Peran Sel Darah Merah Tidak Sesederhana yang Dikira

“Saat itulah kami menyadari bahwa sel darah merah pasti melakukan lebih dari sekadar mengisi ruang,” kata Litvinov.

Memodelkan Mekanika

Untuk mengetahui bagaimana sel darah merah mendorong perilaku tak terduga ini, tim tersebut berkonsultasi dengan Purohit, seorang insinyur mekanik yang terlatih. Sebagai pakar material lunak seperti gumpalan darah dan gel, Purohit mengembangkan model matematika yang menunjukkan bahwa sel darah merah memadat terutama karena “deplesi osmotik.”

Deplesi osmotic merupakan efek dari peningkatan tekanan osmotik dalam larutan di sekitarnya. Ketika koloid berada cukup dekat, yaitu ketika volume yang dikeluarkan saling tumpang tindih, zat deplesi dikeluarkan dari daerah antarpartikel yang membuat di antara koloid ini kemudian menjadi fase pelarut murni.

Pembekuan Darah

Proses ini juga menjelaskan bagaimana partikel dalam koloid campuran seperti cat, susu, atau air berlumpur dapat berkumpul dan membentuk gugus ketika kondisi di sekitarnya berubah.

“Pada dasarnya, protein dalam cairan di sekitarnya menciptakan ketidakseimbangan tekanan yang mendorong sel darah merah menyatu,” kata Purohit. “Gaya tarik ini menyebabkan mereka memadat lebih rapat, membantu gumpalan berkontraksi bahkan tanpa trombosit,” terang.

Saat darah mulai menggumpal, protein seperti jaring yang disebut fibrin membentuk jaring yang menjebak sel darah merah dan menariknya agar saling berdekatan. “Penggumpalan ini membuka jalan bagi kekuatan deplesi osmotik untuk mengambil alih,” kata Purohit.

Setelah sel darah merah terkemas rapat di dalam jaring fibrin, protein dalam cairan di sekitarnya terdorong keluar dari ruang sempit di antara sel-sel. Hal ini menciptakan ketidakseimbangan: konsentrasi protein lebih tinggi di luar sel yang terkemas daripada di antara sel-sel, yang mengakibatkan perbedaan “tekanan osmotik.”

Perbedaan tekanan tersebut bertindak seperti tekanan dari luar, mendorong sel-sel darah merah agar semakin rapat. “Daya tarik ini menyebabkan sel-sel beragregasi dan mentransfer kekuatan mekanis ke jaringan fibrin di sekitarnya,” tambah Purohit. “Hasilnya adalah gumpalan yang lebih kuat dan lebih padat, bahkan tanpa aksi trombosit,” paparnya.

Memvalidasi Model

Penelitian sebelumnya menunjukkan kemungkinan penjelasan lain: bridging, di mana tarikan antar molekul kecil di permukaan sel darah merah menyebabkan mereka melekat. “Model kami menunjukkan bahwa efek bridging itu nyata,” kata Purohit, “tetapi jauh lebih kecil daripada efek deplesi osmotik,” ujar.

Untuk menguji model tersebut, penulis pertama Alina Peshkova, yang kini menjadi peneliti pascadoktoral Farmakologi di PSOM, melakukan serangkaian eksperimen pada gumpalan darah yang dimodifikasi.