1 SBEE HPE "Кубански държавен медицински университет на Министерството на здравеопазването и социалното развитие на Руската федерация", Краснодар
Прегледът разглежда проблема за физиологичните функции на съдовия ендотел. Историята на изучаването на функциите на съдовия ендотел започва през 1980 г., когато азотният оксид е открит от R. Furshgot и I. Zawadzki. През 1998 г. се формира теоретична основа за ново направление на фундаментални и клинични изследвания - разработване на участието на ендотела в патогенезата на артериалната хипертония и други сърдечно-съдови заболявания, както и начини за ефективно коригиране на неговата дисфункция. Статията прави преглед на основните трудове за физиологичната роля на ендотелините, азотния оксид, ангиотензин II и други биологично активни ендотелни субстанции. Очертава се кръгът от проблеми, свързани с изследването на увредения ендотел като потенциален маркер за развитие на множество заболявания.
биологично активни вещества
разширители
констриктори
Азотен оксид
ендотелиум
1. Gomazkov O.A. Ендотел - ендокринно дърво // Природа. - 2000. - бр.5.
2. Менщикова Е.В., Зенков Н.К. Оксидативен стрес при възпаление // Успехи сврем. биол. - 1997. - Т. 117. - С. 155-171.
3. Odyvanova L.R., Sosunov A.A., Gatchev Ya. Азотен оксид (NO) в нервната система // Успехи свр. биол. - 1997. - бр.3. – С. 374‒389.
4. Реутов В.П. Цикълът на азотния оксид в тялото на бозайниците // Успехи соврем. биол. - 1995. - бр. 35. - С. 189-228.
5 Cooke J.P. Асиметричен диметиларгинин: маркерът на Uber? // Циркулация. - 2004. - No 109. - Р. 1813.
6. Davignon J., Ganz P. Роля на ендотелната дисфункция при атеросклероза // Циркулация. - 2004. - бр. 109. - Р. 27.
7. De Caterina R. Ендотелиални дисфункции: общи знаменатели при съдово заболяване // Current Opinion in Lipidology. – 2000. Кн. 11, бр. 1. - Р. 9-23.
8. Kawashima S. Двете лица на ендотелната азотна оксидна синтаза в патофизиологията на атеросклерозата // Ендотелиум. - 2004. Кн. 11, бр. 2. - Р. 99-107.
9. Libby P. Възпаление при атеросклероза // Nature. - 2002. - Кн. 420, № 6917. - Р. 868-874.
10. Tan K.C.B., Chow W.S., Ai V.H.G. Ефекти на ангиотензин II рецепторен антагонист върху ендотелната вазомоторна функция и екскрецията на албумин в урината при пациенти с диабет тип 2 с микроалбуминурия// Изследвания и прегледи на метаболизма на диабета. - 2002. - Кн. 18, бр. 1. - Р. 71-76.
Ендотелият е активен ендокринен орган, най-големият в тялото, дифузно разпръснат заедно с съдовете във всички тъкани. Ендотелът, според класическата дефиниция на хистолозите, е еднослоен слой от специализирани клетки, покриващи цялото сърдечно-съдово дърво отвътре, с тегло около 1,8 кг. Един трилион клетки с най-сложни биохимични функции, включително системи за синтез на протеини и нискомолекулни вещества, рецептори, йонни канали.
Ендотелиоцитите синтезират вещества, които са важни за контрола на коагулацията на кръвта, регулирането на съдовия тонус, кръвното налягане, филтрационната функция на бъбреците, контрактилната дейност на сърцето и метаболитната подкрепа на мозъка. Ендотелът е в състояние да реагира на механичното въздействие на течащата кръв, на величината на кръвното налягане в лумена на съда и степента на напрежение на мускулния слой на съда. Ендотелните клетки са чувствителни към химични влияния, което може да доведе до повишена агрегация и адхезия на циркулиращите кръвни клетки, развитие на тромбоза и утаяване на липидни конгломерати (Таблица 1).
