Введение
В середине 17 века итальянский биолог и врач Марчелло Мальпиги впервые исследовал состав крови под микроскопом. Он принял плавающие в плазме форменные элементы за жировые шарики. Несколько позже Антони ван Левенгук ввел в научный обиход термин «кровяные клетки». Вопреки стремительному развитию лабораторной диагностики, изучение морфологии эритроцитов мазка периферической крови пациента по-прежнему составляет фундамент гематологического диагноза.
Претерпевая изменения в своей морфологии, эритроциты отражают состояние человеческого организма. Перед лабораторным диагностом стоит задача верно интерпретировать видимые изменения морфологии эритроцитов, качественных и количественных характеристик красной крови. Если для гематологического анализатора существуют установленные статистически достоверные референсные значения, то при исследовании морфологии красной крови методом световой или электронной микроскопии на сегодняшний день гематолог или лабораторный диагност сталкивается с большим количеством атласов, в каждом из которых патологические формы эритроцитов интерпретируются с той или иной степенью различия. В дополнение к этому у световой микроскопии есть два главных недостатка — низкая разрешающая способность, которая не позволяет детально изучить структуры мембран, а также двухмерность изображения.
Ряд исследований показывает, что при более детальном изучении мембран эритроцитов при различных заболеваниях обнаруживаются такие изменения морфологии, которые по сей день не категоризированы и не имеют под собой достоверного патогенетического обоснования [1, 2]. Известно, что при ряде состояний и болезней крови изменяется структура мембран эритроцитов и, как следствие, их форма и размер: серповидно-клеточная анемия, талассемия, наследственный сфероцитоз, железодефицитная анемия, мегалобластная анемия — лишь несколько патологий, для которых характерен пойкилоцитоз [3—7].
Для всех упомянутых нозологий характерно стадийное образование патологических форм. Так, при серповидно-клеточной анемии существует градация по степени «серповидности» в зависимости от угла и выраженности выпячиваний на клеточной мембране [8]. Наследственный сфероцитоз проявляется в виде последовательного превращения нормоцита в сфероцит, пройдя через путь формирования эхиноцита или стоматоцита [9]. При световой микроскопии обнаружение вышеупомянутых изменений затруднительно, что создает препятствие для ранней диагностики гематологических заболеваний — до появления выраженных изменений морфологии красной крови. Так, например, при обнаружении сфероцитоза в зависимости от того, какой стороной по отношению к субстрату лежит эритроцит, он может визуализироваться как стоматоцит или сфероцит. Данная проблема может приводить к неверной интерпретации морфологических изменений крови и, как следствие, затруднять поиск этиологического фактора гемолитических анемий и других гематологических заболеваний с трудной дифференциальной диагностикой.
Сканирующая электронная микроскопия как объективный метод оценки морфологии эритроцитов
Сегодня морфологию эритроцитов в большинстве случаев исследуют в мазках периферической крови методом световой микроскопии. Повсеместно имплементируются методы компьютерной визуализации, применяются технологии автоматизированного подсчета клеток [10], с помощью нейросетей, обученных на снимках световой микроскопии, успешно дифференцируются патологические формы эритроцитов [10, 11]. Однако данные методы обладают определенной степенью субъективности ввиду того, что в случае, если эритроцит не обладает выраженным дефектом, оператору или нейросети не всегда удается дифференцировать различные патологические формы. В качестве альтернативного метода анализа образцов крови и оценки форм эритроцитов предлагается рассмотреть сканирующую электронную микроскопию (СЭМ).
В 1972 г. М. Бессис в своей работе впервые представил полноценную характеристику и выделил критерии дифференцирования патологических форм эритроцитов в трех измерениях, применив СЭМ. Он обозначил важность правильной интерпретации мелких деталей и отклонений формы клеток, ранее обозреваемых только при световой микроскопии [12]. Работа М. Бессиса привлекла интерес большого числа исследователей к проблеме пойкилоцитоза и выяснению патофизиологических механизмов образования патологических форм эритроцитов как с точки зрения фундаментального изучения свойств мембран, так и с позиции диагностики в гематологии [13]. Так, в 1974 г. С. Сингер и М. Шитц в своем исследовании использовали СЭМ для изучения поведения мембран на примере взаимодействия лекарственных средств с эритроцитами. Они выдвинули гипотезу, что мембранные белки и полярные липиды, которые распределены асимметрично в двух половинах двухслойной мембраны, могут действовать как двухслойные пары, т.е. две половины могут по-разному реагировать на внешнее воздействие. Предполагалось, что анионные препараты интеркалируют преимущественно в липиды на внешней половине бислоя, расширяют этот слой относительно внутренней цитоплазматической половины и тем самым побуждают клетку образовывать спикулы, в то время как липофильные катионные препараты действуют на внутреннюю цитоплазматическую половину, и клетка, как следствие, принимает чашеобразную форму. Некоторые положения данной гипотезы были подтверждены экспериментально с эритроцитами и эритроцитами-призраками [14]. В очередном исследовании с применением СЭМ, посвященном изучению фосфолипидных мембран, в подтверждение своей гипотезы о мембранном полуслое [14] С. Сингер и М. Шитц рассмотрели взаимодействие эритроцита с метохлорпромазином и 2,4,6-тринитрофенолом [15]. Они подтвердили свою гипотезу о «двухслойных парах», а также дали объяснение патофизиологическим механизмам, которые лежат в основе образования эхиноцита и стоматоцита [15].
