浸透圧差による赤血球の膨張・溶血現象における個体差の定量評価とカプセル化への応用

渗透压差异引起的红细胞肿胀和溶血个体差异的定量评价及其在封装中的应用

基本信息

批准号：
22K03934
负责人：
大友涼子
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kansai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では，赤血球が低張条件下で膨張変形し溶血に至るまでの過程について，個々の赤血球の形状変化，体積変化，およびヘモグロビンをはじめとする内部物質浸出挙動の同時可視化計測を行う．2022年度は，赤血球の形状・体積変化と内部物質の浸出挙動の可視化計測実験に重点を置いて取り組んだ．まずは赤血球懸濁液に浸透圧の低い低張液を加える実験を実施した．懸濁液中の1つの赤血球に注目して顕微鏡下で観察すると，浸透圧差によって赤血球膜を通して外から内部に水が浸入し，赤血球は両凹形状から球に近い形へと変形した．顕微鏡で観察された二次元の画像をもとに，赤血球形状が軸対称であると近似して，実験中の赤血球の体積変化を求めた．低張液を加えた直後から体積は増加し，その後少し収縮した状態で赤血球は溶血（膜が破損して内部物質が外部へと浸出）したことが計測できた．赤血球が浸透圧差によって膨張変形し，溶血する際のヘモグロビン（Hb）の浸出挙動を可視化するために，Hbの吸光波長（405nm）の光源を照射した状態で，同様の実験を行った．実験結果では，Hbによる吸光が起こり，赤血球内部が周囲よりも暗く写ることが確認できた．低張液を加えて溶血が起こる際には，赤血球内部の吸光度が低下し，Hbが赤血球外に浸出したことが示された．本実験は，研究室現有のEMCCDカメラを用いて行ったが，溶血現象をより詳細に調べる（Hb量の時間・空間変化から細孔の位置や浸出速度を探る）ために，ハイスピードカメラを導入予定である．ハイスピードカメラを用いる際には，より強い光源が必要であるため，本年度には光源の選定やデモ実験を行った．

在本研究中，我们同时可视化和测量单个红细胞的血红蛋白等内部物质的形状变化、体积变化和渗出行为，了解红细胞在低渗条件下膨胀和变形导致溶血的过程。 2022年，我们重点开展了可视化和测量红细胞形状和体积变化以及内部物质渗出行为的实验。首先，我们进行了一项实验，将低渗透压的低渗溶液添加到红细胞悬浮液中。在显微镜下观察悬浮的单个红细胞时，由于渗透压差，水从外部通过红细胞膜进入，红细胞从双凹形状转变为接近球形的形状。根据显微镜观察到的二维图像，我们近似认为红细胞形状是轴对称的，并计算了实验过程中红细胞的体积变化。加入低渗溶液后，体积立即增大，然后红细胞轻微收缩，说明红细胞发生溶血（膜被破坏，内部物质漏出）。为了可视化红细胞因渗透压差异而膨胀变形并发生溶血时血红蛋白（Hb）的浸出行为，在用Hb吸收波长的光源照射的条件下进行了类似的实验（405纳米）。实验结果证实，Hb会发生光吸收，红细胞内部比周围区域显得更暗。当由于添加低渗溶液而发生溶血时，红细胞内的吸光度下降，表明Hb从红细胞中漏出。该实验是使用实验室已有的 EMCCD 相机进行的，但为了更详细地研究溶血现象（从 Hb 量的时间和空间变化寻找孔隙位置和浸出率），计划使用测速相机。使用高速相机时，需要更强的光源，所以今年我们选择了光源并进行了演示实验。