5 Бөлім. Капиллярдағы және локальды тарылған қантамырдағы гемодинамика

5.1. Капиллярда қанның фильтрленуі және реабсорбтылығы

Жүрек - қантамырлы жүйе ағза жасушасына оттегімен байытылған қанды жеткізуге арналған жүйе. Қан мен жасуша арасында зат алмасу капилляр қабырғасы арқылы жүзеге асырылады. Құрамның жартылай өзгеруі және қозғалатын сұйықтықтың көлемі қылтамырда қан ағысының ерекшелігі болып табылады.

Қылтамырда қан ағысының реттелуінде артериолдан венулға дейінгі қантамырлардың жиынтығы қосылады. Бұл жалпы функционалдық бірлікті ұсынатын микроциркулярлық русло. Транскапиллярлық ауысу ең алдымен, капиллярлық қабырғаның ультрақұрылымдылығымен және қан ағысының гемодинамикалық параметрлерімен анықталады [7].

Қылтамырға кірісте қанның ағу жылдамдығы мен қысымның реттелуі тарылу немесе қылтамырлық желіде өткен артериолдың кеңеюі есебінен жүзеге асады.

Мүшелер түрлі ультрақұрылымдық қылтамырларды қамтиды. Қылтамыр қабырғасында саңылау диаметрі 100нм - ге жетеді. Өткізгіштік артериальды соңнан күретамырлы аймақта өсе отырып капиллярдың бойымен өзгереді.

Қылтамырлы жүйенің гемодинамикалық көрсеткіштерінің өзгерісі

және капиллярлық қабырғаның ультрақұрылымы шарасыз түрде зат алмасудың бұзылуына әкеледі.

Зат алмасудың екі негізгі механизмін көрсетеді: қылтамыр қабырғасының түрлі беттері осы молекулалардың әр түрлі концентрациясымен айтылған транскапиллярлы диффуззионды молекуламен алмасу; қысым градиенті әсерімен қылтамырлы қабырғада саңылаулар арқылы сұйықтықпен бірге қозғалатын фильтрлі - реабсорбты механизм. Қысым градиенті мен концентрация осмотикалық әсерлер арқылы қаншалықты байланысқан болса да, зат алмасудың нәтижелі жылдамдығы сол және басқа механизммен өзара байланысты.

Қылтамырда фильтрлеу жолымен алмасу процестерін толығырақ қарастырамыз.

Фильтрлі - реабсорбты процесс кезінде су және оған араластырылған тұз құрылымның әркелкілігінің арқасында қылтамыр қабырғасы арқылы өтеді. Ортаның қозғалыс жылдамдығы және бағыты қылтамырлы қабырғада түрлі саңылаулар арқылы плазмада және жасушааралық сұйықтықта гидростатикалық және осмотикалық қысыммен анықталады:

q = f·((P_гк – Р_гт) - (P_ок – P_от)). (5.1)

мұндағы q - қылтамырлық қабырға арқылы су қозғалысының көлемді жылдамдығы (қылтамыр ұзындығының бірлігіне келетін); P_ГК - қылтамырдағы гидростатикалық қысым; Р_ГТ - жасушалы сұйықтықтағы гидростатикалық қысым; P_OT - қылтамырда плазманың осмотикалық қысымы; фильтрация коэффициенті (өткізгіштік коэффициенті) f саңылаулар өлшемімен, олардың санымен және фильтрленетін сұйықтықтың тұтқырлығымен анықталады.

P_ГК, P_OT әрекетімен сұйықтық қылтамырдан жасушаға (фильтрлену) түсуге талпынады, P_ГT P_OК әсерімен қылтамырға қайта оралады (реабсорбация). Егер q белгісі дұрыс болса, фильтрация болады, ал егер теріс болса, реабсорбация орнын иеленеді. Қалыпты жағдайда қысым қылтамырдың басында (артерияның соңында) Р_а = 30 - 35мм.рт.ст, ал соңында (күретамыр соңында) Р_в = 13 - 17мм.рт.ст. Жасушааралық сұйықтықта гидростатикалық қысым Р_в әдетте, 3 мм рт.ст көп емес.

Қылтамыр қабырғалары кішігірім молекулаларды еркін өткізеді, сол себепті бұл молекулалардың концентрациясы және олармен құрылған осмотикалық қысым плазмада және жасушааралық сұйықтықта шамамен бірдей. Плазма ақуыздарының ірі молекулалары аса қиындықпен қылтамыр қабырғалары арқылы өтеді. Нәтижесінде ақуыз концентрациясының теңестіруі диффузиялық процестер есебінен өтпейді.

Плазма мен жасушааралық сұйықтықтың арасында ақуыз концентрациясының градиенті құрылады, демек колоидты - осмотикалық қысымның да градиенті. Плазманың осмотикалық қысымы Р_ок ≈ 25мм.рт.ст, жасушаның осмотикалық қысымы Р_от ≈ 5мм.рт.ст.

Қылтамыр бойымен гидростатикалық қысымның градиенті қалыпты физиологиялық жағдайда фильтрация қылтамырдың артериальды соңында, ал реабсорбция күретамырда өтетініне келтіріп тұр (5.1 - сурет).

5.1 - сурет. Қантамырлы қылтамыр арасында және қаңқалық бұлшық еттің жасушааралық ортасында сұйықтық алмасудың сызбасы [7].

Күретамыр соңында реабсорбталатын және артериал соңында сүзгіден өтетін сұйықтық көлемдерінің арасында қалыпты көлемде динамикалық тепе - теңдік - фильтрлі - реабсорбты тепе - теңдік орын алады.

Интерстициальдық орталыққа түсетін сұйықтықтың 10% - ы , сол жерде қалады, одан кейін лимфожүйелердің көмегімен қантамырларға қайта оралады. 5.2 – суретте А нүктесі фильтрация мен реабсорбция жоқ сызбада болатыны айқын көрініп тұр. Бұл тепе – теңдік нүктесі. Фильтрлі – реабсорбты тепе – теңдікті анықтайтын кез келген фактордың әсерінен бұл әрекет бұзылады.

Фильтрлі – реабсорбты тепе – теңдіктің бұзылуымен байланысты патологиялық көрсетулердің бірі – ісіктің білінуі.

Ісік – жасуша сұйықтығының қайтуы мен келуінің арасындағы байланыстың бұзылу нәтижесінде ағза жасушасында сұйықтықтың артық санының жинақталуы. Ол қантамырға сұйықтықтың қалыпты түсуіне кедергі келтіретін, лимфожүйеде бұзылудың болуы немесе реабсорбциямен салыстырғанда, жасушаға сұйықтықтың қантамырдан өте көп сүзгіден өткен жағдайында пайда болады.

Жасушааралық кеңістікте шамадан тыс сұйықтықтың шығуына келтіретін негізгі факторларды бөліп көрсетуге болады [7]:

• қантамырдың кеңею әсерінен артериол кедергісінің төмендеуінен пайда болатын қантамырдың артериальды соңында соңында (Р_а) қантамырлық қысымның болуы. Мысалы, дененің қатты қызуы кезінде, тамырды кеңейтетін дәрілерді қолдану кезінде;

• плазмада ақуыздың төмен концентрациясы осмотикалық қысымның азаюына алып келеді Р₀ (5.2 б. – сурет); ақуыз концентрациясының төмендеуі плазмада болады. Мысалы, бүйрек каналының ерекше зақымдануымен сипатталатын бүйрек ауруы – нефроз кезінде, сонымен бірге, қан плазмсында ақуыздардың жоғалуы олардың үлкен көлемі зәрде бөлінумен байланысты; плазмада ақуыз концентрациясы төмендеуінің басқа себебі – нашар тамақтану кезінде немесе бауыр ауруы кезінде олардың аз бөлінуі болуы мүмкін.

5.2 – сурет. Ісінуге алып келетін кейбір патология кезінде фильтрлі – реабсорбты тепе – теңдіктің бұзылуы: жоғары қантамырлық қысым Р_а (а); төмен осмотикалық қысым Р₀ (б).

Альбумин плазма ақуызының ең үлкен фракциясын құрайды, сол себепті оның құрамының өзгеруі, әсіресе осмотикалық қысымға өте қатты әсер етеді.

Плазмада альбумин концентрациясының төмендеуі жасушааралық кеңістікте судың кідірісіне (интерстициальдық ісіну) алып келеді. Осы жасанды қаналмастырғышқа байланысты, ереже бойынша плазма секілді осмотикалық қысымды да иеленуі керек. Мұндай ерітінділерді коллоид негізінде адам қаны плазмасының таза ақуызы түрінде алынатын – қымбат бағалы полисахаридтер мен полипептидтерді (желатин) қолданады.

