Вязкость крови сильно зависит от концентрации эритроцитов и их биомеханических свойств, таких как агрегация и эластичность мембран.
Предрасположенность к повышенной свертываемости крови F5, F2
Трудно изучать вязкость крови обособленно, она зависит от многих факторов: температуры, наличия тромбоцитов и белых кровяных телец (но только при патологических условиях). Вязкость крови определяется по отношению к вязкости воды, соответствует 4,5ndash5,0 и зависит главным образом от содержания эритроцитов и в. Снижение вязкости крови ведет к ускоренному передвижению крови по сосудам. Уровень вязкости (густоты) крови — важный показатель, от которого во многом зависит состояние нашего здоровья. Уровень вязкости напрямую зависит от численности эритроцитов, протромбина, фиброгена и иных составляющих.
Диета при густой крови
Густая кровь обладает повышенной вязкостью – это становится причиной застоя крови в сосудах, повышает риск тромбообразования. При лечении повышенной вязкости крови особое внимание следует уделить причинам ее возникновения и диагностике. Также сдавал кровь на гормоны щитовидной железы (Т3, Т4, ТТГ) -норма.
КАКАЯ вязкость КРОВИ, такая и ЖИЗНЬ
Это наиболее быстрый и эффективный способ, который позволяет уже через 30 минут сделать кровь более жидкой и подвижной. Поэтому так необходимо поддерживать в организме оптимальный баланс воды, отдавая предпочтение биологически доступной воде чистой, щелочной, слабой минерализации, структурированной, с отрицательным ОВП-потенциалом. Своевременно употребляя щелочную структурированную воду можно избежать этих серьезных осложненийи и даже спасти свою жизнь. Способов ощелачивания и структурирования воды сегодня множество. Наиболее простые из них -это добавление в воду щелочных минеральных композиций.
Эластичность сосудов. Этот показатель напрямую зависит от вязкости крови. При накоплении холестерина и других веществ в стенках артерий просвет их сужается и кровоток становится меньше, либо вовсе прекращается, что неминуемо приводит к ишемии миокарда и как итог, развитию инфаркта.
При этом человек даже не почувствует, что у него развивается тромб. Одно из самых важных условий борьбы с тромбозом - модификация рисков.
В зоне их действия - пациенты с онкологическими, сердечно-сосудистыми заболеваниями, перенесшие хирургические вмешательства. Среди способов предотвращения рисков ключевым остается медикаментозная терапия. Важно следовать клиническим рекомендациям и при этом учитывать индивидуальные особенности конкретного пациента - его анамнез, возраст, сопутствующие заболевания, - отметила главный внештатный специалист Минздрава России по клинической лабораторной диагностике, завкафедрой лабораторной медицины и генетики НМИЦ им. Алмазова Минздрава России, профессор Татьяна Вавилова. Исключаем факторы риска Препараты, входящие даже в одну фармакологическую группу, не заменяют друг друга и требуют осторожного применения.
Даже безрецептурные лекарства, которые рекомендуют при риске тромбообразования например, аспирин , нужно употреблять по назначению врача и под его контролем, в противном случае не исключены осложнения. Но в клинических рекомендациях не предусмотрено выполнение гастроскопии всем больным. Очень многое в успешной терапии зависит от пациента, подчеркивают медики.
Эти и другие заболевания запускают процессы, которые негативно сказываются на состоянии крови. Не всегда причина загустения крови - какая-то болезнь.
Это может быть связано с естественными процессами в организме или образом жизни. Это касается и привычек питания: чрезмерная тяга к сладкому и пышной выпечке приводит к повышению уровня глюкозы в крови, при том же объеме плазмы. Организм не способен усвоить сразу большое количество сахара и старается выводить его через мочу. В период вынашивания ребенка в организме женщины происходят изменения, из-за которых кровь густеет. Это связано с тем, что организм стремится защитить себя от большой кровопотери при родах.
Во время беременности кровь еще сильнее реагирует на те или иные факторы, поэтому бывают случаи резкого скачка густоты крови, которые сопровождаются плохим самочувствием.
