Влияние вязкости крови на сопротивление кровотоку

Вязкость можно рассматривать как внутреннее трение жидкости. Из-за вязкости необходимо прикладывать «сдвигающую» силу, чтобы двигать слои жидкости друг относительно друга. Вязкость есть постоянная пропорциональности между сдвигающей силой на единицу площади и скоростью «сдвига» и имеет размерность дин х с/см². Вязкость в 1 дин х с/см² называется пуазом, вязкость 0,01 пуазы — 1 сантипуаза.

Чем выше вязкость крови, движущейся по сосуду, тем больше ее трение о стенки и соответственно больше сопротивление. На рис. 65, Г показано движение одинаковых объемов воды, плазмы крови и цельной крови через трубки одинаковых размеров. Так как вязкости этих трех жидкостей неодинаковы, то сопротивление и соответственно давление, необходимые для их тока, также неодинаковы.

Уровень жидкости в вертикальной трубке, который является показателем давления, требуемого для тока жидкостей, равен для воды 1 см, для плазмы — 1,5 см и для цельной крови — 3,5 см. Это означает, что вязкость плазмы крови в 1,5 раза, а вязкость крови в данном случае в 3,5 раза больше вязкости воды. Относительная вязкость воды равна 1, относительная вязкость плазмы крови — 1,5 и относительная вязкость цельной крови — 3,5 (с нормальными колебаниями в пределах 2—4).

Поскольку кровь представляет собой взвесь форменных элементов в плазме, содержащей большие молекулы белка, она не обладает постоянной вязкостью. Вязкие свойства крови сложны и изменчивы. Плазма крови (без клеток), как и вода, является «идеальной», или ньютоновской, с которой она движется (рис. 69). Вязкость цельной крови зависит от скорости сдвига, т. е. кровь является «неидеальной», или неньютоновской, жидкостью.

Рис. 69. Зависимость между скоростью перемещения жидкости и ее относительной вязкостью (А) и между величиной градиента давления и объемной скоростью движения жидкости при разных ее вязкостях (Б) (по Р Хейнесу. 1961)

Вязкость цельной крови уменьшается с увеличением скорости ее сдвига. Эта особенность связана, по-видимому, с неодинаковой скоростью движения крови в разных частях сосуда. При медленных скоростях тока крови эритроциты распределяются почти равномерно по всей ширине сосуда, вращаясь и сталкиваясь друг с другом. При более высоких (но не турбулентных) скоростях эритроциты скапливаются в центре сосуда, оставляя относительно свободный от них слой плазмы вблизи стенок сосуда.

Это связано с тем, что эритроциты затягиваются в более быстрый центральный ток движущейся крови. Этот процесс формирования центрального, осевого (аксиального), потока эритроцитов усиливается с увеличением скорости движения крови, что и приводит к уменьшению ее вязкости.

Наиболее важный фактор, влияющий на вязкость крови, — это концентрация эритроцитов в крови. Поскольку содержание эритроцитов определяется гематокритом, можно сказать, что вязкость крови находится в прямой зависимости от гематокрита (см. рис. 69). Когда концентрация эритроцитов в крови снижается наполовину против нормальной, вязкость крови лишь в 2 раза больше вязкости воды, а при увеличении концентрации эритроцитов вдвое против нормальной вязкость крови может увеличиваться в 20 раз по сравнению с вязкостью воды.

Поэтому у людей с низкой концентрацией эритроцитов сосудистое сопротивление снижено, а скорость кровотока повышена. Наоборот, у людей с сильно повышенной концентрацией эритроцитов (эритроцитемией) сопротивление повышено и скорость кровотока снижена по сравнению с нормальной.

Определенное влияние на вязкость крови оказывает также электростатическое взаимодействие эритроцитов. Поскольку мембрана эритроцитов имеет на поверхности отрицательный заряд, эритроциты отталкиваются друг от друга, что предотвращает образование их конгломератов, которые заметно повышают сосудистое сопротивление. Уменьшение заряда эритроцитов ведет к повышению вязкости крови, так как отталкивание эритроцитов друг от друга ослабляется.

Другим фактором, влияющим на вязкость крови, является деформируемость эритроцитов, т. е. их способность изменять свою конфигурацию при прохождении через узкие капилляры. Диаметр таких сосудов составляет А—8 микрон, и потому эритроциты, диаметр которых равен в среднем 7 микрон, должны изменять свою конфигурацию, чтобы протиснуться через узкие капилляры. Противодействие эритроцитов деформации является одним из факторов, увеличивающим сопротивление кровотоку.

Вязкость плазмы зависит от концентрации в ней фибриногена (но не фибрина), а вязкость цельной крови — от взаимодействия эритроцитов и фибриногена плазмы. Поэтому кровь с повышенным содержанием фибриногена в плазме, как и с высоким гематокритом, обнаруживает повышенную вязкость. Вязкость крови зависит также от температуры — с повышением температуры крови ее вязкость понижается.