Вышла новая статья в Международном рецензируемом журнале «SCI-ARTICLES», №54, 2016, стр. 40-50

Манцкава М.

Аннотация. В статье поставлена цель одновременной оценки микроциркуляции крови и реологических свойств крови при микроангиопатиях. В статье впервые будет детально описан новый неинвазивный метод исследования микроциркуляции путем расчетакоэффициента микроциркуляции k. В результате анализа авторы впервые приводят данные об оценке микроциркуляции путем исследования функционального состояния резистивных агрерий на фоне мониторинга реологических свойств крови —

агрегируемости и деформируемости эритроцитов. Анализ данных об изменении

микроциркуляции и гемореологических свойств при микроангиопатиях открывают новые возможности для усовершенствования медикаментозной терапии, определения надобности назначения физиотерапии, определения методов хирургических вмешательств и др. Статья предназначена для студентов выпускных курсов медицинских ВУЗов, аспирантов, докторантов, резидентов, практикующих врачей- эндокринологов, терапевтов, ангиологов, специалистов лабораторной медицины.

Ключевые слова: коэффициент микроциркуляции, диабет, ангиопатии

Актуальность

Целью нашего исследования было комплексно оценить микроциркуляцию при диабетических микроангиопатиях, изучить функциональное состояние резистивных артерий и гемореологические свойства крови при микроангиопатиях 1 типа сахарного диабета и 2 типа сахарного диабета. Диабетические микроангиопатии составляютособый раздел диабетологии. Микроангиопатии нижних конечностей заслуживают особого внимания со стороны фундаментальных и клинических исследований. Поэтому, описанные в работе исследования очень важны и актуальны, так как одновременное исследование микроциркуляции и гемореологии являются очень информативным, что благоприятно скажется на фундаментальной и клинической стороне вопроса.

