เม็ดเลือดแดงที่แข็งขึ้นในเบาหวาน เปลี่ยนการไหลในหลอดเลือดฝอยอย่างไร

เม็ดเลือดแดงต้องเปลี่ยนรูปร่างเพื่อเคลื่อนผ่านหลอดเลือดฝอย เมื่อเซลล์มีรูปร่างเปลี่ยนไปและเปลี่ยนรูปได้ยากขึ้นในเบาหวาน ผลต่อการไหลอาจซับซ้อนกว่าการทำให้เลือดไหลช้าลงอย่างเดียว งานวิจัยใน Biophysical Journal ใช้แบบจำลองสามมิติเพื่ออธิบายว่า สมบัติของเซลล์เหล่านี้เปลี่ยนการกระจายเม็ดเลือดแดงในเครือข่ายหลอดเลือดได้อย่างไร

ข้อค้นพบสำคัญคือ ค่าเฉลี่ยทั้งเครือข่ายอาจเปลี่ยนเพียงเล็กน้อย ขณะที่หลอดเลือดบางแขนงเปลี่ยนชัดเจน ทั้งในทิศทางเพิ่มขึ้นและลดลง การมองเฉพาะค่าเฉลี่ยจึงอาจซ่อนสิ่งที่เกิดขึ้นเฉพาะจุดในแบบจำลองนี้

สร้างเครือข่ายจากจอประสาทตา แล้วเปลี่ยนสมบัติของเซลล์

ทีมวิจัยจาก Rutgers University และ University of Melbourne ใช้ภาพจอประสาทตาของอาสาสมัครสุขภาพดี 1 คน สร้างแบบจำลองจากสองบริเวณ รวมประมาณ 350 หลอดเลือดและ 195 จุดเชื่อมต่อ ภาพที่ 1a แสดงบริเวณที่เลือก ส่วนภาพที่ 1b–d แสดงแบบจำลองของเซลล์ปกติและการเปลี่ยนรูประหว่างเคลื่อนผ่านหลอดเลือด

ผู้วิจัยจำลองแต่ละเครือข่ายสองครั้ง โดยใช้สมบัติเม็ดเลือดแดงปกติและสมบัติที่สัมพันธ์กับเบาหวาน รวมเป็น 4 การจำลอง โครงสร้างหลอดเลือดยังคงเดิม แต่ปรับรูปร่าง ปริมาตร และความต้านทานต่อการเปลี่ยนรูปของเซลล์ตามข้อมูลจากงานก่อนหน้า จึงเป็นการแยกศึกษาผลของสมบัติเซลล์ ไม่ใช่การเปรียบเทียบภาพหลอดเลือดของคนปกติกับผู้ป่วยเบาหวาน

แบบจำลองคำนวณทั้งการไหลของพลาสมา การเปลี่ยนรูป และการเคลื่อนที่ของเม็ดเลือดแดง เป็นตัวอย่างของ ชีวกลศาสตร์ (Biomechanics) ที่เชื่อมสมบัติระดับเซลล์เข้ากับพฤติกรรมของระบบไหลเวียน

ค่าเฉลี่ยใกล้กัน แต่แต่ละแขนงเปลี่ยนไม่เท่ากัน

แม้ค่าเฉลี่ยความเข้มข้นและความเร็วเม็ดเลือดแดงทั้งเครือข่ายจะใกล้เคียงกัน แต่เมื่อเทียบหลอดเลือดตำแหน่งเดียวกันระหว่างสองสภาวะ ความเข้มข้นของเม็ดเลือดแดงเปลี่ยนประมาณ −40% ถึง +40% และความเร็วเปลี่ยนประมาณ −30% ถึง +40% เมื่อเทียบกับกรณีเซลล์ปกติ ช่วงเหล่านี้เป็นผลคำนวณเฉพาะหลอดเลือด ไม่ใช่ค่าเฉลี่ยของผู้ป่วย

ภาพที่ 2b แสดงการเปลี่ยนแปลงทั้งสองทิศทาง ขณะที่ภาพที่ 2c–d ช่วยให้เห็นว่าผลกระจายต่างกันตามตำแหน่ง จุดในกราฟคือหลอดเลือดแต่ละเส้นในแบบจำลอง ไม่ใช่อาสาสมัครแต่ละคน และคำว่า “ความเข้มข้น” ในที่นี้หมายถึงสัดส่วนปริมาตรเม็ดเลือดแดงภายในหลอดเลือด ไม่ใช่ระดับน้ำตาลในเลือด

จุดแยกแขนงเปลี่ยนเส้นทางของเม็ดเลือดแดง

ผู้วิจัยอธิบายการกระจายตัวที่เปลี่ยนไปด้วยสามกลไก เซลล์ปกติที่ยืดหยุ่นกว่าสามารถยืดตัวค้างคร่อมบริเวณทางแยกได้ ขณะที่เซลล์ที่เปลี่ยนรูปได้ยากมีพฤติกรรมนี้ลดลง อย่างไรก็ตาม เซลล์กลุ่มหลังยังอาจกีดขวางหลอดเลือดแขนงเล็กได้ชั่วคราวหลังเข้าไปแล้ว เนื่องจากมีปริมาตรมากขึ้นและเปลี่ยนรูปได้ยากกว่า

อีกกลไกหนึ่งคือ หลังผ่านทางแยก เซลล์ที่เปลี่ยนรูปได้ยากเคลื่อนกลับเข้าหากึ่งกลางหลอดเลือดได้ช้ากว่า จึงคงแนวการเคลื่อนที่เยื้องด้านข้างนานขึ้น เมื่อถึงทางแยกถัดไป ตำแหน่งนี้ส่งผลต่อโอกาสเข้าสู่แต่ละแขนง การแบ่งเซลล์ในจุดหนึ่งจึงส่งผลต่อการกระจายตัวในเครือข่ายปลายทางต่อได้

ช่วยอธิบายกลไก แต่ยังต้องยืนยันในระบบจริง

งานนี้ชี้ว่า สมบัติของเม็ดเลือดแดงอาจเปลี่ยนสภาพการไหลเฉพาะจุดได้ แม้ค่าเฉลี่ยทั้งเครือข่ายจะไม่เปลี่ยนมาก แต่ยังเป็นผลจากสองเครือข่ายที่สร้างจากอาสาสมัครคนเดียว และจำลองการไหลประมาณ 1 วินาทีหลังพ้นช่วงเริ่มต้น ไม่ได้ครอบคลุมความแตกต่างของผู้ป่วย ระยะโรค หรือผลระยะยาว

ผลดังกล่าวจึงเป็นคำอธิบายเชิงกลไกที่ควรทดสอบต่อในระบบทดลองและในร่างกาย ยังไม่ใช่การยืนยันความเสียหายของหลอดเลือดในผู้ป่วย หรือหลักฐานว่าการปรับความยืดหยุ่นของเม็ดเลือดแดงจะรักษาภาวะแทรกซ้อนของเบาหวานได้

อ้างอิง

LeCompte S, Pangilinan P, Ding Y, Bedggood P, Metha A, Bagchi P. Diabetes-mediated changes in red blood cell biomechanics reorganize capillary network hemodynamics through altered cellular trafficking. Biophysical Journal. 2026. Journal Pre-proof. doi: 10.1016/j.bpj.2026.10.009. ข้อมูลบทความใน PubMed.

กลับไปสารบัญบทความ ↑