Увеличение вязкости крови приводит к тому, что некоторые кровяные клетки не могут полноценно выполнять свои функции, а некоторые органы перестают получать необходимые им вещества и не могут избавляться от продуктов распада. Кроме этого, густая кровь хуже проталкивается по сосудам, склонна к образованию тромбов, и сердцу приходиться прикладывать большие усилия для ее перекачивания. В итоге оно быстрее изнашивается, и у человека развиваются его патологии. Выявить повышенную густоту крови можно при помощи общего анализа крови, который покажет возрастание гематокрита, вызванного повышением уровня форменных элементов и гемоглобина. Такой результат анализа обязательно насторожит врача, и он проведет необходимые мероприятия для выявления причины и лечения синдрома повышенной вязкости крови.
Что происходит с организмом, когда кровь густеет: Три главных симптома
То, что простым языком принято называть «густой» кровью, врачам известно как гиперкоагуляция, или повышенная вязкость крови. Первые зависят от соотношения количества клеток крови и объема жидкой части, а также стабильности клеточной взвеси в плазме. Показателями реологии крови является вязкость, гематокрит, содержание эритроцитов. При лечении повышенной вязкости крови особое внимание следует уделить причинам ее возникновения и диагностике. Цельная кровь представляет собой неньютоновскую (вязкость зависит от скорости сдвига), псевдопластичную (вязкость уменьшается при увеличении напряжения сдвига), вискоэластичную (вязкость уменьшается при движении жидкости) и тиксотропную жидкость.
Причины густой крови, что делать?
Среди них: повышение уровня белков, влияющих на свертываемость крови; повышение уровня лейкоцитов, тромбоцитов и эритроцитов; плохое усвоение жидкости в толстом кишечнике; большая потеря жидкости; нехватка витаминов и минералов, отвечающих за выработку ферментов; дефицит ферментов; радиоволновое облучение; погрешности в диете. Эти факторы могут выступать по отдельности или в комплексе. Они могут быть самостоятельной патологией или симптомами другого заболевания. Нарушения, приводящие к загустению крови, могут быть вызваны патологиями: инфекционные поражения, приводящие к диарее и рвоте; гипоксия; диабет и другие патологии обменных процессов; ожоги большой площади; воспалительные процессы в составах и внутренних органах; тромбофлебит; надпочечниковая недостаточность.
Эти и другие заболевания запускают процессы, которые негативно сказываются на состоянии крови. Не всегда причина загустения крови - какая-то болезнь. Это может быть связано с естественными процессами в организме или образом жизни.
Это касается и привычек питания: чрезмерная тяга к сладкому и пышной выпечке приводит к повышению уровня глюкозы в крови, при том же объеме плазмы.
В то же время, ряд исследователей выявил сложные, а иногда и противоречивые эффекты гематокрита на коагуляцию и не выявили четкой взаимосвязи между гематокритом и тромбозом Paffett-Lugassy N. Клинические исследования показали, что повышение HСТ сопровождается и повышением артериальным давлением и, возможно, началом гипертонии у пациентов с анемией. Было также установлено, что высокие уровни вязкости крови являются прогностическими для некоторых типов рака Повышенный HCT, даже в пределах «нормального» диапазона, может предсказать ишемический инсульт. В серии вскрытий обнаружена связь между высокими значениями HCT и инфарктами на территории проникающих артерий чаще, чем при корковых инфарктах. Более высокие значения HCT имеет независимую связь со снижением реперфузии и увеличением размера инфаркта после ишемического инсульта. В исследованиях по вскрытию HCT коррелировал с эффектом коронарного атеросклероза и церебрального атеросклероза.
Временные отношения между HCT и увеличением гистамина предполагает причинно-следственную связь между высвобожденным гистамином и повышением гематокрита. Наблюдается увеличение частоты сердечно-сосудистых осложнений. Немедленная флеботомия здесь часто проводится, но если объем эритроцитов не увеличивается, а объем плазмы и общий объем крови уменьшаются, флеботомия может быть опасной. Известно, что заметно сниженный кровоток и повышение гематокрита, которые могут привести к резкому повышению вязкости и застою например, в период постельного режима или длительного перелета , признаются основные предрасполагающие факторы риска тромбоза в глубоких венах голени, что может привести к фатальной легочной эмболии, а также к образованию внутрисердечного тромба и цереброваскулярному инфаркту. Более низкий кровоток и более высокая вязкость могут уменьшить поглощение кислорода тканями, снабжаемыми меньшими проникающими артериями, в большей степени, чем тканями, снабжаемыми большими артериями, где возможна коллатеральная циркуляция Обезвоживание рассматривается как фактор риска образования тромба и поэтому измерение гематокрита полезно для предотвращения тромбоза. Повышенный гематокрит не увеличивает образование тромбина или отложение фибрина in vivo или in vitro в присутствии нормального числа тромбоцитов. Однако повышенный гематокрит увеличивает частоту взаимодействия тромбоцитов с тромбами in silico и ускоряет скорость накопления тромбоцитов в тромбах в микрожидкостной модели образования тромбов.
