Szybkie nagranie wideo rozwiązuje jedną z największych tajemnic związanych z przepływem krwi przez człowieka

Czerwone krwinki to elastyczne, dwuwklęsłe dyski, które spędzają swoje życie zawieszone w osoczu krwi. Stanowią one zdecydowanie największy składnik zwykłej krwi i tym samym odgrywają niezwykle ważną rolę w jej przepływie przez organizm.



W normalnych warunkach czerwone krwinki układają się razem, tworząc struktury zwane rulonami, przypominające cylindryczne paczki monet. Te stale się tworzą i rozpadają, ale mogą się też plątać. Kiedy tak się dzieje, krew staje się gęstsza i ostatecznie krzepnie.

Ale łatwo sobie wyobrazić, że te struktury rouleaux mogą powodować problemy, gdy naczynia krwionośne stają się mniejsze – najmniejsze naczynia są nieco większe niż same czerwone krwinki.





Ale hematolodzy od dawna wiedzą, że tak się nie dzieje. Okazuje się, że krew ma wyjątkową właściwość, która zapobiega tego rodzaju skręcaniu się – staje się cieńsza i rzadsza, gdy przepływa przez mniejsze kanały. Tylko dlaczego tak się dzieje, jest tajemnicą.

Ale dzisiaj Manouk Abkarian i na Uniwersytecie w Montpellier we Francji oraz kilku kumpli twierdzą, że ustalili, co się dzieje. Ci faceci używali szybkich kamer wideo do rejestrowania zachowania czerwonych krwinek w tych samych warunkach, w jakich znajdują się komórki w ludzkim ciele. I mówią, że ich wyniki obalają konwencjonalne myślenie o roli czerwonych krwinek we krwi.

Najpierw trochę tła. Właściwość, która sprawia, że ​​krew jest cieńsza, gdy przepływa przez mniejsze naczynia, jest znana jako rozrzedzenie ścinaniem. Występuje, gdy siły w jednej części cieczy różnią się od sił w innej, powodując naprężenie ścinające. Fizycy nazywają ciecze, które zachowują się jak płyny nienewtonowskie.



Naprężenia ścinające występują naturalnie w przepływie przez każde naczynie. Dzieje się tak, ponieważ płyn najbliżej powierzchni naczynia porusza się wolniej niż płyn w środku, co powoduje naprężenie ścinające. Ale w jaki sposób naprężenie ścinające powoduje, że krew cieknie?

Częścią zagadki jest to, że biolodzy od dawna wiedzą, że osocze krwi jest płynem newtonowskim — na jego lepkość nie ma wpływu naprężenie ścinające. Zatem każde zachowanie nienewtonowskie musi być spowodowane przez czerwone krwinki, które są zawieszone w osoczu krwi i stanowią do 45% krwi.

W latach 70. hematolog zaczął badać zachowanie tych komórek zawieszonych w wodnych roztworach polisacharydów dekstranu, które, jak sądzono, naśladowały warunki w organizmie. Odkryli, że czerwone krwinki przewracają się jak monety, gdy naprężenie ścinające jest niskie. Jednak wraz ze wzrostem naprężenia ścinającego komórki orientują się zgodnie z przepływem i stają się stabilne. W rzeczywistości komórki wydłużają się w kierunku przepływu, tworząc spłaszczone elipsoidy.

Doprowadziło to do powstania wpływowej teorii przepływu krwi. Ta teoria sugerowała, że ​​w takich okolicznościach krwinki czerwone zachowują się jak kropelki cieczy. Innymi słowy, krew zachowuje się jak emulsja.



to planeta najbardziej podobna do Ziemi

Ale komórka może zachowywać się jak kropla tylko wtedy, gdy jej błona zachowuje się jak płyn. A to ma kilka ważnych konsekwencji.

Kiedy komórki tworzą spłaszczone elipsoidy, siły ścinające powodują ich obrót. Cytoplazma wewnątrz komórki jest bardziej lepka niż płyn na zewnątrz, więc błona musi obracać się szybciej niż cytoplazma wewnątrz. Z boku wyglądałoby to jak ruch gąsienicy czołgu.

Tak zwane stąpanie po zbiorniku stało się pozornie dobrze znanym zjawiskiem dla czerwonych krwinek poruszających się w małych naczyniach krwionośnych.

Ale Abkarian i spółka twierdzą, że ta teoria zachowania czerwonych krwinek jest błędna. Na początek zwracają uwagę, że wczesne roztwory polisacharydów dekstranu nie odtwarzały dokładnie warunków w organizmie. Mówią również, że błony czerwonych krwinek nie mogą zachowywać się jak płyn, a zatem chodzenie po zbiorniku jest niemożliwe.