Гипотеза о двухслойной паре способствовала объяснению многих мембранно-опосредованных явлений в клеточной биологии и остается актуальной по сей день [16]. В исследовании А. Полиака в 1981 г. на СЭМ были рассмотрены некоторые наследственные и приобретенные патологии крови [17]. В нем он акцентирует внимание на том, что дифференцирование наследственных изменений формы и размера эритроцитов, таких как акантоцитоз, эллиптоцитоз и стоматоцитоз, в трехмерном пространстве не вызывает затруднений, в отличие от световой микроскопии. Также представилась возможность наблюдать эхиноциты, у которых размер спикул совсем невелик. Итальянскими учеными в 1987 г. опубликована работа, посвященная различным применениям СЭМ в клинических исследованиях в области кардиологии, гастроэнтерологии и офтальмологии. Ими также предпринята попытка обобщения данных о наиболее оптимальных методах пробоподготовки в зависимости от исследуемого материала [18]. В свое время М. Бессис также адресовал проблему пробоподготовки для СЭМ и заявил, что фиксация эритроцитов для СЭМ представляет сложность ввиду возможного образования артефактов [12]. Современные электронные микроскопы и методы пробоподготовки позволяют визуализировать сверхделикатные мельчайшие клеточные структуры, не повреждая исследуемые объекты [19].
Сегодня в медицине проводятся исследования, в ходе которых СЭМ применяется в качестве основного метода оценки морфологии тканей и клеток. Так, в работе исследователей из Австралии методом СЭМ была изучена морфология эритроцитов при метаболическом синдроме [20]. Пациенты были разделены на 3 группы в зависимости от тяжести метаболического синдрома. Была выявлена значительная положительная корреляция патологических форм эритроцитов, маркеров оксидативного стресса и хронического воспаления. В группе пациентов с тяжелой формой метаболического синдрома исследователями было обнаружено наименьшее количество нормальных эритроцитов и самый высокий процент акантоцитов, эхиноцитов и стоматоцитов среди трех групп. Важно отметить, что выполненное исследование демонстрирует [20], что в морфометрическую статистику были включены даже эхиноциты с незначительными выростами мембраны, которые, вероятнее всего, остались бы незамеченными, если бы данная работа выполнялась посредством световой микроскопии.
В исследовании, посвященном изучению морфологии эритроцитов на СЭМ при тромбоэмболическом инсульте, показано значительное увеличение количества патологических форм эритроцитов у пациентов, перенесших инсульт. Выдвинуто предположение, что подобное изменение морфологии затрудняет восстановление нарушенного гомеостаза, вызванного тромбоэмболией [21]. В дополнение утверждается, что изменения в морфологии клеток настолько незначительны, что обнаружение их методами световой микроскопии было бы невозможным. Изменения морфологии эритроцитов методом СЭМ отмечали также и при аутоиммунных заболеваниях. Так, Д.А. Пономарева и соавт. исследовали морфологию эритроцитов при недифференцированном заболевании соединительной ткани. Было выявлено статистически достоверное уменьшение количества нормальных форм и увеличение количества патологических и предгемолитических форм эритроцитов. Они предположили, что структурные изменения эритроцитарных мембран лежат в основе патогенеза развития анемического синдрома у детей с соединительнотканной дисплазией [22]. Таким образом, даже в том случае, если патогенез нозологии не связан с эритроцитами напрямую, СЭМ позволяет увидеть опосредованное влияние болезни на компоненты красной крови.
С начала XXI века морфометрия клеток показывает значительный прогресс. Помимо обычной сравнительно-описательной характеристики клеток, берутся во внимание такие параметры, как степень отклонения от круглости [9], изучается влияние эластичности мембран при разных эритроцитарных патологиях [23], на основе которых выстраиваются системные модели гипотетического прогнозирования прохождения эритроцита с измененной эластичностью по сосудам [24]. Изучаются обратимость и необратимость изменений эритроцитарной морфологии [25]. Сегодня также представляется возможным выявить и дать детальную характеристику связи образования патологических форм эритроцитов со структурными аномалиями цитоскелета [26]. СЭМ открывает возможность исследования ультраструктуры мембран, а трехмерное изображение, сопряженное с программным обеспечением для анализа изображений, позволяет за считанные секунды получить такие параметры клеток, как диаметр Ферета, степень отклонения от круглости, площадь, а также множество других параметров, которые могут быть получены в результате геометрических вычислений и морфометрии. Высокое разрешение снимков СЭМ позволяет проводить машинное обучение нейросетей с более высокой специфичностью благодаря обозначению клеточных параметров, не обнаруживаемых световой микроскопией. Подобные системы сегодня существуют преимущественно для световой микроскопии, они показывают высокую эффективность, постепенно уменьшая роль субъективного фактора на интерпретацию эритроцитарной морфологии [11, 27, 28]. В перспективе представляется возможным выделить среди патологических форм эритроцитов на СЭМ такие критерии, которые на сегодняшний день не расцениваются как значимые ввиду трудности обнаружения методом световой микроскопии, но при этом могут потенциально представлять диагностическую ценность в дифференциальной диагностике гематологических заболеваний.
Патологическая морфология красной крови
При различных патологиях в периферической крови могут обнаруживаться патологические формы эритроцитов, которые не встречаются в норме. Наибольшее клиническое значение имеет появление дегенеративных форм, среди которых выделяют:
— эхиноциты — наличие трех и более равномерно расположенных выпячиваний плазмалеммы в виде шипов на поверхности мембраны длиной от 0,5 до 2 мкм с широким основанием, угол между апикальной частью шипа и поверхностью мембраны эхиноцита, как правило, в пределах от 100° до 130°. Концевые участки шипов заканчиваются, образуя острый угол;
— акантоциты — наличие неравномерно распределенных выпячиваний плазмалеммы в форме шипов, в том числе единичных, от 2 мкм в длину. Концевые участки шипов заканчиваются булавовидным расширением на апикальном конце. Размер и форма шипов на одном акантоците могут быть разнообразными и не иметь строгой закономерности распределения на поверхности мембраны;
— стоматоциты — имеют увеличенный в сравнении с нормоцитами объем на 20—30% и глубокую щелевидную форму центрального просвета, которая с противоположной стороны образует полуовальную выпуклость с гладкой поверхностью. Размер центрального просвета зависит от степени кренирования и может варьировать от широкой воронкообразной формы до щелевидной. Ввиду сильной округлости одной из сторон лежат на боку и, как правило, легко обнаруживаются;
— овалоциты — овальные или удлиненные эритроциты от яйцевидной до палочковидной формы или формы карандаша. Центральный просвет сглажен, может не определяться. Концевые участки клеток тупые, мембрана гладкая;
— сфероциты — эритроциты, утратившие свою двояковогнутую форму. Сфероциты имеют шаровидную форму, отсутствует центральное просветление или углубление, что наиболее отчетливо видно при световой микроскопии;
— шистоциты — эритроциты фрагментированы на осколки диаметром от 2 до 3 мкм. Отсутствует привычная круглая форма, вместо этого они имеют треугольную или иную угловатую морфологию. Под шистоцитами классифицируются также любые дегенративно измененные клетки неправильной формы, не соответствующие иным известным формам. Зона центрального просветления часто отсутствует;
— дегмациты — «надкушенная» клетка: клетка выглядит так, как будто ее надкусили. Имеют полукруглое углубление с внешней стороны мембраны;
— слезовидные клетки (дакриоциты) — эритроциты каплевидной или грушевидной формы с одной большой спикулой с тупым концом;
— книзоциты — имеют две вогнутости вместо одной. Как и нормальные эритроциты, книзоциты имеют четкую центральную область, но ее пересекает тонкая полоска гемоглобина в виде тяжа, посредством которого центральное просветление делится на две части симметрично или асимметрично [2, 9, 12, 29].
