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Method Article
El presente protocolo proporciona un conjunto completo de procedimientos necesarios para analizar las plaquetas procoagulantes, que exhiben características superpuestas de necrosis, apoptosis y activación plaquetaria.
Las plaquetas que circulan en el torrente sanguíneo están relativamente quietas, pero se "activan" al encontrarse con estimulantes o "agonistas" en el sitio de la lesión de los vasos sanguíneos. Las plaquetas proagregatorias y procoagulantes representan dos poblaciones distintas de plaquetas activadas. Mientras que las plaquetas proagregatorias facilitan el cese de la hemorragia, o "hemostasia", al formar un tapón de plaquetas agrupadas a través de puentes de fibrinógeno, las plaquetas procoagulantes aceleran drásticamente la cascada de coagulación, culminando en la formación de coágulos de fibrina. Un aspecto interesante de las plaquetas procoagulantes es que su morfología exhibe ciertas características de "necrosis" y "apoptosis". Por lo tanto, pueden representar una forma de muerte celular en las plaquetas, aunque con un papel importante en la trombosis y la hemostasia. En este artículo se presenta el concepto de plaquetas procoagulantes, su relevancia para la salud y la enfermedad, y se comparan los métodos existentes para su análisis. A continuación, proporciona protocolos completos para analizar las plaquetas procoagulantes, investigar los mecanismos de su formación y evaluar su papel protrombótico en la facilitación de la coagulación. El artículo concluye con una descripción de los pasos clave, las limitaciones y los principios de solución de problemas para los métodos descritos.
Existen al menos dos poblaciones distintas de plaquetas activadas 1,2. Las plaquetas proagregatorias se caracterizan por una alta activación de integrinas y una baja o nula exposición a PS. Por otro lado, las plaquetas procoagulantes se caracterizan por una baja actividad de integrinas y una alta exposición a PS 1,2, proporcionando una superficie para el ensamblaje de los complejos tenasa y protrombinasa3, que es 10,5-10,6 veces y 300000 veces más activa que los factores IXa y Xa de la fase soluble individual, respectivamente4. Por lo tanto, las plaquetas procoagulantes aceleran drásticamente la coagulación. Un aspecto interesante de las plaquetas procoagulantes es que su morfología se asemeja a ciertas características de "necrosis" como la microvesiculación, abombamiento de la célula con disrupción del citoesqueleto y pérdida de la integridad de la membrana, así como las de "apoptosis" como la pérdida de la asimetría de los fosfolípidos de la membrana con la exposición de fosfatidilserina en la valva externa 5,6. En otras palabras, la formación de plaquetas procoagulantes puede representar una forma de muerte celular en las plaquetas, aunque con una importante función fisiológica en la hemostasia.
Las plaquetas procoagulantes se asocian significativamente con trastornos trombóticos. Si bien la mayoría de las personas sanas no tienen plaquetas procoagulantes circulantes, ~ 30% de las plaquetas normales de donantes adoptan un fenotipo procoagulante ex vivo después de la exposición a agonistas fuertes como la trombina y el colágeno7. Se han descrito plaquetas procoagulantes circulantes en traumatismos, donde su formación puede reflejar la activación por la histona H4 8,9. Sin embargo, en la mayoría de los trastornos protrombóticos, el aumento de los niveles de plaquetas procoagulantes solo se detecta después de la estimulación ex vivo 10. Por ejemplo, los pacientes con accidente cerebrovascular agudo en los que el >51,1% de sus plaquetas fueron convertidas en plaquetas procoagulantes (también conocidas como plaquetas COATed) por el colágeno y la trombina tenían un cociente de riesgo de 10,72 para el accidente cerebrovascular recurrente dentro de los 30 días en comparación con los pacientes con menor formación de plaquetas procoagulantes11. Se han reportado resultados similares en pacientes con accidentes isquémicos transitorios y aterosclerosis carotídea12. Por el contrario, el trastorno hemorrágico síndrome de Scott es el resultado de una mutación de ANO6, que codifica la fosfolípida escamblasa TMEM-16F, lo que conduce a una exposición deficiente a la PS plaquetaria13. Los trastornos hemorrágicos idiopáticos y la hemorragia intracraneal pueden estar asociados a una disminución de la capacidad de generar plaquetas procoagulantes14.