Эритроциты демонстрируют прокоагулянтные свойства in vitro, а повышенный гематокрит связан с уменьшением кровотечения и повышенным риском тромбоза. Эти наблюдения позволяют предположить, что эритроциты способствуют образованию тромбов. Между тем, пациенты с лежащей в основе олигурической или анурической почечной недостаточностью, сердечными или легочными заболеваниями подвергаются большему риску перегрузки кровообращением, особенно если они страдают эуволемией перед переливанием. Повышенный HCT увеличивает частоту и продолжительность взаимодействий между тромбоцитами и тромбом. Снижение гематокрита Низкий уровень свободного тестостерона и высокий уровень SHBG, связаны с более низким гематокритом, а высокие уровни общего и свободного эстрадиола - с высоким гематокритом. Таким образом, изменения уровня половых гормонов с возрастом могут способствовать увеличению распространенности анемии и тромбоэмболического инсульта у мужчин с возрастом. Снижение HCT связано с госпитализацией пациентов с сердечной недостаточностью и смертью без сердечно-сосудистых заболеваний.
Более высокие уровни HCT связаны с ожирением, риском развития диабета. У больных сахарным диабетом с длительно текущим заболеванием может быть снижен HCT, возможно, из-за диабетической нефропатии, вызывающей дефицит эритропоэтина, или мальабсорбции витамина B12, как побочный эффект длительного лечения метформином. HCT может снижаться, когда размер отдельных эритроцитов уменьшается, независимо от того, уменьшается количество клеток или нет. Однако, анемия может возникать без влияния на гематокрит, поскольку высвобождение ретикулоцитов, которые крупнее зрелых эритроцитов, могут быстро дополнять гематокрит, несмотря на более низкое содержание гемоглобина в них Fair et al. Гепарин, вводимый в течение длительного времени подкожным путем, постоянно снижает артериальное давление на моделях крыс с гипертонией. Снижение артериального давления сопровождается параллельным снижением гематокрита, что указывает на этиологическую связь между HCT и артериальным давлением. У людей, содержащихся в неволе, низкий гематокрит в глубокой старости отражает старение механизмов обновления эритроцитов.
Кривая оседания эритроцитов состоит из трех фаз для каждого времени измерения Kernig J. В первой фазе лаг-фазе эритроциты, диспергированные в плазме, образуя одномерные стопки монет руло. Руло образуют агрегаты, собираясь в двух- или трехмерном пространстве с течением времени, а седиментация поверхности раздела эритроцитов и плазмы происходит после определенной задержки. В это время размер агрегатов увеличивается в соответствии с концентрацией фибриногена или глобулина в плазме и уменьшается по мере увеличения гематокрита HСT. Основной фазой ESR является вторая седиментационная фаза, в которой скорость седиментации становится максимальной и практически постоянной. На этом этапе ESR можно описать с помощью применения или модификации закона Стокса, который представляет собой уравнение для расчета скорости осаждения одиночной частицы. В третьей фазе упаковки скорость оседания снижается за счет отложения эритроцитов на дне пробирки.
Наконец, седиментационное расстояние сходится к значению, соответствующему объемному соотношению клеток крови и плазмы с течением времени. Согласно закону Стокса, скорость осаждения частицы пропорциональна квадрату ее радиуса и разности плотностей между частицей и раствором и является обратной величиной вязкости раствора. Закон Стокса можно скорректировать, включив эффект затрудненного осаждения, который представляет собой влияние восходящего потока на скорость осаждения, определяемую HCT Oka S. Таким образом, оседание эритроцитов представляет собой сложное явление, на которое большое влияние оказывает концентрация белков плазмы и HCT. Даже если врачи знают, что ESR отражает изменения HCT, а также изменения в структуре белка плазмы, они могут только догадываться о взаимосвязи этих показателей. Агрегация и деформируемость эритроцитов варьируются в широких пределах и непредсказуема при органических заболеваниях. Следовательно, целесообразно предложить врачам, желающим получить простую глобальную оценку реакции белков-реагентов на заболевание, измерение вязкости в плазме, а не измерение ESR, при котором ответы белков-реагентов часто и непредсказуемо усиливаются или затемняются поддающимися количественному определению изменениями эритроцитов.
Известно, что гематокрит HCT - глобальный гематологический маркер количества гемоглобина в крови, влияет на активацию BOLD, вызванную решением задачи.
Это изменение формы оказывает влияние на вязкость крови, поскольку эритроциты в этой форме больше не обладают всеми необходимыми свойствами. Читайте также: Яремная вена Методы диагностики Узнать вязкость крови можно с помощью специфических анализов. Называется такой анализ — гемостазиограмма коагулограмма.
Делают это, как правило, утром натощак, после 8-14 часов ночного периода голодания, допустимо днем через 4 часа после легкого приема пищи. Накануне исследования нужно исключить стрессы, алкоголь и сильные физические нагрузки. Другим признаком синдрома гипервязкости могут быть также осложнения при заборе крови. Диагноз должен ставиться только врачом.
Способы терапии Терапия, направленная на снижение вязкости крови, всегда зависит от причины. В острых случаях необходимо разбавлять кровь с помощью капельниц с физиологическим раствором. Дальнейшее лечение симптомов вязкости обычно является симптоматическим, например, путем плазменного обмена. Сепаратор клеток отделяет плазму от клеточных компонентов.
Однако обмен плазмой рекомендуется только в чрезвычайных ситуациях, таких как эпилептические припадки, кома или сердечная недостаточность. Чтобы вылечить синдром гипервязкости, нужно лечить основное заболевание. Если препараты не снижают вязкость, требуется попробовать другую терапию. Важно узнать, почему изменились реологические свойства крови.
Увеличение вязкости крови осуществляется с помощью специальных препаратов — рекомбинантных или плазменных концентратов фактора VIII. Определяющий фактор в успешном лечении — своевременно начало терапии. Торговые названия препаратов, которые повысят или снизят вязкость, подскажет врач. Осложнения Синдром гипервязкости вызывает многочисленные жалобы и осложнения в организме.
В частности, поражаются органы и области тела с обильным кровообращением. Это может привести к дыхательной недостаточности, которая вызывает приступы паники у многих пациентов. Иногда возникают проблемы с сердцем, так что в худшем случае пациент также может умереть от сердечной недостаточности. Почки также могут быть поражены недостаточностью, при которой человек зависит от диализа или донорской почки.
Качество жизни и продолжительность жизни пациента снижаются за счет повышенной вязкости крови. Гипервязкость может уменьшить продолжительность жизни на 5-10 лет. Пациент страдает от общего недомогания и чувствует себя слабым. Головокружение и тошнота также возникают, и это не является необычным для тех, кто страдает обмороком.
В настоящее время используются методы микрофлюидики и искусственной ригидификации эритроцитов, которые позволяют по-иному взглянуть на феномен деформируемости эритроцитов, его сложность и недостаточную изученность. В ряде экспериментов по моделированию микрокровотока в разных условиях при переменных скоростях сдвига и разном соотношении объемных фракций крови продемонстрировано, что в ходе деформации эритроциты подвергаются разнообразным морфологическим модификациям [ 85 ]. Предложены возможные механизмы этого сложного перехода от одной формы клетки к другой при повышении напряжения сдвига [ 92 ]. В современных экспериментальных исследованиях по изучению деформируемости эритроцитов делается акцент на сложности и комплексном характере физиологических механизмов этого процесса. До настоящего времени наши знания о регуляции деформируемости эритроцитов базируются на измерениях их деформации при вхождении в узкий канал либо в условиях движения в потоке при заданных сдвиговых условиях течения скорости сдвига или напряжения сдвига. Эти два подхода, как представляется, отражают различные клеточные механизмы, обеспечивающие деформацию. Было замечено, что состояния со значительными нарушениями деформируемости эритроцитов практически совпадают с условиями проявления эриптоза — программируемой гибели эритроцитов, процесса аналогичного апоптозу, но имеющего специфические для безъядерных эритроцитов особенности. Это, например, гипоксия, железодефицитные состояния, злокачественные новообразования, дегидратация, метаболический синдром, гемолитическая анемия, сердечная недостаточность, сахарный диабет, хроническая болезнь почек, малярия, сепсис, серповидноклеточная анемия и т.