Наибольший интерес для лабораторной диагностики представляет выявление взаимосвязи между патологической формой эритроцитов и заболеваниями, которые они сопровождают (рис. 1, рис. 2).
Рис. 1. Таблица в которой отражены 3D-модели патологических форм эритроцитов, построенные на основе вышеупомянутых критериев (3D-модели выполнены в Blender 3.6 LTS), и заболевания, с которыми они могут быть ассоциированы [30—41].
Рис. 2. Схематическое изображение процессов формирования нескольких видов пойкилоцитов.
При электронной микроскопии подтверждено, что ультраструктура обычных дискоидных эритроцитов практически равномерна [42], клеточная мембрана с малым количеством локальных повреждений, внутриклеточное распределение гемоглобина близко к равномерному, складки (дупликатуры), экзо- и эндовезикуляция у здоровых людей выражены слабо. В пойкилоцитах обнаруживаются отклонения во всех вышеописанных признаках: морфологические признаки дезорганизации стромы эритроцитов включали неравномерное распределение гранул гемоглобина с образованием областей повышенной и пониженной электронной плотности, разрыхление внутренней структуры вплоть до образования полостей, а также эндовезикулы, частично содержащие мелкие или крупные частицы, расширение пространства между наружным и внутренним слоем клеточной оболочки, разрыхление и частичная деструкция гликокаликсной зоны — наружного слоя двухслойной клеточной оболочки (частичная потеря липидного компонента) [43].
Патофизиологические механизмы образования пойкилоцитов
Патофизиология образования пойкилоцитов различается в зависимости от причины, вызвавшей первоначальные изменения в структуре эритроцита. Внутренние или внешние повреждения могут приводить к деформации или дисморфии эритроцитов, что приводит к потере податливости клеток, в результате чего селезенка может изуродовать либо уничтожить деформированные эритроциты [44]. К эндогенным факторам образования пойкилоцитов относят: изменение содержания в крови уровня АТФ, глюкозы, pH, липидов, образование непроникающих анионов и катионных детергентов в интерстициальной среде, изменения в Na+/K+-насосе, выражающиеся в нарушении проницаемости мембран клеток для натрия и калия, потерю гемоглобина (изменение, замена в α- и β-цепи) и мембранного материала (фосфолипидов, белков — спектрина, гликофорина, белка полосы 3, белка полосы 4.1, актина, анкирина) [45, 46]. Помимо эндогенных факторов, влияющих на изменение формы эритроцита, существуют и экзогенные, которые включают в себя химические, физические и бактериологические факторы. Среди физических факторов радиоактивное излучение, звуковые волны и вибрации имеют особое значение, так как способны вызывать разрушение мембраны клетки и денатурацию гемоглобина [47, 48]. Необходимо отметить, что повреждения мембран и цитоплазмы эритроцитов при воздействии экзогенных факторов оказываются в большинстве случаев локальными и не носят системного характера [23, 49—56].
Патофизиологические механизмы изменения морфологии эритроцитов при анемиях, связанных с питанием
В присутствии железа, фолиевой кислоты и витамина B12 [57] мультипотентные стволовые клетки в костном мозге инициируют сложный и тщательно контролируемый процесс — эритропоэз, конечным результатом которого является образование энуклеированного зрелого эритроцита [58]. Эритропоэз регулируется многими факторами [59], одним из которых является эритропоэтин (ЭПО) — гуморальный цитокин, который вырабатывается в основном в почках и секретируется в кровоток, где воздействует на эритроидные клетки-предшественники костного мозга [60]. Еще одним ключевым регулятором являются факторы, индуцируемые гипоксией (HIF) [61]. Они вызывают изменения в экспрессии генов, которые приводят к увеличению выработки ЭПО в печени и почках, улучшению абсорбции и утилизации железа, а также изменения в микроокружении костного мозга, которые способствуют созреванию и пролиферации эритроидных клеток-предшественников. В частности, HIF-2 был идентифицирован как фактор транскрипции, который контролирует выработку ЭПО в печени и почках и необходим для контроля всасывания железа в кишечнике [62], которое критически необходимо в процессе эритропоэза, участвуя в процессах синтеза гемоглобина в эритробластных клетках [57]. Гемоглобин — глобулярный белок, являющийся основным компонентом эритроцитов. Он вырабатывается в костном мозге эритроидными клетками-предшественниками, состоит из четырех протомеров, являющихся полипептидными цепями, две из которых являются цепями альфа-глобина, а две другие представляют собой цепи бета-глобина. Эти четыре цепи прикреплены к порфириновому кольцу (гему), центр которого содержит двухвалентное железо и способен связывать четыре молекулы кислорода [57, 63, 64]. Гем служит первым шагом организма на пути к гемоглобину. Его биосинтез происходит в печени и красном костном мозге [65]. Гем представляет собой координационный комплекс, который состоит из иона железа, координированного с одним или двумя осевыми лигандами, и порфирина, действующего как тетрадентатный лиганд [66].
