МОСКВА, 19 ноя — РИА Новости. Международная группа биофизиков, в том числе из МФТИ, математически смоделировала процесс формирования в артериях тромбов, являющихся основной причиной инфарктов и инсультов, статью о своей работе ученые напечатали в журнале PLoS One. Исследователи подчеркивают, что процесс роста тромба напоминает бегущую волну, причем сходство это далеко не случайно. В своей работе ученые смогли построить сначала одномерную, а потом и двумерную (тромбоциты оседают на плоскость) модель.

Ключевую роль в разработанной модели играет рассмотрение роста тромба подобно росту нагромождения фигурок в классической компьютерной игре «Тетрис» — частицы либо падают вниз на ровную поверхность, либо прилипают к выделяющимся из растущего сгустка выступам сбоку. Отличие от игры только в том, что полностью заполненный слой не исчезает, поэтому со временем тромб способен перекрыть все доступное ему пространство, что зачастую приводит к катастрофическим последствиям в организме.

Над созданием модели трудились специалисты из Федерального научно-клинического центра детской гематологии, онкологии и иммунологии (ФНКЦ ДГОИ), Центра теоретических проблем физико-химической фармакологии, МФТИ, МГУ, Института проблем машиноведения (Петербург) и Свободного университета (Берлин).

Описав математически процесс заполнения свободных мест на поверхности растущего тромба, ученые смогли построить сначала одномерную (как в классическом «Тетрисе»), а потом и двумерную (тромбоциты оседают на плоскость) модель. При этом в определенный момент отдельные тромбоциты стали рассматриваться учеными как бесконечно малые, а сам тромб — как непрерывный; иначе говоря, ученые перешли от дискретной модели к непрерывной.

В своей работе исследователи подчеркивают, что процесс роста тромба напоминает бегущую волну, причем сходство это далеко не случайно. Ранее ими было показано, что процесс роста тромба носит автоволновой характер — кровь, несущая тромбоциты и ряд обеспечивающих свертывание крови специальных белков, является активной средой.

Термин «активная среда» играет ключевую роль в нелинейной динамике — науке о математическом моделировании самых разных систем, от смесей взаимодействующих реактивов и лазеров до лесных пожаров и даже социальных сетей. Суть активной среды проще всего описать лесным пожаром: каждое сухое дерево не просто пассивный объект вроде молекулы, а потенциальный источник тепловой энергии. Если вблизи сухого дерева вспыхивает огонь, то оно загорается само и даст еще больше тепла, способного воспламенить другие деревья. Способность элементов системы выделять энергию — ключевая особенность активной среды.

Термин «автоволна» означает, что процесс распространения волны идет не пассивно, как в случае бегущих сейсмических волн от очага землетрясения, а активно — в каждой точке волна получает дополнительную энергию. В случае растущего тромба вместо сухих и воспламеняющихся деревьев нужно рассматривать плавающие в плазме кровитромбоциты, которые могут переходить из свободно плавающего состояния в осажденное.

Тромбоциты играют важную роль в формировании тромбов, блокирующих кровеносные сосуды сгустков. В обычных условиях они свободно плывут вместе с током крови, но при повреждении стенки сосуда начинают прилипать как друг к другу, так и к стенке; кроме того, в состав крови входит множество необходимых для образования тромба белков. Даже если тромбоцитов нет вовсе, реакции с участием белков способны привести к появлению блокирующего поврежденный сосуд сгустка и эти реакции тоже носят автоволновой характер.

В норме тромбы спасают организм от кровопотери при повреждении сосудов, но иногда тромбы образуются не в результате травм с разрывом сосудистой стенки, а в результате реакции на патологический процесс вроде роста жировой бляшки внутри артерии при атеросклерозе. Подобные тромбы могут заблокировать сосуд целиком и оставить ткани и органы без кровоснабжения: это, в свою очередь, способно приводить к инфаркту миокарда (при закупорке артерий в сердце), инсульту (при блокировании артерий, снабжающих кровью головной мозг) или гангрене конечностей. Новая модель корректно описывает рост тромбов в артериях — такие тромбы состоят преимущественно из тромбоцитов, а вклад белков крови в их рост сравнительно невелик.