Всички ендотелни фактори се разделят на тези, които причиняват свиване и отпускане на мускулния слой на съдовата стена (констриктори и дилататори). Основните констриктори са изброени по-долу.
Големият ендотелин, неактивен прекурсор на ендотелина, съдържащ 38 аминокиселинни остатъка, има по-слабо изразена вазоконстрикторна (в сравнение с ендотелина) активност in vitro. Окончателната обработка на големия ендотелин се извършва с участието на ендотелин-конвертиращия ензим.
Ендотелин (ET). Японският изследовател М. Янагасава и сътр. (1988) описват нов ендотелен пептид, който активно свива съдовите гладкомускулни клетки. Откритият пептид, наречен ET, веднага става обект на интензивно изследване. ET е един от най-популярните биоактивни регулатори в списъка днес. Това вещество с най-мощна вазоконстриктивна активност се образува в ендотела. В тялото има няколко форми на пептида, които се различават по малки нюанси на химическата структура, но са много различни по отношение на локализация в тялото и физиологична активност. Синтезът на ЕТ се стимулира от тромбин, адреналин, ангиотензин (АТ), интерлевкини, клетъчни растежни фактори и др. В повечето случаи ЕТ се секретира от ендотела "отвътре", към мускулните клетки, където се намират чувствителни към него ЕТА рецептори . По-малка част от синтезирания пептид, взаимодействайки с ETB-тип рецептори, стимулира синтеза на NO. По този начин един и същ фактор регулира две противоположни съдови реакции (свиване и разширяване), реализирани чрез различни химични механизми.
маса 1
Фактори, синтезирани в ендотела и регулиращи неговата функция
|
Фактори, предизвикващи свиване и отпускане на мускулния слой на съдовата стена |
|
|
Констриктори |
разширители |
|
Голям ендотелин (bET) |
азотен оксид (NO) |
|
Ангиотензин II (AT II) |
Голям ендотелин (bET) |
|
тромбоксан А2 (TxA2) |
простациклин (PGI2) |
|
простагландин H2 (PGH2) |
Фактор на деполяризация на ендотелина (EDHF) |
|
ангиотензин I (AT I) |
|
|
Адреномедулин |
|
|
Прокоагулантни и антикоагулантни фактори |
|
|
Протромбогенен |
Антитромбогенен |
|
Фактор на растеж на тромбоцитите (TGFβ) |
азотен оксид (NO) |
|
Инхибитор на тъканния плазминогенен активатор (ITAP) |
Тъканен плазминогенен активатор (TPA) |
|
Фактор на Willebrand (VIII фактор на кръвосъсирването) |
простациклин (PGI2) |
|
Ангиотензин IV (AT IV) |
Тромбомодулин |
|
Ендотелин I (ET I) |
|
|
фибронектин |
|
|
Тромбоспондин |
|
|
Фактор за активиране на тромбоцитите (PAF) |
|
|
Фактори, влияещи върху растежа на кръвоносните съдове и гладкомускулните клетки |
|
|
Стимуланти |
Инхибитори |
|
Ендотелин I (ET I) |
азотен оксид (NO) |
|
Ангиотензин II (AT II) |
простациклин (PGI2) |
|
супероксидни радикали |
Натриуретичен пептид C |
|
Ендотелен растежен фактор (ECGF) |
Хепарин-подобни инхибитори на растежа |
|
Провъзпалителни и противовъзпалителни фактори |
|
|
Провъзпалително |
Противовъзпалително |
|
Тумор некрозис фактор α (TNF-α) |
азотен оксид (NO) |
|
супероксидни радикали |
|
|
С-реактивен протеин (C-RP) |
|
За ЕТ са идентифицирани рецепторни подтипове, които не са сходни по клетъчна локализация и предизвикват "сигнални" биохимични реакции. Ясно се проследява биологична закономерност, когато едно и също вещество, по-специално ЕТ, регулира различни физиологични процеси (Таблица 2).
ET е група от полипептиди, състояща се от три изомера (ET-1, ET-2, ET-3), които се различават по някои вариации и аминокиселинна последователност. Има силно сходство между структурата на ЕТ и някои невротоксични пептиди (отрови на скорпиони, ровещи се змии).