Любые факторы, которые снижают запасы железа в организме, могут приводить к железодефицитной анемии, характеризующейся соответствующими изменениями в морфологии эритроцитов — гипохромией, микроцитозом и образованием мишеневидных клеток. Снижение запасов железа тормозит производство цепей гемоглобина, и его концентрация во вновь образованных эритроцитах падает; поскольку красный цвет эритроцитов обусловлен гемоглобином, цвет вновь образованных эритроцитов начинает тускнеть, они становятся гипохромными [67]. Ввиду того что вновь образующиеся эритроциты содержат меньше гемоглобина, они имеют относительно малый размер по сравнению с нормальными эритроцитами, так становятся микроцитарными [63, 68].
Микроцитоз встречается и при ряде других состояний: талассемии, сидеробластной анемии и анемии хронического воспаления (20% случаев). Дополнительные методы исследования, такие как расчет индекса Ментцера [69], сывороточный ферритин, общая железосвязывающая способность сыворотки и электрофорез гемоглобина с количественным определением, помогают в дифференциальной диагностике микроцитарной анемии [70].
Из-за дефицита фолиевой кислоты или витамина B12 происходит нарушение эритропоэза в результате ингибирования выработки пуринов и тимидилата. Следствием этого становятся нарушение синтеза ДНК и гибель проэритробластов [57]. Дефицит витамина B12 и фолиевой кислоты является основной причиной мегалобластной анемии, которая характеризуется мегалобластной пролиферацией активно делящихся клеток костного мозга [57, 70].
Фолиевая кислота и витамин B12 необходимы для синтеза ДНК и деления клеток, их дефицит нарушает синтез ДНК, ингибирует синтез пурина и тимидилата и вызывает апоптоз эритробластов, что приводит к анемии вследствие неэффективного эритропоэза [57, 71]. Морфологические изменения при мегалобластной анемии проявляются, как правило, в виде образования крупных эритроцитов овальной формы, а не круглой, как у здоровых эритроцитов. Сегодня для оценки размера эритроцитов в лабораторной практике ориентируются на показатели MCV и RDW [72]. Однако рядом исследователей констатируется слабая корреляция между показателями размера эритроцитов по данным гематологического анализатора и световой микроскопии [73]. Дополнительно в ходе недавно проведенного исследования морфологических характеристик эритроцитов методом СЭМ у пациентов с тяжелым течением COVID-19 продемонстрировано статистически достоверное увеличение размера эритроцитов, в то время как показатели MCV и RDW были в пределах референсных значений [2]. Важно понимать принципиальные отличия этих методов. При оценке морфологии эритроцитов на СЭМ мы обозреваем максимально приближенный к истине размер эритроцитов и наиболее точную морфологию. В подавляющем большинстве работ по изучению пойкилоцитоза как при анемии, так и при других патологиях аномальные формы эритроцитов исследуются с помощью световой микроскопии. Метод СЭМ, рассматриваемый в данной статье, позволяет наблюдать детальную морфологию клеток. Однако при изучении эритроцитов этим методом изменяются критерии выделения различных типов пойкилоцитов. Как упоминалось ранее, критерии, установленные М. Бессисом в 1972 г., составляют фундамент для сегодняшних гематологических атласов, однако относительно низкая специфика и недостаточность представления причинно-следственных связей между патологией и аномальной формой эритроцита не в полной мере отвечают современным потребностям в области изучения морфологии красной крови [74].
Патофизиологические механизмы изменения морфологии эритроцитов при гемолитических анемиях
Гемолитическую анемию следует считать полиэтиологическим состоянием, к возникновению которого может приводить целый ряд патологий, связанных с аномалией внутри самой клетки, внешних факторов либо вследствие сочетания двух этих факторов [75]. Эритроцит может быть поврежден изнутри несколькими основными механизмами: при изменении растворимости гемоглобина (гемоглобинопатия), изменении структуры мембраны или цитоскелета (мембранопатия) или изменении его метаболических характеристик (энзимопатия).
Примеры гемоглобинопатий включают серповидно-клеточную анемию и талассемию. Серповидно-клеточная анемия вызвана мутацией гена бета-глобина, приводящей к полимеризации гемоглобина-S, слипанию и, как следствие, гемолизу [76]. Талассемия является наиболее распространенной причиной наследственной гемолитической анемии и обусловлена частичным или полным отсутствием синтеза одной из основных альфа- или бета-глобиновых цепей гемоглобина A [77, 78].
К мембранопатиям относят наследственный сфероцитоз и наследственный эллиптоцитоз. Наследственный сфероцитоз часто является аутосомно-доминантным заболеванием, однако встречаются недоминантные и рецессивные формы [79]. На сегодняшний день лабораторными признаками наследственного сфероцитоза являются наличие сфероцитов в мазке крови и/или демонстрация повышенной хрупкости эритроцитов. Однако в исследовании 2008 г. с участием 300 пациентов было показано, что количество сфероцитов не связано ни с типом, ни с тяжестью дефекта мембраны. Исследователи отмечали, что примерно в 10% случаев наследственного сфероцитоза сфероцитов было крайне мало или же они вовсе не обнаруживались. Исследователи допускают, что данный факт может приводить к ошибочной диагностике наследственного сфероцитоза у некоторых пациентов [80]. Наследственный эллиптоцитоз представляет собой гетерогенное нарушение мембраны эритроцитов [81], при котором аутосомно-доминантное наследование может привести к широкому спектру проявлений — от бессимптомных до жизнеугрожающих состояний [82]. Белки спектрин, анкирин, band 3 и белок эритроцитов band 4.2 кодируются мутациями генов SPTA1, SPTB, ANK1, SLC4A1 и EPB42 в наследственных вариантах. Уменьшение площади поверхности мембран эритроцитов, снижение их гибкости и повышение хрупкости приводят к последующим дисморфизмам. Клетки округляются и теряют центральный просвет. Селезенке становится легче их захватывать и уничтожать [83].
