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Reißverschlussverfahren in den Adern

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(idw). Für das Strömungsverhalten des Blutes spielt der Gehalt an Blutkörperchen, auch Hämatokrit genannt, eine entscheidende Rolle.

Wie Physiker des Forschungszentrums Jülich und der Universität Tokio mit Computersimulationen herausfanden, beeinflusst der Hämatokrit außerdem die Form und Anordnung der roten Blutkörperchen in Kapillargefäßen. Rote Blutkörperchen sind die häufigsten Zellen im Blut von Wirbeltieren; jeder gesunde Erwachsene besitzt etwa 25 Billionen von ihnen. Sie transportieren den Sauerstoff auf ihrem Weg durch das Gefäßsystem und geben dem Blut seine rote Farbe.

Unter dem Mikroskop in Ruhe betrachtet haben sie eine diskusähnliche Form. Wenn sie sich aber bewegen und durch unsere Adern und Äderchen oder auch durch künstliche Kapillaren in Laboren strömen, können sie auch andere Formen einnehmen.

Physiker aus Jülich und Tokio haben untersucht, wie sich das Strömungsverhalten von Gruppen roter Blutkörperchen und in engen Kapillaren - nur wenig breiter als der Durchmesser der Zelle - in Abhängigkeit von ihrer Dichte verändert. Dies ist etwa für medizinische Untersuchungsmethoden von Interesse, bei denen Blutproben maschinell sortiert, gezählt und untersucht werden.

Und das passiert in den Blutgefäßen: Bei niedrigem Gehalt an Blutkörperchen biegen sich diese ab einer bestimmten Geschwindigkeit fallschirmförmig durch und ordnen sich hintereinander in der Mitte der Kapillare an, um den Strömungswiderstand zu minimieren. Bei höherer Dichte werden die durch Strömung vermittelten Kräfte wichtig. Diese bewegen einzelne Zellen leicht aus ihrer mittigen Position. Je mehr eine Zelle sich aber der Kapillarwand nähert, umso stärker wird sie abgebremst; die im kurzen Abstand nachfolgende Zelle rutscht seitlich daneben. Die Form der Blutkörperchen verändert sich dabei: Das Ergebnis sind zwei reißverschlussartig ineinander geschobenen Reihen pantoffelförmiger Zellen.

Diese Anordnung roter Blutkörperchen wurde in menschlichen Blutgefäßen bereits 1969 erstmals beobachtet. Erstaunt hat die Forscher, dass der Strömungswiderstand bei diesem Übergang sprunghaft ansteigt - und damit auch die Pumpleistung, die das Herz aufbringen muss, um die gleiche Blutmenge durch die Kapillargefäße zu pressen. Die lineare Anordnung hätte bei gleichem Hämatokrit einen geringeren Strömungswiderstand, gleichwohl lässt sie sich nur künstlich im Computer erzeugen.
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