Основният механизъм на действие на всички ЕТ е да повиши съдържанието на калциеви йони в цитоплазмата на съдовите гладкомускулни клетки, което причинява:
- стимулиране на всички фази на хемостазата, като се започне с агрегация на тромбоцитите и завършва с образуването на червен тромб;
- свиване и нарастване на съдовата гладка мускулатура, което води до вазоконстрикция и удебеляване на съдовата стена и намаляване на диаметъра им.
таблица 2
Подтипове на ЕТ рецептори: локализация, физиологични ефекти
и участието на вторични посредници
Ефектите от ЕТ са двусмислени и се определят от редица причини. Най-активният изомер е ET-1. Образува се не само в ендотела, но и в съдовата гладка мускулатура, невроните, глията, мезенгиалните клетки на бъбреците, черния дроб и други органи. Полуживот - 10-20 минути, в кръвната плазма - 4-7 минути. ET-1 участва в редица патологични процеси: инфаркт на миокарда, сърдечни аритмии, белодробна и системна хипертония, атеросклероза и др.
Повреденият ендотел синтезира големи количества ЕТ, причинявайки вазоконстрикция. Големите дози ЕТ водят до значителни промени в системната хемодинамика: намаляване на сърдечната честота и ударния обем на сърцето, повишаване на съдовото съпротивление с 50% в системната циркулация и със 130% в малката.
Ангиотензин II (AT II) е физиологично активен пептид с прохипертензивен ефект. Това е хормон, който се образува в човешката кръв при активиране на ренин-ангиотензиновата система и участва в регулирането на кръвното налягане и водно-солевия метаболизъм. Този хормон причинява свиване на еферентните артериоли на гломерулите. Увеличава реабсорбцията на натрий и вода в бъбречните тубули. AT II свива артериите и вените, а също така стимулира производството на хормони като вазопресин и алдостерон, което води до повишаване на налягането. Вазоконстриктивната активност на AT II се определя от взаимодействието му с AT I рецептора.
Тромбоксан А2 (TxA 2) - насърчава бързата агрегация на тромбоцитите, повишава наличността на техните рецептори за фибриноген, който активира коагулацията, причинява вазоспазъм и бронхоспазъм. В допълнение, TxA2 е медиатор при образуване на тумори, тромбоза и астма. TxA2 също се произвежда от съдовата гладка мускулатура, тромбоцитите. Един от факторите, стимулиращи освобождаването на TxA2, е калцият, който се освобождава в големи количества от тромбоцитите в началото на тяхната агрегация. Самият TxA2 повишава съдържанието на калций в цитоплазмата на тромбоцитите. В допълнение, калцият активира контрактилните протеини на тромбоцитите, което засилва тяхната агрегация и дегранулация. Той активира фосфолипаза А2, която превръща арахидоновата киселина в простагландини G2, H2 - вазоконстриктори.
Простагландин Н2 (PGH2) - има изразена биологична активност. Стимулира агрегацията на тромбоцитите и предизвиква свиване на гладката мускулатура с образуване на вазоспазъм.
Група от вещества, наречени дилататори, е представена от следните биологично активни вещества.
Азотният оксид (NO) е молекула с ниско молекулно тегло и без заряд, способна бързо да дифундира и свободно да прониква през плътни клетъчни слоеве и междуклетъчното пространство. Според структурата си NO съдържа несдвоен електрон, има висока химическа активност и лесно реагира с много клетъчни структури и химични компоненти, което предизвиква изключително разнообразие от биологичните му ефекти. NO може да предизвика различни и дори противоположни ефекти в целевите клетки, което зависи от наличието на допълнителни фактори: редокс и пролиферативен статус и редица други състояния. NO засяга ефекторните системи, които контролират клетъчната пролиферация, апоптоза и диференциация, както и тяхната устойчивост на стрес. NO действа като посредник при предаването на паракринния сигнал. Действието на NO предизвиква бърз и относително краткотраен отговор в целевите клетки поради намаляване на нивата на калций, както и дългосрочни ефекти, дължащи се на индукцията на определени гени. В целевите клетки NO и неговите активни производни, като пероксинитрит, действат върху протеини, съдържащи хем, желязо-серни центрове и активни тиоли, а също така инхибират желязо-сярните ензими. В допълнение, NO се счита за един от посредниците на вътреклетъчната и междуклетъчната сигнализация в централната и периферната нервна система и се счита за регулатор на пролиферацията на лимфоцити. Ендогенният NO е важен компонент на системата, регулираща калциевата хомеостаза в клетките и съответно активността на Ca 2+-зависимите протеин кинази. Образуването на NO в тялото става по време на ензимното окисление на L-аргинин. Синтезът на NO се осъществява от семейство хемопротеини, подобни на цитохром-Р-450 - NO-синтази.