Основными наиболее распространенными энзимопатиями эритроцитов являются дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (G6PD) и дефицит пируват-киназы [84]. Основная роль G6PD отводится защите от активных форм кислорода в эритроцитах [85]. Дефицит G6PD — это X-сцепленное наследственное заболевание, почти исключительно встречающееся у мужчин, которое проявляется в виде гемолиза при приеме определенных лекарств или продуктов питания, таких как конские бобы и аспирин [86, 87]. При подозрении на гемолиз проводится исследование морфологических характеристик периферической крови [88]. Как упоминалось ранее, сегодня наиболее распространенным методом является световая микроскопия мазка периферической крови [89, 90]. Несмотря на то что такие состояния, как наследственный сфероцитоз или эллиптоцитоз, на первый взгляд, не вызывают затруднений в дифференциальной диагностике с помощью стандартных методов, ряд гемолитических анемий имеет неспецифические признаки изменения морфологии эритроцитов, для диагностики которых прибегают к молекулярно-генетическим методам исследования, таким как секвенирование нового поколения [91, 92].
Заключение
Применение СЭМ в гематологической диагностике сегодня встречается редко и преимущественно применяется в частных случаях при возникновении трудности в дифференциальном диагнозе, а также в исследовательских целях. Немногочисленный, но при этом информативный объем исследований на тему СЭМ эритроцитов показывает, что данный метод имеет большой потенциал. Выявление не установленных на сегодняшний день закономерностей и особенностей изменения морфологии эритроцитов при патологии крови позволит расширить знания о патогенезе болезней крови, потенциально выявить характерные и патогномоничные морфологические признаки, которые могут служить опорными точками для дифференциальной диагностики.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Список литературы:
- Alummoottil S, van Rooy MJ, Bester J, Grobbelaar C, Phulukdaree A. Scanning Electron and Atomic Force Microscopic Analysis of Erythrocytes in a Cohort of Atopic Asthma Patients — A Pilot Study. Hemato. 2023;4(1):90-99. https://doi.org/10.3390/hemato4010009
- Kondratov KA, Artamonov AA, Mikhailovskii VYu, et al. SARS-CoV-2 Impact on Red Blood Cell Morphology. Biomedicines. 2023;11(11):2902. https://doi.org/10.3390/biomedicines11112902
- Wilson CI, Hopkins PL, Cabello-Inchausti B, Melnick SJ, Robinson MJ. The Peripheral Blood Smear in Patients With Sickle Cell Trait: A Morphologic Observation. Laboratory Medicine. 2000;31(8):445-447. https://doi.org/10.1309/GTAK-UB4N-HPN3-GTD1
- Körber C, Wölfler A, Neubauer M, Robier C. Red blood cell morphology in patients with β-thalassemia minor. LaboratoriumsMedizin. 2017;41(1):49-52. https://doi.org/10.1515/labmed-2016-0052
- Şener LT, Aktan M, Albeniz G, Şener A, Üstek D, Albeniz I. Identification of red blood cell membrane defects in a patient with hereditary spherocytosis using next-generation sequencing technology and matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry. Molecular Medicine Reports. 2019;19(5):3912-3922. https://doi.org/10.3892/mmr.2019.10036
- Zhang Y, Zhang W, Wang S, et al. Detection of human erythrocytes influenced by iron deficiency anemia and thalassemia using atomic force microscopy. Micron. 2012;43(12):1287-1292. https://doi.org/10.1016/j.micron.2011.10.018
- Zhao Y, Huang T, Wang X, Chen Q, Shen H, Xiong B. Measurement for the Area of Red Blood Cells From Microscopic Images Based on Image Processing Technology and Its Applications in Aplastic Anemia, Megaloblastic Anemia, and Myelodysplastic Syndrome. Front Med. 2021. T. 8. C. 796920. https://doi.org/10.3389/fmed.2021.796920
- Shaked NT, Satterwhite LL, Truskey GA, Wax AP, Telen MJ. Quantitative microscopy and nanoscopy of sickle red blood cells performed by wide field digital interferometry. JBO. 2011;16(3):030506. https://doi.org/10.1117/1.3556717
- Karandeniya DMW, Holmes DW, Sauret E, Gu YT. A new membrane formulation for modelling the flow of stomatocyte, discocyte, and echinocyte red blood cells. Biomech Model Mechanobiol. 2022;21(3):899-917. https://doi.org/10.1007/s10237-022-01567-4
- Chen C, Gu Y, Xiao Z, et al. Automatic whole blood cell analysis from blood smear using label-free multi-modal imaging with deep neural networks. Analytica Chimica Acta. 2022;1229:340401. https://doi.org/10.1016/j.aca.2022.340401
- Sadafi A, Bordukova M, Makhro A, Navab N, Bogdanova A, Marr C. RedTell: an AI tool for interpretable analysis of red blood cell morphology. Front Physiol. 2023;14:1058720. https://doi.org/10.3389/fphys.2023.1058720
- Bessis M. Red cell shapes. An illustrated classification and its rationale. Nouv Rev Fr Hematol. 1972;12(6):721-745.
- Tomaselli MB, John KM, Lux SE. Elliptical Erythrocyte Membrane Skeletons and Heat-Sensitive Spectrin in Hereditary Elliptocytosis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1981;78(3):1911-1915.
- Sheetz MP, Singer SJ. Biological Membranes as Bilayer Couples. A Molecular Mechanism of Drug-Erythrocyte Interactions. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1974;71(11):4457-4461. https://doi.org/10.1073/pnas.71.11.4457
- Sheetz MP, Singer SJ. Equilibrium and kinetic effects of drugs on the shapes of human erythrocytes. Journal of Cell Biology. 1976;70(1):247-251. https://doi.org/10.1083/jcb.70.1.247
- Goñi FM. The basic structure and dynamics of cell membranes: An update of the Singer–Nicolson model. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Biomembranes. 2014;1838(6):1467-1476. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2014.01.006
- Polliack A. The contribution of scanning electron microscopy in haematology: its role in defining leucocyte and erythrocyte disorders. Journal of Microscopy. 1981;123(2):177-187. https://doi.org/10.1111/j.1365-2818.1981.tb01293.x
- Laschi R, Pasquinelli G, Versura P. Scanning electron microscopy application in clinical research. Scanning Microsc. 1987;1(4):1771-1795.
