Red blood cell dynamicsa refined study of the erythrocyte flicker

Resum

La mecánica de células incluye un amplio número de propiedades microscópicas tales como su forma, motilidad, adhesión y deformación y eventos como el transporte transmembranal a la célula o la transducción de estímulos mecánicos a través de cascadas bioquímicas de señalización. En el trabajo presentado se investiga la dinámica de la membrana célular de los glóbulos rojos humanos eritrocitos. Dicha dinámica está íntimamente relacionada con las propiedades mecánicas de la célula y su metabolismo tal como viene siendo demostrado.La espectroscopia de parpadeo o de fluctuaciones, el método utilizado en este trabajo, es un método no invasivo para medir la dinámica de la membrana y las propiedades mecánicas celulares. Se basa en la observación del movimiento de la membrana celular utilizando vídeo-microscopía óptica. La ubicación de la membrana celular se obtiene de cada imagen del vídeo a través de un algoritmo de seguimiento de contorno, lo cual da la evolución temporal de la forma proyectada de la célula. A partir de estas series temporales, es posible calcular varias propiedades celulares estáticas como dinámicas.Una parte crucial de la espectroscopia de parpadeo siempre ha sido el método utilizado para obtener la ubicación de la membrana celular dentro de los imágenes del microscopio. En los últimos años se han desarrollado técnicas cada vez más sofisticadas, las cuales han sido posibilitadas por avances en la tecnología de cámaras digitales y el incremento de la potencia de cálculo de los microprocesadores. Aquí presentamos un nuevo método que permite una localización de la membrana celular significativamente más precisa y que permite mediciones de las deformaciónes de la membrana con mucho más precisión que los metodos establecidos previamente. Se detalla el funcionamiento del algoritmo tal como metodos experimentales y numericos utilizados para cuantificar su precisión. Un resultado principal es que la precisión depende de las porpiedades del imagen como el contraste y alcanza valores por debajo de 2nm en imagenes de los erytrocitos.Este método se aplica al fenómeno de parpadeo del eritrocito y se obtienen nuevos resultados que revelan aspectos novedosos en el comportamiento de membranas complejas tales como es la del glóbulo rojo. Se investiga el efecto de distintas drogas sobre el comportamiento dinamico del eritrocito dando lugar a perspectivas inesperadas sobre la heterogeneidad mecánica de su membrana celular y su respuesta a la intervención farmacológica. Por fin se mide la respuesta mechanica de globulos rojos expuestos a flujos de cizalla en dispositivos microfluidicos en donde se encuentra estructura inesperada en sus fluctuaciones.