Според определението на редица изследователи - НЕ - "двуликият Янус":
- NO едновременно засилва процесите на липидна пероксидация (LPO) в клетъчните мембрани и серумните липопротеини и ги инхибира;
- NO причинява вазодилатация, но може да причини и вазоконстрикция;
- NO индуцира апоптоза, но има защитен ефект срещу апоптоза, индуцирана от други агенти;
- NO е в състояние да модулира развитието на възпалителния отговор и да инхибира окислителното фосфорилиране в митохондриите и синтеза на АТФ.
Простациклин (PGI2) - произвежда се предимно в ендотела. Синтезът на простациклин се извършва постоянно. Той инхибира агрегацията на тромбоцитите, освен това има съдоразширяващ ефект чрез стимулиране на специфични рецептори върху съдовите гладкомускулни клетки, което води до повишаване на активността на аденилатциклазата в тях и увеличаване на образуването на сАМР в тях.
Ендотелиално зависим хиперполяризиращ фактор (EDHF) - в структурата си той не е идентифициран като NO или простациклин. EDHF причинява хиперполяризация на гладкомускулния слой на артериалната стена и съответно отпускането му. G. Edwards et al. (1998) установяват, че EDHF не е нищо друго освен K+, който се секретира от ендотелиоцитите в миоендотелното пространство на стената на артерията, когато последният е изложен на адекватен стимул. EDHF е в състояние да играе важна роля в регулирането на кръвното налягане.
Адреномедулин се съдържа в съдовата стена, както предсърдията, така и вентрикулите на сърцето, цереброспиналната течност. Има индикации, че адреномедулин може да се синтезира от белите дробове и бъбреците. Адреномедулинът стимулира производството на NO от ендотела, което насърчава вазодилатацията, разширява бъбречните съдове и повишава скоростта на гломерулна филтрация и диурезата, увеличава натриурезата, намалява пролиферацията на гладкомускулните клетки, предотвратява развитието на хипертрофия и ремоделиране на миокарда и кръвта съдове, инхибира синтеза на алдостерон и ЕТ.
Следващата функция на съдовия ендотел е участието в реакциите на хемостаза поради освобождаването на протромбогенни и антитромбогенни фактори.
Групата на протромбогенните фактори е представена от следните агенти.
Факторът на растеж на тромбоцитите (PDGF) е най-добре изученият член на групата на протеиновите растежни фактори. PDGF може да промени пролиферативния статус на клетката, влияейки върху интензивността на протеиновия синтез, но без да влияе върху усилването на транскрипцията на гени за ранен отговор, като c-myc и c-fos. Самите тромбоцити не синтезират протеин. Синтезът и обработката на PDGF се извършва в мегакариоцити - клетки от костен мозък, предшественици на тромбоцитите - и се съхранява в тромбоцитни α-гранули. Докато PDGF е вътре в тромбоцитите, той е недостъпен за други клетки, но при взаимодействие с тромбин настъпва активиране на тромбоцитите, последвано от освобождаване на съдържанието в серума. Тромбоцитите са основният източник на PDGF в тялото, но в същото време е доказано, че някои други клетки също могат да синтезират и секретират този фактор: това са главно клетки от мезенхимен произход.
