Анализ межклеточной жидкости
Биохимическая информация об организме чаще всего поступает из анализа крови, которая составляет только 6% жидкости организма. Но ценную информацию можно также извлечь и из анализа других биологических жидкостей, которые обычно трудно собрать. В новом исследовании был разработан способ получения интерстициальной жидкости, которая циркулирует между клетками. Для этого был использован метод малоинвазивного внедрения в кожу. Анализ интерстициальной жидкости может дать информацию о продуктах метаболизма клеток, диагностических биомаркерах и позволит оценивать потенциальные токсины, всасывающиеся через кожу. Поскольку интерстициальная жидкость не сворачивается, как кровь, экстракция с помощью пластыря с микроиглами может предложить новый подход для непрерывного мониторинга уровня глюкозы и других важных показателей здоровья.
Интерстициальная жидкость образуется в крови, а затем через капилляры попадает в ткани, чтобы доставить питательные вещества к клеткам. Исследователи предположили, что поскольку интерстициальная жидкость находится в непосредственном контакте с клетками, она должна нести больше информации о тканях, чем кровь.
Идея анализа интерстициальной жидкости не нова: уже существуют инструменты для мониторинга глюкозы в ней, а ранее другие исследователи использовали хирургически имплантированные трубки и созданные с помощью вакуума папулы для забора образцов через кожу, но эти методы не подходят для рутинной клинической диагностики.
Исследователи из Технологического института Джорджии и Университета Эмори использовали пластырь с пятью жесткими микроиглами из нержавеющей стали, длина которых составляет одну четвертую миллиметра.
Пластырь приложили к коже 50 добровольцев. Он создал микропоры, которые доходили только до наружного слоя кожи, содержащего интерстициальную жидкость, которую собрали с помощью аспиратора. В результате от каждого участника было получено достаточное количество интерстициальной жидкости для проведения трех типов анализа. Для контроля у этих же участников взяли образцы крови и получили интерстициальную жидкость с помощью более старого метода вакуумной папулы.
Исследователям нужно было избегать попадания крови в интерстициальную жидкость. В наружных слоях кожи нет крупных кровеносных сосудов, но микроиглы могут задеть капилляры. В ходе экспериментов исследователи обнаружили, что если усиливать аспирацию после введения микроигл медленно, можно получить жидкость, не содержащую крови.
Процедура экстракции интерстициальной жидкости заняла около 20 минут для каждого испытуемого. Добровольцы хорошо перенесли процедуру, микроскопические поры зажили в течение дня с минимальным раздражением.
Извлеченная жидкость была проанализирована в Университете Эмори с использованием методов жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии для определения содержащихся в ней химических веществ. Всего найдено около 10 000 уникальных соединений, большинство из которых также были обнаружены в образцах крови. Однако около 12% химических веществ не были обнаружены в крови, а другие содержались в интерстициальной жидкости в более высоких концентрациях, чем в крови.
Хотя не все уникальные для интерстициальной жидкости соединения можно было проанализировать, исследовательская группа определила компоненты продуктов ухода, которые наносятся на кожу, например, лосьоны для рук и пестициды, которые могут попадать в организм через кожу. Таким образом, новая техника микроигл может оказаться полезной в дерматологических и токсикологических исследованиях для выяснения того, накапливаются ли те или иные вещества в коже с течением времени. Речь идет о материалах, которые могут сохраняться в тканях нашего тела, но не обнаруживаются в кровотоке.
С помощью интерстициальной жидкости исследователи также определили фармакокинетику кофеина и фармакодинамику глюкозы, продемонстрировав, что этот метод может также нести информацию о биомаркерах в динамике. Исследователи обнаружили устойчивую корреляцию между уровнем глюкозы в крови и в интерстициальной жидкости, поэтому система на основе микроигл может обеспечить менее инвазивную альтернативу существующим имплантируемым сенсорам глюкозы, позволяя чувствительным компонентам оставаться на поверхности кожи.
В будущих исследованиях авторы планируют сократить время, необходимое для извлечения интерстициальной жидкости, и упростить процесс, отказавшись от аспирационного насоса. Кроме того, будет продолжен поиск соединений, обнаруженных в жидкости, которые имеют медицинскую диагностическую ценность.
Статья Pradnya P. Samant et al. Sampling interstitial fluid for human skin using a microneedle patch опубликована в журнале Science Translational Medicine.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Georgia Tech: Extraction of Largely Unexplored Bodily Fluid May Provide New Biomarkers.