Механика кровообращения - Каро К.
Скачать (прямая ссылка):
При соответствующих условиях — т. е. при определенных размерах частиц, температуре и вязкости жидкой фазы — броуновское движение (разд. 9.1) приводит к тому, что ориентация асимметричных частиц становится хаотической. Как мы видели, увеличение скорости сдвига в таких суспензиях уменьшает их эффективную вязкость, если скорость сдвига достаточно высока, чтобы преодолеть разориентирующее действие броуновского движения. Подобное свойство суспензий представляет интерес потому, что в плазме крови содержится значительное количество таких белков, как фибриноген и глобулины, молекулы которых существенно асимметричны. Эти молекулы настолько велики по сравнению с молекулами воды, что их вполне можно считать взвешенными частицами, способными придавать плазме неньютоновские свойства. В действительности, как мы сейчас узнаем, этого не происходит.
Температура, *С
Рис. 10.5. Сопоставление температурных зависимостей вязкости для плазмы (Д) и воды (?). [Cokelet (1972). The rheology of human blood. In: Biomechanics, its foundations and objectives (eds Fung, Perrone, Anliker), Chapter 4, Prentice-
Hall, Ne-w Jersey.]
Вязкость плазмы. Плазма представляет собой бледно-желтую прозрачную жидкость, которую можно получить, удалив из цельной крови форменные элементы; предварительно предотвращают свертывание добавлением особых веществ — антикоагулянтов. Типичные значения концентраций и размеров некоторых компонентов плазмы здорового человека приведены в табл. 10.1; в нее включены данные о веществах, которые предположительно оказывают влияние на механику плазмы или цельной крови. Сыворотка по внешнему виду сходна с плазмой, но для ее получения позволяют крови свернуться, после чего удаляют сгусток, поэтому в сыворотке отсутствуют те компоненты плазмы, которые участвуют в процессе свертывания крови, в частности фибриноген.
Если производить вискозиметрию таким образом, чтобы плазма не соприкасалась с воздухом (это позволяет предотвратить денатурацию белков и устраняет механические эффекты, обусловленные наличием границы плазма — воздух), то при скоростях сдвига, сравнимых с существующими in vivo (разд. 12.9), плазма здорового человека будет вести себя как ньютоновская жидкость. Это подтверждает предсказание теории, согласно которому в физиологическом диапазоне значений скорости сдвига влияние последней на вязкость плазмы должно быть неизмеримо мало. По всей видимости, при таких скоростях сдвига броуновское движение поддерживает хаотическую ориентацию асимметричных молекул. Ти-
пичные значения вязкости плазмы и сыворотки здорового человека при 37°С составляют 1,2 и 1,1 мН-с-м-2 соответственно. При некоторых заболеваниях, например при множественной миеломе (злокачественном перерождении клеток костного мозга, синтезирующих глобулины), концентрация глобулинов в плазме может повышаться в несколько раз и тогда вязкость плазмы увеличивается. Ведет ли себя такая плазма как ньютоновская жидкость, в настоящее время неясно ‘).
При изменении температуры вязкость плазмы здорового человека меняется точно так же, как вязкость ее растворителя — воды: повышение температуры (в пределах нормальных физиологических значений) на 5°С уменьшает вязкость плазмы примерно на 10% (рис. 10.5).
10.2. Осмотическое давление плазмы
В гл. 9 мы установили, в чем заключается физическая сущность осмотического давления, и теперь представим некоторые количественные данные об осмотических свойствах плазмы. Кроме того, мы приступим к рассмотрению влияния осмотического давления плазмы на механику кровообращения.
Осмотическое давление раствора определяется количеством присутствующих в нем частиц и температурой. Например, одномолярный раствор вещества (1 моль, растворенный в 1000 г воды) содержит 6,02-1023 молекул, и при 0°С его осмотическое давление равно 2,27 МН-м~2 (22,4 атм.). Однако в жидкостях тела содержатся как электролиты, так и неэлектролиты, а электролиты в воде диссоциируют на ионы. Поэтому в одномолярном водном растворе хлорида натрия при полной диссоциации содержится 12,04 X X Ю23 ионов, и при 0°С его осмотическое давление составляет 4,54 МН-м~2 (44,8 атм.). Литр одномолярного раствора неэлектролита содержит один осмоль, а литр такого же раствора электролита (например, хлорида натрия) при полной диссоциации — два осмоля.
Существует несколько механизмов влияния осмотического давления плазмы на механику течения крови. Изменение перепада осмотического давления на мембране эритроцита приводит к изменению содержания в нем воды и к изменению его объема. Например, снижение концентрации хлорида натрия снаружи эритроцита ведет к его набуханию. При особо сильном набухании образуются сферические эритроциты; поскольку такие эритроциты не могут деформироваться без растяжения их мембраны (стр. 193), жесткость их значительно превышает жесткость обычных эрит-
') Добавим, что большинство реологических опытов с плазмой поставлено в условиях стационарного течения, когда некоторые типы отклонений от ньютоновского поведения могут просто не проявляться.— Прим. ред.