Инхибитор на тъканен плазминогенен активатор-1 (ITAP-1) - произвежда се от ендотелиоцити, гладкомускулни клетки, мегакариоцити и мезотелиални клетки; се отлага в тромбоцити в неактивна форма и е серпин. Нивото на ITAP-1 в кръвта се регулира много прецизно и се повишава при много патологични състояния. Производството му се стимулира от тромбин, трансформиращ растежен фактор β, фактор на растеж на тромбоцитите, IL-1, TNF-α, инсулиноподобен растежен фактор, глюкокортикоиди. Основната функция на ITAP-1 е да ограничи фибринолитичната активност до местоположението на хемостатичната запушалка чрез инхибиране на tPA. Това се прави лесно поради по-голямото му съдържание в съдовата стена в сравнение с тъканния плазминогенен активатор. По този начин, на мястото на увреждане, активираните тромбоцити секретират прекомерно количество ITAP-1, предотвратявайки преждевременното лизиране на фибрина.
Инхибиторът на тъканния плазминогенен активатор-2 (ITAP-2) е основният инхибитор на урокиназата.
Фактор на фон Вилебранд (VIII – vWF) – синтезиран в ендотела и мегакариоцитите; стимулира появата на тромбоза: насърчава прикрепването на тромбоцитните рецептори към съдовия колаген и фибронектина, засилва адхезията и агрегацията на тромбоцитите. Синтезът и освобождаването на този фактор се увеличава под въздействието на вазопресин, с увреждане на ендотела. Тъй като всички стресови състояния увеличават освобождаването на вазопресин, тогава при стрес, екстремни условия, съдовата тромбогенност се увеличава.
AT II се метаболизира бързо (полуживот - 12 минути) с участието на аминопептидаза А с образуването на AT III и след това под влиянието на аминопептидаза N - ангиотензин IV, които имат биологична активност. AT IV, вероятно, участва в регулирането на хемостазата, медиира инхибирането на гломерулната филтрация.
Важна роля играе фибронектинът, гликопротеин, състоящ се от две вериги, свързани с дисулфидни връзки. Произвежда се от всички клетки на съдовата стена, тромбоцити. Фибронектинът е рецептор за фибрин стабилизиращ фактор. Насърчава адхезията на тромбоцитите, участвайки в образуването на бял кръвен съсирек; свързва хепарин. Свързвайки фибрина, фибронектинът уплътнява тромба. Под действието на фибронектина гладкомускулните клетки, епителиоцитите и фибробластите повишават чувствителността си към растежни фактори, което може да причини удебеляване на мускулната стена на кръвоносните съдове и повишаване на общото периферно съдово съпротивление.
Тромбоспондинът е гликопротеин, който не само се произвежда от съдовия ендотел, но се намира и в тромбоцитите. Образува комплекси с колаген, хепарин, като силен агрегиращ фактор, медииращ адхезията на тромбоцитите към субендотела.
Фактор за активиране на тромбоцитите (PAF) - образува се в различни клетки (левкоцити, ендотелни клетки, мастоцити, неутрофили, моноцити, макрофаги, еозинофили и тромбоцити), отнася се до вещества със силно биологично действие.
PAF участва в патогенезата на непосредствените алергични реакции. Стимулира агрегацията на тромбоцитите с последващо активиране на фактор XII (фактор Хагеман). Активираният фактор XII от своя страна активира образуването на кинини, най-важният от които е брадикинин.
Групата на антитромбогенните фактори е представена от следните биологично активни вещества.
Тъканен плазминогенен активатор (tPA, фактор III, тромбопластин, TPA) - серинова протеаза катализира превръщането на неактивния плазминогенен проензим в активен плазминов ензим и е важен компонент на фибринолизната система. tPA е един от ензимите, които най-често участват в разрушаването на базалната мембрана, извънклетъчния матрикс и клетъчната инвазия. Произвежда се от ендотела и се локализира в съдовата стена. tPA е фосфолипопротеин, ендотелен активатор, освободен в кръвния поток в отговор на различни стимули.
