Fibrinogen is regarded as the main glycoprotein in the aggregation of red blood cells (RBCs), a normally occurring phenomenon that has a major impact on blood rheology and hemodynamics, especially under pathological conditions, including type 2 diabetes mellitus (T2DM). In this study, we investigate the fibrinogen-dependent aggregation dynamics of T2DM RBCs through patient-specific predictive computational simulations that invoke key parameters derived from microfluidic experiments. We first calibrate our model parameters at the doublet (a rouleau consisting of two aggregated RBCs) level for healthy blood samples by matching the detaching force required to fully separate RBC doublets with measurements using atomic force microscopy and optical tweezers. Using results from companion microfluidic experiments that also provide in vitro quantitative information on cell-cell adhesive dynamics, we then quantify the rouleau dissociation dynamics at the doublet and multiplet (a rouleau consisting of three or more aggregated RBCs) levels for obese patients with or without T2DM. Specifically, we examine the rouleau breakup rate when it passes through microgates at doublet level and investigate the effect of rouleau alignment in altering its breakup pattern at multiplet level. This study seamlessly integrates in vitro experiments and simulations and consequently enhances our understanding of the complex cell-cell interaction, highlighting the importance of the aggregation and disaggregation dynamics of RBCs in patients at increased risk of microvascular complications.

中文翻译：

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量化 2 型糖尿病中红细胞的纤维蛋白原依赖性聚集

纤维蛋白原被认为是红细胞 (RBC) 聚集中的主要糖蛋白，这是一种对血液流变学和血流动力学产生重大影响的正常现象，尤其是在包括 2 型糖尿病 (T2DM) 在内的病理条件下。在这项研究中，我们通过调用源自微流体实验的关键参数的患者特异性预测计算模拟来研究 T2DM RBC 的纤维蛋白原依赖性聚集动力学。我们首先通过将完全分离 RBC 双联体所需的分离力与使用原子力显微镜和光学镊子的测量值相匹配，在双联体（由两个聚合的 RBC 组成的轮盘）水平校准我们的模型参数。利用伴随微流体实验的结果，这些实验也提供了细胞-细胞粘附动力学的体外定量信息，然后我们量化了肥胖患者在有或没有的肥胖患者的双重和多重（由三个或更多聚集的红细胞组成的转盘）水平上的转盘解离动力学T2DM。具体来说，我们检查了当它通过双峰水平的微门时的 rouleau 破裂率，并研究了 rouleau 对齐在改变多重水平的破裂模式中的影响。这项研究无缝整合了体外实验和模拟，从而增强了我们对复杂细胞间相互作用的理解，强调了红细胞聚集和分解动力学在微血管并发症风险增加的患者中的重要性。然后，我们量化了患有或未患有 T2DM 的肥胖患者在双重和多重（由三个或更多聚集的 RBC 组成的转盘）水平上的转盘分离动力学。具体来说，我们检查了当它通过双峰水平的微门时的 rouleau 破裂率，并研究了 rouleau 对齐在改变多重水平的破裂模式中的影响。这项研究无缝整合了体外实验和模拟，从而增强了我们对复杂细胞间相互作用的理解，强调了红细胞聚集和分解动力学在微血管并发症风险增加的患者中的重要性。然后，我们量化了患有或未患有 T2DM 的肥胖患者在双重和多重（由三个或更多聚集的 RBC 组成的转盘）水平上的转盘分离动力学。具体来说，我们检查了当它通过双峰水平的微门时的 rouleau 破裂率，并研究了 rouleau 对齐在改变多重水平的破裂模式中的影响。这项研究无缝整合了体外实验和模拟，从而增强了我们对复杂细胞间相互作用的理解，强调了红细胞聚集和分解动力学在微血管并发症风险增加的患者中的重要性。