最优阻塞均匀划分微血管网络中的红细胞通量

在动物中，血液与组织之间的气体交换发生在狭窄血管中，其直径与红细胞相当。红细胞必须变形以挤过这些狭窄血管，暂时阻塞或闭塞它们所经过的血管。尽管血管阻塞的动力学已被广泛研究，但微血管为何需要如此狭窄仍是一个开放问题。我们研究了一个模型微血管网络——斑马鱼胚胎躯干——内的阻塞动力学。我们表明，当红细胞进入躯干最细血管时产生的压力反馈共同作用，通过微血管均匀分配红细胞。利用数学模型以及直接观察，我们表明这些阻塞反馈在躯干网络中被调节，以防止最靠近心脏的血管短路整个网络。因此阻塞与微血管功能的另一个开放问题相关：红细胞如何以相同速率递送到每个微血管？我们的分析表明，阻塞反馈的调节使网络内的总耗散增加了11倍，表明微血管网络可能优先保证流动的均匀性而非最小化传输成本。