Fartøjet ikke taget:Forståelse af uforholdsmæssig blodgennemstrømning

Hver gang et blodkar deler sig i mindre kar, røde blodlegemer (RBC'er) får samme beslutning:Tag venstre kapillær eller højre. Selvom man måske tror, ​​at RBC'er ville dele sig jævnt ved hver gaffel på vejen, det vides, at i nogle sammenhænge, RBC synes at foretrække det ene fartøj frem for det andet. En ny computermodel ser ud til at afgøre, hvorfor RBC'er opfører sig på denne måde, frigøre et af de største mysterier i vores vaskulære system

Et par forskere fra Rutgers University har demonstreret en ny direkte numerisk simulering i Væskers fysik , som forudsiger strømmen af ​​RBC'er gennem kroppens netværk af kapillærer. Ved at opbygge et netværk af virtuelle kapillærer, teamet fandt ud af, at strømmen gennem såkaldte moderfartøjer ikke kun undertiden kan blive skæv, hvilket fører til en ujævn fordeling af RBC'er i datterfartøjer, men disse kryds skifter også mellem en jævn og ujævn strøm over tid.

"Dette er det biologiske problem, der har enorm betydning i sunde tilstande og sygdomstilstande, "sagde Prosenjit Bagchi, en af ​​forfatterne til papiret. "Disse fænomener har været kendt i århundreder, men hvad angår højfidelitet beregningsmodellering, der har ikke været meget. "

Bagchi ligner opdeling af blodlegemer ved bifurkationer langs blodkar med biler i trafikken, hvor, Sommetider, omveje sker. Alt fra en skade, til en blokeret kapillær, til en tumor, der skaber nye kar til at fodre sig selv, kan føre til, at et blodkar falder ud af brug. "Når det kommer til blodkar, vi bruger eller mister det, "Sagde Bagchi." Hvis en by ser, at ingen kører på en bestemt vej, de holder op med at følge med og kan kassere det. Mikrovaskulære netværk ændrer konstant deres arkitektur, selv i aldringsprocessen. "

En fremtrædende metode til at modellere partitionering af røde blodlegemer, kaldet plasma skimming, gør røde blodlegemer som uendeligt små prikker, der bevæger sig gennem et blodkar. Bagchis gruppe blev overrasket over at erfare, hvor meget denne teknik forudsiger opdelingsadfærden og fører til en meget uensartet fordeling af celler i et netværk. Ved at overveje effekten af ​​cellestørrelsen, kendt som cellescreening, teamet modellerede flow med meget mindre heterogenitet i celledistribution.

Gruppens arbejde kaster nyt lys over en mangeårig antagelse om, at blodkar -splittelser enten distribuerer RBC'er proportionelt eller uforholdsmæssigt med hensyn til flow. I stedet, deres fund viste, at fartøjer kan skifte mellem jævn og ujævn partitionering, baseret på faktorer, herunder opstrøms mekanismer, der flytter RBC'er til den ene side af moderfartøjet, samling af RBC'er på forgreningspunkter, eller ændringer i strømningsmodstand i datterbeholderne.

Bagchi sagde, at han håber, at hans fund og model vil vise sig at være et nyttigt værktøj for forskere, der ønsker at bedre forstå blodgennemstrømningen i mikrovaskulære netværk. I fremtiden, hans team ser mod andre partikler, herunder hvordan lægemiddelpartikler fordeles, til præcist at forudsige deres transport gennem kapillærnetværk.