Фибрин-полимерные сетки, математическое моделирование и экспериментальные исследования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.02, кандидат физико-математических наук Николаев, Андрей Владимирович

• Николаев, Андрей Владимирович
• кандидат физико-математических наук
• 2009

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фибрин-полимерные сетки, математическое моделирование и экспериментальные исследования»

Актуальность темы.3

Цель исследования.4

Задачи исследования.4

Научная новизна.5

Основные положения, выносимые на защиту.5

Теоретическая и практическая ценность.6

Личный вклад автора.б

Структура работы.7

Заключение диссертации по теме «Биофизика», Николаев, Андрей Владимирович

Выводы

1. Экспериментально показано, что альбумин не накапливается на сформированной фибрин-полимерной сетке в количествах, сопоставимых с массой самого фибрина.

2. Показано, что для описания движения жидкости с малыми скоростями (<1 см/сек) внутри фибрин-полимерного сгустка справедлив эмпирический закон Дарси. Выполненные в рамках представления о микровязкости расчеты автора совпадают с экспериментальными данными, полученными автором. Количественное согласие расчетных и экспериментальных данных указывает на зависимость проницаемости фибрин-полимерного сгустка от суммарной длины фибров в единице объема. Анализ литературных данных и результаты автора по исследованию мутантного фибрина Марбург методами электронной микроскопии позволяют заключить, что суммарная длина фибров сгустка может варьироваться в широких пределах, как и его проницаемость.

3. Проведенные с участием автора расчеты по двухавтоволновой модели показали, что запуск автоволны активатора происходит в диапазоне скоростей сдвига жидкости (Итах мин-1), соответствующем параметрам течений внутри фибрин-полимерного сгустка (|/|max ~ ЗД-1СГ1 -г 2,9 мин-1), а не в просвете сосуда.

4. Для построения количественной модели плазменного звена гемостаза и эволюции фибрин-полимерного сгустка в сдвиговом потоке необходимо использовать описание полимеризации фибрина, учитывающее длину фибров в единице объема. Это сделает возможным рассчитывать проницаемость сгустка.

Заключение

В заключении проведем обобщение некоторых важных результатов, полученных в работе:

1. Проведенные оценки показали, что коэффициент проницаемости Дарси фибрин-полимерного сгустка зависит от суммарной длины фибров в единице объема. Экспериментально полученная проницаемость фибрин-полимерного сгустка, сформированного из плазмы, содержащей 3,8 мг/мл фибриногена, оказалась равна 3±1 Дарси, что находится в согласии с литературными данными и проведенными оценками. Таким образом, закон Дарси адекватно описывает фильтрационные потоки в фибрин-полимерных сгустках. Макроскопическая скорость потока через фибрин-полимерный сгусток в эксперименте составляла V < 4,1-Ю-1 см/мин, а макроскопический сдвиг |x|maj[~ ЗД-1СГ1 -f- 2,9 мин-1.

2. При моделировании работы плазменного звена гемостаза и роста фибринового сгустка в потоке рассматривались только типичные картины развития фибрин-полимерного сгустка. Хотя модельные сценарии демонстрируют общие черты с явлениями, наблюдаемыми в клинической практике, данная модель претендует лишь на выявление некоторых качественных закономерностей. Показано, что при использованных параметрах модели (таблица 4), запуск автоволны активатора происходит в диапазоне скоростей сдвига жидкости \у\тлу. < 8,9 мин-1. Это примерно соответствует диапазону макроскопических скоростей сдвига для потоков внутри фибрин-полимерных сгустков, а не в просвете сосуда. Следовательно, эволюция запорогового возмущения, находящегося внутри фибрин-полимерного сгустка может быть адекватно описана только с учетом фильтрационных потоков. Очевидно также, что в созданной модели сценарии образования сгустков будут зависеть от величины параметра у/с из-за большой чувствительности к сдвигу, а значит и к полю скоростей потока.

