РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
МИНЗДРАВСОЦРАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КАФЕДРА ПАТОФИЗИОЛОГИИ
______________________________________________________
ПАТОФИЗИОЛОГИЯ
ГЕМОРЕОЛОГИИ
И
МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ
Москва
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
МИНЗДРАВСОЦРАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КАФЕДРА ПАТОФИЗИОЛОГИИ
Рекомендуется Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию Российской федерации в качестве учебного пособия для студентов медицинских ВУЗов
ПАТОФИЗИОЛОГИЯ
ГЕМОРЕОЛОГИИ
И
МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ
Москва
Патофизиология гемореологии и микроциркуляции. Методическая разработка для самостоятельной работы студентов лечебного, педиатрического и стоматологического факультета. Под редакцией проф. Г.В.Порядина, М., РНИМУ, 2011.
Данное пособие предназначается для работы как в аудитории, так и во внеаудиторное время и направлено на изучение современных представлений о гемореологии, микроциркуляции, основных форм их нарушений, их влияния на функции органов и систем и принципов коррекции этих нарушений.
Пособие составлено в соответствии с утвержденной Минздравом РФ программой и новым учебным планом для высших медицинских учебных заведений.
Составитель: доц. Н.Л.Богуш.
Под редакцией проф. Г.В.Порядина.
Подготовка издания: проф. Ж.М.Салмаси.
ã Российский национальный исследовательский медицинский университет, 2011
ã Богуш Н.Л.
ИНФОРМАЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ
РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРОВИ В НОРМЕ
И ПАТОЛОГИИ
Реология (от греч. rew - теку и logoz - наука) - учение о деформациях и течении жидкостей. Единицами измерения являются сила сдвига и скорость сдвига, а их отношение называется вязкостью и выражается в сотых долях пуаза (сП). Таким образом, вязкость представляет собой величину внутреннего трения, или свойство жидкости оказывать сопротивление при смещении слоев. Чем меньше вязкость, тем больше текучесть, и, наоборот, чем больше вязкость, тем меньше (хуже) текучесть.
С позиций реологии жидкости можно разделить на ньютоновские, к которым применим закон И. Ньютона о ламинарном течении вязкой жидкости и к которым относятся истинные растворы - вода, масло, и неньютоновские, объединяющие суспензии, такие как, например, кровь, молоко, мокрота. Кровь как суспензия имеет 3 принципиальные отличия в текучести по сравнению с ньютоновскими жидкостями.
1. Вязкость крови меняется в зависимости от скорости ее тока (истинный раствор не меняет свою вязкость при любой скорости движения или в покое, если температура и давление постоянны).
2. Кровь протекает по трубочкам=сосудам с различным диаметром. При изменении диаметра сосуда вязкость крови изменяется, наименьшая она в капилляре - 1,7-2,0 сП).
3. Вязкость крови меняется в зависимости от соотношения форменных элементов и плазмы, которое различно в разных участках сосудистой сети (местный гематокрит), и может изменяться при изменении скорости кровотока (см. рис. 1), а также при некоторых патологических состояних.
Рисунок 1. Изменение местного гематокрита в микроциркуляторном русле в зависимости от скорости кровотока в приводящих артериях [по Мчедлишвили, 1970].
Кровоток через систему микроциркуляции определяется в первую очередь реологическими свойствами крови, меняющимися при патологии и особенно значительно при терминальных состояниях. Вязкость цельной крови составляет в норме около 4-5 сП (в 1,5 раза выше вязкости плазмы), а в патологических условиях колеблется между 1,7 – 22,6 сП.
Рассмотрим основные факторы, влияющие на реологические свойства крови.
1. Вязкость крови находится в обратной зависимости от скорости ее движения: чем меньше скорость, тем больше вязкость и хуже текучесть. Понижением скорости тока обусловлены, в частности, более высокие показатели вязкости венозной крови. При нарушении микроциркуляции в состоянии престаза вязкость крови повышается в 100-200 раз, в состоянии стаза - кровь теряет свою текучесть.
2. Показана прямая линейная зависимость вязкости от величины показателя гематокрита (отношение объема форменных элементов крови к объему крови; в норме около 0,45 л/л). Поскольку суммарный объем эритроцитов в 160 раз превышает таковой лейкоцитов и тромбоцитов, кровь можно рассматривать как 2-фазную систему - взвесь эритроцитов в плазме. При увеличении гематокрита с 0,40 до 0,50 л/л вязкость крови возрастает вдвое. Следует отметить колебания величины гематокрита в сосудистом русле (местный гематокрит): в капиллярах он равен 0,12 л/л, в смешанной венозной и артериальной крови – 0,45 л/л.
3. Эритроциты (при нормальном показателе гематокрита) способствуют уменьшению вязкости крови в капиллярах, т.к. кровь приобретает неньютоновские свойства именно за счет эритроцитов. Т.е. текучесть крови потому очень высока, что она очень высока у эритроцитов, которые ведут себя в микрососудах как капельки жидкости. Если в относительно больших сосудах вязкость цельной крови в 1,5 раза больше вязкости идентичного по концентрации раствора гемоглобина, то в капиллярах вязкость крови оказывается в 2 и более раз меньше таковой раствора гемоглобина. Решающим фактором в этой способности эритроцитов является их деформируемость (см. рис. 2). Установлена зависимость вязкости плазмы от деформируемости эритроцитов: чем меньше деформируемость, тем больше вязкость. «Жесткие» клетки увеличивают вязкость. Понижение деформируемости может быть обусловлено повышением концентрации ионов кальция в мембране эритроцитов, что наблюдается, в частности, при гипоксии. Вязкость повышается при увеличении в крови аномальных эритроцитов (например, сфероцитов) и эритроцитов, содержащих измененную структуру гемоглобина.
4. Величина вязкости обусловлена степенью агрегации форменных элементов, в первую очередь эритроцитов. Умеренная обратимая агрегация эритроцитов с образованием "монетных столбиков" в крупных сосудах признается нормальным физиологическим явлением. Она обеспечивает более эффективный перенос клеток в потоке и способствует оксигенированию тканей. Выраженная необратимая агрегация является патологическим явлением, повышающим вязкость крови. В свою очередь, повышенная вязкость стимулирует агрегацию форменных элементов.
Рисунок 2. Прохождение эритроцитов по капилляру, просвет которого меньше их диаметра. Икроножная мышца крысы. 20 сутки после денервации.
Пр - просвет сосуда; ЯЭн - ядро эндотелиальной клетки; Эр - эритроциты.
5. Вязкость крови зависит от белкового и липидного состава плазмы. Повышение содержания в плазме крупнодисперсных белков приводит к увеличению вязкости. Так, повышение глобулинов до 1-2% сопровождается увеличением вязкости вдвое. Повышают вязкость крови тромбин и, особенно, фибриноген (вязкость плазмы на 20% выше вязкости сыворотки). Повышают вязкость и продукты распада фибриногена (фибрина). Альбумин, напротив, понижает вязкость крови за счет того, что является активным дезагрегантом. Большое значение имеет липидный состав плазмы. Повышение вязкости крови обнаружено при увеличении отношения холестерин\фосфолипиды, при увеличении содержания липопротеидов низкой и очень низкой плотности, продуктов перекисного окисления липидов.
6. Ацидоз, в частности гиперкапния, является фактором, повышающим вязкость крови. Этот фактор, наряду со снижением скорости тока крови, обусловливает более высокую вязкость венозной крови.
7. Нарушение структурирования потока крови в микрососудах. В норме в середине потока находятся эритроциты, ориентированные продольно. При снижении кровотока или ухудшении состояния эритроцитов они располагаются поперек сосуда, приближаются к стенкам сосуда, что еще более затрудняет и замедляет кровоток (см. рис. 3).
Рисунок 3. Скорость эритроцитов, ориентированных вдоль оси сосуда, по сравнению с соседними, расположенными поперечно [по Мчедлишвили, 1986].
