2 курс / Нормальная физиология / Физиология_крови_Липунова_Е_А_,_Скоркина_М_Ю_

ной «толпой», «сбежавшейся» в очаг по «зову» хемокинов и молекул адгезии и по инициативе антигенспецифичных лимфоцитов. Активированные макрофаги продуцируют интерлейкин-12, который является главным «промотором» дифференцировки Th1.

ГЗТ названа замедленной, т.к. между моментом попадания антигена в ткань и развитием характерного плотного очага воспаления проходит не менее 24-48 ч. После связывания антигена TCR Th1 около 1 ч требуется для синтеза первых цитокинов и экспрессии на мембране молекулы CD40L. Инфицированный макрофаг имеет больше шансов вступить во взаимодействие с иммунным Th1, т.к. Th1 своим рецептором TCR свяжет антиген именно на поверхности макрофага и на него же направит интерферон и CD40L.

Если макрофаг по каким-либо причинам не в состоянии расщепить внедрившийся в ткани антиген, то процесс иммунного ответа по типу ГЗТ затягивается и формируются гранулемы. Образование гранулем характерно для инфекций, вызванных, на-

пример, Mycobacterium tuberculossis: при легочной форме тубер-

кулеза гранулемы образуются в легких. В центре гранулемы – фиброзная ткань, по периферии – макрофагальный инфильтрат, возможен и синцитий из макрофагов. Гранулемы могут размягчаться, и наблюдается некроз. По мере накопления нерасщепленного груза на макрофагах возможен летальный исход.

Характеристика основных типов гиперчувствительности представлена в табл. 15.

			Таблица 15
	Особенности реакций гиперчувствительности
		(Р.В. Петров, 1981)
	Признак	Гиперчувствительность
		немедленного типа	замедленного типа
	1	2	3
		Анафилаксия, сыворо-	Туберкулез, туляремия,
	Клинические	точная болезнь, сенная
			бруцеллез, трансплан-
	проявления	лихорадка, астма, фено-
			тационные реакции.
		мен Артюса
		Сывороточные и другие	Вирусы, некоторые
	Антиген	растворимые белки, раз-	бактерии, транспланта-
		личные аллергены	ционные антигены, гап-
			тены

171

			Окончание табл. 15
	1	2	3
	Антитела в крови	Присутствуют	Отсутствуют или не иг-
			рают роли
	Сроки появления	Несколько минут	Не ранее 6-8 ч
	Гистология	Полиморфноядерная ин-	Мононуклеарно-
		фильтрация, экссудация	клеточная инфильтрация
	Пассивный перенос	Возможен	Невозможен
	Токсичность антиге-
	на для сенсибилизи-	Отсутствует	Резко выражена
	рованных лимфоци-
	тов
	Десенсибилизация	Успешна	Невозможна

Первая гуморальная форма ответа (ГНТ) связана с В-им- мунной системой, вторая (ГЗТ) – с Т-клеточной системой. В-сис- тема обусловливает иммунитет при многих бактериальных инфекциях, антитоксический иммунитет, анафилаксию, аллергии немедленного типа, ряд аутоиммунных заболеваний. Т-система обеспечивает иммунитет при большинстве вирусных инфекций, некоторых бактериальных инфекциях, аллергии замедленного типа, трансплантационный иммунитет, противоопухолевый иммунитет, некоторые виды иммунопатологии и старения.

3.4. РЕОЛОГИЯ КРОВИ

Реология (от греч. rheos – течение, поток и … логия) – совокуп-

ность методов исследования течения и деформации реальных сред, например, жидкостей, обладающих структурной вязкостью, дисперсных систем, обладающих пластичностью (Советский энциклопедический словарь / под ред. А.М. Прохорова. – М.: Советская энциклопедия, 1983. – С. 1116). Гемореология изучает деформацию и текучесть клеточных и плазматических компонентов крови. Интерес к гемореологическим исследованиям клиницистов, биологов, биофизиков обусловлен ролью нарушений реологических свойств крови в патогенезе многих заболеваний и слабой разработкой проблемы.

3.4.1. Роль реологии в клиническом исследовании крови

Гемореология изучает свойства потока крови и ее компонентов, реологию структур сосудистой стенки, с которыми кровь

172

или ее составляющие непосредственно контактируют, а также реологию жидкостей и структур, включая лимфу в периваскулярном (интерстициальном) пространстве, обозначенную термином «перигемореология» (из материалов Первого международного симпозиума по биореологии, Москва, 1963).