Por lo tanto, la evaluación de las plaquetas procoagulantes es parte de cualquier análisis de la función plaquetaria no solo durante las investigaciones básicas sobre los mecanismos de activación plaquetaria y la consiguiente trombosis y hemostasia, sino también durante el análisis clínico del riesgo de trombosis o sangrado en pacientes durante diversos estados patológicos. Un panel de la Sociedad Internacional de Trombosis y Hemostasia (ISTH) recomendó el uso de la unión a la anexina V y la expresión de P-selectina por citometría de flujo para distinguir los procoagulantes de otras subpoblaciones plaquetarias15. El artículo también discute los diversos métodos que se pueden utilizar para analizar las plaquetas procoagulantes y apoptóticas, pero no llega a describir los procesos en detalle. Estos métodos incluyen la detección de (1) la activación plaquetaria por PAC1/JonA o unión a fibrinógeno (citometría de flujo); (2) secreción de gránulos alfa por expresión de P-selectina (citometría de flujo); (3) Exposición a PS por unión a anexina V/lactadherina (citometría de flujo); (4) pérdida de la integridad de la membrana por el marcaje GSAO (citometría de flujo); (5) cambios morfológicos como aglomeración (microscopía); (6) detección de la activación de caspasas mediante ensayo de caspasas (inmunotransferencia/luminometría/citometría de flujo) o degradación del sustrato del citoesqueleto gelsolina (inmunotransferencia); (7) pérdida de potencial de membrana mitocondrial por colorantes sensibles al potencial mitocondrial como JC-1/Mitotracker (citometría de flujo); (8) liberación de marcadores apoptóticos intrínsecos mitocondriales Bax, Bak y citocromo c (inmunotransferencia); (9) función procoagulante por ensayo de generación de trombina y unión al factor de coagulación Xa/Va (citometría de flujo, microscopía); (10) Aumento del calcio citosólico y mitocondrial mediante colorantes fluorescentes sensibles al calcio (citometría de flujo, fluorometría, microscopía).
El presente estudio profundiza en los protocolos integrales para el análisis de las plaquetas procoagulantes, así como en su distinción de las plaquetas proagregatorias y apoptóticas. La mayoría de los procedimientos descritos se basan en la citometría de flujo, que tiene las ventajas de (1) estar fácilmente disponible y ser fácil de usar, (2) requerir un volumen de muestra bajo y (3) permitir la detección simultánea de múltiples subpoblaciones de plaquetas (proagregativas, procoagulantes y apoptóticas)15. Estos protocolos basados en citometría de flujo se complementan con ensayos funcionales de actividad procoagulante basados en la unión de factores de coagulación y ensayos de generación de trombina basados en coágulos.
Los participantes humanos fueron reclutados en el estudio para la toma de muestras de sangre venosa periférica después de obtener el consentimiento informado por escrito, siguiendo estrictamente las recomendaciones y la aprobación de la Junta de Revisión Institucional del Instituto de Investigación Lerner de la Clínica Cleveland, con todas las metodologías de estudio conformes a los estándares establecidos por la Declaración de Helsinki. Se incluyeron participantes adultos sanos mayores de 18 años, mientras que se excluyeron los menores de 18 años, las personas con antecedentes recientes de eventos trombóticos en los últimos seis meses, aquellos con antecedentes de alcoholismo o abuso de drogas y los participantes que habían usado medicamentos antiplaquetarios o anticoagulantes en las últimas cuatro semanas. Una descripción detallada de los materiales y reactivos utilizados en los protocolos se puede encontrar en la Tabla de Materiales.
1. Preparación de plaquetas
2. Análisis de plaquetas procoagulantes por citometría de flujo
3. Análisis del calcio mitocondrial por citometría de flujo
4. Análisis del potencial de membrana mitocondrial por citometría de flujo
5. Análisis de la actividad de la caspasa 3 y la caspasa 8 por citometría de flujo
6. Análisis de la unión de protrombina por citometría de flujo
7. Análisis de la unión de protrombina por microscopía confocal
8. Ensayo de generación de trombina dependiente de fosfolípidos plaquetarios basado en coágulos
Una proporción de plaquetas activadas se vuelven "procoagulantes" con un aumento característico en la expresión superficial tanto de fosfatidilserina (PS) como de P-selectina, lo que las distingue de las plaquetas "apoptóticas" que son positivas solo para la exposición a PS, así como de las plaquetas "proagregadoras" que son positivas para la expresión de P-selectina. Encontramos que la trombina induce un aumento dependiente de la dosis en la proporción de plaquetas procoagulante...
Las plaquetas procoagulantes muestran aumentos marcados y sostenidos de calcio intracelular tras la estimulación26, pero pueden derivarse a través de diferentes mecanismos. Se generan tras una fuerte estimulación de agonistas con colágeno y trombina a través de distintos mediadores, incluido el más prominente influjo de calcio mitocondrial 18,19 a lo largo del gradiente electroquímico a través de l...
Los autores no tienen intereses contrapuestos que divulgar.