Mатериалы и методы

Мы исследовали 18 пациентов с 1 типом сахарного диабета с микроангиопатиями нижних конечностей и 35 пациентов с 2 типом сахарного с микроангиопатиями нижних конечностей. Средний возраст в обеих группах составлял 47,0±12,2 лет. Возраст болезни у пациентов с 1 типом сахарного диабета был равен 15±2,9 лет, а у пациентов с 2 типом сахарного диабета был равен 9, 2±1,9 лет. Контрольную группу представляли практически здоровые субьекты (n=15) со средним возрастом 43±4,2 лет. Для комплексной оценки микроциркуляции и гемореологии крови мы рассчитали коэффициент микроциркуляции k на основе исследования функционального состояния резистивных артерий (в статье была использована модернизированная методика исследования вазодилятационного индекса [1,2] и измерили показатели агрегируемости и деформируемости эриторцитов [3,4] у всех лиц, задействованных в исследовании. Со всеми пациентами оформлялось информационные согласие, исследования приводились в соответствии с Хельсинской декларацией [5]. Принцип оценки коэффициента микроциркуляции состоял в расчете возросшего притока крови и реакции резистивных артерий упорядочить скорость кровотока при постишемической (реактивной) гиперемии, возникающей в результате стандартной остановки местного кровотока длительностью 60 с. Мы исследовали кровоток в местах пульсации на левой и правой лучевой артериях руки и левой и правой стороне задних большеберцовых артериях ног в состоянии покое (наименование отведений SIN H, DEX H, SIN F, DEX F) и при постисхемической гиперемии в тех же отведениях. Исследования производилисьпри помощи зондов аппарата Доплера. Исследуемого помещали на медицинскую тахту в горизонтальном положении с раздвинутыми руками и ногами в нормальной освещенной комнате при комнатной температуре 20-23о C. Во всех четырех отведениях (SIN H, DEX H, SIN F, DEX F, которые соответствуют левой, правой точке пульсации на кисти и левой, правой точке пульсации на стопе) регистрировали нормальный фоновый линейный кровоток самописце. Кривая скорости кровотока обрабатывалась при помощи аппарата текстурного анализа (Tas-Plus, Leitz). В наших исследованиях мы использовали ультразвуковой прибор “Dop 8/4” (Германия) с четырьмя входами для зондов со встроенным самописцем. Для регистрации нормального (фонового) кровотока зонд устанавливали в области хорошей слышимости пульсации на запястье и медиальной лодыжке, повышая давление в манжетах сфигмоманометра, наложенных на плечевые и надколенные артерии, кровоток останавливали на 60 сек. Через 60 сек компрессия отпускалась, давление в манжете быстро снижалось до нуля и развивалась постисхемическая реактивная гиперемия. Регистрацию кровотока продолжали до тех пор, пока линейная скорость возросшего тока крови не возвращалась к нормальным фоновым значениям кровотока Фоновый объемный кровоток равен сумме дискретных значений скорости, которая принимает все точки кривой в течение интервала времени t. Следовательно, объемный кровоток в отведении SIN H равен ΣV1t, в отведении DEX H — ΣV2t, в отведении SIN F — ΣV3t, в отведении DEX F — ΣV4t. Средний фоновый кровоток равен суммарному фоновому кровотоку деленному на 4, т.