В последние годы исследования в области биореологии концентрируются на клеточном уровне, определяя таким образом направление развития биологии и клинической медицины в XXI веке. Цель биореологических исследований – изучение реологии материалов, биологических сред и процессов на всех уровнях организации живой системы. Биореология, как пограничная область знания, простирается от реологии макромолекул и их соединений до реологии клеток, тканей и органов. Во всех этих областях изучаются взаимодействия реологических и структурнофункциональных свойств систем (и материалов) при напряжениях разного уровня, направленных на движение и/или создание потока, в котором отражены функциональные свойства каждой составляющей биологической системы.

Классификация исследований в области биореологии:

–клиническая гемореология;

–реология циркуляции;

–клеточная реология;

–молекулярная реология;

–реология биологических жидкостей;

–реология твердых биотканей (в логике их отличие от крови также является тканью opганизмa, но только жидкой).

Предметом исследования клинической гемореологии являются синдром гипервязкости крови, клеточная гемореология, гемореологические аспекты микроциркуляции, патогенеза диабетической микроангиопатии, сдвиговые эффекты продукции вазоактивных субстанций из эндотелиальных клеток, вязкоупругость при коагуляции крови, тромбозы, гемореология при космических полетах и биомеханика тромбоцитов (Е.В. Ройтман, 2001).

Реология гемоциркуляции обеспечивает транспорт респираторных газов, питательных веществ, метаболитов, химических агентов, тепла и иммунных комплексов. Степень ее активности зависит от реологических свойств как самой крови, так и сосудов (сосудистой стенки). Реологические характеристики клеток влияют на их поведение и функцию в различных ситуациях. Пас-

173

сивная деформация эритроцитов и лейкоцитов необходима для их прохождения через микрососуды с диаметром, значительно меньшим диаметра самих клеток. Ответ таких клеток на прилагаемые к ним силы является предметом исследования клеточной реологии.

Лейкоциты активно покидают микроциркуляторное русло за счет локомоций после начальной адгезии к клеточной стенке и вновь адгезируют к определенным структурам. Физиологические основы этого феномена в настоящее время являются предметом интенсивного изучения. Наименее изучен процесс миграции клеток, в частности, метастатических клеток опухолей в системе циркуляции. Эндотелиальные клетки, выстилающие внутреннюю поверхность сосуда, находятся под постоянным действием напряжения сдвига, во многом модулирующих их секреторную функцию.

Реология исследует течение и деформации реальных сплошных сред. Рассмотрим некоторые физические модели сплошных сред.

Течение Куэтта. Примером может служить течение жидкости, формирующееся между двумя параллельными пластинами, из которых нижняя закреплена, а верхняя движется с постоянной скоростью – U. Реальная жидкость оказывает сопротивление этому «сдвигу», поэтому для поддержания движения необходимо, чтобы на верхнюю пластину действовала постоянная сила, и тем большая, чем выше скорость. Движение жидкости в зазоре создает линейное распределение скорости:

Uy Vxy h ,

т. е. скорость движения жидкости пропорциональна расстоянию от нижней пластины.

В сдвиговом потоке возникает деформация (γ) – изменение относительного положения частиц тела, связанное с их перемещением, или изменением взаимного расположения частиц среды.

γ = dy/dx.

Изменения деформаций во времени характеризуются их скоростями: ε = dy/dt (с ').

Скорость сдвига – наклон dv/dу, равный в конкретном случае отношению U/h, или различие скоростей слоев в радиальном

174

направлении, носит название «скорости сдвига» и обозначается (гамма с точкой). Единица измерения скорости сдвига – с-1(s -1):

dVy

dx

Скорость сдвига представляет собой меру деформации в единицу времени или градиент скорости двух смежных слоев жидкости при наличии их смещения относительно друг друга, т. е. быстроту изменения скорости перпендикулярно ее направлению.

Напряжение сдвига – тангенциальная касательная сила, приложенная к единичной площадке (участку), которая обусловливает скольжение слоев жидкости друг за другом и, следовательно, создает поток:

dF/dS

Напряжение сдвига обозначается τ, реже – σ, единица измерения – Паскаль (Па = Н/м2).

Вязкость обозначается η и измеряется в Па·с(Ра · s), для крови – вмПа·с(mPa·s).

Вязкость – характеристика внутреннего трения («связанности») – материальное свойство жидкости, мера сопротивления элементов жидкости скользящему (ламинарному) течению.

Деформируемые среды подразделяют на жидкости и твер-

дые тела. В жидкостях при приложении к ним касательных напряжений, постоянных во времени, происходит течение, т. е. деформация неограниченно возрастает.

Различают изотропные и анизотропные деформируемые среды. В изотропной среде нет преимущественных направлений, анизотропия реологических свойств связана с ориентацией структурных элементов. В жидкостях возможна спонтанная анизотропия, вызываемая молекулярными механизмами, анизотропия за счет внешних факторов и анизотропия, индуцированная течением.

