Evaluación del efecto de la separación sobre algunos parámetros de función celular

Abstract

Aunque los procedimientos de separación celular son ampliamente utilizados en laboratorios clínicos y de investigación, en medicina transfusional y terapia celular, y en producción biotecnológica, su efecto sobre la función celular no ha sido bien caracterizado. Los glóbulos rojos han sido sugeridos como modelo estándar para estudiar el efecto lesivo de las fuerzas hidrodinámicas, mientras que los macrófagos siendo células adherentes pueden proporcionar información acerca de la respuesta de este tipo de células ante la necesidad de manipularlas en suspensión. En el presente trabajo se estudia el efecto de dos métodos de separación (separación hidrodinámica SPLITT y centrifugación) sobre algunos parámetros de función celular en glóbulos rojos humanos y en macrófagos de ratón de la línea celular J774.A2. Se observó que en glóbulos rojos, la separación celular produce formación de equinocitos, disminución de diámetro y volumen, así como aumento del índice de esfericidad, de manera dependiente de la magnitud de las fuerzas hidrodinámicas impuestas. Adicionalmente, resulta en hiperpolarización de la membrana mediada por procesos dependientes de calcio y en disminución de la concentración de hemoglobina corpuscular media. En macrófagos, la separación disminuye el volumen celular de manera dependiente de la magnitud del estrés mecánico, así como en hiperpolarización de la membrana, por medio de canales de potasio, sin inducir producción de óxido nítrico. Se propone considerar la utilización de plasma, suero o albúmina, como aditivos protectores contra el daño celular hidrodinámico, así como la utilización de quelantes de calcio. El análisis de dinámica de fluidos durante la separación hidrodinámica SPLITT permite proponer algunos cambios en el diseño de estos dispositivos, así como de otros sistemas de separación basados en campo y flujo.

Abstract Although cell separation procedures are widely used in clinical and research laboratories, transfusion medicine and cell therapy, and biotech production, its effect on cell function has not been well characterized. Red blood cells have been suggested as a standard model to study the damaging effect of hydrodynamic forces. Macrophages, being adherent cells may provide information about the response of these cells to their manipulation in suspension. This work evaluated the effect of two methods of separation (hydrodynamic separation and centrifugation SPLITT) on some parameters of cell function in human red blood cells and in the mouse macrophage cell line J774.A2. In red blood cells, cell separation resulted in echinocyte formation; decreased diameter and volume; and increased sphericity index. These effects were dependent on the magnitude of hydrodynamic forces imposed. Moreover, these separation methods induced membrane hyperpolarization through calcium-dependent processes, and decreased mean corpuscular haemoglobin concentration. In macrophages, separation results in decreased cell volume dependent on the magnitude of the mechanical stress, as well as membrane hyperpolarization, through potassium channels, but without inducing nitric oxide production. We propose to consider the use of plasma, serum or albumin, as shear-protective additives, as well as the use of calcium chelators. Computational fluid dynamic analysis of SPLITT fractionation permit us to recommend some changes in the design of this system, and other field and flow separation devices.