Исходя из концепции эриптоза, изменения деформируемости в физиологических условиях например, при мышечной деятельности и при патологических состояниях например, при сахарном диабете, серповидноклеточной анемии предложено рассматривать как принципиально разные процессы [ 33 ]. Оптимальной деформируемость оказывается в физиологических пределах таких физико-химических показателей окружающей среды плазмы крови как осмолярность и рН, при отклонении в ту или иную сторону деформируемость снижается. Не менее важно для поддержания нормальной морфологии и деформируемости эритроцитов присутствие альбумина, который обладает способностью не только предотвращать, но и устранять уже имеющий место эхиноцитоз [ 115 ]. Деформация эритроцитов повышает гидродинамическое перемешивание цитоплазмы, что ведет к усилению внутриклеточной конвекции молекул кислорода, дезокси- и оксигемоглобина. Это благоприятствует внутриэритроцитраной диффузии кислорода и является одним из механизмов внутриклеточного транспорта кислорода, обусловливающим высокий коэффициент переноса кислорода при относительно низком коэффициенте диффузии. Ухудшением деформируемости эритроцитов обусловлено развитие застойных явлений капиллярного кровотока и, как следствие, возникновение тканевой гипоксии. За счет перемешивания содержимого эритроцитов в текущей крови деформируемость в большей степени способствует диффузии кислорода, чем облегченная диффузия [ 2 ]. Агрегация эритроцитов Эритроциты человека в физиологических условиях объединяются в линейные и разветвленные агрегаты при снижении скоростей сдвига до критического уровня.
Обратимая умеренная агрегация красных клеток крови человека необходима для нормального кислородного питания тканей и удаления из них продуктов метаболизма. Образование агрегатов по типу монетных столбиков способствует обмену кислородом между эритроцитами. В монетных столбиках и происходит усреднение их степени оксигенации для более эффективного восприятия кислорода в легких [ 14 ]. Агрегация эритроцитов оказывает многофакторное комплексное влияние на сопротивление кровотоку in vivo, которое может реализовываться посредством следующих механизмов: 1 за счет уменьшения упорядоченности линейного течения при увеличении размера движущихся частиц [ 22 ]; 2 повышением затрат энергии на разобщение клеток в условиях микроциркуляции [ 152 ]; 3 агрегация способствует аксиальному дрейфу эритроцитов и образованию краевого плазменного слоя [ 41 ]. Повышенное аксиальное скопление эритроцитов ведет к снижению локальной вязкости в пристеночной зоне сосуда [ 137 ], тем самым модулируя активность сосудистых регуляторных механизмов, активируемых механическим стрессом. Это выражается в ингибировании генерации NO эндотелием [ 25 ], затруднении процесса деоксигенации и снижении отдачи кислорода тканям при существенном увеличения пристеночного слоя плазмы, выступающего в качестве барьера для диффузии кислорода [ 139 ]. Агрегация эритроцитов — достаточно сложный феномен, гемодинамические эффекты которого многосторонни и неоднозначны. Такие эффекты как проскальзывание skimming плазмы, эффект Фареуса, микрососудистый гематокрит скорее улучшают микрокровоток, однако исходя из влияния агрегации эритроцитов на внутрисосудистый профиль их скоростей, можно заключить, что рост агрегации способствует снижению поток-зависимой вазодилатации, тем самым ухудшая микрокровоток [ 158 ].