е ΣΣVit/4 = (ΣV1+ΣV2+ΣV3 +ΣV4)t/4, где t -интервал времени при котором идет регистрация фоного кровотока. Суммарная постисхемическая гиперемия является суммой возросшего объемного кровотока в техже четырех отведениях SIN H, DEX H, SIN F, DEX F: ΣΣViпостtiпост , где Viпост — возросшая линейная скорость при постисхемической гиперемии, где tiпост — интервал времени, при котором возросшая линейная скорость при постисхемической гиперемии достигнет нормальных фоновых значений. Kоэффициент микроциркуляции k, который является отношением общего постисхемического кровотока к среднему значению объемного фонового кровотока равен k — постисхемический кровоток/усредненный фоновый кровоток;k =Sпост/Sфон=ΣΣViпостtiпост/ΣΣVit, воcпользуясь математическими выкладками, k=4(ΣV1t1+ΣV2t2+ΣV3t3+ΣV4t4)/(ΣV1+ΣV2+ΣV3+ΣV4)t, где t1 ,t2,t3,t4 — интервал времени, при котором в разных отведениях возросший постисхемический кровоток возвращался к нормальным фоновым значениям. Отношение постгиперемического кровотока в четырех отведениях одновременно к усредненному фоновому кровотоку в единице времени равен коэффициенту микроциркуляции: отношение постгиперемического кровотока в четырех отведениях одновременно к усредненному фоновому кровотоку в единице времени равен коэффициенту микроциркуляции: [k]=4ΣViпостtiпост/ΣVit. Для определения реологии крови нами исследовался показатель агрегируемости эритроцитов и показатель деформируемоси эритроцитов. Индекс деформируемости эритроцитов (ИАЭ) рассчитывали при помощи аппарата текстурного анализа (Tas-plus, Leitz), как отношение агрегируемых эритроцитов к их общему числу по методу “Georgian technique” [2]. Из локтевой вены брали кровь в количестве 4 мл. Для подсчета эритроцитов кровь помещали в стандартный меланжер. С целью отделения плазмы крови и форменных элементов друг от друга оставшуюся кровь центрифугировали в течение 10 минут (3000 об/мин). В соотношении 200:1 плазмой разбавляли заранее помещенную в меланжер до 0.5-ой отметки кровь. Для хорошего перемешивания крови и плазмы меланжер взбалтывали в специальным устройством в течение трех минут. Исследуемую каплю крови вводили в плоскую четырехугольную камеру (15мм×15 мм×0.2 мм), изготовленную из высококачественного покровного стекла, накрывали покровным стеклом и заделывали парафином. Все покровные стекла обрабатывались 5% лимонно-кислым натрием или силиконом. Для исследования агрегации эритроцитов в пробах крови мы пользовались системой текстурного анализа фирмы “Leitz”. Индекс деформируемости эритроцитов (ИДЭ) расчитывали при помощи аналогичной фильтрационному методу (nucleopore membrane filter method) методики, в основе которой лежит измерение скорости продвижения эритроцита через мембрану мельчайшего капилляра с диаметром пор 5μm при постоянном давлении (10мм.вд.ст) [3]. Из локтевой вены брали кровь в количестве 4 мл. Кровь центрифугировали в течение 15 минут (1000 об/мин). С помощью микропипеты отделяли плазму. К форменным элементам добавляли раствор фосфатного буфера (PBS pH=7.4), разбавленного бычьим альбумином (0.2мг/5 мл), после чего кровь подвергали вторичному центруфугированию 5 мин (3000 об/с). Отделяли PBS с лейкоцитами и тромбоцитами. Процедуру повторяли трижды. Чистую массу эритроцитов разбавляли в фосфатном буфере до гематокрита 10%. Пробы крови (массы) помещали в меланжер и взбалтывали специальным устройством в течение трех минут. Далее меланжер перемещали в резервуар с теплой водой 37°C и оставляли на 5 мин. После инкубации помещали пробу крови (массы) в специальный держатель, один конец которого был прикреплен к микрофильтру, а другой — к резервыару сообщающего сосуда с 10 см.вд.ст. Микрофильтры были изготовлены из поликарбоната высокого качества. Статистическая обработка данных проводилась пакетом програм статистического анализа «Origin»

