ИСТИНА

Одной из важнейших проблем современной биореологии является понимание механизмов тромбообразования в условиях артериального русла. До сих пор не определена роль плазменного звена гемостаза на начальных этапах формирования тромба. Известно, что в присутствии потока каскад реакций свертывания крови демонстрирует пороговое поведение по нескольким ключевым параметрам ─ скорости сдвига, поверхностной плотности тканевого фактора, и размеру области повреждения [1,2]. Целью данной работы является анализ пространственно-временной динамики плазменного звена гемостаза в условиях высокой плотности тканевого фактора и артериальной скорости сдвига при помощи экспериментальной и теоретической моделей. Для постановки экспериментов in vitro использовались плоскопараллельные проточные камеры. На активированную пластиковую поверхность локализовано наносились везикулы, содержащие белок тканевой фактор, участвующий в активации свёртывания крови по внешнему пути. Через данную систему с фиксированной скоростью прокачивалась свободная от тромбоцитов плазма здоровых доноров, и при помощи методов флуоресцентной микроскопии проводилась детекция процесса формирования фибринового сгустка в области активатора, после чего анализировалось его пространственно-временное распределение. Для описания экспериментальных данных привлекалась редуцированная математическая модель свертывания крови. В качестве программного инструмента использовался пакет Comsol, использующий метод конечных элементов для исследования стационарных численных решений уравнения Навье-Стокса, а также специальный блок для решения нестационарных задач в системах с химическими реакциями, конвекцией и диффузией веществ в двумерной постановке. Экспериментальные данные, полученные для длины области с активатором в 1 мм, свидетельствуют о том, что фибриновый сгусток растет против потока в области, содержащей активатор, а также в направлении к центру канала (от поверхности с активатором) с переменной скоростью, имея тенденцию к остановке роста. Данные результаты были использованы для валидации редуцированной модели наработки тромбина. Результат численного анализа динамики генерации тромбина в условиях высоких скоростей сдвига и малых длин повреждения (<50 мкм) показал, что для достижения пороговой концентрации тромбина в интервале нескольких десятков секунд, необходимо иметь защиту плазменного каскада реакций от смыва потоком. В качестве такой защиты в модели был рассмотрен тромбоцитарный тромб, непроницаемый для потока жидкости, но проницаемый для переноса веществ, генерируемых с поверхности. Тромбы моделировались в приближении полусфер различного радиуса. В результате моделирования была получена зависимость минимальной высоты тромба, оказывающего существенное защитное действие, от длины повреждения. Полученные экспериментальные и теоретические результаты показали, что надпороговая генерация тромбина и формирование фибрина в условиях артериальных скоростей потока возможна только в случае достаточной длины повреждения. Разработанная математическая модель начальных этапов наработки тромбина демонстрирует необходимость защиты от ингибирующего действия потока в случае малых длин повреждения. Таким образом, разработанная модель позволяет предсказывать возможность наработки тромбина в зависимости от локальных биохимических, геометрических и гемодинамических параметров повреждения сосуда. 1. Blood flow controls coagulation onset via the positive feedback of factor VII activation by factor Xa/Alexey M. Shibeko, Ekaterina S. Lobanova, Mikhail A. Panteleev and Fazoil I. Ataullakhanov/BMC Systems Biology/2010 2. Threshold Response of Initiation of Blood Coagulation by Tissue Factor in Patterned Microfluidic Capillaries Is Controlled by Shear Rate/Feng Shen, Christian J. Kastrup, Ying Liu, and Rustem F. Ismagilov/ATVB/2008