Қантамырдың жоғары өткізгіштігі заттек қатарының әсерімен ескертіледі, мысалы, аллергиялық реакциялар, инфекция, күю, радиация әсері және қабыну кезінде анықталады.

Ісіну түрлі әсерлердің бірге пайда болу нәтижесі болып табылады. Қантамыр қабырғасының құрылымы зақымдалған кезде, мысалы, күю кезінде, концентрация градиенті есебінен үлкен саңылаулар арқылы плазма ақуызы қантамырдан жасуша сұйықтығына диффундирлейді. Бұл плазмада осмотикалық қысымның төмендеуіне және жасушааралық сұйықтықта көтерілуіне, сонымен бірге, реабсорбция жылдамдығының төмендеуәне, яғни ісінуге алып келеді. Бұл жағдайда нәтижелік осмотикалық қысым саңылау радиусына Р_о (к) да қаысты.

Фильтрлі – реабсорбты процесс кезіндегі қан ағысының математикалық модел. Р_гк(х) тәуелділігін сызықты деп санауға болады, 5.1 – суретте көрсетілгендей, болжам кезінде, қантамыр бойымен сұйықтық ағысының (бойлық ағыс) көлемді жылдамдығы транскапиллярлық ағыс (көлденең ағыс) жылдамдығын бірнеше есе жоғарылатады. Бұл қан плазмасының жалпы көлемінің 0,5% фильтрацияға ұшырағанда, қалыпты физиологиялық жағдайда орындалады.

Жалпы жағдайда, бір – біріне тәуелді P(x), Q(x) және q(x) функциялары сызықты емес болып табылады. Шындығында, сұйықтықтың q жылдамдықпен ағуы Q мәнін төмендетеді, ал оның қайта оралуы Q жоғарылатады. Q өзгеру нәтижесінде қантамыр бойымен плазманың ағысы кезінде және гидростатикалық қысымның градиенті grad Р_гк(х) тұрақты болып қалмайды. Демек, Р_гк(х) – сызықты емес функция. Сондықтан, гидростатикалық қысым өз кезегінде q анықтайды, олай болса, q(x) және Q(x) тәуелділіктері – сызықты емес функциялар. Жасуша – қантамыр жүйесін өзара – кері байланысты сызықты емес жүйе ретінде қарастыру қажет.

P(x), Q(x) және q(x) функцияларын табу үшін теңестіру жүйесін қолданамыз. Таратылған жүйеде біруақытта ағатын екі процесті: қантамыр бойымен сұйықтық қозғалысын және саңылау арқылы оның қабырғасында көлденең ағысты қарастырамыз (5.3 – сурет) [7].

Қантамырды гидравликалық қысыммен бірге қатты түтікше ретінде қарастырамыз. («Саңылау» түсінігін биомеханикада заттық ауысу орындалуы мүмкін объектінің ішкі микроқұрылымының әркелкілігін белгілеу үшін қолданады. «Гидравликалық саңылау» терминін ереже бойынша, қысым градиенті нәтижесінде сұйықтық қозғалуы мүмкін 5нм көп диаметр мен қантамырлық қабырғаның әркелкілігін біріктіреміз.

Тұзбен араласқан су қай түтікше бойынша ағатынын қарастырмыз. Бұдан басқа, түтікшеде саңылау арқылы келмеуі мүмкін маңызды өлшемдер, ақуыз молекулалары қатысуы мүмкін. Микроқантамырда қан ағысының пульстенуі болмайды деп есептейміз.

5.3 – сурет. Қантамыр моделі [7]: r – қантамырда гидравликалық саңылаудың радиусы; R – қантамыр радиусы; L – оның ұзындығы; l – қабырғаның қалыңдығы; P_A –артериальдық соңдағы қысым; P_B –күретамырлық ұзындық.

Gdx саңылауы арқылы судың ағыс жылдамдығы dx қашықтықта қантамыр бойынша ағыс жылдамдығының төмендеуіне тең:

dQ = -qdx, (5.2)

мұндағы, q[м³ / с∙м] – бірлік ұзындықтың қантамыр бетінде барлық саңылаулар арқылы сұйықтық ағысының көлемді жылдамдығы; Q[м³ / с∙м] –қантамыр бойымен сұйықтық ағуының көлемді жылдамдығы.

