Viskoelastsus

Viskoelastsus ühendab ainete elastsed omadused ja vedelike viskoossed omadused ning leidub inimkehas lisaks verele ka peamiselt pehmetes kudedes. Veres suureneb aine viskoossus hüperviskoossuse sündroomi taustal. Pehmetes kudedes võivad neuromuskulaarsete haiguste taustal tekkida viskoelastsuse häired.

Mis on viskoelastsus?

Materjal võib käituda mitmel viisil. Üks võimalik materjalikäitumine on elastsus, mis võimaldab kangal pärast jõu rakendamist naasta algasendisse. Viskoossus kirjeldab vedeliku viskoossust ja vastab seega vedeliku voolavuse mõõtmele.

Viskoelastsus on segu materjali elastsusest ja viskoossuse voolavuskäitumisest. Sellest tulenevalt on viskoelastsetel materjalidel nii viskoosne kui ka elastne käitumine. Need ühendavad tahkete ainete teatud materiaalseid omadusi ja vedelike materiaalseid omadusi.

Viskoelastsed toimed sõltuvad sellistest teguritest nagu temperatuur, aeg ja sagedus. Ainete viskoelastsed omadused mängivad biofüüsikas olulist rolli. Näiteks on vere viskoelastsus. Sama kehtib ka pehmete kudede ja muude rakuühenduste kohta.

Selles kontekstis on veri näiteks mitte-Newtoni vedelik ja see ei kanna oma viskoossust (vere viskoossust) materiaalse konstantsena, vaid muudab seda vastavalt nihkefektidele. Newtoni vedelikud seevastu näitavad lineaarselt viskoosset voolukäitumist ja on seega koormusest sõltumatu viskoossusega, samas kui viskoelastsed vedelikud nagu veri reageerivad teatud koormustele elastsusega.

Funktsioon ja ülesanne

Pehmed koed on pehmed koed nagu rasvkude, lihaskude ja sidekude. Need koosnevad kollageenist, elastiiniosadest ja põhiainest. Seda struktuuri nimetatakse pehmete kudede rakuväliseks maatriksiks. Põhiaine koosneb suures osas veest, kusjuures fibroblastid ja kondroblastid tekitavad pehmete kudede kiud ja põhiaine.

Viskoelastsus on pehmete kudede üks mehaanilisi omadusi. Suhteliselt väikese stressiga madala venituse näol tagab kangas olev elastiin jäikuse. Moonutusenergia salvestub elastiinile. Koes olevad kollageenikiud on puhkeolekus lainelise kujuga ja suhteliselt elastsed. Mida rohkem kude deformeerub, seda enam venivad deformatsiooni suunas. Pärast lõõgastumist suurendavad kiud jälle kudede jäikust.

Kanga käitumine sarnaneb nailonist sukaga. Elastiin võtab nailonkummist riba ja kollageen täidab nailonkiudude funktsiooni. Selles osas piirab kollageen koe venimist ja kaitseb seega vigastuste eest.

Inimese pehme kude võib seetõttu tõsiselt deformeeruda ja siiski oma algse kuju tagasi saada.

Füüsilist viskoelastsust võib täheldada ka vere suhtes. Keemiliselt öeldes on veri Newtoni vedela vee ja rakuliste, s.o materiaalsete komponentide suspensioon. Veri on mitte-Newtoni vedelik ja seetõttu on sellel erinevad voolavusomadused kui vees. Selles sisalduvate erütrotsüütide tõttu on vere viskoelastsus vereplasmaga võrreldes suurem. Viskoossus suureneb koos hematokriti väärtuse ja voolukiirusega. Punaste vereliblede (erütrotsüütide) deformeeruvuse tõttu ei sarnane vere voolukäitumine raku suspensiooniga, kui voolukiirus suureneb, vaid muutub emulsiooni voolukäitumises.

Haigused ja tervisehäired

Neuromuskulaarsed haigused suurendavad lihaste ja fastsiaalse koe viskoelastsust. See fassaadi viskoelastsuse suurenemine avaldab survet müofasitsioonilisele koele. Müofastsiaalse koe viskoelastsuse suurenemist ei ole veel lõplikult uuritud, kuid see näib olevat seotud düsfunktsiooni või sümpaatilise närvisüsteemi ebaõige reguleerimisega.

Neuromuskulaarsed haigused moodustavad lihasrakkude, neuromuskulaarse ülekande või perifeersete närvide haiguste mittehomogeense rühma. Neuromuskulaarsete haiguste hulka kuuluvad eriti müopaatiad ja neuropaatiad. Müopaatiad on mitteneurogeensed haigused, millel on mõjutatud lihaste struktuurimuutused või funktsionaalsed piirangud, mis enamikul juhtudest mõjutavad vöötlüliga lihaseid. Lihasdüstroofia on näide müopaatiast.

Neuropaatiad on traumaatilise päritoluga perifeersete närvide haigused. Neuropaatia võib mõjutada ühe või mitme närvi. Tavalised ilmingud on valu või ärrituse kadumine kahjustatud piirkonnas. Hilise episoodi korral ilmneb kahjustatud lihaste vildakas halvatus. Müopaatiad on iseloomulikud lihaskoe nõrkustele või degeneratsioonile, mida saab jälgida suhetest nagu geneetiline mutatsioon või mitokondriaalne puudulikkus.

Viskoelastsed häired võivad ilmneda mitte ainult keha pehmes koes. Näiteks vere sümptomite kompleksi, mis on põhjustatud paraproteiinide suurenenud kontsentratsioonist vereplasmas, nimetatakse hüperviskoossuse sündroomiks. Suurenenud viskoossuse tõttu väheneb vere voolavus. Hüperviskoossuse sündroom ilmneb eriti pahaloomuliste haiguste, näiteks hulgimüeloomi või Waldenströmi tõve korral.

Viskoossuse suurenemisega võib seostada ka selliseid healoomulisi haigusi nagu Felty sündroom, erütematoosluupus või reumatoidartriit. Patsiente kannatab enamasti väsimus, nõrkustunne ja õhupuudus.

Aneemia (aneemia) on põhjustatud limaskestadest ja ninaverejooksust. Seda soosib kahjustatud trombotsüütide funktsioon. Trombotsüütide talitlushäire tuleneb hüübimisretseptorite obstruktsioonist. Trombotsüüdid on kaetud paraproteiinidega ega seo enam retseptoreid, vaid interakteeruvad selle asemel fibriini moodustumisega. Tekkinud sümptomid on sarnased mikroangiopaatiaga. Tromboosi ja trombemboolia risk suureneb märkimisväärselt.