Back to Search Start Over

Modelling of platelet–fibrin clot formation in flow with a DPD–PDE method

Authors :
Alen Tosenberger
Vitaly Volpert
Alexei Tokarev
Fazly I. Ataullakhanov
Mikhail A. Panteleev
Nikolai Bessonov
Multi-scale modelling of cell dynamics : application to hematopoiesis (DRACULA)
Centre de génétique et de physiologie moléculaire et cellulaire (CGPhiMC)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut Camille Jordan [Villeurbanne] (ICJ)
École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Modélisation mathématique, calcul scientifique (MMCS)
Institut Camille Jordan [Villeurbanne] (ICJ)
National Research Center for Haematology [Moscow]
Ministry of Health and Social Development of Russian Federation [Moscow]
Institute of Mechanical Engineering Problems [St. Petersburg] (IPME)
Russian Academy of Sciences [Moscow] (RAS)
Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM ICMMM)
Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut Camille Jordan (ICJ)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Camille Jordan (ICJ)
Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM)
Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Journal of Mathematical Biology, Journal of Mathematical Biology, Springer Verlag (Germany), 2015, ⟨10.1007/s00285-015-0891-2⟩, Journal of Mathematical Biology, 2015, ⟨10.1007/s00285-015-0891-2⟩
Publication Year :
2015
Publisher :
HAL CCSD, 2015.

Abstract

International audience; The paper is devoted to mathematical modelling of clot growth in bloodflow. Great complexity of the hemostatic system dictates the need of usage of themathematical models to understand its functioning in the normal and especially inpathological situations. In this work we investigate the interaction of blood flow,platelet aggregation and plasma coagulation. We develop a hybrid DPD–PDE modelwhere dissipative particle dynamics (DPD) is used to model plasma flow and platelets,while the regulatory network of plasma coagulation is described by a system of partialdifferential equations. Modelling results confirm the potency of the scenario of clotgrowth where at the first stage of clot formation platelets form an aggregate due toweak inter-platelet connections and then due to their activation. This enables the formationof the fibrin net in the centre of the platelet aggregate where the flow velocity issignificantly reduced. The fibrin net reinforces the clot and allows its further growth.When the clot becomes sufficiently large, it stops growing due to the narrowed vesseland the increase of flow shear rate at the surface of the clot. Its outer part is detachedby the flow revealing the inner part covered by fibrin. This fibrin cap does not allownew platelets to attach at the high shear rate, and the clot stops growing. Dependenceof the final clot size on wall shear rate and on other parameters is studied.

Details

Language :
English
ISSN :
03036812 and 14321416
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Mathematical Biology, Journal of Mathematical Biology, Springer Verlag (Germany), 2015, ⟨10.1007/s00285-015-0891-2⟩, Journal of Mathematical Biology, 2015, ⟨10.1007/s00285-015-0891-2⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....e60a3ab385338cc284373ad01299954c
Full Text :
https://doi.org/10.1007/s00285-015-0891-2⟩