- Fedorov A, Kondratov K, Kishenko V, et al. Application of high-sensitivity flow cytometry in combination with low-voltage scanning electron microscopy for characterization of nanosized objects during platelet concentrate storage. Platelets. 2020;31(2):226-235. https://doi.org/10.1080/09537104.2019.1599337
- Gyawali P, Richards RS, Bwititi PT, Nwose EU. Association of abnormal erythrocyte morphology with oxidative stress and inflammation in metabolic syndrome. Blood Cells, Molecules, and Diseases. 2015;54(4):360-363. https://doi.org/10.1016/j.bcmd.2015.01.005
- Swanepoel AC, Pretorius E. Scanning electron microscopy analysis of erythrocytes in thromboembolic ischemic stroke. Int J Lab Hematol. 2012;34(2):185-191. https://doi.org/10.1111/j.1751-553X.2011.01379.x
- Пономарева Д.А., Нагаева Т.А., Балашева И.И., Шевцова Н.М. Морфологическая характеристика эритроцитов при недифференцированной дисплазии соединительной ткани у детей. Педиатрическая фармакология. 2014;11(1):63-65. https://doi.org/10.15690/pf.v11i1.898
- Iglic A. A possible mechanism determining the stability of spiculated red blood cells. J Biomech. 1997;30(1):35-40. https://doi.org/10.1016/s0021-9290(96)00100-5
- An L, Ji F, Yin Y, Liu Y, Zhou C. Modeling of Red Blood Cells in Capillary Flow Using Fluid-Structure Interaction and Gas Diffusion. Cells. 2022;11(24):3987. https://doi.org/10.3390/cells11243987
- Weber-Fishkin S, Eligulashvili A, Frame LD, Frame MD. Morphological Characteristics of Echinocytes: Novel Quantification of Spicule Geometry Using Scanning Electron Microscopy. Journal of Blood Disorders & Transfusion. 2022;13(8):1-13. https://doi.org/10.4172/2155-9864.22.13.518
- Kozlova E, Sergunova V, Sherstyukova E, et al. Topological Relationships Cytoskeleton-Membrane Nanosurface-Morphology as a Basic Mechanism of Total Disorders of RBC Structures. International Journal of Molecular Sciences. 2022;23(4):2045. https://doi.org/10.3390/ijms23042045
- Alzubaidi L, Fadhel MA, Al-Shamma O, Zhang J, Duan Y. Deep Learning Models for Classification of Red Blood Cells in Microscopy Images to Aid in Sickle Cell Anemia Diagnosis. Electronics. 2020;9(3):427. https://doi.org/10.3390/electronics9030427
- de Haan K, Ceylan Koydemir H, Rivenson Y, et al. Automated screening of sickle cells using a smartphone-based microscope and deep learning. npj Digit Med. 2020;3(1):1-9. https://doi.org/10.1038/s41746-020-0282-y
- Bandaru SS, Killeen RB, Gupta V. Poikilocytosis. In: StatPearls. StatPearls Publishing; 2024. Accessed March 11, 2024.
- Olivieri NF. The beta-thalassemias. N Engl J Med. 1999;341(2): 99-109. https://doi.org/10.1056/NEJM199907083410207
- Usuki K. Anemia: From Basic Knowledge to Up-to-Date Treatment. Topic: IV. Hemolytic anemia: Diagnosis and treatment. Nihon Naika Gakkai Zasshi. 2015;104(7):1389-1396. https://doi.org/10.2169/naika.104.1389
- Zini G, d’Onofrio G, Erber WN, et al. 2021 update of the 2012 ICSH Recommendations for identification, diagnostic value, and quantitation of schistocytes: Impact and revisions. Int J Lab Hematol. 2021;43(6):1264-1271. https://doi.org/10.1111/ijlh.13682
- Mallah HS, Brown MR, Rossi TM, Block RC. Parenteral fish oil-associated burr cell anemia. J Pediatr. 2010;156(2):324-326.e1. https://doi.org/10.1016/j.jpeds.2009.07.062
- Hasler CR, Owen GR, Brunner W, Reinhart WH. Echinocytosis induced by haemodialysis. Nephrol Dial Transplant. 1998;13(12):3132-3137. https://doi.org/10.1093/ndt/13.12.3132
- Peikert K, Hermann A, Danek A. XK-Associated McLeod Syndrome: Nonhematological Manifestations and Relation to VPS13A Disease. Transfus Med Hemother. 2022;49(1):4-12. https://doi.org/10.1159/000521417
- Cloos AS, Daenen LGM, Maja M, et al. Impaired Cytoskeletal and Membrane Biophysical Properties of Acanthocytes in Hypobetalipoproteinemia — A Case Study. Front Physiol. 2021;12:638027. https://doi.org/10.3389/fphys.2021.638027
- Robier C, Klescher D, Reicht G, Amouzadeh-Ghadikolai O, Quehenberger F, Neubauer M. Dacryocytes are a common morphologic feature of autoimmune and microangiopathic haemolytic anaemia. Clin Chem Lab Med. 2015;53(7):1073-1076. https://doi.org/10.1515/cclm-2014-0936
- Jiménez Gonzalo FJ, de Luis Navarro J, de Blas Orlando JM, Martín Noya A. Hereditary elliptocytosis associated with heterozygous beta-thalassemia with a hemolytic component. Sangre (Barc). 1999;44(5):391-392.
- Kjelland JD, Dwyre DM, Jonas BA. Acquired Elliptocytosis as a Manifestation of Myelodysplastic Syndrome with Ring Sideroblasts and Multilineage Dysplasia. Case Rep Hematol. 2017;2017:3625946. https://doi.org/10.1155/2017/3625946
- Lee AC wai, Aung L, Yip YY, Hia CP ping. Hereditary stomatocytosis: an unusual cause of severe neonatal jaundice. Singapore Med J. 2018;59(9):505. https://doi.org/10.11622/smedj.2018115
- Narla J, Mohandas N. Red cell membrane disorders. Int J Lab Hematol. 2017;39 Suppl 1:47-52. https://doi.org/10.1111/ijlh.12657
- Карташова Н.М., Цгоев А.С., Кидалов В.Н., Наумова Е.М. К вопросу о физиологическом значении изменений формы, ультраструктуры и флуоресценции эритроцитов периферической крови при их превращении в стоматоциты. Вестник Новых Медицинских технологий. 2005;12(1):8-11.
