Микрососудистое «пространство» ССЦ и его особенности

 

Рассмотрим особенности прекапиллярных генераций микрососудов. Прежде всего, следует отметить, что архитектоника микроциркуляторного участка различных видов млекопитающих аналогична. На это обстоятельство указывают многие исследователи. В частности, Каро [76] обращает внимание на поразительное сходство размеров мелких сосудов млекопитающих, несмотря на значительное различие по массе тела. К.А.Шошенко отмечает аналогию отношений l/d для коронарных микрососудов не только для млекопитающих, но и рыб. Ветвления терминальных обменных артериол близки к симметричным (H₁»0,5, H₂»0,5, k»1,26) [49]. Необходимо указать на еще одну важную особенность: размеры терминальных сердечных артериол практически постоянны в течение сердечного цикла [341]. Установлено [68, 247], что кислород поступает в ткани не только из капилляров, но также и из микрососудов (прекапиллярных артериол и посткапиллярных венул).

Показано [203], что основной газообмен между кровью и тканями на микроучастке происходит на 8 прекапиллярных генерациях, начиная от капилляров (m=1, 2, …8). Рассмотрим в качестве «рабочей» системы цепочку из 8 обменных микрососудов, по которой отдельный эритроцит перемещается по направлению к капилляру. Исходя из (2.62), (2.63) и (2.65) и используя исходные значения этих параметров в первом сосуде (m=1), можно легко рассчитать величины этих параметров в остальных сосудах. Необходимые расчеты представлены нами в разделе 3.6 (см. Табл. 4).

В любом m-сосуде рассматриваемой нами цепочки, начиная от капилляра, величины ΔP_m(b_ЗС), d_m(b_ЗС), l_m(b_ЗС) и ξ_m(b_ЗС) постоянны в течение всего кардиоцикла. Естественно, что не меняются в течение сердечного цикла и другие параметры, рассчитанные с использованием этих величин - Q_m(b_ЗС), t_m(b_ЗС), V(b_ЗС) и G_m(b_ЗС). Величина скорости отдачи кислорода отдельным эритроцитом U_m(b_ЗС) и разности концентраций кислорода в крови m-сосуда также постоянны в течение сердечного цикла [194, 198]. Такая закономерность позволяет нам представленные выше параметры для удобства анализа обозначить общим символом А:

А _{S m}( b_ЗС) = А _{D m}( b_ЗС) = ,                            (2.68)

 

где А_Sm(b_ЗС), А_Dm(b_ЗС),  - соответственно средние значения рассматриваемых параметров в m-сосуде за систолу, диастолу и сердечный цикл в золотом режиме гипертензии.

Рассмотрим «вклад» систолической и диастолической составляющих в среднее за кардиоцикл значение некоторого j-параметра . Средние за сердечный цикл систолическое и диастолическое значения j-параметра в обобщенной форме можно представить в следующем виде:

= [t_S( b_ЗС)/T( b_ЗС)] ,

= [t_D( b_ЗС)/T( b_ЗС)] ,

 

где ,  - средние по отношению к длительности кардиоцикла систолические и диастолические величины j-параметра в m-сосуде, T(b_ЗС), t_S(b_ЗС), t_D(b_ЗС) - длительность систолы, диастолы и сердечного цикла в золотом режиме гипертензии. Вследствие того, что t_S(b_ЗС)/T(b_ЗС)=0,382 и t_D(b_ЗС)/T(b_ЗС)=0,618, выражение (2.68) преобразуется к виду:

0,382 + 0,618 = .                   (2.69)

 

С учетом (2.68) и (2.69), закон композиции ССЦ для рассматриваемых гемодинамических и кислородных параметров на терминальном участке цепочки при гипертензии можно представить обобщенным выражением [200]:

0,382 b + 0,618 b = b ,           (2.70)

 

где k_j - показатель степени, соответствующий j-параметру (эта величина постоянна и не зависит от «номера» сосуда). В законе (2.70) представлено микроциркуляторное «пространство» ССЦ рассматриваемых выше j-параметров. Очевидна «золотая» аналогия «противоположностей» в законах (2.70) и (2.28).

Вследствие полного сходства микроциркуляторного участка всех млекопитающих очевидна независимость величины любого j-параметра отдельного m-сосуда от веса животных. Величина j-параметра зависит только от порядкового номера сосуда m в цепочке микрососудов и величины гипертензии b. Для конкретизации закона (2.70) рассмотрим изменение параметров  от первого звена до конечного по направлению к аорте. Это преобразование можно представить следующим образом [200]:

 

= , (2.71)

 

где С₁(b_ЗС), С_m(b_ЗС) - соответственно коэффициенты конструкции первого и m-сосуда в золотом режиме гипертензии; a_j и b_j постоянные коэффициенты, соответствующие j-параметру при любой гипертензии. Поскольку при гипертензии диаметр и длина микрососудов не меняются, то С_m(b)/С₁(b)=С_m(b_ЗС)/С₁(b_ЗС), k_m(b)H_m(b)=k_m(b_ЗС)H_m(b_ЗС)=0,63. При любой гипертензии = = = 0,794. (Отметим, что число 1/0,794=1,26 @ ).

