Российские биофизики построили компьютерную модель роста тромбов в артериях

Возможность образования тромбов в норме защищает организм от кровопотери, но может и стать причиной сердечного приступа. Иллюстрация: Sebastian Kaulitzki/Shutterstock

Ученые построили математическую модель, которая позволяет воспроизвести динамику роста тромба в артерии и изучить его поведение в различных ситуациях, говорится в пресс-релизе Московского физико-технического института.

«...Мы попытались использовать наиболее примитивное описание тромба — в виде сплошной среды, а не дискретных частиц. Это приближение во многих отношениях грубое и ограничивает возможности исследования, но зато позволяет выводить какие-то общие закономерности», — пояснил один из авторов работы Михаил Пантелеев, профессор кафедры регенеративной медицины ФБМФ МФТИ.

В своей модели ученые рассматривают процесс роста тромба подобно нагромождению фигурок в компьютерной игре «Тетрис»: частицы либо падают вниз на ровную поверхность, либо прилипают к выделяющимся из растущего сгустка выступам. Отличие от игры в том, что полностью заполненный слой не исчезает, поэтому со временем тромб способен перекрыть кровеносный сосуд, в котором он образовался. Кроме того, падающие фигурки всегда одинаковы: модель описывает слипание специализированных клеток крови тромбоцитов.

Тромбоциты играют важную роль в формировании тромбов. Они содержатся в крови, и при повреждении сосуда их способность прилипать к его стенкам и друг другу спасает организм от кровопотери. Однако иногда тромбы образуются не в результате травм с разрывом сосудистой стенки, а в результате реакции на патологический процесс, например рост жировой бляшки внутри артерии при атеросклерозе. Подобные тромбы могут блокировать кровоснабжение тканей и органов, что, в свою очередь, способно приводить к инфаркту миокарда (при закупорке артерий в сердце), инсульту (при блокировании артерий, снабжающих кровью головной мозг) или гангрене конечностей.

Описав математически процесс заполнения свободных мест на поверхности растущего тромба, ученые смогли построить сначала одномерную, а потом и двумерную модель. Это позволило воспроизвести динамику роста реального тромба и исследовать его поведение в различных условиях.

В дальнейшем ученые планируют применять полученную модель для решения конкретных задач и вести «разработку более совершенных и современных моделей, где будут трехмерные клетки крови, полноценная механика их взаимодействия и правильная биохимия. Решаться они будут, разумеется, уже только на суперкомпьютерах. Другое направление — «внутрь» тромбоцита, моделирование внутриклеточной сигнализации, кальциевых осцилляций и коллапса митохондрий в тромбоцитах», — пояснил Пантелеев.

В работе принимали участие исследователи из Федерального научно-клинического центра детской гематологии, онкологии и иммунологии (ФНКЦ ДГОИ), Центра теоретических проблем физико-химической фармакологии, МФТИ, МГУ, Института проблем машиноведения в Петербурге и Свободного университета в Берлине (Германия). Результаты опубликованы в журнале PLoS One.
Теги:

Читать еще на Чердаке: