Вы здесь

Главная

Исследование структуры оптимальной микроциркуляторной ячейки биологической ткани

ID_Статьи: 
16.00

Проводящие системы, предназначенные для дальнего транспорта жидкости в тканях растений и животных, представляют собой ветвящиеся транспортные русла, обеспечивающие доставку жидкости в клетки. В строении сосудистых систем высших растений и животных обнаружены сходные закономерности, а зависимости между длинами, диаметрами и углами ветвления последовательных проводящих элементов укладываются в рамки модели оптимального русла, производящего доставку с минимальными суммарными затратами на транспорт жидкости, на организацию и поддержание функции проводящей системы. По причине значительного разброса значений измеряемых параметров относительно предсказываемых теорией, основанной на течении вязкой несжимаемой жидкости по системе трубок, существует неопределенность в задании оптимизационного критерия для транспортной задачи. В настоящей работе рассматривается элементарная микроциркуляторная ячейка биологической ткани, содержащая одно дихотомическое ветвление проводящего элемента. Жидкость поступает через проницаемые стенки элемента в ткань и движется к клеткам, которые моделируются системой распределенных стоков массы. Путем решения оптимизационной задачи определены параметры проводящей системы ячейки -координаты точки ветвления и углы, образуемые дочерними элементами, при заданных размерах ячейки, асимметрии ветвления и диаметре основного элемента. На основании анализа данных морфометрии для проводящих пучков растений показано, что при 15-20% разбросе геометрических параметров отклонение суммарных энергетических затрат от оптимальных не превышает 5%, если в качестве критерия оптимальности выбрано полное гидравлическое сопротивление ячейки. Исследована система обратных связей в ячейке, сопряженное развитие основной ткани и проводящей системы которой обеспечивает постоянство соотношения между притоком жидкости по проводящей системе и потреблением ее клетками растущей ткани.

 

Кизилова Н.Н.

Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Харьков (Украина)