Paresh P. Kulkarni y Keith R. McCrae, respectivamente, reconocen los premios de becas Fellow y Pilot financiados por VeloSano, Cleveland Clinic Foundation.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acid Citrate Dextrose (ACD) solution (For 1000 mL) | Tri- Sodium Citrate- 22 g Citric Acid- 8 g Dextrose- 24.5 g Water- Make up volume to 1000 mL | ||
Alexa Fluor 488 protein labelling kit | Invitrogen | A10235 | |
APC Mouse Anti-Human CD62P | BD Pharmingen | 550888 | |
Bovine Prothrombin | Prolytix | BCP-1010 | |
Buffer A (Platelet Preparation) | M.W Conc. in 1X For 100 mL 10X solution HEPES 238.30 20 mM 4.766 g NaCl 58.44 134 mM 7.83 g KCl 74.55 2.9 mM 216.19 mg MgCl2 203.30 1 mM 203.30 mg NaH2PO4 156.01 0.34 mM 53.04 mg NaHCO3 84 01 12 mM 1.01 g Water to 100 mL after adjusting pH to 6.2 Dilute 10X solution 1:10 (v/v) with Milli Q water just before platelet preparation to obtain the 1X solution that needs to be supplemented with the following Conc. in 1X For 1 ml 1X solution EGTA 1 mM Add 10 μL (1:100 v/v) 100 mM EGTA Glucose 5 mM Add 5 μL (1:200 v/v) 1 M glucose PGE1 3 μM Add 3 μL (1:333 v/v) 1 mM PGE1 solution | ||
Buffer B (Platelet Preparation) | M.W Conc. in 1X For 100 mL 10X solution HEPES 238.30 20 mM 4.766 g NaCl 58.44 134 mM 7.83 g KCl 74.55 2.9 mM 216.19 mg MgCl2 203.30 1 mM 203.30 mg NaH2PO4 156.01 0.34 mM 53.04 mg NaHCO3 84 01 12 mM 1.01 g Water to 100 mL after adjusting pH to 7.4 Dilute 10X solution 1:10 (v/v) with Milli Q water just before platelet preparation to obtain the 1X solution that needs to be supplemented with the following Conc. in 1X For 1 ml 1X solution Glucose 5 mM Add 5 μL (1:200 v/v) 1 M glucose | ||
CaCl2 (0.5 M) (For 50ml) | Molecular weight of CaCl2.2H2O = 147.02 Dissolve 3.675 g of CaCl2.2H2O in 50 ml Milli Q water | ||
CellEvent Caspase-3/7 Detection Reagents Green | Invitrogen | C10423 | Apoptosis detection reagent |
Convulxin | Enzo Life Sciences | ALX-350-100 | |
EDTA (0.5 M; pH 8) (For 100 mL) | Molecular Weight of EDTA Na2.2H2 O: 372.24g Weigh 18.612 g and suspend in 50 ml Milli Q water and check the pH (pH~4) Slowly add 10N NaOH with stirring and monitor the pH. EDTA starts solubilizing at around pH 7 and is completely soluble at pH 8. Make up the volume to 100 ml with Milli Q water. | ||
EGTA (100 mM; pH 7.4) (For 100 mL) | Molecular Weight: 380.4 Add 3.804 g EGTA in 50 ml Milli Q water and check the pH (pH~3) Add 10 N NaOH dropwise while stirring and monitor the pH EGTA becomes soluble at pH 7.0 (approx) Adjust pH to 7.4 Make up the volume to 100 ml with Milli Q water | ||
FITC Mouse Anti-Human PAC-1 | BD | 340507 | |
FITC-IETD-FMK Caspase 8 (active) staining kit | Abcam | ab65614 | |
Mitotracker Red CMXRos (mitochindria labeling dye) | Invitrogen | M7512 | Stock= 1 mM (50 µg dissolved in 90 µl DMSO) Sub-stock= 100 µM (10 µl Stock + 90 µl DMSO) Working concentration= 500nM (0.5 µl in 100 µl) |
PE Annexin V | BD Pharmingen | 560930 | |
Prostaglandin E1 | Sigma | P5515 | Stock= 20 mM (1 mg dissolved in 141 µL DMSO) Sub-stock= 1 mM (10 µl Stock + 190 µL DMSO) Working concentration= 3 µM (3 µL in 1 mL) |
Rhod-2 AM | Invitrogen | R1244 | Stock= 5 mM (1 mg dissolved in 178 µL DMSO) Sub-stock= 100 µM (10 µL Stock + 90 µL DMSO) Working concentration= 500 nM (0.5 µL in 100 µL) |
Thrombin from human plasma | Sigma | T7572 |
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