Исходя из выражений (2.70) и (2.71), можно представить обобщенный закон композиции микроциркуляторного «пространства» ССЦ в следующем виде [200]:

0,382 b [( C_m( b_ЗС)/С₁( b_ЗС)] +

+0,618 b [( C_m( b_ЗС)/С₁( b_ЗС)] @

@ b (( C_m( b_ЗС)/С₁( b_ЗС)) .              (2.72)

 

Нами были установлены [200] следующие постоянные величины для каждого m-параметра в (2.72). Величины k_j, a_j и b_j следующие: для давления (механическая ССЦ) k_j =1, a_j =0, b_j =0, для кровотока (кровотоковая ССЦ) - k_j =1, a_j =0, b_j=-3, для объема сосуда (объемная ССЦ) k_j =0, a_j =1, b_j = -3, для проводимости сосуда (проводимостная ССЦ) - k_j=0, a_j=0, b_j,=-3, для времени пребывания эритроцита (временная ССЦ) - k_j=-1, a_j=1, b_j =0, для скорости отдачи кислорода отдельным эритроцитом (диффузионная ССЦ) - k_j =0, a_j=0, b_j=2, для разности концентраций кислорода (разностная ССЦ) - k=-1, a_j =1, b_j =2. Величины a_j, b_j и k_j представлены в Табл. 2.

Представим конкретные значения параметров . Для m=1÷2 величина C_m(b_ЗС)=6, для m=3÷5 - C_m(b_ЗС)=5, для m=6÷8 - величина C_m(b_ЗС)=4, для m<8 - C_m(b_ЗС)=3. Величины  для некоторых параметров представлены в разделе 3.6 (см. Табл. 4). Ниже рассчитаны значения  следующих j-параметров [200]: давление =3,5 мм рт. ст., скорость отдачи кислорода отдельным эритроцитом в первом прекапиллярном сосуде  сосуда =127,6%/с, разность концентраций кислорода в крови =

 

Табл. 2. Постоянные j-коэффициенты микроциркуляторного «пространства» ССЦ

 

j-ССЦ	j-коэффициенты
	aj	bj	kj
Механическая	0	0	1
Кровотоковая	0	-3	1
Объемная	1	-3	0
Проводимостная	0	-3	0
Временная	1	0	-1
Диффузионная	0	2	0
Разностная	1	2	-1

 

5,49% и время пребывания с. По известным значениям t₁(b_ЗС) =0,037 с, ΔP₁(b_ЗС) =3,5 мм рт. ст., ξ₁(b_ЗС) = 1,45×10^-2 Пз, d₁(b_ЗС)=6,9×10^-4 см и С₁(b_ЗС)=6 нами получены значения  для других параметров первого звена цепочки:  = 41,9×10^-9 см³с^-1, =1,53×10^-9 см³, =9,1×10^-11 г^-1см⁵с^-1. Используя эти величины и С₁(b_ЗС)=6 в качестве исходных, можно вычислить средние значения параметров для других звеньев обменной цепочки.

В обобщенном законе (2.72), как и в законе (2.28), можно отметить те же характерные математические особенности. В его структуре имеет место «пересечение» двух геометрических прогрессий: 1) Ф^-2 = 0,382, Ф^-1 = 0,618, Ф⁰ = 1 и 2) b^-1, b⁰, b. Первая прогрессия – «золотая» - представляет гармонию сердечных «противоположностей» при покое организма. Вторая в определенных пределах (b=1-2) связана с золотыми числами и в этих пределах обусловливает энергооптимальную гармонию «противоположностей» при гипертензии. Следовательно, в пределах допустимой гипертензии «противоположности» можно условно назвать «золотыми».

В (2.72) отображена уникальная роль золотого сечения в организации «противоположностей» этого «пространства», а также представлено влияние на ССЦ уровня гипертензии и порядкового номера звена цепочки. Числовой каркас (2.72) имеет иерархию, сходную с «пространством» (2.28). Прежде всего, каждому числу m соответствуют «свои» средние значения рассматриваемых параметров в золотом режиме гипертензии. При этом каждому j-параметру соответствуют свои постоянные величины a_j и b_j. Золотые числа 0,382 и 0,618 характеризуют гармонию «противоположностей» в средних значениях; они «присутствуют» в золотом режиме гипертензии (покое) в ССЦ всех рассматриваемых параметров в каждом из звеньев цепочки. При гипертензии оптимальные отклонения «от золота» каждого из j-параметров характеризуют «свои» числа k_j, k_j+1 и k_j-1. Диапазон гипертензии b=1-2 постоянен для любого параметра и номера сосуда. Представленные постоянные числа образуют оптимальный числовой «каркас» микроциркуляторного «пространства» ССЦ (см. Табл. 2).

Аналогия «пространств» (2.28) и (2.72) заключается в том, что в основе того и другого лежит энергооптимальное тождество (2.27). Основу «противоположностей» микроциркуляторного «пространства» (2.72), как и «пространства» (2.28), составляют отношения гармонии:

n _S( b) = 0,382 b,

n _D( b) = 0,618/ b,

 

где n_S(b), n_D(b) - соответственно отношение средних систолической и диастолической величин j-параметра, усредненных по отношению к кардиоциклу, к среднему за сердечный цикл значению этого параметра при различных уровнях гипертензии. Отношения n_S(b) и n_D(b) представляют основу «золотых противоположностей» для всего «пространства» ССЦ микрососудистого русла. Особенностью «пространства» (2.72) является равенство величины всякого j-параметра в «одноименном» m-сосуде всех животных независимо от их веса. По этой причине можно говорить о полном тождестве параметров обменных цепочек у различных видов млекопитающих.