Физики смоделировали, как на рост атеросклеротических бляшек влияют возраст и занятия спортом

По данным ВОЗ, две самые распространенные на сегодня причины смерти — инфаркт и инсульт, и оба этих сердечно-сосудистых заболевания зачастую вызваны генерализованным атеросклерозом. Ключевую роль в развитии этого хронического заболевания играют холестериновые бляшки, которые деформируют сосуды, сужая просвет и уменьшая их проходимость. Известно, что на процесс формирования бляшек влияют возраст пациента и физические упражнения, однако до сих пор недостаточно изучено, как на нем сказываются геометрические особенности артерий.

В новой работе исследователи взяли две модели с разной геометрией сонной артерии. В одной модели наружная сонная артерия — ответвление, которое несет кровь к шее, лицу и скальпу — была прямой, а в другой — слегка расширенной. Ученые предполагали, что это расширение может быть уязвимым местом при образовании бляшек и, соответственно, повышает риск развития атеросклероза.

Для создания модели физической нагрузки авторы оцифровали измерения кровотока у людей в трех разных возрастных группах: 32-34, 54-55 и 62-63 года. Оцифрованные скорости потока использовали как входные данные для вычислительной модели.

Оказалось, эффект упражнений различен для трех возрастных групп и двух геометрий сонной артерии. Одна из ключевых характеристик, на которую, согласно результатам моделирования, влияет физическая активность, — обратный ток крови: из-за него липопротеины низкой плотности дольше задерживаются в просвете сосуда и повышают риск формирования бляшек.

В группах с расширенной наружной сонной артерией объем обратного тока крови увеличивался во всех возрастных группах, а в группах с прямой наружной сонной артерией он повышался у молодых людей и снижался у пожилых.

Из полученных результатов ученые делают вывод о необходимости учитывать возраст и индивидуальные анатомические особенности пациента, чтобы оценить потенциальную пользу от занятий спортом в качестве профилактики атеросклероза. В дальнейшем они планируют объединить свои наблюдения с анализом физиологических и химических процессов, которые происходят на клеточном уровне.

Статья с результатами исследования опубликована в журнале Physics of Fluids.