Abstract

The aim of this work is to study the electrical and viscoelastic parameters of erythrocytes for patients with inflammatory bowel diseases (IBD), examined in dynamics, as possible predictors of exacerbation of the disease. Material and methods. In dynamics, 23 patients with IBD (37.9 ± 4.3 years) were examined. The first examination was carried out in the stage of exacerbation, the second – after 6–12 months – in the stage of remission of IBD. Additionally, 36 patients with IBD in remission were examined to assess the predictive capabilities of erythrocyte parameters with subsequent monitoring of their condition for 6–12 months. The electrical and viscoelastic parameters of erythrocytes were investigated by dielectrophoresis. Statistical processing was carried out using a system of machine learning methods – Random Forest, MATLAB (R2019a, MathWorks). Results and discussion. The parameters of erythrocytes, which are predictors of exacerbation of IBD, were revealed: an increase in the proportion of deformed cells (p = 0.0001); altered nature of the erythrocyte surface (p = 0.011); increased electrical conductivity of membranes (p = 0.0019); reduced dipole moment (p = 0.0015), the rate of directional movement of erythrocytes to the electrodes (p = 0.005) (paired and unpaired Volcano plot methods), reduced deformation amplitude at a frequency of 5×105 Hz (p = 0.009), capacity of erythrocyte membranes (p = 0.029 ) (unpaired Volcano plot method). Indicators associated with changes in the charge of cells, the structure of erythrocyte membranes and the level of energy metabolism of the cell turned out to be significant. A high diagnostic accuracy of these indicators was established as predictors: the proportion of deformed cells (AUC 0.939), a summarized viscosity index (AUC 0.932). Cluster analysis of the values of erythrocyte parameters – predictors of exacerbation made it possible to stratify the risk of exacerbation: at the most altered levels of parameters – the development of exacerbation after 2.5–4.5 months, intermediate levels – after 4–6 months, minimally changed – after 8–12 months (predictive accuracy – 92 %). Conclusions. The revealed electrical and viscoelastic parameters of erythrocytes should be considered as promising predictors of exacerbation in patients with IBD.

Highlights

  • 36 patients with inflammatory bowel diseases (IBD) in remission were examined to assess the predictive capabilities of erythrocyte parameters with subsequent monitoring

  • viscoelastic parameters of erythrocytes were investigated by dielectrophoresis

  • Statistical processing was carried out using a system of machine learning methods

Read more

Summary

Материал и методы

Обследовано 23 больных ВЗК (средний возраст 37,9 ± 4,3 года), из них 10 пациентов с ЯК,. После проведенных в динамике исследований параметров эритроцитов наблюдение за пациентами с ВЗК выполнено в течение последующих 6–12 месяцев с целью оценки сохранения ремиссии или наступления обострения. Для проверки предиктивных возможностей параметров эритроцитов дополнительно обследованы 36 пациентов с ВЗК в стадии ремиссии (средний возраст 38,1 ± 5,7 года), которая длилась от 6 до 12 месяцев. Для визуализации наблюдаемых отличий в уровнях параметров эритроцитов в стадии обострения и ремиссии, а также корреляций показателей красной крови использованы тепловые карты (heatmap). 1. Анализ изменения функциональных параметров клеток красной крови в группе пациентов с динамикой «обострение – ремиссия» показал, что наступление ремиссии ассоциировано со снижением доли деформированных, сфероцитарных форм эритроцитов с измененным характером поверхности при увеличении доли дискоцитарных форм, увеличением скорости движения клеток к электродам, величины дипольного момента, емкости мембран, тенденцией к нарастанию амплитуды деформации на высоких частотах, снижением обобщенных показателей вязкости и жесткости. Доля дискоцитов, % Доля сфероцитов, % Доля деформированных клеток, % Измененный характер поверхности клеток, усл. коэффициент Амплитуда деформации (м) на частоте 106 Гц Степень изменения амплитуды деформации на частоте 0,5×106 Гц, % Обобщенный показатель жесткости, Н/м

Для дальнейшей статистической обработки с
Findings
Электрические и вязкоупругие параметры эритроцитов
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call