estudia la reanimación hemostática in vitro, la plataforma y los métodos de detección tanto para las poblaciones de plaquetas receptoras como para las del producto son de vital importancia para determinar las intervenciones terapéuticas óptimas.
Las pruebas microfluídicas ofrecen perfiles de flujo y superficies biofidélicas para crear un ensayo fisiológicamente relevante en el que estudiar las plaquetas. Los dispositivos microfluídicos se pueden personalizar para estudiar la fisiopatología particular o los tipos de lesiones, como la punción de vasos19 o el daño endotelial20. Estos dispositivos generalmente se componen de polidimetilsiloxano (PDMS) unido a un portaobjetos de microscopio de vidrio con modificaciones en la superficie, como el colágeno, para imitar la lesión subendotelial y tisular. El uso de estos tipos de dispositivos basados en flujo puede ayudar a guiar la investigación de la disfunción plaquetaria relacionada con el trauma y ayudar a examinar los enfoques óptimos de la medicina transfusional para mejorar la disfunción plaquetaria. Estas estrategias pueden ayudar a aclarar la confusión existente sobre la relevancia de los ensayos estáticos de plaquetas, como la aggregometría, en el paciente lesionado.
Toda la investigación se realizó de acuerdo con las directrices institucionales. Se obtuvo la aprobación de la Oficina de Protección de la Investigación Humana de la Universidad de Pittsburgh y el consentimiento informado de voluntarios humanos sanos.
1. Preparación del dispositivo microfluídico
2. Preparación de la muestra de sangre
3. Pruebas de función plaquetaria bajo flujo (Método 1)
4. Pruebas de función plaquetaria bajo flujo con muestras de bajo volumen (menos de 1 mL) (Método 2)
5. Descontaminación
6. Análisis de imágenes
Los experimentos microfluídicos posteriores al uso de este método deberían mostrar la formación de trombos ricos en plaquetas en la región de estenosis del canal de flujo (Figura 1). La figura 1A ilustra resultados representativos en los que las plaquetas funcionales formaron un trombo en la región estenótica del canal para bloquear el flujo sanguíneo a través del canal. Las curvas de intensidad media de fluorescencia (...
El protocolo anterior tiene algunos pasos críticos para garantizar la fiabilidad y la reproducibilidad de los experimentos. En primer lugar, los anticuerpos fluorescentes deben considerarse cuidadosamente. Los anticuerpos utilizados para detectar plaquetas en la muestra no deben bloquear la función del receptor plaquetario de la glicoproteína Ib (GPIb). La coincidencia de lotes, siempre que sea posible entre experimentos, también es fundamental para garantizar la reproducibilidad de ...
Los autores no tienen conflictos de intereses que declarar.
Los autores reconocen y agradecen a todos los donantes de sangre que participaron, así como a los flebotomistas del Laboratorio de Investigación de Medicina Traumatológica y Transfusional y al Centro de Investigación Clínica y Traslacional Montefiore del UPMC por su ayuda en las recolecciones. Los SMS son compatibles con K25HL161401. MDN es compatible con 1R01HL166944-01A1.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipments | |||
Axio Observer | Zeiss | 491917-0001-000 | |
Bel-Art Space Saver Vacuum Desiccators | Fisher Scientific | 08-594-15A | |
Fisherbrand Isotemp Digital Hotplate Stirrer | Fisher Scientific | FB30786161 | |
Nutating Mixer | Fischer Scientific | 88-861-043 | |
OHAUS Scout Balance Scale | Uline | H-5852 | |
Oven | Fisher Scientific | 15-103-0520 | |
Plasma cleaner | Harrick | PDC-32G (115V) | |
Syringe Pump (PHD ULTRA CP, I/W PROGRAMMABLE) | Harvard Apparatus | 883015 | |
Zen 3.4 | Zeiss | Blue edition | Software |
Material | |||
1/16 inch ID - Barbed Elbow Connectors | Qosina | 11691 | |
10 mL syringe | Fischer Scientific | 14-955-459 | |
2-Hydroxypropyl-β-cyclodextrin | Cayman Chemicals | 16169 | 30% Dissolved in Phosphate buffered saline |
40-micron filters | Fischer Scientific | NC1469671 | |
CD41 antibody | Novus Biologicals | NB100-2614 | 1:600 Ratio in Whole Blood |
Chrono-Par Collagen Reagent | Chrono Log Corporation | 385 | 1:5 Ratio in 0.9% Saline |
Electron Microscopy Sciences Miltex Biopsy Punch with Plunger, 3.0 mm | Fisher Scientific | NC0856599 | |
Eppendorf Snap-Cap Microcentrifuge SafeLock Tubes, 1.5 mL | Fisher Scientific | 05-402-25 | |
Essendant 121oz. Clorox Germicidal Bleach | Fischer Scientific | 50371500 | |
Ethanol | Fisher Scientific | 07-678-005 | 70% |
Falcon Safety Dust Off DPSXLRCP Compressed Gas | Supra | 1381978 | |
Human TruStain | Biolegend | 422302 | 1:600 Ratio in Whole Blood |
LevGo smartSpatula Disposable Polypropylene Spatula | Fisher Scientific | 18-001-017 | |
Microscope Slides | Fisher Scientific | 12-550-A3 | |
Phosphate buffered saline | Gibco | 10010-023 | |
Safety Scalpel | Fisher Scientific | 22-079-718 | |
Saline | Millipore | 567442 | 0.90% |
Sartorius Polystyrene Weighing Boats | Fisher Scientific | 13-735-744 | |
Superslip Cover Slips - Superslip No. 1.5 | Fisher Scientific | 12-541-055 | |
SYLGARD 184 Silicone Elastomer Kit | Fisher Scientific | NC9285739 | Polydimethylsiloxane (PDMS) |
Ticagrelor | Cayman Chemicals | 15425 | |
Tygon PVC Clear Tubing 1/16" ID, 1/8" OD, 50 ft length | McMaster-Carr | 6516T11 | |
Ultra-Machinable 360 Brass Bar | McMaster-Carr | 8954K721 | For master mold fabrication |
Vacutainers | BD | 363083 | |
World Precision Instrument Reusable Biopsy Punch, 1.5mm | Fisher Scientific | NC1215626 |
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