Деформируемость эритроцитов: физиологические аспекты. Реологические свойства крови

ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ ЭРИТРОЦИТОВ: ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

2001г.

Гродненский медицинский университет Беларуси, Гродно

АННОТАЦИЯ

Анализируются литературные и собственные данные о физиологической роли деформируемости эритроцитов, общих механизмах ее изменений и нарушений, методах оценки, а также необходимости учета данного свойства крови при оценке различных состояний организма. Данный показатель является одной из наиболее лабильных характеристик крови, который чувствительно реагирует на изменения практически любого метаболического процесса в эритроцитах, и в целом всего организма. Отмечаемое ухудшение деформируемости эритроцитов при различных видах кислородной недостаточности ограничивает оптимальное функционирование системы транспорта кислорода на различных её уровнях: сердце, сосудистое русло, кислородтранспортная функция крови. В условиях гипоксии изменения показателей кислородтранспортной функции крови, процессов перекисного окисления липидов и антиоксидантной системы коррелируют с ухудшением деформируемости эритроцитов, что позволяет рассматривать этот показатель как интегральный критерий не только тяжести нарушений кислородного обеспечения, но и прооксидантно-антиоксидантного состояния организма. Деформируемость эритроцитов участвует в формировании адекватного потока кислорода в ткани в соответствии с их потребностью в нем, а его ухудшение содействует перераспределению использования кислорода с оксидазного пути на оксигеназный. Оценка данного показателя чрезвычайно важна для характеристики функционального состояния организма.

ВВЕДЕНИЕ

При изучении проблемы транспорта кислорода не уделяется должного внимания оценке реологических свойств крови, несмотря на то, что последние годы значительно расширились наши знания в этой области. В данном обзоре на основе анализа литературных и собственных данных изложены современые представления о физиологической роли деформируемости эритроцитов (ДЭ), общих механизмах ее изменений и нарушений, необходимости учета данного свойства крови при оценке различных состояний организма, а также методах оценки.

Цельная кровь с точки зрения биореологии является аномальной, неньютоновской жидкостью, так как её поведение в области малых скоростей сдвига не подчиняется закону Ньютона. Вязкость крови убывает по мере увеличения градиента скорости сдвига (от 0 до 200 с^-1), а затем становится практически неизменной, асимптотической (Рис.1). Реологические свойства крови определяются различными факторами, которые условно подразделяются на гемодинамические, клеточные, плазменные, факторы взаимодействия и внешних условий [23]. Ключевая роль в формировании реологического поведения крови принадлежит форменным элементам, и прежде всего Э, на объемную долю которых приходится до 98 %. Нормальный Э человека в стационарных условиях имеет двояковогнутую дискоидную форму, за счет этого его общая площадь увеличивается на 20 % в сравнении со сферой такого же объема. Внутриэритроцитарная жидкость, содержащая гемоглобин, имеет вязкость около 7 сПз, что значительно выше, чем значение вязкости цельной крови [20]. Механические свойства Э обусловлены их Д, т.е. способностью измененять форму клетки под действием внешних сил. Это свойство определяет аномальное поведение крови в диапазоне скоростей сдвига от 50 до 150-200 с^-1.

 рис 1. Реологические свойства крови.

ЗНАЧЕНИЕ ДЕФОРМИРУЕМОСТИ ЭРИТРОЦИТОВ

Нормальные Э, находящиеся в концентрированных суспензиях, при очень низких скоростях сдвига значительно деформируются, а при более высоких (200 и выше сек^-1) уподобляются в своем поведении твердым частицам. В цельной крови эта закономерность имеет место и при меньших скоростях сдвига (около 150 сек^-1) [14]. За счет дезагрегации вязкость крови уменьшается от 110 - 120 до 10 сПз, а деформации эритроцитов - от 10 до 2 сПз.

Во время движения крови по сосудистому руслу Э постоянно находятся в деформированном состоянии, при этом отмечается ротация мембраны относительно внутриэритроцитарного содержимого, этот феномен получил название "гусеница танка" [2], значительно меняется форма и размеры Э (Рис.2). Особенно существенные изменения формы Э наблюдаются в микроциркуляторном русле, некоторые капилляры которого имеют диаметр около 2 и менее мкм. Прижизненная микроскопия показала, что Э, движущиеся в капилляре, подвергаются значительным деформациям, приобретая при этом разнообразные формы [27]. В соответствии с законами гидродинамики Э располагается в капилляре вдоль его оси, при этом его вращение прекращается, но деформация типа растяжения возрастает. В сдвиговом потоке Э испытывают два типа кинематического поведения: ротацию и стабильную ориентацию с удлинением [15]. Нормальные Э способны значительно деформироваться, не меняя при этом своего объёма и площади поверхности [14]. Эта особенность движения Э в потоке имеет чрезвычайно важное значение для поддержания оптимальности процессов диффузии газов. Показано, что при улучшении деформабельных свойств Э повышается перенос в ткани кислорода [71], а при их ухудшении поступление кислорода в ткани снижается, тканевое pO₂ падает [53].

рис 2. Изменения дискоидной формы эритроцитов при его деформации, возникающей при различных напряжениях сдвига .

В капилляре контур сечения эритроцитарного диска в горизонтальной и вертикальной плоскостях уменьшается более чем в два раза, а в сагитальной, наоборот, растягивается во столько же раз [16]. В сосудистом русле Э перемещаются в плазме крови не хаотично, а в постоянном вращательном движении, совершая вокруг своей оси до 90 об/сек [19]. Такое поведение присуще только безъядерным Э человека и млекопитающих, которые являются уникальными и сверхспециализированными клетками крови, идеально приспособленными для максимального связывания кислорода и поступления его из капилляров в ткани [77]. Особенно велико значение ДЭ для микроциркуляции на отдельных