- Riazantseva NV, Novitskiĭ VV, Stepovaia EA, Tkachenko SB. Erythrocyte ultrastructure in norm and pathology: morphological phenomena and clinical correlations. Morfologiia. 2004;126(5):48-51.
- Adewoyin A, Nwogoh B. Peripheral blood film — a review. Ann Ib Postgrad Med. 2014;12(2):71-79.
- Andolfo I, Russo R, Gambale A, Iolascon A. New insights on hereditary erythrocyte membrane defects. Haematologica. 2016; 101(11):1284-1294. https://doi.org/10.3324/haematol.2016.142463
- Vasilev AP, Streltsova NN, Lystsova NL. Structural features of the lipid bilayer of the red blood cell membrane in people with isolated hypercholesterolemia without coronary artery disease and in patients with coronary artery disease. Terapevticheskii arkhiv. 2017;89(4):39-44. https://doi.org/10.17116/terarkh201789439-44
- Ohnishi T, Asakura T. Denaturation of oxyhemoglobulin S by mechanical shaking. Biochim Biophys Acta. 1976;453(1):93-100. https://doi.org/10.1016/0005-2795(76)90253-1
- Babanov SA, Azovskova TA, et al. Vibration disease: evolution of classification views, diagnosis, problems of examining. Vrach. 2023;34(4):11-17. https://doi.org/10.29296/25877305-2023-04-02
- Herman TF, Killeen RB, Javaid MU. Heinz Body. In: StatPearls. StatPearls Publishing; 2024. Accessed March 11, 2024.
- Мищенко А.А., Засухина К.В., Витязева С.В. Резистентность эритроцитов человека к действию соляной кислоты и гипохлорита натрия после окислительного стресса in vitro. Вестник Сыктывкарского университета Серия 2 Биология Геология Химия Экология. 2015;(5):68-75.
- Мороз В.В., Голубев А.М., Афанасьев А.В. и др. Строение и функция эритроцита в норме и при критических состояниях. Общая реаниматология. 2012;8(1):52. https://doi.org/10.15360/1813-9779-2012-1-52
- Kaufman DP, Khattar J, Lappin SL. Physiology, Fetal Hemoglobin. In: StatPearls. StatPearls Publishing; 2024. Accessed March 11, 2024.
- Mandal AK, Mitra A, Das R. Sickle Cell Hemoglobin. Subcell Biochem. 2020;94:297-322. https://doi.org/10.1007/978-3-030-41769-7_12
- Li H, Lykotrafitis G. Erythrocyte Membrane Model with Explicit Description of the Lipid Bilayer and the Spectrin Network. Biophys J. 2014;107(3):642-653. https://doi.org/10.1016/j.bpj.2014.06.031
- Nacharaju P, Acharya AS. Amadori rearrangement potential of hemoglobin at its glycation sites is dependent on the three-dimensional structure of protein. Biochemistry. 1992;31(50):12673-12679. https://doi.org/10.1021/bi00165a018
- Koralkova P, van Solinge WW, van Wijk R. Rare hereditary red blood cell enzymopathies associated with hemolytic anemia — pathophysiology, clinical aspects, and laboratory diagnosis. Int J Lab Hematol. 2014;36(3):388-397. https://doi.org/10.1111/ijlh.12223
- Koury MJ, Ponka P. New insights into erythropoiesis: the roles of folate, vitamin B12, and iron. Annu Rev Nutr. 2004;24:105-131. https://doi.org/10.1146/annurev.nutr.24.012003.132306
- Zivot A, Lipton JM, Narla A, Blanc L. Erythropoiesis: insights into pathophysiology and treatments in 2017. Mol Med. 2018;24:11. https://doi.org/10.1186/s10020-018-0011-z
- Hattangadi SM, Wong P, Zhang L, Flygare J, Lodish HF. From stem cell to red cell: regulation of erythropoiesis at multiple levels by multiple proteins, RNAs, and chromatin modifications. Blood. 2011;118(24):6258-6268. https://doi.org/10.1182/blood-2011-07-356006
- Broxmeyer HE. Erythropoietin: multiple targets, actions, and modifying influences for biological and clinical consideration. J Exp Med. 2013;210(2):205-208. https://doi.org/10.1084/jem.20122760
- Ziello JE, Jovin IS, Huang Y. Hypoxia-Inducible Factor (HIF)-1 Regulatory Pathway and its Potential for Therapeutic Intervention in Malignancy and Ischemia. Yale J Biol Med. 2007;80(2):51-60.