Значение агрегации эритроцитов особенно возрастает в условиях патологии, поскольку при этом изменяются степень агрегации, скорость агрегатообразования, устойчивость образующихся агрегатов, их размеры и морфология [ 1 , 11 ]. Повышенная степень агрегации ведет к ухудшению оксигенации тканей, способствует развитию ишемии и тромбоза, приводит к нарушению микроциркуляции органов и тканей [ 97 ]. В экспериментах in vivo показано, что при супранормальных показателях процесса агрегатообразования эритроцитов имеет место существенное уменьшение плотности функционирующих капилляров, в то время как при физиологических уровнях агрегации такое явление возможно только при снижении артериального давления [ 78 ]. Ангиогенез на уровне микроциркуляции отличается стохастическим характером, при этом формируется микрососудистая сеть с мельчайшими сосудами — капиллярами, диаметр которых сопоставим с размерами клеток крови порядка 5 мкм [ 122 ]. Если системное кровообращение имеет определенную структуру и строение, то на уровне микрокровотока рост и изменения сосудистой сети происходят под управлением локальных тканевых факторов [ 101 , 154 ]. Сократительная активность гладких миоцитов сосудистой стенки обеспечивает поддержание оптимального диаметра сосудов в системе микроциркуляции и сопряжена с их способностью поддерживать сосудистый тонус в течении длительного времени. На мышечный компонент сосудистой стенки непосредственно воздействуют основные тонусформирующие факторы в системе микроциркуляции — нейрогенный, миогенный и эндотелиальный механизмы регуляции просвета сосудов. В физиологических условиях собственно миогенный компонент регуляции в чистом виде локализован на прекапиллярах и сфинктерах, нейрогенная регуляция затрагивает артериолы и артериоло-венулярные анастомозы, мишенью эндотелиальной регуляции диаметра сосудов являются по большей части более проксимальные сосуды мелкие артерии, крупные артериолы [ 5 ].
Особое место в регуляции тонуса микрососудов наряду с нейрогенной и гормональной регуляцией принадлежит локальной местной регуляции, поскольку именно она способна оперативно управлять кровотоком в соответствии с постоянно изменяющимися потребностями тканей. И это служит дополнительным аргументом в пользу представлений о микроциркуляторно-тканевой системе, где все подчинено решению основной задачи — обеспечению оптимального уровня жизнедеятельности тканевого региона. На уровне обменных сосудов капилляров , не имеющих сократительных элементов, объектами регуляции выступают число функционирующих перфузируемых капилляров, отражающих площадь обменной поверхности, и те процессы обмена, которые реализуются через сосудистую стенку массоперенос растворенных веществ [ 5 ]. Сосуды микроциркуляторного русла почти полностью выстланы эндотелиальными клетками, которые фенестрированы и содержат поры, связь между ними осуществляют различные молекулы, включая кадгерины, а также токопроводящие щелевые контакты, которые обеспечивают восходящую электрическую связь между эндотелиоцитами. Эти эндотелиальные структуры различаются по плотности и морфологии в сосудах различных органов. Эндотелиоциты в симбиозе с гладкомышечными клетками сосудистой стенки влияют на микрососудистый кровоток преимущественно за счет регуляции сосудистого тонуса артериол и прекапиллярных сфинктеров. Одной из важнейших субклеточных структур эндотелия, опосредующей его функцию, является гликокаликс, присутствующий на люминальной поверхности эндотелия [ 71 , 146 ]. Гликокаликс представляет собой гелеобразный слой толщиной 0.
