Elke keer dat een bloedvat zich splitst in kleinere bloedvaten, rode bloedcellen (RBC's) krijgen dezelfde beslissing voorgelegd:neem de linker capillair of de rechter. Hoewel je zou denken dat RBC's zich bij elke splitsing in de weg gelijkmatig zouden verdelen, het is bekend dat op sommige momenten, RBC's lijken de voorkeur te geven aan het ene vat boven het andere. Een nieuw computermodel probeert te bepalen waarom RBC's zich zo gedragen, een van de grootste mysteries in ons vaatstelsel ontrafelen

Een paar onderzoekers van de Rutgers University heeft een nieuwe directe numerieke simulatie gedemonstreerd in Fysica van vloeistoffen , die de stroom van rode bloedcellen door de netwerken van haarvaten van het lichaam voorspelt. Door een netwerk van virtuele haarvaten te bouwen, het team ontdekte dat niet alleen de stroom door zogenaamde moedervaten soms scheef kan raken, wat leidt tot een ongelijke verdeling van rode bloedcellen in dochtervaten, maar deze knooppunten wisselen in de loop van de tijd ook tussen een gelijkmatige en ongelijkmatige stroming.

"Dit is het biologische probleem dat een enorme betekenis heeft in gezonde toestanden en ziektetoestanden, " zei Prosenjit Bagchi, een van de auteurs van het artikel. "Deze verschijnselen zijn al eeuwen bekend, maar in termen van high-fidelity computationele modellering, er is niet veel geweest."

Bagchi vergelijkt de verdeling van bloedcellen bij vertakkingen langs bloedvaten met auto's in het verkeer waar, soms, omleidingen gebeuren. Alles van een blessure, naar een geblokkeerde capillair, aan een tumor die nieuwe bloedvaten creëert om zichzelf te voeden, kan ertoe leiden dat een bloedvat buiten gebruik raakt. "Als het om bloedvaten gaat, we gebruiken of verliezen het, " zei Bagchi. "Als een stad ziet dat niemand op een bepaalde weg rijdt, ze zullen het niet meer bijhouden en kunnen het weggooien. Microvasculaire netwerken veranderen voortdurend hun architectuur, zelfs in het verouderingsproces."

Een prominente methode om de verdeling van rode bloedcellen te modelleren, plasma skimming genoemd, maakt rode bloedcellen tot oneindig kleine puntjes die door een bloedvat bewegen. De groep van Bagchi was verrast om te horen hoezeer deze techniek het partitioneringsgedrag te weinig voorspelt en leidt tot een zeer ongelijkmatige verdeling van cellen in een netwerk. Door rekening te houden met het effect van de celgrootte, bekend als celscreening, het team modelleerde stroom met veel minder heterogeniteit in celdistributie.

Het werk van de groep werpt nieuw licht op een al lang bestaande veronderstelling dat bloedvatvertakkingen ofwel RBC's proportioneel of onevenredig verdelen met betrekking tot de stroom. In plaats daarvan, hun bevindingen toonden aan dat schepen kunnen schakelen tussen gelijkmatige en ongelijke partities, op basis van factoren, waaronder stroomopwaartse mechanismen die rode bloedcellen naar één kant van het moedervat verplaatsen, ophoping van RBC's op splitsingspunten, of veranderingen in stromingsweerstand in de dochtervaten.

Bagchi zei dat hij hoopt dat zijn bevindingen en model een nuttig hulpmiddel zullen blijken te zijn voor onderzoekers die de bloedstroom in microvasculaire netwerken beter willen begrijpen. In de toekomst, zijn team kijkt naar andere deeltjes, inclusief hoe medicijndeeltjes worden gedistribueerd, om hun transport door capillaire netwerken nauwkeurig te voorspellen.