Деформируемые среды подразделяют на сжимаемые и несжимаемые. Все реальные среды обладают хотя бы минимальной, но конечной сжимаемостью. В общем случае движение несжимаемой жидкости представляется в виде суммы двух слагае-

175

мых, одно из которых связано с распределением скоростей, а другое – только с условиями для давления на границе жидкости.

Несжимаемая жидкость называется ньютоновской, для нее справедлив закон вязкого трения Ньютона, где вязкость зависит только от температуры, а для жидких смесей – от температуры и концентрации компонент (В.А. Левтов и соавт., 1982).

Все остальные жидкости называются неньютоновскими, или нелинейновязкими. Причины неньютоновости обусловлены наличием в жидкости взвешенных частиц, крупных молекул или молекулярных агрегатов, с собственными свойствами структурных элементов: деформабельностью, способностью объединяться в агрегаты и особенностями движения структурных компонентов – вращение и ориентация в потоке.

Жидкости, в которых эти процессы протекают не настолько быстро, чтобы можно было пренебречь начальным и промежуточными состояниями, обладают свойством тиксотропии – зависимостью вязкости жидкости от параметра, который характеризует ее внутреннюю структуру, изменяющуюся во времени вследствие распада и образования агрегатов (в крови – эритроцитов). Тиксотропия проявляется в виде петли гистерезиса – несовпадения кривой течения, полученной при увеличении скорости

.

сдвига ( ), с кривой течения, регистрируемой при уменьшении скорости сдвига (τ).

В некоторых неньютоновских жидкостях наблюдается скачкообразный переход от почти упругих деформаций при малых напряжениях к вязкому течению, когда напряжение превышает определенный порог, называемый предельным напряжением сдвига, предел текучести, обозначаемый как τ0 (мПа), а жидкости, обладающие пределом текучести, называют бингамовскими.

Условия потока (условия, при которых существует течение жидкости) определяются геометрией сосуда и прилагаемыми усилиями. Факторы, определяющие условия потока крови:

–диаметр сосуда и его изменение при вазоконстрикции и вазодилятации;

–прилагаемое (движущее) давление крови: например, разница давлений на артериальном и венозном концах кровеносного сосуда;

–взаимодействие клеток крови, которое зависит от величи-

ны гематокрита, скорости потока, близости к сосудистой стенке, физических свойств соседних клеток.

176

Текучесть (fluidity) – качественная характеристика крови, свойство, обратное вязкости, т. е. «легкость», с которой течет жидкость. Безъядерные эритроциты также способны к течению. Текучесть эритроцитов зависит от их способности адаптироваться к условиям потока в разных регионах сосудистого русла (т. е. от способности деформироваться). Текучесть измеряется в единицах, обратных вязкости (Па·с) -1. Предел текучести τ0 крови не превышает 0,022 Н/м2.

3.4.2. Методы гемореологического исследования

Реологические свойства крови являются посредниками между физиологическими системами: гемодинамикой и гемокоагуляцией. На практике изменения реологических свойств крови становятся звеном патогенеза, которое реализует клинические проявления внутрисосудистых нарушений кровотока. Клиническая гемореология связана с такими сторонами патогенеза, как синдром гипервязкости крови, гемореологические аспекты нарушения микроциркуляции, патогенез диабетической микроангиопатии, вязкоупругость при коагуляции крови и тромбозе, сдвиговые эффекты продуцирования (высвобождения) вазоактивных субстанций из эндотелиальных клеток сосудов, биомеханика тромбоцитов и др.

Конечной целью гемореологических исследований является изучение роли реологических нарушений в патогенезе различных заболеваний и состояний и их влияния на протекание патологического процесса и клиническую картину. Коррекция гемореологических нарушений обусловливает характер и выбор методов терапии.

Использование гемореологических методов терапии рекомендуется проводить в режиме лабораторного мониторинга и требует обязательного контроля. Диагностическое значение реологических исследований наиболее явно проявляется в ситуациях, связанных с развитием тромботических и/или геморрагических осложнений, включая активации диссеминированного внутрисосудистого свертывания крови. Прогностические свойства гемореологических показателей обусловлены тем, что вязкость крови является первичным регулятором кровяного давления

(Е.В. Ройтман, 2001).

177

Основной метод гемореологии – вискозиметрия – измерение вязкости крови; будучи неньютоновской жидкостью, ее кажущаяся вязкость зависит от сдвиговых усилий (напряжение сдвига и скорость сдвига). Измерение кажущейся вязкости крови потенциально чувствительно к гематокриту (Hct), вязкости плазмы ( р), агрегации эритроцитов и способности их к деформации. Однако зависимость вязкоупругости цельной крови от Hct может рассматриваться с позиций сравнения патологических (опытных) образцов крови с условно нормальными (контрольными).

