Thám hiểm nguồn gốc tính mềm dẻo của cục đông máu

Phân tử Fibrinogen được kéo bởi que thăm của kính hiển vi lực nguyên tử (đĩa màu vàng) giãn ra 23 nanomet nhờ vào việc duỗi thẳng của 3 vòng dây được quấn chặt trong phân tử. (Ảnh: John Weisel, Ph.D., University of Pennsylvania School of Medicine; Biophysical Journal)

Các cục đông máu là một mạng các sợi máu ba chiều

Thanh Vân

, được tạo thành chủ yếu từ protein của máu là fibrinogen, một chất có trong huyết tương (yếu tố đông máu) và biến đổi thành fibrin (tơ huyết) trong quá trình đóng cục. Một cục đông máu cần phải đạt được độ cứng và độ dẻo thích hợp để cầm dòng chảy của máu khi mô bị tổn thương nhưng phải đủ mềm để nó không ngăn chặn dòng máu chảy và gây ra các cơn đau tim và đột quị.

Trong nghiên cứu trước đây, tiến sĩ John W. Weisel, giáo sư tế bào và sinh học phát triển, đã đo đạc tính chất đàn hồi của các sợi máu riêng lẻ và phát hiện ra rằng các sợi máu, những sợi dài và rất mỏng, uốn cong dễ hơn rất nhiều so với khi giãn ra, điều này cho thấy rằng các cục đông máu biến dạng trong dòng máu đang chảy hoặc dưới các áp lực khác, chủ yếu nhờ vào sự uốn cong của các sợi máu của chúng

Nghiên cứu hiện tại đã mở rộng các khám phá trước đó ở cấp độ phân tử, chứng minh rằng các sợi máu riêng lẻ uốn cong nhờ vào sự tách ra thành từng phần của những vùng giống hình que xoắn chặt lại với nhau trong các phân tử fibrinogen, gọi là vòng dây được quấn theo hình xoắn alpha. Sử dụng kính hiển vi lực nguyên tử, Các nhà khoa học đã đo sự thay đổi này bằng cách kéo các sợi phân tử fibrinogen đã được thay đổi cấu trúc gien. “Lò xo” quấn theo hình xoắn alpha này là một mô hình quen thuộc trong cấu trúc protein, lần đầu tiên được xác định cách đây 50 năm và vì vậy tính giãn ra của nó có thể mang những ý nghĩa lớn hơn trong sinh học và y học.

Bằng cách hiểu được quá trình cơ học ở cấp độ phân tử, việc hiểu được làm thế nào mà quá trình này có liên quan đến tính chất cơ học của những sợi máu riêng lẽ và cả toàn bộ cục đông máu có lẽ sẽ thực hiện được. Hiểu biết này có thể giúp các nhà khoa học đoán trước chức năng của các cục đông máu fibrin (những cục đông máu này được hình thành nên một cách khác nhau) trong dòng máu đang lưu thông hoặc trong một vết thương,. Ví dụ như, nếu các cục đông máu không đủ cứng thì những vấn đề về chảy máu sẽ phát sinh, và nếu các cục đông máu quá cứng thì có thể sẽ xảy ra những vấn đề về chứng nghẽn mạch, chứng bệnh xảy ra khi các cục đông máu chặn dòng chảy của máu. Tác giả đầu tiên André Brown, cử nhân vật lý tại trường đại học Penn, ghi nhận rằng, nghiên cứu này là bước tiến đầu tiên trong việc hiểu được tính chất cơ học của mối quan hệ giữa tính đàn hồi của cục đông máu và bệnh tật.

Một nghiên cứu gần đây do các nhà khoa học khác thức hiện đã chứng minh được rằng sợi fibrin có thể giãn ra từ 4 đến 5 lần so với chiều dài ban đầu của nó trước khi bị đứt.“Đây là một trong những sợi polyme co giãn nhất mà ai đó biết được,” Ông Weisel nói “Nhưng, sự giãn ra này xảy ra như thế nào ở cấp độ phân tử? chúng tôi cho rằng một phần của sự co giãn nhất thiết phải là sự mở ra một số phần nào đó trong phân tử fibrin, nếu không làm sao nó có thể giãn ra được nhiều như vậy?”

Nghiên cứu trước đây từ tiến sĩ Dennis Discher chứng minh rằng cấu trúc xoắn alpha trong một số protein của tế bào máu có thể mở ra ở mức lực cơ học thấp. Nhưng “trước đây người ta không biết rằng vùng quấn theo hình xoắn alpha của phân tử fibrinogen sẽ là phần mở ra dưới áp lực tạo bởi kính hiển vi lực nguyên tử,” Ông Brown ghi nhận.

Một khi nguồn gốc của tính chất cơ học của các cục đông máu được hiểu rõ thì việc điều chỉnh các tính chất đó có lẽ sẽ thực hiện được, các tác giả của nghiên cứu này ghi nhận. “Nếu chúng ta có thể thay đổi một thông số nào đó, thì có lẽ chúng ta có khả năng làm cho một cục đông máu trở nên cứng hơn hoặc mềm hơn.” Giáo sư Weisel giải thích. Chẳng hạn như, các peptide khác nhau hay protein, như kháng thể chẳng hạn, luôn liên kết với fibrin, làm ảnh hưởng đến cấu trúc của cục đông máu. Ý tưởng là sẽ sử dụng những hợp chất như vậy ở người để thay đổi tính chất của cục đông máu, vì vậy nó có thể trở nên ít nguy hiểm hơn hoặc dễ tan hơn.

Trong tương lai, các nhà khoa học sẽ kiểm tra các quá trình khác ở cấp độ phân tử và ở cấp độ sợi máu, các cấp độ có thể chịu trách nhiệm tính chất cơ học của cục đông máu, từ đó phát triển được mô hình có thể được sử dụng để dự đoán ảnh hưởng của những thay đổi trong một vùng đến tính chất đông máu ở những vùng khác. Một một hình như vậy sẽ rất hữu ích trong việc phát triển các phương pháp điều trị bệnh và phòng bệnh cho rất nhiều loại bệnh về tim mạch và đột quị.