Результаты и обсуждение

Проведенны анализы реологических свойств крови и функционального состояния резистивных артерий пациентов с 1 типом сахарного диабета и со 2 типом сахарного диабета, а также у практически здоровых субъектов. Деформируемость эротроцитов ухудшалась. Микроциркуляция представляет часть кровеносного русла, посредством которой обеспечивается адекватное кровоснабжение органов и тканей организма. Кровь с растворенными в ней кислородом и питательными веществами, необходимы для метаболизма тканей, транспортируют из сосудистого пространства в капиллярную систему. Этому препатствуют возросшая агрегация и нарушенная деформируемость эритроцитов. Для нормального тока крови необходим сравнительный баланс процессов агрегации и дезагрегации. Силы дезагрегации включают сдвиговые силы жидкости, электростатическое отталкивание между клетками и упругую энергию клеточной мембраны. В больших артериях силы агрегации могут быть больше, чем силы дезагрегации, кроме точки разветвления, где цельная кровь рециркулирует и становится инертной вследствие встречного градиента давления. При таком расположении эритроциты больных диабетом демонстрируют повышенную адгезивность к сосудистому эндотелию. В капиллярах, где размер эритроцитов имеет тот же порядок, что и величины просвета сосудов, кровь не может рассматриваться как однородная жидкость. В микрососудах факторами, определяющими поток крови, являются агрегация и деформируемость эритроцитов [6]. Диабетические микроангиопатии развиваются на фоне повышения в крови уровня глюкозы. У пациентов отмечается повреждение стенок сосудов мелкого калибра (венул, капилляров и артериол), расположенных в непосредственной близости к тканям организма.[7,8]. В наших исследованиях изменение коэффициента микроциркуляции подтверждает это. То, что в разных типах диабета изменения коэффициента по сравнению с контролем приблизительно одинакового, говорит об однородности изменения микроциркуляции при обеих патологиях. А также может это быть связано с тем, что развитие микроангиопатий у больных с 1 типом сахарного диабета и 2 типа сахарного диабета отличается по срокам. У больных с 2 типом сахарного диабета они обнаруживаются обычно через 5-8 лет, а у больных с 1 типом сахарного диабета через 10-12 лет. Исследуемые нами группы пациентов попадали в границы периодов, приведенных в литературе [9]. Эти различия можно объяснить более продолжительным периодом скрытых нарушений углеводного обмена у больных с 2 типом диабета, продолжающимся нередко ряд лет. Оценка микроциркуляции и реологии крови особенно информативна с точки зрения патогенеза болезней, их профилактики, лечения и прогноза. Наши ранние исследования и работы некоторых авторов подтвердили данные об образовании агрегатов красных клеток крови in vivo [7,10,11,12]. К тому же, больные диабетом 2 типа демонстрируют более выраженную тенденцию к развитию периферических сосудистых болезней нижних конечностей, чем субъекты без диабета, что свидетельствует о том, что увеличенная агрегация эритроцитов способствует непосредственно этой патологии [8,13,14]. Гидравлическое давление в капиллярах не всегда отражает системное давление. В патологических случаях способно изменяться независимо от изменений уровня артериального давления. Расширение артериол приводит к возрастанию капиллярного давления даже на фоне сниженного артериального давления, после чего усиливается сгущение крови с прогрессирующим нарушением периферического кровообращения. Если в нормальных условиях величина капиллярного давления связана с тонусом прекапиллярных резистивных сосудов, регулирующих приток крови, то в патологических случаях затруднение оттока крови из капилляров в силу сокращения или механического сдавливания посткапиллярных отводящих сосудов — венул и вен имеет решающее значение. На сосудистый тонус и сумарный диамтр микрососудистого русла влияют реологические свойства крови, в частности агрегация эритроцитов и их деформируемость. Предположительно это связано с тем, что сахарный диабет провоцирует нарушение процессов питания тканей и вывода из них различных метаболитов. По мере прогрессирования заболевания происходит сужение сосудов, признаки кислородного голодания тканей становятся все более выраженными, а течение заболевания в значительной мере ухудшается. Реологические исследования подтверждают это. Необратимое сужение стенок сосудов является следствием повреждения мембран мелких артерий, пролиферации эндотелия, утолщения базальных мембран, скопления мукополисахаридов в стенках артерий. При этом в результате повышения осмотического давления, обусловленного увеличением уровня содержащейся в крови фруктозы и чрезмерного поступления воды, у пациентов отмечается нарастание отека в клетках, а из-за нарушения метаболизма белков и жиров страдает состояние сосудов. Это сказывается на изменении агрегационной способность эритроцита и ухудшении их деформации. Эпидемиология диабетических микроангиопатий (поражение мелких сосудов более специфичное для диабета), является новым разделом в изучении сахарного диабета. Их распространенность в отличие от распространенности диабетических макроангиопатий одинакова во всех обследованных национальных группах. Необходимость оценки микроциркуляции и реологических свойств крови диктуется активным участием микроциркуляции в развитии микроангиопатий нижних конечностей. Воздействие на микроциркуляторное русло с целью лечебных и превенционных мероприятий является актуальным терапевтическим подходом. Это стало возможным благодаря поступлению на фармацевтический рынок большого количества лекарственных препаратов, воздействующих на стенку сосудов. Прямые методы исследования микроцирлуляции способствуют усовершенствованию тактики лечения болезней и их осложнений. Опираясь на исследование коэффициента микроциркуляции и показателя агрегации и деформации эритроцитов можно диагностировать кровоснабжение органов и тканей, вносить коррективы в тактику лечения, осуществлять превенционные мероприятия.

Стандарт диагностики микроангиопатий предусматривает проведение ультразвукового исследования сосудов, УЗИ глазного дна, магнитно-резонансной томографии, рентгенологического исследования, компьютерной томографии. Однако в современном подходе функциональной диагностики сахарного диабета исследование реологических свойств крови и исследование коэффициента микроциркуляции не предусмотрено. Для лечения микроангиопатий, которые зависят от локализации патологического процесса и его этиологии, информативным является оновременная оценка микроциркуляции и реологии крови. Опираясь на эти данные, пациентам при назначении медикаментозной терапии, будет возможным предугадывать дальнейшие перспективы микроциркуляции и посредством такой оценки улучшить эффективность микроциркуляции крови в тканях. Кроме положительного влияния одновременной оценки микроциркуляции и реологии крови на определение эффективности медикаментозной терапии, такой анализ полезен при определении надобности назначения физиотерапи, определении методов хирургических вмешательств (криохирургия или лазерная коагуляция). Одновременная оценка микроциркуляции и реологии крови особенно важна в постоперационном периоде для определения успешности проделанных манипуляций. Такой подход внесет особый вклад в раннюю диагностику осложнений сахарного диабета.