3. Экспериментально показано, что плазменный сгусток из плазмы доноров с гиподисфибриногенемией Марбург имеет специфичную фибриновую сеть, которая состоит из элементарных не соединенных латерально в жгуты фибрилл. Проведенные в рамках теории подобия оценки показывают, что коэффициент проницаемости Дарси такого сгустка будет на полтора порядка ниже, чем у нормального из-за большой разницы в суммарной длине фибров в единице объема. Из этого можно заключить, что проницаемость фибрин-полимерного сгустка сильно зависит от особенностей процесса полимеризации. Следовательно, любая модель, претендующая на хорошее количественное соответствие с экспериментом, должна учитывать особенности полимеризации фибрина, чтобы корректно рассчитывать локальную длину фибров в единице объема.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Николаев, Андрей Владимирович, 2009 год

1. Население и условия жизни в странах Содружества Независимых Государств: Статистический сборник — М., Межгосударственный статистический комитет СНГ, 1998.

2. Anand М. A model incorporating some of the mechanical and biochemical factors underlying clot formation and dissolution in flowing blood / M. Anand M., K. Rajagopal, K.R. Rajagopal //J Theoret Med.—2003.—v.5.-p.l83-218.

3. Panteleev M.A. Spatial propagation and localization of blood coagulation are regulated by intrinsic and protein С pathways, respectively / M.A. Panteleev, M.V. Ovanesov, et al. // BiophysJ.—2006.—v.90.—№5,—p.1489-1500.

4. Ermakova E.A. Blood coagulation and propagation of autowaves in flow / E.A. Ermakova, M.A. Panteleev, E.E. Shnol. // Pathophysiol Haemost Thromb.—2005.—v.34.—№2-3.— p.135-142.

5. Brandt J.T. Overview of hemostasis / J.T. Brandt // Clinical Laboratory Medicine / под. ред. K.D. McClatchey, —2-е изд. —Baltimore, Md: Lippincott Williams and Wilkins, 2002.—p.987—1009.

6. Stassen J.M. The hemostatic system / J.M. Stassen, J. Arnout, H. Deckmyn // Curr. Med. Chem.—2004.—v.17.—№11.—p.2245-2260.

7. Triplett D.A. Coagulation and bleeding disorders: review and update / D.A. Triplett // Clin Chem.—2000.—v.46.—№8(Pt. 2).—p. 1260-1269.

8. Schenone M. The blood coagulation cascade / M. Schenone, B.C. Furie, B. Furie // Curr Opin Hem atol.—2004.—v. 11.—№4.—p.272-277.

9. Бутенас С. Свертывание крови. Обзор / С. Бутенас, К.Т. Манн // Биохимия.—2002.— Т.67.—№1.—С.5—15.

10. Sixma J.J. Platelet adhesion to collagen: an update / J.J. Sixma, G.H. van Zanten, et al. // Thromb Haemost.—1997.—v.78.—№l .-p.434-438.

11. Watson S. Update on collagen receptor interactions in platelets: is the two-state model still valid? / S. Watson, O. Berlanga, et al.// Platelets.—2000,—v.ll.—№5.—p.252-258.

12. Andrews R.K. The glycoprotein Ib-IX-V complex in platelet adhesion and signaling / R.K. Andrews, Y. Shen, et al.// Thromb. Haemost.—1999.—v.82.—№2.—p.357-364.

13. Spisani S. Modulation of neutrophil functions by activated platelet release factors / S. Spisani, A.L. Giuliani, et al. // Inflammation.—1992.—'v.16.—№ 2,—p.147-158.

14. Zarbock A. Platelet-neutrophil-interactions: Linking hemostasis and inflammation /

15. A. Zarbock, R.K. Polanowska-Grabowska, K. Ley. // Blood Rev.—2006.—v.21.—p.99-111.

16. Macfarlane R.G. An enzyme cascade in the blood clotting mechanism, and its function as a biochemical amplifier/ R.G. Macfarlane //Nature.—1964.—v.202— p.498-499.

17. Зубаиров Д.М. Молекулярные основы свертывания и тромбообразования / Д.М. Зубаиров. — Казань: Фэн, 2000—364С.

18. Березов Т.Т. Биологическая химия / Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин. — М.: Медицина, 1998.—704С.

19. Butenas S. "Normal" thrombin generation / S. Butenas, C. van't Veer, K.G. Mann // Blood.—1999—v.94.—№7,—p.2169-2178.21