- Haase VH. Hypoxic regulation of erythropoiesis and iron metabolism. Am J Physiol Renal Physiol. 2010;299(1):F1-F13. https://doi.org/10.1152/ajprenal.00174.2010
- Chaudhry HS, Kasarla MR. Microcytic Hypochromic Anemia. In: StatPearls. StatPearls Publishing; 2024. Accessed March 11, 2024. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK470252/
- Ahmed MH, Ghatge MS, Safo MK. Hemoglobin: Structure, Function and Allostery. Subcell Biochem. 2020;94:345-382. https://doi.org/10.1007/978-3-030-41769-7_14
- Bloomer JR. Liver metabolism of porphyrins and haem. Journal of Gastroenterology and Hepatology. 1998;13(3):324-329. https://doi.org/10.1111/j.1440-1746.1998.01548.x
- Kumari A. Chapter 8 — Heme Synthesis. In: Kumari A, ed. Sweet Biochemistry. Academic Press. 2018;33-36. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814453-4.00008-X
- Schaefer RM, Schaefer L. Hypochromic red blood cells and reticulocytes. Kidney Int Suppl. 1999;69:S44-48. https://doi.org/10.1046/j.1523-1755.1999.055suppl.69044.x
- Ford J. Red blood cell morphology. International Journal of Laboratory Hematology. 2013;35(3):351-357. https://doi.org/10.1111/ijlh.12082
- Tabassum S, Khakwani M, Fayyaz A, Taj N. Role of Mentzer index for differentiating iron deficiency anemia and beta thalassemia trait in pregnant women. Pak J Med Sci. 2022;38(4Part-II):878-882. https://doi.org/10.12669/pjms.38.4.4635
- Lanzkowsky P. Chapter 7 — Megaloblastic Anemia. In: Lanzkowsky P, Lipton JM, Fish JD, eds. Lanzkowsky’s Manual of Pediatric Hematology and Oncology (Sixth Edition). Academic Press. 2016;84-101. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801368-7.00007-7
- Snow CF. Laboratory Diagnosis of Vitamin B12 and Folate Deficiency: A Guide for the Primary Care Physician. Archives of Internal Medicine. 1999;159(12):1289-1298. https://doi.org/10.1001/archinte.159.12.1289
- Schop A, Stouten K, Riedl JA, et al. The accuracy of mean corpuscular volume guided anaemia classification in primary care. Fam Pract. 2021;38(6):735-739. https://doi.org/10.1093/fampra/cmab034
- Kim HS, Ko HH, Lee DH. The Measurement of Red Cell Size in Peripheral Blood Smear:Comparison of Mean Corpuscular Area and Mean Corpuscular Volume. Korean Journal of Clinical Pathology. Published online 2001;13-17.
- Stabler SP. Clinical practice. Vitamin B12 deficiency. N Engl J Med. 2013;368(2):149-160. https://doi.org/10.1056/NEJMcp1113996
- Kalfa TA. Hemolytic Anemias. In: McManus LM, Mitchell RN, eds. Pathobiology of Human Disease. Academic Press. 2014;1532-1543. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-386456-7.07907-7
- Tebbi CK. Sickle Cell Disease, a Review. Hemato. 2022;3(2):341-366. https://doi.org/10.3390/hemato3020024
- L’Acqua C, Hod E. New perspectives on the thrombotic complications of haemolysis. Br J Haematol. 2015;168(2):175-185. https://doi.org/10.1111/bjh.13183
- Sanchez-Villalobos M, Blanquer M, Moraleda JM, Salido EJ, Perez-Oliva AB. New Insights Into Pathophysiology of β-Thalassemia. Front Med. 2022. T. 9. C. 880752. https://doi.org/10.3389/fmed.2022.880752
- Comité Nacional de Hematología, Donato H, Crisp RL, Rapetti MC, García E, Attie M. Hereditary spherocytosis: Review. Part I. History, demographics, pathogenesis, and diagnosis. Arch Argent Pediatr. 2015;113(1):69-80. https://doi.org/10.5546/aap.2015.69
- Mariani M, Barcellini W, Vercellati C, et al. Clinical and hematologic features of 300 patients affected by hereditary spherocytosis grouped according to the type of the membrane protein defect. Haematologica. 2008;93(9):1310-1317. https://doi.org/10.3324/haematol.12546
- King MJ, Garçon L, Hoyer JD, et al. ICSH guidelines for the laboratory diagnosis of nonimmune hereditary red cell membrane disorders. International Journal of Laboratory Hematology. 2015;37(3):304-325. https://doi.org/10.1111/ijlh.12335
- Jha SK, Vaqar S. Hereditary Elliptocytosis. In: StatPearls. StatPearls Publishing. 2024. Accessed March 11, 2024.
- Wu Y, Liao L, Lin F. The diagnostic protocol for hereditary spherocytosis-2021 update. J Clin Lab Anal. 2021;35(12):e24034. https://doi.org/10.1002/jcla.24034
- Luzzatto L. Diagnosis and clinical management of enzymopathies. Hematology: the American Society of Hematology Education Program. 2021;2021(1):341. https://doi.org/10.1182/hematology.2021000266
- Al-Samkari H, Van Beers EJ, Kuo KHM, et al. The variable manifestations of disease in pyruvate kinase deficiency and their management. Haematologica. 2020;105(9):2229-2239. https://doi.org/10.3324/haematol.2019.240846
- Diegues A, Simões P, Ceriz T, Lopes AR, Tomé E. Favism: A Case Report. Cureus. 2022 Mar 17;14(3):e23269. https://doi.org/10.7759/cureus.23269
- Feghaly J, Al Hout AR, Mercieca Balbi M. Aspirin safety in glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency patients with acute coronary syndrome undergoing percutaneous coronary intervention. BMJ Case Rep. 2017;2017:bcr2017220483. https://doi.org/10.1136/bcr-2017-220483
- Phillips J, Henderson AC. Hemolytic Anemia: Evaluation and Differential Diagnosis. Am Fam Physician. 2018;98(6):354-361.
- Navaya KT, Prasad K, Singh BMK. Analysis of red blood cells from peripheral blood smear images for anemia detection: a methodological review. Med Biol Eng Comput. 2022;60(9):2445-2462. https://doi.org/10.1007/s11517-022-02614-z
- Barcellini W, Fattizzo B. Clinical Applications of Hemolytic Markers in the Differential Diagnosis and Management of Hemolytic Anemia. Disease Markers. 2015;2015:e635670. https://doi.org/10.1155/2015/635670
- Jamwal M, Aggarwal A, Palodhi A, et al. Next-Generation Sequencing–Based Diagnosis of Unexplained Inherited Hemolytic Anemias Reveals Wide Genetic and Phenotypic Heterogeneity. The Journal of Molecular Diagnostics. 2020;22(4):579-590. https://doi.org/10.1016/j.jmoldx.2020.01.007
- Medri C, Méndez A, Hammerer-Lercher A, Rovó A, Angelillo-Scherrer A. Unstable hemoglobin Montreal II uncovered in an adult with unexplained hemolysis exacerbated by a presumed viral infection: a case report. J Med Case Rep. 2022;16(1):145. https://doi.org/10.1186/s13256-022-03374-y