Для составления полноценной гемореологической картины все более широкое распространение в клинике (и лабораторном эксперименте) приобретают методы исследования агрегометрии и деформируемости (деформабельности) эритроцитов.

Для полноценного включения гемореологических исследований в клиническую практику и научные исследования необходимы: унификация методов и оборудования; использование единых терминов, понятий и единиц измерения; внедрение методов контроля качества; использование формализованных протоколов записи результатов гемореологического обследования; разработки по классификации гемореологических нарушений (Е.В. Ройт-

ман, 2001).

Вискозиметрия. В качестве материала для исследования обычно используются венозная кровь, стабилизированная гепарином (10-20 ЕД/мл крови), трилоном Б (0,3 мл 7%-ного раствора на 10 мл крови) или ЭДТА (3,4-4,8 ммоль/л), а также плазма и сыворотка крови. Кровь получают через иглу или канюлю (с широким просветом для предотвращения сдвигового повреждения эритроцитов) в шприц или пробирку, обработанные или содержащие антикоагулянт. Для исключения гемодилюции пробы крови целесообразно использовать сухие антикоагулянты. По этой же причине не рекомендуется применять в качестве стабилизатора крови 3,8%-ный раствор цитрата натрия, поскольку соотношение кровь / антикоагулянт (9:1) сопровождается 10%-ной гемодилюцией и искажает результаты.

Вискозиметрию гепаринизированной крови проводят в течение первых 1,5-2 часов, а стабилизированной трилоном Б – не позднее 6 часов после взятия крови.

178

Исследование вязкости цельной крови выполняют при нативном и стандартном (40%) гематокрите.

Правила исследования в вискозиметрии: 1) перед измерением проба крови должна быть аккуратно (без образования пузырей) перемешана для исключения влияния на результаты спонтанной агрегации эритроцитов в процессе хранения пробы; 2) определение вязкости крови проводят в диапазоне скоростей сдвига от 1 до 500 с-1 (наиболее целесообразно – при скоростях сдвига 1, 5, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300 и 500 с-1 для вискозимет-

ров с дискретной установкой скоростей сдвига), поскольку полная дезагрегация клеточных конгломератов, например, при гиперагрегационном синдроме, может наступить при скоростях сдвига, больших, чем 300 с-1 (в системах, в которых задаются напряжения сдвига, следует использовать диапазон = 0,002-2,5 Н/м2. Начинают измерение с высоких скоростей сдвига к низким; желательно проводить измерение также в обратном порядке – от низких скоростей сдвига – к высоким; 3) при определении величины кажущейся вязкости крови необходимо результат подкреплять значением скорости сдвига. Результаты вискозиметрии можно выражать графически (рис. 21, 22).

Рис. 21. Зависимость напряжения сдвига ( )

.

от скорости сдвига ( ) (Е.В. Ройтман, 2001)

Исходное требование к оборудованию – определение для каждого (типа) прибора референтных величин – выполняется на основе анализа реологических свойств крови внутри референтной популяции, которая составляется из здоровых мужчин в возрасте

179

20-30 лет, без хронических заболеваний, не курящих, не употреблявших алкоголь или лекарства перед исследованием и обладающих Hct, MCV в пределах нормального диапазона. Следует учитывать, что климатические и географические факторы существенно влияют на диапазон референтных величин.

Рис. 22. Зависимость вязкости от скорости сдвига (кривая вязкости – viscosity curve). В координатах:

вязкость ( , мПа·с) как функция от скорости сдвига ( , с-1) (Е.В. Ройтман, 2001)

Для корректного проведения гемореологических исследований (вискозиметрии и агрегатометрии) аппаратура должна соответствовать следующим требованиям:

в основу инженерного решения конструкции прибора положена общепринятая общая реологическая теория (например, куэттовское течение для вискозиметров типа «цилиндр – цилиндр»);

в системах «цилиндр – цилиндр» зазор между цилиндрами должен быть порядка 1 мм; в капиллярных вискозиметрах диаметр капилляра не должен превышать 1 мм;

кривая течения процесса строится в диапазоне скоростей сдвига от 1с-1 до 500 с-1 в режиме увеличения и снижения скорости сдвига;

обладать возможностью термостатирования образца крови

вдиапазоне 25-40 С.

Для клинической агрегатометрии исходная кровь стабилизируется гепарином или трилоном Б, так же, как и для вискозиметрии.

180