Zamiast tego używają szybkich kamer wideo do rejestrowania zachowania czerwonych krwinek w mikrokanałach w temperaturze ciała w roztworach dekstranu, które naśladują lepkość, osmolarność i pH krwi. Następnie zróżnicowali naprężenie ścinające doświadczane przez czerwone krwinki, kontrolując szybkość przepływu.

Wyniki stanowią ciekawą lekturę. Abkarian i wsp. twierdzą, że lepkość krwi podlega serii niezwykłych przemian wraz ze wzrostem naprężeń ścinających i że są one wynikiem złożonych zmian w zachowaniu czerwonych krwinek.

dlaczego wikipedia jest niewiarygodna?

Na początku czerwone krwinki wirują jak monety we krwi. Jednak wraz ze wzrostem naprężeń ścinających to spadanie zmienia się w ruch toczenia. Komórki wydają się toczyć po bokach, jak uciekające opony. A wraz ze wzrostem proporcji komórek, które to robią, lepkość płynu spada.

Ale toczenie różni się znacznie od stąpania w zbiorniku, w którym membrana działa jak płyn. Rzeczywiście, Abkarian i współpracownicy twierdzą, że kluczową cechą tego zachowania jest to, że błony czerwonych krwinek nie działają jak płyny.

W miarę dalszego wzrostu naprężeń ścinających komórki zaczynają się zgniatać, co powoduje, że przepływ ma mniejszą powierzchnię. To prowadzi do dalszego przerzedzania, mówią Abkarian i spółka.

A gdy naprężenie ścinające wzrasta jeszcze bardziej, czerwone krwinki ulegają zniekształceniu, tworząc trzy lub sześć płatów. Nie jest jasne, jak to się dzieje, ale przyczynia się to do ścieńczenia, umożliwiając komórkom fałdowanie się, a tym samym jeszcze większe zmniejszenie ich powierzchni.

Zespół poparł swoje obserwacje, tworząc komputerowy model komórek, który odtwarza to zachowanie po zastosowaniu tych samych naprężeń ścinających.

To ciekawy wynik. Oznacza to, że teoria płynnych kropli krwinek czerwonych jest błędna i krew nie zachowuje się jak emulsja. Rzeczywiście, obserwowane zachowanie jest możliwe tylko wtedy, gdy błona krwinek czerwonych nie staje się płynna, a tym samym skuteczniej oddziela osocze od cytoplazmy wewnątrz komórki. Brak płynności błony dla kontrastu o wysokiej lepkości między płynami wewnętrznymi i zewnętrznymi jest kluczową cechą, która kontroluje zachowanie czerwonych krwinek, mówią Abkarian i spółka.

Nowe myślenie ma kilka ważnych implikacji. Hematolodzy wykorzystali ideę krwi jako emulsji do wyjaśnienia różnych zjawisk fizjologicznych. Na przykład stąpanie po zbiorniku jest kluczową częścią teorii wyjaśniającej, w jaki sposób czerwone krwinki uwalniają ATP. Nasze badanie kwestionuje znaczenie podobnej do kropli analogii dla dynamiki czerwonych krwinek w wyjaśnianiu tych zjawisk, twierdzą naukowcy.

Żywe płyny, takie jak krew, są niezwykle ważne. Zatem lepsze zrozumienie ich zachowania nieuchronnie pomoże naukowcom radzić sobie z nim skuteczniej. Ciekawie będzie zobaczyć, jak odwrócenie tego konwencjonalnego myślenia wpłynie na tę dziedzinę.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1608.03730 : Nowe spojrzenie na rozrzedzenie krwi przez ścinanie

ukryć

Rzeczywiste Technologie.

Kategoria

Bez Kategorii

Technologia

Biotechnologia

Polityka Techniczna

Zmiana Klimatu

Ludzie I Technologia

Dolina Krzemowa

Przetwarzanie Danych

Magazyn Mit News

Sztuczna Inteligencja

Przestrzeń

Inteligentne Miasta

Blockchain

Historia Funkcji

Profil Absolwenta

Połączenie Absolwentów

Funkcja Wiadomości Mit

1865

Mój Widok

77 Msza Św

Poznaj Autora

Profile W Hojności

Widziany Na Kampusie

Listy Absolwentów

Aktualności

Wybory 2020

Z Indeksem

Pod Kopułą

Magazyn Informacyjny Mit

Wąż Pożarowy

Nieskończone Historie

Projekt Technologii Pandemicznej

Od Prezydenta

Przykrywka

Galeria Zdjęć

Zalecane