Исследование сил парного взаимодействия эритроцитов при их агрегации методом оптического захвата при сахарном диабете 1 и 2 типов

Цель – измерение и сравнение сил агрегации и дезагрегации отдельных эритроцитов при образовании или развале парного агрегата in vitro в крови больных сахарным диабетом 1 типа (СД1) и сахарным диабетом 2 типа (СД2), используя метод оптического захвата.

Материалы и методы. Всего в исследование были включены 50 человек. Из них 10 человек с СД1 (в возрасте 28±15,8 года), 26 человек с СД2 (в возрасте 66±13 лет). Группу контроля составили 14 практически здоровых добровольцев (46±21 год). Измерения сил парного взаимодействия эритроцитов в разбавленной суспензии проводились in vitro методом двухканального оптического захвата. Измерялась сила агрегации эритроцитов FA (пН), сила дезагрегации FD (пН) и вычислялось отношение сил FD/FA.

Результаты. Значение сил агрегации эритроцитов значимо не отличалось в группе СД1 от группы контроля. Однако силы дезагрегации в группе СД1 оказались достоверно ниже по сравнению с группой контроля (р<0,05). Отношение сил дезагрегации к силам агрегации было меньше в группе СД1 по сравнению с группой контроля (р<0,005). При СД2 силы агрегации эритроцитов были выше по сравнению с группой контроля (р<0,005). При этом отношения сил дезагрегации к силам агрегации при СД1 и СД2 не отличались.

Заключение. Как для СД1, так и СД2 характерна гиперагрегация эритроцитов. Однако, учитывая полученные данные, можно предположить, что механизмы такой гиперагрегации различны. 

1. Global report on diabetes / World Health Organization. Geneva, 2018.

2. Соколова И. А. Агрегация эритроцитов // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2010. – № 4. – С. 4–6.

3. Khokhlova MD, Lyubin EV, Zhdanov AG, Rykova SYu, Krasnova TN, Sokolova IA, Fedyanin AA. Peculiarities of RBC aggregation studied by double trap optical tweezers. Proc. of SPIE. 2010 Apr;7715(0M):1–8. Doi: 10.1117/12.854502

4. Соколова И. А., Рыкова С. Ю., Шахназаров А. А. и др. Агрегация эритроцитов: некоторые вопросы и гипотезы // Рос. жур. биомеханики. – 2011. – Т. 15, № 1(51). – С. 7–22.

5. Муравьев А. В. Муравьев А. А. Вне- и внутриклеточные механизмы изменения агрегации эритроцитов // Физиология человека. – 2005. – Т. 31, № 4. – С. 108–112.

6. Bronkhorst PJ, Grimbergen J, Brakenhoff GJ, Heethaar RM, Sixma JJ. The mechanism of red cell (dis)aggregation investigated by means of direct cell manipulation using multiple optical trapping. Br. J. Haematol. 1997;96(2):256–258.

7. Le Devehat C, Khodabandehlou T, Vimeux M. Impaired hemorheological properties in diabetic patients with lower limb arterial ischaemia. Clin Hemorheol. 2001;25(2):43–48.

8. Barrett-Connor E, Giardina E, Gitt A, Gudat U, Steinberg H, Tschoepe D. Women and heart disease: the role of diabetes and hyperglycemia. Arch Intern Med. 2004;164(9):934– 942. Doi: 10.1001/archinte.164.9.934

9. Babu N, Singh M. Influence of hyperglycemia on aggregation, deformability and shape parameters of erythrocytes. Clin Hemorheol Microcirc. 2004;31(4):273–280.

10. Szablewski L, Sulima A. The structural and functional changes of blood cells and molecular components in diabetes mellitus. Biol Chem. 2017;398(4):411–423. Doi: 10.1515/hsz-2016-0196.

11. Budak Y, Demirci H, Akdogan MYavuz D. Erythrocyte membrane anionic charge in type 2 diabetic patients with retinopathy. BMC Ophthalmology. 2004;(4):14. Doi: 10.1186/1471-2415-4-14.

12. Le Dévéhat C, Vimeux M, Khodabandehlou T. Blood rheology in patients with diabetes mellitus. Clin Hemorheol Microcir. 2004;(30):297.

13. Young ICh, Mooney MP, Daniel JCh. Hemorheological disoders in Diabetes Mellitus. Journal of Diabetes Science and Technology. 2006;2(6):24–28 Doi: 10.1177/193229680800200622.

