Реологічні властивості крові — визначення.

Областю механіки, що вивчає особливості деформації і течії реальних суцільних середовищ, одні з представників яких — неньютонівські рідини, що мають структурну в’язкість, виступає реологія. У цій статті розгляньмо реологічні властивості крові. Що це таке, стане зрозуміло.

Визначення

Типова неньютонівська рідина — це кров. Плазмою її називають, якщо вона позбавлена формених елементів. Кров’яною сироваткою є плазма, в якій відсутній фібриноген.

Гемореологія, або реологія, вивчає механічні закономірності, особливо як змінюються фізколлоїдні властивості крові при циркуляції з різною швидкістю і на різних ділянках русла судин. Її властивості, функціональний стан кровоносного русла, скоротна здатність серця визначають рух крові в організмі. Коли лінійна швидкість течії мала, кров’яні частинки зміщуються паралельно осі судини і одна до одної. У такому випадку у потоку слоїстий характер, а течія називається ламінарною. Так у чому ж полягають реологічні властивості? Про це — далі.

Що таке Рейнольдс?

У разі збільшення лінійної швидкості і перевищення певної величини, різної для всіх судин, ламінарна течія перетвориться на вихорове, безладне, зване турбулентним. Швидкість переходу ламінарного руху в турбулентне визначає число Рейнольдса, що становить для кровоносних судин приблизно 1160. За даними про числа Рейнольдса, турбулентність може бути тільки в тих місцях, де гілкуються великі судини, а також в аорті. По багатьох судинах рідина рухається ламінарно.

Швидкість і напруга зсуву

Не тільки об’ємна і лінійна швидкість кровотоку мають значення, ще два важливих параметри характеризують рух до судини: швидкість і напруга зрушення. Напругою зрушення характеризується сила, що діє на одиницю судинної поверхні в тангенційному напрямку до поверхні, вимірювана в паскалях або дин/см². Швидкість зсуву вимірюють у секундах зворотних (с-1), а означає вона величину градієнта швидкості руху між рухомими паралельно шарами рідини на одиницю відстані між ними.

Від яких показників залежать реологічні властивості?

Ставлення напруги до швидкості зсуву визначає в’язкість крові, вимірювану в мПас. У цілісній рідині в’язкість залежить від діапазону швидкості зсуву 0,1-120^с-1. Якщо швидкість зсуву > 10^0с-1, в’язкість змінюється не так виражено, а після досягнення швидкості зсуву 20^0с-1 майже не змінюється. Величина, вимірена при високій швидкості зсуву, називається асимптотичною. Принципові фактори, які впливають на в’язкість, — це деформованість елементів клітин, гематокрит і агрегація. А з урахуванням того, що еритроцитів порівняно з тромбоцитами і лейкоцитами набагато більше, їх переважно визначають червоні клітини. Це відображається на реологічних властивостях крові.

Фактори в «язкості

Найголовніший визначальний в’язкість фактор — об’ємна концентрація еритроцитів, їх середній обсяг і зміст, це називається гематокритом. Він становить приблизно 0,4-0,5 л/л і визначається центрифугуванням з проби крові. Плазма — це рідина ньютонівська, в’язкість якої визначає склад білків, і залежить вона від температури. На в’язкість найбільше впливають глобуліни і фібриноген. Деякі дослідники вважають, що більш важливий фактор, який веде до зміни в’язкості плазми, — це співвідношення білків: альбумін/фібриноген, альбумін/глобуліни. Збільшення відбувається при агрегації, визначене неньютонівською поведінкою цільної крові, що обумовлює агрегаційна здатність еритроцитів. Агрегація еритроцитів фізіологічна є зворотним процесом. Ось що це таке — реологічні властивості крові.

Утворення еритроцитами агрегатів залежить від факторів механічних, гемодинамічних, електростатичних, плазмових та інших. У наш час існує кілька теорій, які пояснюють механізм еритроцитної агрегації. Найбільш відома сьогодні теорія мостикового механізму, по якій містки з великомолекулярних білків, фібриногена, Y-глобулінів адсорбуються на поверхні еритроцитів. Сила агрегації чиста — це різниця між зрушенням силою (викликає дезагрегацію), шар електростатичного відштовхування еритроцитів, які заряджені негативно, силою в містках. Механізм, що відповідає за фіксацію негативно заряджених макромолекул на еритроцитах, тобто Y-глобуліну, фібриногену, поки ще не зовсім зрозумілий. Існуємо думка, що молекули зчепляються завдяки дисперсним силам Ван-дер-Ваальса і слабких водневих зв’язків.

Що допомагають оцінити реологічні властивості крові?

З якої причини відбувається агрегація еритроцитів

Пояснення агрегації еритроцитів також пояснюють виснаженням, відсутністю високомолекулярних білків близько до еритроцитів, у зв’язку з чим з’являється взаємодія тиску, за природою схожа з тиском макромолекулярного розчину осмотичною, що призводить до зближення частинок суспендованих. До того ж існує теорія, що пов’язує агрегацію еритроцитів з еритроцитарними факторами, що призводять до зменшення дзета-потенціалу та зміни метаболізму і форми еритроцитів.

Через взаємозв’язок в’язкості та агрегаційну здатність еритроцитів, щоб оцінити реологічні властивості крові та особливості руху її по судинах, потрібно провести комплексний аналіз даних показників. Один з найпоширеніших і цілком доступних методів для вимірювання агрегації — це оцінка швидкості еритроцитної седиментації. Однак традиційний варіант цього тесту малоінформативний, оскільки в ньому не враховуються реологічні характеристики.

Методи вимірювання

Згідно з дослідженнями реологічних кров’яних характеристик і факторів, які на них впливають, можна зробити висновок, що на оцінку реологічних властивостей крові впливає агрегаційний стан. У наш час дослідники приділяють більше уваги на вивчення мікрореологічних властивостей цієї рідини, однак і віскозиметрія також актуальності не втратила. Основні методи для вимірювання властивостей крові можна умовно розділити на дві групи: з полем напружень і деформацій однорідним — конусплоскість, дискові, циліндричні та інші реометри, що мають різну геометрію робочих частин; з полем деформацій і напружень відносно неоднорідним — за реєстраційним принципом акустичних, електричних, механічних коливань, прилади, які працюють за методом Стокса, капілярні віскозиметри. Так вимірюються реологічні властивості крові, плазми і сироватки.

Два типи віскозиметрів

Найбільше поширення зараз мають два типи віскозиметрів: ротаційні та капілярні. Також застосовуються віскозиметри, внутрішній циліндр яких плаває в рідині, яка випробовується. Зараз активно займаються різними модифікаціями ротаційних реометрів.

Ув’язнення

Варто також зазначити, що помітний прогрес розвитку реологічної техніки якраз і дозволяє вивчати біохімічні та біофізичні властивості крові, щоб керувати мікрорегуляцією при метаболічних і гемодинамічних розладах. Тим не менш актуальна на даний момент розробка методів для аналізу гемореології, які б об’єктивно відображали агрегаційні та реологічні властивості ньютонівської рідини.