Prisma

Formenvielfalt der Erythrozyten

Störungen der Verformbarkeit könnten für die Diagnostik interessant werden

cae | Die Sauerstoffversorgung der Gewebe hängt wesentlich davon ab, dass die Erythrozyten auch durch die engsten Blutkapillaren fließen können. Neuartige Simulationen zeigen, wie ihnen das gelingt.

Rote Blutkörperchen (Erythrozyten) machen etwa 96 Prozent aller Blutzellen aus; somit tragen sie ganz wesentlich zum Hämatokrit, dem Anteil der Zellen am Blutvolumen, bei. Im Ruhezustand ist der Erythrozyt ein Diskozyt, der die Form einer bikonkaven Scheibe (d. h. mit zwei Dellen) und einen Durchmesser von etwa 7,5 µm bei einer Dicke von etwa 2 µm aufweist. Beim Fluss durch sehr enge Kapillaren verwandelt der Diskozyt sich reversibel zum Stomatozyten, indem er seine Ränder an zwei gegenüber­liegenden Seiten aufwölbt. Dadurch nimmt er eine Stromlinienform an: Sein Querdurchmesser verringert sich, und die eine Delle vertieft sich (daher auch „Napfform“). Je enger die Kapillare ist, desto größer ist die Schergeschwindigkeit (kurz: Scher­rate), auf die der Erythrozyt mit weiteren Verformungen reagiert und sogar mehrlappig (polylob) wird.

Fotos/Grafik: Forschungszentrum Jülich
Erythrozyten: Mikroskopische Aufnahmen (oben) und ihre grafischen Umzeichnungen. Der Normalzustand ist der Diskozyt, eine in der Mitte eingedellte Scheibe (links). Mit zunehmender Scherrate verformt sich die Scheibe ellipsoid, dann polylob.

Biophysiker des Forschungszentrums Jülich haben zusammen mit Kollegen in Montpellier durch Simulationen herausgefunden, dass die Formenvielfalt der Erythrozyten größer ist, als bisher bekannt war. Anders als in früheren Experimenten, in denen Flüssigkeiten mit zu hoher Viskosität eingesetzt wurden, haben sie bei ihren Simulationen darauf geachtet, dass das natürliche Verhältnis der Viskositäten innerhalb und außerhalb der Erythrozyten gewahrt blieb. Unter physiologischen Bedingungen beträgt die Viskosität des Blutplasmas nur ein Fünftel der Viskosität des Zytosols.

Die Autoren postulieren, dass alle pathologischen Veränderungen bei der Zusammensetzung des Blutplasmas, bei der Viskosität des Zytosols der Erythrozyten oder bei der Verform­barkeit ihrer Zellmembran Folgen für den Blutfluss in den Kapillaren und damit auch auf die Sauerstoffversorgung der Gewebe haben. Solche pathologischen Zustände sollten daher erforscht werden. |

Quelle

Lanotte C, et al. Red cells‘ dynamic morphologies govern blood shear thinning under microcirculatory flow conditions. Proc Natl Acad Sci; Epub 9.11.2016

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