Insight into platelet dysfunction: the role of mechanical stimulation parameters in altering platelet function

Mechanical circulatory support (MCS) devices are commonly used to treat circulatory diseases due to limited transplant availability. However, they can disrupt physiological blood flow, causing platelet activation and dysfunction characterized by reduced adhesive capacity, potentially leading to bleeding episodes. Some studies aimed to quantify platelet dysfunction caused by specific MCS devices and stress intensities, emphasizing the importance of stimulation parameters such as stress variation over time, cumulative stress applied to platelets over time, and the duration of stimulus application. However, it remains unclear which stimulation parameter predominantly influences platelet dysfunction. This study aims to fill this gap in knowledge. For this purpose, three microchannels were designed, characterized by same level of shear stress but different stress variation over time and cumulative stress. Platelets were stimulated for three different durations and three assays were used to quantify dysfunction, evaluating platelet-derived microparticles, P-selectin markers on the platelet surface, and platelet adhesion to fibrinogen. The values obtained after platelet stimulation closely resemble those of unstimulated samples, with no significant differences between the channels and platelet dysfunction was not effectively quantified. These results are likely attributable to the limited number of platelet passages within the microchannels and the minimal differences of stress variation over time and cumulative stress values among the microchannels. Despite these results, this study remains of significant interest as it highlights the modifications and improvements needed to conduct a more in-depth investigation into platelet dysfunction, thereby opening the doors to a still relatively unexplored field.

I dispositivi di supporto circolatorio meccanico (MCS) sono comunemente utilizzati per curare le malattie circolatorie a causa della limitata disponibilità di trapianti. Tuttavia, possono alterare il flusso sanguigno fisiologico, causando attivazione e disfunzione delle piastrine, caratterizzata da una ridotta capacità adesiva, che può portare a episodi di sanguinamento. Alcuni studi hanno cercato di quantificare la disfunzione piastrinica causata da specifici dispositivi MCS e intensità di stress, enfatizzando l'importanza dei parametri di stimolazione come la variazione dello stress nel tempo, lo stress cumulativo applicato alle piastrine nel tempo e la durata dell'applicazione dello stimolo. Tuttavia, non è ancora chiaro quale parametro di stimolazione influenzi principalmente la disfunzione piastrinica. Questo studio mira a colmare questa lacuna conoscitiva. A tal fine, sono stati progettati tre microcanali, caratterizzati dallo stesso livello di stress di taglio ma con diversa variazione dello stress nel tempo e stress cumulativo. Le piastrine sono state stimolate per tre diverse durate e sono stati utilizzati tre test per quantificare la disfunzione, stimando le microparticelle derivati dalle piastrine, i marker P-selectina sulla superficie delle piastrine e l'adesione delle piastrine al fibrinogeno. I valori ottenuti dopo la stimolazione delle piastrine sono molto simili a quelli dei campioni non stimolati, senza differenze significative tra i canali e la disfunzione piastrinica non è stata efficacemente quantificata. Questi risultati sono probabilmente attribuibili al numero limitato di passaggi delle piastrine all'interno dei microcanali e alle differenze minime di variazione dello stress nel tempo e di valori di stress cumulativo tra i microcanali. Nonostante questi risultati, questo studio rimane di significativo interesse poiché evidenzia le modifiche e i miglioramenti necessari per condurre un'indagine più approfondita sulla disfunzione piastrinica, aprendo così le porte a un campo ancora relativamente inesplorato.