I ricercatori hanno districato uno dei più grandi misteri del nostro sistema vascolare.
Ogni volta che un vaso sanguigno si divide in vasi più piccoli, i globuli rossi (RBC) si presentano con la stessa decisione: prendere il capillare sinistro o il destro. Si potrebbe pensare che i globuli rossi si dividano equamente ad ogni bivio, ma è noto che in alcuni punti i globuli rossi sembrano preferire un vaso sanguigno all’altro. Un nuovo modello di computer sembra determinare il motivo per cui i globuli rossi si comportano in questo modo, districando uno dei più grandi misteri nel nostro sistema vascolare.
Una coppia di ricercatori della Rutgers University ha creato una nuova simulazione numerica diretta, pubblicata in in Physics of Fluids da AIP Publishing, che prevede il flusso di globuli rossi attraverso le reti dei capillari del corpo. Costruendo una rete di capillari virtuali, il team ha scoperto che non solo il flusso attraverso i cosiddetti vasi madre possono a volte distorcersi portando a una distribuzione non uniforme dei globuli rossi nei vasi figli, ma queste giunzioni cambiano anche tra un flusso uniforme e uno non uniforme nel tempo.
“Questo problema biologico ha un significato immenso negli stati sani e negli stati patologici“, ha affermato Prosenjit Bagchi, uno degli autori dell’articolo. “Questi fenomeni sono noti da secoli, ma in termini di modellazione computazionale ad alta fedeltà, non c’è stato molto”.
Bagchi paragona la ripartizione delle cellule del sangue nelle biforcazioni lungo i vasi sanguigni alle auto nel traffico dove, a volte, si verificano delle deviazioni. Qualsiasi cosa, da una ferita, a un capillare bloccato, a un tumore che crea nuovi vasi per nutrirsi, può portare a un vaso sanguigno che “cade fuori uso”. “Quando si tratta di vasi sanguigni, noi li usiamo o li perdiamo”, ha detto Bagchi. “Se una città vede che nessuno sta guidando su una strada particolare, potrebbe anche chiuderla: le reti microvascolari cambiano costantemente la loro architettura, anche nel processo di invecchiamento“.
Un metodo prominente per modellare il partizionamento dei globuli rossi, chiamato plasma skimming, rende i globuli rossi come punti infinitamente piccoli che si muovono attraverso un vaso sanguigno. Il gruppo di Bagchi è rimasto sorpreso nell’apprendere quanto questa tecnica sottostima il comportamento di ripartizione porti a una distribuzione non uniforme delle cellule in una rete. Considerando l’effetto delle dimensioni della cellula, noto come screening cellulare, il team ha modellato il flusso con molta meno eterogeneità nella distribuzione cellulare.
Il lavoro del gruppo getta nuova luce su un assunto di vecchia data che indica che le biforcazioni dei vasi sanguigni distribuiscono globuli rossi in modo proporzionato o sproporzionato rispetto al flusso. Invece, le nuove scoperte hanno rivelato che i vasi sanguigni possono passare da una suddivisione uniforme a quella irregolare, sulla base di fattori tra cui i meccanismi a monte che spostano i globuli rossi su un lato del vaso madre, il raggruppamento di globuli rossi nei punti di biforcazione o cambiamenti nella resistenza del flusso nei vasi della figlia.
Bagchi spera che le sue scoperte e il modello si riveleranno uno strumento utile per i ricercatori che cercano di capire meglio il flusso di sangue nelle reti microvascolari. In futuro, il suo team sta esaminando altre particelle, incluso il modo in cui vengono distribuite le particelle dei farmaci, per prevedere con precisione il loro trasporto attraverso le reti capillari.
Fonte: AIP