Гликокаликс играет ключевую роль в поддержании гомеостаза сосудов, контролирует проницаемость сосудов и тонус микроциркуляторного русла, предотвращает микрососудистый тромбоз и регулирует адгезию лейкоцитов. Принято считать, что целостность гликокаликса является основной детерминантой сосудистого барьера, однако в исследованиях Guerci P. Гликокаликс отталкивает эритроциты от люминальной поверхности эндотелия, способствуя их дальнейшему продвижению по сосудистому руслу, препятствует адгезии тромбоцитов к сосудистой стенке и ослабляет взаимодействие между тромбоцитами и лейкоцитами [ 4 ]. Число Рейнольдса, отражающее гидродинамический режим движения и степень его турбулентности, в таких сосудах невелико, поэтому течение крови принято считать ламинарным и подчиняющимся закону Стокса, на основании чего в таких условиях можно говорить о параболическом распределении скоростей профиле скоростей в сечении трубки сосуда. Если геометрия сосуда неизменна, движение крови определяется ее суспензионными свойствами. В сосудах с диаметром, значительно превышающем размеры клеточных элементов, кровь рассматривают как континуум с нелинейными реологическими свойствами. При изучении движения крови в стеклянных трубках было продемонстрировано, что кажущаяся вязкость крови значительно снижается при уменьшении диаметра сосуда менее 300 мкм уровень микроциркуляции эффект Фареуса—Линдквиста , а при уменьшении диаметра сосуда до критических для пассажа клеток размеров порядка 3—5 мкм , наблюдается обратный эффект Фареуса—Линдквиста — рост кажущейся вязкости крови, поскольку на этом уровне определяющим фактором становятся клеточные свойства [ 24 , 128 ]. Значения сопротивления кровотоку на уровне микроциркуляции оказались существенно выше в условиях кровотока по сосудистой сети in vivo в сравнении с оценками, полученными в экспериментах in vitro при течении в стеклянных трубках.
Логично предположить, что сосудистая стенка, являясь активным участником циркуляции крови, вносит свой вклад в это несоответствие. В качестве одной из возможных причин несоответствия было названо наличие гликокаликса на поверхности эндотелиальных клеток. Эндотелий, длительное время считавшийся пассивной сосудистой оболочкой, в настоящее время рассматривается в качестве независимой системы, играющей важную роль в процессах тромбоза и тромболизиса, взаимодействия тромбоцитов и лейкоцитов с сосудистой стенкой, в регуляции сосудистого тонуса и пассажа крови [ 146 ]. Эндотелий экранирован от патогенных воздействий эндотелиальным гликокаликсом — гелеобразным отрицательно заряженным слоем, состоящим из сульфатированных гликозаминогликанов и протеогликанов, который выполняет защитную функцию в отношении эндотелиоцитов, уменьшая воздействие на них напряжения сдвига, индуцированного потоком крови [ 71 , 146 ]. Напряжение сдвига — это сила, прикладываемая к верхнему слою ламинарно текущей жидкости, вызывающая смещение нижележащих слоев относительно друг друга в направлении прикладываемой силы [ 112 ]. В случае повышения напряжения сдвига, опосредованного через гликокаликс, эндотелий увеличивает выработку оксида азота, вызывающего вазодилатацию и снижение напряжения сдвига. Под действием напряжения сдвига эндотелиоциты существенно усиливают выработку гиалуроновой кислоты в гликокаликсе, что также уменьшает напряжение сдвига. Повреждение гликокаликса нарушает эти механизмы и реакцию эндотелия на напряжение сдвига, что может приводить к развитию тромбоза и атеросклероза [ 4 ].
Более 80 лет назад А. Крог предложил модель транспорта кислорода в ткани, которая базировалась на процессе диффузии кислорода в направлении условного цилиндра цилиндра Крога , окружающего каждый капилляр. Эта модель продемонстрировала ограничения диффузии и смогла объяснить почему ткани с высоким уровнем потребления кислорода отличаются высокой плотностью капилляров. Также модель Крога показала, что недостаточно просто доставить к органу адекватное количество кислорода, необходимо еще и распределить его в точном соответствии с его потребностями [ 64 ]. Артериолы, которые контролируют сосудистое сопротивление в микрососудистой сети органа, а, следовательно, и приток крови, также отвечают за регуляцию распределения кислорода в пределах тканевого региона. Для обеспечения эффективного контроля, ответ микрососудов на изменяющиеся условия , например, повышенная потребность в кислороде, сниженная доставка кислорода должен быть тесно интегрирован в пределах микрососудистого русла. Клеткам эндотелия принадлежит определяющая роль в интеграции локальных стимулирующих сигналов, эта функция реализуется посредством межклеточной коммуникации в микрососудистом эндотелии [ 126 ] или трансдукцией сигнала в ответ на локальное напряжение сдвига, обусловленное изменениями микрокровотока [ 79 , 80 ]. К примеру, если сосудорасширяющий стимул возникает на уровне капиллярной сети, сосудистый эндотелий способствует проведению сигнала к артериолам, снабжающим эти капилляры, вызывая их дилатацию и тем самым увеличивая приток крови к данному региону.
Это было подтверждено другими исследователями на разных органах с использованием различных методических подходов [ 47 , 142 ]. Если кислород может перемещаться таким образом из артериол в капилляры, вполне возможно существование кислородного обмена и между капиллярами с различным уровнем кислорода, между артериолами и венулами. Кроме того, количественные оценки микрокровотка продемонстрировали значительную пространственную гетерогенность капиллярной перфузии [ 46 ]. Уникальные реологические свойства эритроцитов, циркулирующих в местах ветвления микрососудов эффект Фареуса и проскальзывание плазмы в точках бифуркации способствуют проявлению достаточно широкого диапазона распределения гематокрита в капиллярах и скоростей движения эритроцитов. Гетерогенность микрососудистого гематокрита, падение сатурации кислорода в прекапиллярной зоне и диффузионный обмен кислорода между микрососудами означают, что кровоток сам по себе не может быть адекватным индикатором адекватной доставки кислорода в ткани [ 46 ]. Это приобретает особое значение в плане регуляции кислородного снабжения, в особенности в условиях патологии и при исследовании доставки кислорода в условиях in vivo. Обмен нутриентов и метаболитов требует наличия проницаемого эндотелиального барьера, контролирующего пассаж биомолекул и жидкости между кровью и интерстициальным пространством. Что касается транспорта кислорода, три типа клеток внутри сосудистой системы гладкомышечные клетки сосудистой стенки, эндотелиоциты и эритроциты выполняют согласованную работу, чтобы обеспечить адекватный транспорт кислорода к месту его потребления [ 21 ].
Соответствие потребности в кислороде и его доставки в скелетные мышцы [ 123 ] и головной мозг [ 51 ] в определенной степени изучено, хотя обсуждение механизмов в основном сосредоточено на регулировании функции кровеносных сосудов, то есть на клетки, составляющие сосудистую стенку: эндотелиоциты и гладкие миоциты. В последнее время появляется все больше свидетельств того, что эритроциты наряду с транспортной функцией способны выполнять функции детекции гипоксии и локальной регуляции кровотока в соответствии с метаболическими потребностями тканевого микрокрайона, поскольку их свойства зависят от парциального напряжения кислорода. Например, было показано, что свойства эритроцитов претерпевают существенные изменения в ответ на физические нагрузки, которые сказываются на доступности кислорода и на его потреблении тканями [ 42 ]. Гипотеза о том, что эритроциты наряду с эндотелиоцитами и гладкими миоцитами сосудистой стенки выступают в качестве равноправных участников процесса регуляции микрокровотока в соответствии с локальными потребностями тканей выдвинута относительно недавно. Внутриэритроцитарные сигнальные пути регулируют высвобождение кислорода и модифицируют реологические свойства красных клеток крови, а также высвобождение ими вазоактивных соединений в ответ на воздействие специфических лигандов, сигнализирующих о потребности в кислороде посредством активации мембранных рецепторов эритроцитов [ 21 ]. Продолжительность жизни зрелого эритроцита составляет около 120 дней, большую часть из этого времени эритроциты находятся в системе микроциркуляции, где подвергаются значительным биомеханическим и биохимическим стрессовым воздействиям. Уникальная физиология эритроцитов позволяет ему адаптироваться к этим воздействиям и успешно функционировать в сложных условиях циркуляции [ 117 ]. В системной и легочной микроциркуляции эритроциты подвергаются высокоамплитудным деформациям, в результате чего происходят биофизические и биохимические изменения, ведущие к элиминации красных клеток крови из циркуляции ретикулоэндотелиальной системой.
Была выдвинута гипотеза о том, что многократные механические воздействия пассаж через микроканалы с применением методов микрофлюидики могут моделировать ускоренное старение. Эксперименты по искусственной ригидификации эритроцитов свидетельствуют о значительном ухудшении перфузии тканей при снижении деформируемости эритроцитов. В реальных условиях кровотока модификация деформируемости эритроцитов менее значима, поскольку они все же сохраняют некоторую хотя и сниженную способность к деформации и нарушения микрокровотока имеют место лишь в сосудах самого мелкого калибра, более крупные сосуды такие эритроциты проходят.