Литература

1. Mchedlishvili G., Mantskava M., Urdulashvili T. Appraisal of functional state of the human resistance arteries. //Russian Journal of Biomechanics. — 2004. — V. 8, — №1. — P. 55-59.

2. Абрамович С. Г., Машанская А.В. Лазерная допплеровская флоуметрия в оценке микроциркуляции у здоровых людей и больных артериальной гипертонией. //Сибирский медицинский журнал. — 2010. — Т. 92, — № 1. — С. 57-59. [Abramovich S.G., Meshanskaia A.V. Lazarnaia dopplerovskaiq floumetria v ocenke mikrocrkulacii u zdorovih i bolnih arterialnoi gipertoniei.//Sibirskii medicinskii jurnal. — 2010. — Т. 92, — №1. — С. 57-59.]

3.Mchedlishvili, G., Beritashvili N., Lominadze D., Tsinamdzvrishvili B. Technique for Direct and Quantitative-Evaluation of Erythrocyte Aggregability in Blood Samples // Biorheology. — 1993.- №30. — P. 153-161.

4. Reid H.L., Barnes A.J., Lock P.J., Dormandy J.A., Dormandy T.L. A simple method for measuring erythrocyte deformability. // J. Clin. Pathol. — 1976. — №29. — P. 855-858.

5. http://www.ub.edu./reserca/bioetica/doc./Declaratio_Helsinki_2013.pdf.

6.Caimi G., Presti R. L. Techniques to evaluate erythrocyte deformability in diabetes mellitus.//Acta Diabetol. — 2004. — V. 41, №3. — P. 99-103. http://dx.doi.org/10.1007/s00592- 004-0151-1

7.Mantskava M., Momtselidze N., Pargalava N., Mchedlishvili G. Hemorheological disorders during the 1st and 2nd types of diabetes mellitus in patients with foot gangrenes.// Clin. Hemorh. and Microcirc. — 2006. — V.35, №1-2. — P. 307-311.

8. Pargalava N.,Mantskava M., Mchedlishvili G. Regional and systemic rheological disorders during the diabetic gangrene.// — Clin. Hemorh. Microcirc. — 2004 — V.30. — P.457-459.

9.http://www.medkarta.com/?cat=article&id=26403

10.Babu N., Singh M. Analysis of aggregation parameters of erythrocytes in diabetes mellitu. // Clin. Hemorheol. Microcirc. — 2005. — V. 32. — P. 269-277.

11. Медведев И.Н., Савченко А. П., Завалишина С. Ю. Методические подходы к исследованию реологических своЙств крови при различных состояниях.// Российский кардиолoгический журнал — 2009. — T. 79Б, №5. — С. 42-45. [Medvedev I.N., Savchenko A.P., Zavalishina S.Y. Metodologicheskie podhodi k issledovaniu reologiheskih svoistv pri razlihnix sostoianiah. Rossiiskii kardiologicheskii jurnal — 2009. — T. 79B, № 5. — С. 42-45.] 48

12.V. Negrean, I. Suciu, D. Sampelean, A. Rheological changes in diabetic microangiopathy Cozma // Rom. J.Intern. Med.- 2004. — V. 42, №2. — P. 407-413.

12.ChoY.I., MooneyM. P., Cho D. J. Hemorheological disorders in diabetes mellitus // Jurnal Diabetes Science Technology. — 2008. — V. 2, №6. — P. 1130-1138. http://dx.doi.org/10.1177/193229680800200622

13.Zimny, S. Early detection of microcirculatory impairment in diabetic patients with foot atrisk / S. Zimny, F. Dessel, M. Ehren [et al.] // Diabetes Care. — 2001. — V. 24, №10. — P. 1810- 1814. http://dx.doi.org/10.2337/diacare.24.10.1810

14.Schmid-Schoenbein H. Red cell aggregation and red cell deformability in diabetes.// H.Schmid-Schoenbein, E. Volger // Diabetes. — 1976. — V. 25. — P. 897-902. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-65156-4_43