Здоровая вена, образование тромба при нормальной реакции организма на повреждение и его отрыв, приводящий к тромбоэмболии
Исследователи Университета медицинских наук штата Арканзас (США), совместно с сотрудниками Университетских клиник Франкфурта и Дрездена, под руководством профессора Владимира Жарова, при участии Александра Мелерзанова, декана факультета биологической и медицинской физики МФТИ, провели на мышах экспериментальную работу по обнаружению тромбов при помощи фотоакустической проточной цитометрии, нового метода неинвазивной диагностики и удаления тромбов. Результаты исследования опубликованы журналом PLOS ONE.
Тромбоэмболией называют перемещение тромбов в потоке крови. Тромбы делятся на два вида: белые (тромбоцитарные) и красные (тромбо-эритроцитарные). Сгустки в норме образуются в результате естественной реакции свертывающей системы человека для остановки кровотечения. Однако тромб может повлечь за собой закупорку кровеносного сосуда, что в зависимости от локализации и диаметра «закупоренного» сосуда приводит к острому нарушению кровообращения и тяжелым последствиям, вплоть до смерти. Тромб, оторвавшийся от стенки сосуда в месте образования и начавший циркуляцию по руслу крови, называется эмболом (может состоять не только из тромбоцитов, но и, например, из капель жира). Тромбоэмболия может развиться внезапно: по данным ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения) на 2014 год от нее страдают в среднем 100–150 человек из каждых 100 тысяч.
Несмотря на серьезность проблемы, на данный момент высокочувствительные методы диагностики тромбоэмболов не развиты. Методы, используемые сейчас, имеют низкую чувствительность и не позволяют уничтожать тромбы в режиме реального времени.
Ученые решили исследовать возможность использования для обнаружения тромбов альтернативного метода тераностики — фотоакустической проточной цитометрии. Тераностика — это новый медицинский подход, при котором препараты и методики являются одновременно и средством ранней диагностики, и лечением.
Общий принцип фотоакустической проточной цитометрии состоит в следующем: клетки, на которые предварительно наносят флуоресцентные красители, пропускают через сфокусированный лазерный световой пучок. Свет определенной длины волны возбуждает молекулы этих красителей. Далее сигнал, испускаемый красителями, собирают ультразвуковым преобразователем и детектируют в электрические импульсы, распознаваемые компьютером. На компьютере анализируют полученные данные и строят графики, по которым и ставится диагноз. При исследовании живого организма мышам вводили в кровь краситель, и лазер направляли непосредственно на исследуемую область (в нашем случае, на сосуды мышиной лапы).
В данной работе были проведены доклинические исследования на мышах. В группе здоровых мышей проводили два типа исследований: у первой половины мышей конечности передавливали с помощью зажимов, а второй делали кожный надрез. В группе мышей с опухолью некоторым из них давили на опухоль (как во время пальпации при осмотре опухоли), другим же ее удаляли. На место воздействия направляли лазер. У всех мышей в ответ на манипуляции появилась тромбоэмболия, но виды тромбов различались.
Анализ появления эмболов выполнялся следующим образом: нормальное количество эритроцитов в крови создавало фон, и, если прибор показывал положительный пик, это было связано с наличием красных тромбов, обогащенных эритроцитами. Наоборот, если пик был отрицательным, то это было вызвано появлением белых тромбов, которые состояли из тромбоцитов. Фотоакустическая проточная цитометрия оказалась уникальным способом проведения анализа наличия малых тромбоэмболов на глубине порядка нескольких миллиметров с потенциальной возможностью уничтожения обнаруженного сгустка.
«Мы показали, что при помощи метода фотоакустической проточной цитометрии можно обнаружить тромбоэмболы в потоке крови. Потенциально существует возможность тут же уничтожать обнаруженный сгусток, но это тема следующего исследования », — рассказывает Александр Мелерзанов, кандидат медицинских наук, декан факультета биологической и медицинской физики МФТИ.
Применение этой техники в реальном времени на крупных сосудах во время операции пока что является сложной задачей. Однако то, что данный метод принципиально позволяет отслеживать динамику появления тромбоэмболов во время медицинских процедур и в постоперационном периоде, в том числе при раковых заболеваниях, позволяет надеяться, что в будущем он поможет предотвратить смертельные тромбоэмболические осложнения на ранних стадиях.
