镰状细胞病最常见的并发症之一是当变形的红细胞聚集在一起，阻塞细小的血管，并在受影响的身体部位引起严重的疼痛和肿胀。

麻省理工学院的一项新研究揭示了这些被称为血管闭塞性疼痛危机的事件是如何发生的。这些发现也是朝着预测危机何时发生的方向迈出的一步。

“这些令人痛苦的危机是难以预料的。从某种意义上说，我们理解它们发生的原因，但我们还没有一个很好的方法来预测它们。“麻省理工学院材料科学与工程系的主要研究科学家、这项研究的资深作者之一明道说。

研究人员发现，这些痛苦的事件最有可能是由未成熟的红色产生的。血 细胞叫做网织红细胞，更容易粘附在血管壁上。

SubraSuresh，新加坡南洋理工大学校长，麻省理工学院前工程系主任，Vannevar Bush工程荣誉教授，也是这项研究的高级作者。国家科学院会议记录九月的那一周。3.该论文的主要作者是麻省理工学院博士后Dimitrios Papageorgiou和前博士后Sabia Abidi。

模拟血流

镰状细胞病患者在血红蛋白编码基因中有一个突变，血红蛋白是一种能让红细胞携带氧气的蛋白质。这会产生畸形的红细胞：细胞变成镰刀状，特别是在低氧条件下，而不是典型的圆盘状。病人经常患有贫血，因为异常的血红蛋白不能携带那么多的氧气，以及血管闭塞性疼痛危机，通常用类阿片或其他药物治疗。

为了探索红细胞如何与血管相互作用，引发血管闭塞性危机，研究人员建立了一个专门的微流控系统，该系统模拟毛细血管后的血管，将去氧血液从毛细血管转移出去。这些血管直径约10-20微米，是血管阻塞最有可能发生的地方.

微流控系统是为了让研究人员控制氧气水平而设计的。他们发现，当氧气非常低时，或者在缺氧下，类似于毛细血管后的情况，镰刀状红细胞粘附在血管壁的可能性是正常氧水平下的2到4倍。

当氧气较低时，镰状细胞内的血红蛋白就会形成僵硬的纤维，使细胞膜向外生长。这些纤维还能帮助细胞更牢固地粘附在血液的内层。船.

Suresh说：“对于为什么在缺氧的情况下，粘附性会更强，人们对此的了解甚少。”“这项研究的实验提供了一些关键的洞察过程和机制负责增加粘附。”

研究人员还发现，在镰状细胞病患者中，称为网织红细胞的未成熟红细胞最有可能附着在血管上。这些刚从骨髓中释放出来的镰状红细胞比成熟的红细胞携带更多的细胞膜表面积。红细胞，让他们创造更多的附着点。

“我们观察了镰状血红蛋白纤维在几分钟内伸展网状细胞的生长，”Papageorgiou说。“看起来他们试图抓住更多的表面，并更坚定地坚持。”

病人预测

研究人员现在希望设计出一种更完整的血管阻塞模型，将他们关于粘连的新发现与先前的工作结合起来，在这一研究中，他们测量了镰状细胞病人需要多长时间才能使血细胞变硬，从而使他们更有可能阻断微小血管中的血液流动。不是所有的病人镰状细胞病血管阻塞的经验，和攻击的频率可以在不同的病人之间大不相同.麻省理工学院的研究人员希望他们的发现能帮助他们设计出一种为个人预测这些危机的方法。病人.

“血细胞粘附确实是一个非常复杂的过程，我们必须在这种微流控实验的基础上开发新的模型。这项研究的高级作者、布朗大学应用数学教授乔治·卡尼亚达基斯(GeorgeKarniadakis)说：“这些对缺氧条件下镰状红细胞的粘附实验和相应的模拟是定量和独特的。”