Bajo condiciones normales, los glóbulos rojos se apilan para formar estructuras llamadas formaciones de Rouleaux que se parecen a los paquetes cilíndricos de monedas. Estas estructuras se crean y destruyen constantemente pero también pueden llegar a enredarse unas con otras. Cuando sucede esto, la sangre se espesa y finalmente forma coágulos.
No cuesta imaginar los problemas que estas estructuras pueden causar cuando se estrechan los vasos sanguíneos, dado que su tamaño normal es solo un poco más grande que el del propio glóbulo rojo.
Pero hace tiempo que los hematólogos saben que esto no sucede. Resulta que la sangre tiene una propiedad única que impide este tipo de enredos. Se vuelve menos espesa y más líquida al pasar por canales más pequeños. Exactamente por qué sucede es una especie de misterio.
Pero hoy, el investigador de la Universidad de Montpellier (Francia) Manouk Abkarian afirma haber averiguado lo que pasa. Junto a su equipo, emplearon cámaras de vídeo de alta velocidad para grabar el comportamiento de los glóbulos rojos bajo las mismas condiciones que experimentan dentro del cuerpo humano. Aseguran que sus resultados ponen patas arriba las ideas convencionales sobre el papel de los glóbulos rojos en la sangre.
Primero, algunos antecedentes. La propiedad que diluye la sangre cuando pasa por vasos más pequeños se conoce como pseudoplasticidad. Se produce cuando las fuerzas de un componente de un líquido difiere de las de otro componente, algo que provoca una tensión de corte. Los físicos denominan los líquidos que se comportan así como fluidos no newtonianos.
Las tensiones de corte se producen de forma natual dentro del flujo sanguíneo en cualquier vaso porque el fluido más próximo a la superficie se mueve más lentamente que el resto, y esto genera la tensión de corte. Pero, ¿cómo diluye la sangre la tensión de corte?
Parte del puzle es que también se sabe que el plasma sanguíneo sí es un fluido newtoniano. Su viscosidad no se ve afectada por la tensión de corte. Así que cualquier comportamiento no newtoniano ha de ser causado por los glóbulos rojos de la sangre, que están suspendidos en el plasma y representan el 45% de la sangre.
Durante la década de 1970, los hematólogos empezaron a estudiar el comportamiento de estas células suspendidas en soluciones acuosas de dextrano, que se creía que imitaba las condiciones del cuerpo. Encontraron que los glóbulos rojos dan vueltas como una moneda tirada al aire cuando la tensión de corte es baja. Pero cuando aumenta, las células se orientan de acuerdo al flujo y se estabilizan. De hecho, las células se alargan en la dirección del flujo y forman oblatos elipsoidales.
Esto dio paso a una influyente teoría del riego sanguíneo que sugiere que bajo estas circunstancias los glóbulos rojos se comportan como gotitas líquidas. En otras palabras, la sangre se comporta como una emulsión.
Pero una célula sólo puede comportarse como una gotita de líquido si su membrana se comporta como un líquido también. Y eso tiene algunas consecuencias importantes.
Cuando las células forman oblatos elipsoidales, las fuerzas de tensión las hacen rotar. El citoplasma dentro de la célula es más viscoso que el fluido que la rodea, por lo que la membrana ha de rotar más rápidamente que el citoplasma del interior. Desde un lado, esto se parecería al movimiento de la huella de un tanque.
El llamado rodaje de tanque se ha convertido en un fenómeno bien conocido de los glóbulos rojos que se desplazan por pequeños vasos sanguíneos.
Pero Abkarian y su equipo afirma que esta teoría es errónea. Para empezar, señala que las primeras soluciones de dextratos no reprodujeron con precisión las condiciones del cuerpo humano. También afirman que las membranas de los glóbulos rojos no pueden comportarse como un líquido y que el rodaje de tanque, por tanto, es imposible.
El equipo empleó cámaras de vídeo de alta velocidad para grabar el comportamiento de los glóbulos rojos en microcanales a temperatura corporal en soluciones de dextrato que imitan la viscosidad, la osmolaridad y el pH de la sangre. Después, varió la tensión de corte experimentada por los glóbulos rojos al controlar el ritmo del flujo.
Los resultados son interesantes. El equipo de Abkarian afirma que la viscosidad de sangre experimenta una serie de increíbles transformaciones mientras aumenta la tensión de corte y que estos son el resultado de complejos cambios en el comportamiento de los glóbulos sanguíneos rojos.
Al principio los glóbulos rojos se voltean dentro de la sangre como monedas que giran en el aire. Pero al aumentar la tensión de corte, estas vueltas se convierten en un movimiento de rodaje. Las células parecen rodar sobre su costado como neumáticos errantes. A medida que la proporción de células que ruedan aumenta, disminuye la viscosidad de la sangre.
Pero este rodaje dista mucho del de un tanque, que requiere que la membrana actúe como un fluido. De hecho, el equipo de Abkarian asegura que una característica clave del comportamiento es que las membranas de los glóbulos rojos no se comportan como fluidos.
Al aumentar más la tensión de corte, las células empiezan a aplastarse, lo que ofrece una superficie menor al flujo. "Esto da paso a una psuedoplasticidad mayor", escribe el equipo de Abkarian.
Y al aumentarse aún más la tensión de corte, la forma de los glóbulos rojos se distorsiona. No está claro exactamente cómo sucede esto, pero contribuye a la pseudoplasticidad al permitir que las células se doblen y aumenten así aún más su superficie.
El equipo respaldó sus observaciones con un modelo informático de las células, que reproduce este comportamiento cuando se apliquen las mismas tensiones de corte.
Es un resultado interesante. Significa que la teoría de la gotita para los glóbulos rojos es errónea y la sangre no se comporta como una emulsión. De hecho, el comportamiento observado sólo es posible si la membrana de glóbulos rojos no se vuelve fluida y por tanto separa el plasma del citoplasma del interior de la célula de forma más eficaz. "La falta de fluidez de la membrana para un contraste de alta viscosidad entre los fluidos interiores y exteriores es la característica clave que controla el comportamiento de los glóbulos rojos", afirma Abkarian.
Esta nueva escuela de pensamiento tiene importantes implicaciones. Los hemotólogos han utilizado la idea de la sangre como una emulsión para explicar varios fenómenos fisiológicos. Por ejemplo, el rodaje de tanque representa una pieza clave de una teoría que explica cómo los glóbulos rojos liberan adenosine trifosfato. Abkarian detalla: "Nuestro estudio cuestiona la relevancia de la analogía de gotita para la dinámica de los glóbulos rojos para explicar estos fenómenos".
Los fluidos vivos como la sangre tienen una enorme importancia, y un mejor entendimiento de su comportamiento ayudará inevitablemente a los investigadores a manipularla con mayor facilidad. Será interesante comprobar cómo la derogación de este pensamiento convencional impactará este campo.
Ref: arxiv.org/abs/1608.03730: A New Look at Blood Shear-Thinning