ФЕНОМЕН ГЕМОРЕОЛОГИЧЕСКИХ РАССТРОЙСТВ
Основной феномен нарушений реологических свойств крови – агрегация эритроцитов, совпадающая с повышением вязкости. Возникая местно, агрегация может привести к стазу. Участок ткани или орган, который обслуживается данными микрососудами, остается ишемизированным со всеми вытекающими отсюда следствиями – гипоксией, ацидозом, накоплением метаболитов, невозможностью поставки тех веществ, которые орган должен продуцировать. Особенно опасен стаз в жизненно важных органах – головном мозге, сердце, а также в почках.
Однако подобное явление может наблюдаться и системно. Его называют "синдромом неспецифических гемореологических расстройств" и наблюдают при всех терминальных состояниях (терминальная стадия шока, клиническая смерть, агония), при постинфарктном коллапсе, массивной кровопотере и т.д. Главным фактором, вызывающим распространенную агрегацию и сладж (см. ниже) эритроцитов, является замедление регионарного кровотока как результат централизации кровообращения. Вначале это – приспособительная реакция, направленная на сохранение циркуляции крови в жизненно важных органах. Но скоро регионарные сдвиги престают быть адекватными. На периферии в результате гипоксии развивается агрегация и сладж эритроцитов, экстравазация жидкости, падение венозного оттока. К тканевым ишемическим нарушениям добавляется уменьшение циркулирующего объема крови и притока крови к сердцу, что еще больше угнетает работу сердечно-сосудистой системы Увеличению вязкости крови при этом синдроме способствуют и такие факторы как гиперглобулинемия (при ожогах, аллергических заболеваниях, сахарном диабете и т.д.), повышение содержания в крови тромбина и фибрина (при травме, тромбозах, стрессах, тромбогеморрагическом синдроме), гиперхолестеринемия и гиперлипидемия (при атеросклерозе, стрессовых состояниях), увеличение гематокрита (при абсолютных - эритремия - или относительных эритроцитозах - при уменьшении объема плазмы при обезвоживании, ожоговой болезни), ацидоз (при тяжелых заболеваниях дыхательной, сердечно-сосудистой систем, почек, печени, диабетической коме). Нарушение реологических свойств крови происходит одновременно с изменениями в системе гемостаза, в результате чего создается единая цепь положительной обратной связи по типу порочного круга. Так, к сладж-синдрому, нарушающему микроциркуляцию, неизбежно присоединяется микротромбообразование. В свою очередь, активация свертывающей системы крови сопровождается повышением образования крупнодисперсных белковых фракций, которые усиливают агрегацию эритроцитов.
Таким образом, нарушение реологических свойств крови, свертывающей системы и микроциркуляции представляют единство взаимоусиливающих друг друга неспецифических процессов.
Как следует из вышеизложенного, нарушение реологических свойств крови часто приобретает характер общепатологической реакции и является важным звеном в патогенезе различных заболеваний. Отсюда понятна значимость своевременной и эффективной коррекции гемореологических нарушений.
Принципы коррекции нарушения реологических свойств крови:
1. Нормализация гемодинамики (восстановление скорости кровотока на периферии);
2. Управляемая гемодилюция (разжижение крови и уменьшение вязкости);
3. Введение дезагрегантов и антикоагулянтов (профилактика тромбообразования);
4. Применение препаратов, понижающих жесткость мембран эритроцитов;
5. Нормализация кислотно-основного состояния крови;
6. Нормализация белкового состава крови (введение растворов альбумина).
С целью гемодилюции и дезагрегации клеток используют гемодез, а также низкомолекулярные декстраны, которые увеличивают силы электростатического отталкивания между форменными элементами вследствие повышения на их поверхности отрицательного заряда, понижают вязкость крови, притягивая в сосуды воду, покрывают эндотелий и сосуды разделительной пленкой, образуют комплексные соединения с фибриногеном, снижают концентрацию липидов.