14. Torregiani F, Umansky-Zeverin M, Riqueline B, Rasia R. Hemorheological alterations in diabetic patients. Clin Hemorheol. 1995;(15):687. Doi: 10.1530/endoabs.37.EP442

15. Singh M, Shin S. Changes in erythrocyte aggregation and deformability in diabetes mellitus: A brief review. Indian Journal of Experimental Biology. 2009;47(1):7–15.

16. Agrawal R, Smart T, Nobre-Cardoso J, Richards Ch, Bhatnagar Rh, Tufail A, Shima D, Jones PhI, Pavesio C. Assessment of red blood cell deformability in type 2 diabetes mellitus and diabetic retinopathy by dual optical tweezers stretching technique. Sci. Rep. 2016 Mar15;(6):15873. Doi: 10.1038/srep15873.

17. Семенов А. Н., Луговцов А. Е., Ли К. и др. Использование методов диффузного рассеяния света и оптического захвата для исследования реологических свойств крови: агрегация эритроцитов при сахарном диабете // Изв. Сарат. ун-та. Сер.: Физика. – 2017. – Т. 17, № 2. – C. 85–97.

18. Масляницына А. И., Каданова И. М., Незнанов А. И. и др. Микрореологические свойства крови и капиллярный кровоток при артериальной гипертензии и сахарном диабете второго типа: исследование оптическими методами in vitro и in vivo // Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболев. – 2020. – Т. 9, № 2. – C. 53–63. Doi: 10.17802/2306-1278-2020-9-2-53-63.

19. Lee K, Kinnunen M, Khokhlova MD, Lyubin EV, Priezzhev AV, Meglinski I, Fedyanin AA. Optical tweezers study of red blood cell aggregation and disaggregation in plasma and protein solutions. J. Biomed. Opt., 2016;21(3):035001. Doi: 10.1117/1.JBO.21.3.035001.

20. Fernandes PH, Fontes A, Thomaz A, Castro V, Cesar CL, and Barjas-Castro ML. Measuring red blood cell aggregation forces using double optical tweezers. Scand J Clin Lab Invest. 2013;73(3):262–264. Doi: 10.3109/00365513.2013.765961.

21. Brun JF, Varlet-Marie E, Raynaud de Mauverger E. Relationships between insulin sensitivity measured with the oral minimal model and blood rheology. Clin Hemorheol Microcirc. 2012;51(1):29–34. Doi: 10.3233/CH-2011-1426.

22. Toker S, Rogowski O, Melamed S, Shirom A, Shapira I, Berliner S, Zeltser D. Association of components of the metabolic syndrome with the appearance of aggregated red blood cells in the peripheral blood. An unfavorable hemorheological finding. Diabetes Metab Res Rev. 2005 Mar-Apr; 21(2):197– 202. Doi: 10.1002/dmrr.502.

23. Gyawali P, Richards RS, Hughes DL, Tinley P. Erythrocyte aggregation and metabolic syndrome. Clin Hemorheol Microcirc. 2014;57(1):73–83. Doi: 10.3233/CH-131792.

24. Schechner V, Shapira I, Berliner S, Comaneshter D, Hershcovici T, Orlin J, Zeltser D, Rozenblat M, Lachmi K, Hirsch M, Beigel Y. Significant dominance of fibrinogen over immunoglobulins, C-reactive protein, cholesterol and triglycerides in maintaining increased red blood cell adhesiveness/aggregation in the peripheral venous blood: a model in hypercholesterolaemic patients. Eur J Clin Invest. 2003Nov;33(11):955– 961. Doi: 10.1046/j.1365-2362.2003.01260.x.

25. Torregiani F, Umansky-Zeveri M, Riqueline B, Rasia R. Hemorheological alterations in diabetic patients. Clin. Hemorheol. 1995;(15):687–690.

26. Coppola L, Verrazzo G, La Marca C, Ziccardi P, Grassia A, Tirelli A, Giugliano D. Effect of insulin on blood rheology in non-diabetic subjects and in patients with Type 2 diabetes mellitus. Diabet Med. 1997;14(11):959–963. Doi: 10.1002/(SICI)1096-9136(199711)14:113.0.CO;2-U .

27. Mantskava M, Pargalava N, Mchedlishvili G. Direct beneficial effect of insulin on blood rheological disorders in the microcirculation. Clin Hemorheol Microcirc. 2004;30(3–4):431–433.