Гемодинамикалық шаманы жалғайтын негізгі теңестіру – Гаген – Пуазейль заңы деп қарастырамыз.

Қантамыр арқылы «бойлай» ағыс үшін

͘Q = - . (5.3)

P(x) = P_гк (х) – Р_гг шамасы – қорытынды гидростатикалық қысым.

Қантамырдың салыстырмалы гидравликалық кедергісі (бірлік ұзындықтың)

W = ,

Мұндағы қантамыр саңылауының радиусы; – ньютондық деп қарастыратын сұйықтық тұтқырлығының коэффициенті.

Капилляр қабырғасында саңылаулар арқылы «көлденең» ағыс үшін

q= ,

мұндағы қорытынды осмотикалық қысым Р₀ = Р_ок – Р_oт .

w =

шамасы бірлік ұзындықтың қантамыр бетінде барлық саңылаудың гидравликалық кедергісін ұсынады.

Мұндағы - қантамыр бетінде 1м² саңылау саны; - саңылау радиусы; - ұзындығы (қантамыр қабырғасының қалыңдығы).

Саңылау таралуының өлшемі мен беріктігі қантамыр бойымен бірдей деп есептейміз.

λ= =

деп белгілеп және (5.2) және (5.3) формулаларын есепке ала отырып, екінші қатардың дифференциалды теңдеуін аламыз:

- = - . (5.4)

Бұл теңдеудің шекті шарты үшін қантамырдың артериальдық (х = 0) және қылтамырлық (х = 0) бөлігінде гидростатикалық қысымның шамасын аламыз:

P(x = 0) = P_а,

P(x = L) = P_в.

(5.4) теңдеуінің шешімі мына түрді қабылдайды:

P = Ae + Be + P₀. (5.5)

А, В коэффициенттерін шекті шарттан табады.

Қантамырлық қабырғада барлық саңылаулардың гидравликалық кедергісі қантамырдың гидравликалық кедергісін бірнеше есе жоғарылататын болса, барлық теңдеулерден төмендегі өрнекті алуға болады:

Р(х) ≈ Р_а – x, (5.6)

Яғни, түтік бойымен сұйықтықтың ағуы үшін Гаген – Пуазейль заңына сәйкес сызықтық заң бойынша арақашықтықтың өзгеруімен қысым төмендейді. АЙЖАН202

Q(x), q(x)функциялары жалпылама т.рде сызықты емес болып табылады.

P_a, P_b, r, R параметрлерінің өзгеруі мына функцияларға мағыналы түрде әсер етеді.

Есептелген кеңістікті гемодинамикалық мөлшердің таратылуы 5.4 - суретте көрсетілген. Осыдан кейін Р₀ r - ге тәуелсуз екені айқын.

Ұсақ тесіктердің аз ғана радиусында (r < 30нм) Р(х) тәуелділігі түзу сызық түрінде көрсетіледі. Осыдан соң Q тәжірибелі мәліметтермен сәйкес келе отырып аз ғана өзгереді. Ұсақ тесіктер үлкен радисута параметрлердің гемодинамикалық өзгеру бейсызықтығы капиллярды бойлай пайда болады. Сонымен қатар локалдану және теңдік аймағының ұзақтығы өзгереді. r - дің өзгеруі кезінде теңдік аумағы созыңқылы болып келеді.

q(x) біле отырып, жасушааралық ортада қалып қойған сұйықтықтың көлем бөілігін есептеуге болады. Есептемелер кейбір патологияда ол қалыпты мәнді жоғарылатып жіберуі мүмкін. P, Q, q қисық сызықтарының сипаттамасына плазмадағы және жасушаралық сұйықтықтардағы осмотикалық қысым, артериальды және веноздық капиллярда гемодинамикалық ұзындық айтарлықтай әсер етеді. Мұндай жағдайда, патология ретінің пайда болу механизмін сандық түрде талдауға болады.

Капилляр радиусы транскапиллярлы айырбасқа біршама әсер етеді.

Мұндай жағдайда, капиллярдағы фильтрлі - реабсорбты процесс гемодинамикалық ұзындық - P, Q, q жалпы түрде х капиллярды бойлай алшақтық бейсызықты функция болады.

Модель патология ретінің механизмын сандық талқылау үшін рұқсат етеді. АЙЖАН БИТТИ 202

МАНАРБЕК 204