Entwicklung einer standardisierbaren Methodik zur Dokumentation und Quantifizierung der Heterogenität und Dynamik des thrombozytären Formwandels
Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2012-02-10
Issue Year
2012
Authors
Kraus, Max-Joseph
Editor
Abstract
- Background and objectives Blood platelets respond to many stimuli by changing shape from resting, discoid forms into more rounded structures processing blebs and pseudopodia. Morphological change of platelet structure during activation is generally referred as the platelet shape change (PSC) reaction. PSC is a dynamic process and shows a remarkable heterogeneity. Until now the dynamics and the heterogeneity of PSC could not be analyzed quantitatively. There is evidence that the nature and extent of PSC might bear a physiological and probably also pathophysioloigal meaning. 2. Materials and methods We present a largely automated and thus for standardization suitable procedure for accurate and traceable documentation and quantification of PSC. Platelet rich plasma from anticoagulated whole blood was analyzed by dark field microspcopy. A computer controlled digital camera was adapted to a dark field light microscope. A continiuous series of recordings was captured. PSC was categorized and the recordings were evaluated using a self-developed, computer-based algorithm for analysis of platelet shape. 3. Results PSC continues for several hours after preparation. PSC can be monitored continuously on a single-cell basis. We observed and documentated a continuing PSC for a maximum period of 145 hours. The extension of the hyalomer, the formation of pseudopodia and microparticles can be quantitatively analyzed and graphically visualized. Different samples showed significantly different and even partly contrary expression patterns of hyalomer and pseudopodia formation. 4. Conclusions It is now possible to continuously monitor PSC on a single-cell basis. This could lead to a better understanding of platelet function. PSC can exactly be examined after platelet activation during a prolonged period regarding specific pattern of PSC depending on given conditions. Therefore we might contribute to new diagnostic and therapeutic approaches for detection of platelet dysfunction in diseases such as diabetes mellitus and systemic inflammatory diseases. Furthermore the presented method could improve the testing of drugs with effect on PSC.
Abstract
- Hintergrund und Ziele Thrombozyten reagieren auf eine Vielzahl von Reizen mit einer Änderung ihrer scheibchenförmigen Ruheform in eine Kugelform und mit der Ausbildung von Bläschen und Fortsätzen. Dieser thrombozytäre Formwandel (TFW) zeigt eine auffällige Heterogenität und eine protrahierte Dynamik, die bislang nicht quantitativ erfasst werden können. Es gibt Hinweise, dass der Art und dem Ausmaß des TFW eine physiologische und evtl. auch pathophysiologische Bedeutung zukommen könnten. 2. Methoden Wir stellen ein bereits in großen Teilen automatisiertes und somit standardisierbares Verfahren vor, dass eine exakte und nachvollziehbare Dokumentation und Quantifizierung von TFW-Prozesse ermöglicht. Thrombozytenreiches Plasma wird in den Strahlengang eines Dunkelfeldmikroskops eingebracht. Mittels einer an das Mikroskop adaptierten, computergesteuerten Digitalkamera wird eine kontinuierliche Aufnahmeserie erfasst. Der TFW wird kategorisiert und mittels eines computergestützten Vermessungsalgorithmus ausgewertet. 3. Ergebnisse und Beobachtungen Der TFW ist ein über viele Stunden anhaltender kontinuierlicher Prozess. Es konnte ein kontinuierlich anhaltender TFW über einen Beobachtungszeitraum von maximal 145 Stunden dokumentiert werden. Hyalomerausdehnung, Pseudopodienausbildung und Mikropartikelbildung können kontinuierlich quantitativ erfasst, visualisiert und ausgewertet werden. In unterschiedlichen Proben zeigen sich signifikant unterschiedliche Ausprägungsmuster und zum Teil gegenläufige Entwicklungen des TFW. 4. Praktische Schlussfolgerungen Der TFW kann jetzt auf Einzelzellbasis kontinuierlich erfasst werden. Hierdurch kann zu einem besseren Verständnis thrombozytärer Funktionen in einer protrahierten Phase nach der Aktivierung beigetragen werden. Es kann untersucht werden, ob sich spezifische, vom umgebenden Milieu abhängige TFW-Muster zeigen. Hieraus könnten sich neue diagnostische und therapeutische Ansätze für Krankheiten wie Diabetes mellitus und entzündliche Systemerkrankungen, sowie für die Testung formwandelmodulierender Medikamente ergeben.