Основните функции се свеждат до иницииране на активиране на външния механизъм на кръвосъсирването. Има висок афинитет към F.VII, циркулиращ в кръвта. В присъствието на Ca2+ йони, TAP образува комплекс с f.VII, предизвиквайки неговите конформационни промени и превръщайки последната в серинова протеаза f.VIIa. Полученият комплекс (f.VIIa-T.f.) превръща f.X в серинова протеаза f.Xa. Комплексът TAP-фактор VII е в състояние да активира както фактор X, така и фактор IX, което в крайна сметка насърчава образуването на тромбин.
Тромбомодулинът е протеогликан, който се намира в кръвоносните съдове и е рецептор за тромбин. Еквимоларният комплекс тромбин-тромбомодулин не предизвиква превръщането на фибриноген във фибрин, ускорява инактивирането на тромбин от антитромбин III и активира протеин С, един от физиологичните кръвни антикоагуланти (инхибитори на съсирването на кръвта). В комбинация с тромбин тромбомодулинът действа като кофактор. Тромбинът, свързан с тромбомодулин, в резултат на промяна в конформацията на активния център, става по-чувствителен към инактивиране от антитромбин III и напълно губи способността си да взаимодейства с фибриногена и да активира тромбоцитите.
Течното състояние на кръвта се поддържа благодарение на нейното движение, адсорбцията на коагулационните фактори от ендотела и накрая благодарение на естествените антикоагуланти. Най-важните от тях са антитромбин III, протеин С, протеин S и инхибитор на външния коагулационен механизъм.
Антитромбин III (AT III) - неутрализира активността на тромбина и други активирани фактори на кръвосъсирването (фактор XIIa, фактор XIa, фактор Xa и фактор IXa). При липса на хепарин комплексирането на AT III с тромбин протича бавно. Когато AT III лизиновите остатъци се свържат с хепарин, в неговата молекула настъпват конформационни измествания, които допринасят за бързото взаимодействие на AT III реактивното място с активното място на тромбина. Това свойство на хепарина е в основата на неговото антикоагулантно действие. AT III образува комплекси с активирани фактори на кръвосъсирването, блокирайки тяхното действие. Тази реакция в съдовата стена и върху ендотелните клетки се ускорява от хепарин-подобни молекули.
Протеин С е витамин К-зависим протеин, синтезиран в черния дроб, който се свързва с тромбомодулин и се превръща от тромбин в активна протеаза. Взаимодействайки с протеин S, активираният протеин С разрушава фактор Va и фактор VIIIa, спирайки образуването на фибрин. Активираният протеин С може също да стимулира фибринолизата. Нивото на протеин С не е толкова силно свързано със склонността към тромбоза, както нивото на AT III. В допълнение, протеин С стимулира освобождаването на тъканния плазминогенен активатор от ендотелните клетки. Протеин S е кофактор на протеин С.
Протеин S е фактор на протромбиновия комплекс, кофактор на протеин C. Намаляването на нивото на AT III, протеин C и протеин S или техните структурни аномалии водят до повишаване на съсирването на кръвта. Протеин S - витамин К - зависим едноверижен плазмен протеин, е кофактор на активирания протеин С, заедно с който регулира скоростта на кръвосъсирването. Протеин S се синтезира в хепатоцити, ендотелни клетки, мегакариоцити, клетки на Leiding, а също и в мозъчни клетки. Протеин S функционира като неензимен кофактор за активиран протеин С, серинова протеаза, участваща в протеолитичното разграждане на фактори Va и VIIIa.
Всички фактори, влияещи върху растежа на кръвоносните съдове и гладкомускулните клетки, се разделят на стимуланти и инхибитори. Основните стимуланти са изброени по-долу.
Ключовата активна форма на кислорода е радикалният анион супероксид (Ō2), който се образува, когато един електрон се добави към кислородната молекула в основно състояние. Ō2 е опасен с това, че може да увреди протеини, съдържащи желязо-серни клъстери, като аконитаза, сукцинат дехидрогеназа и NADH-убихинон оксидоредуктаза. При киселинни стойности на pH, Ō2 може да бъде протониран, за да образува по-реактивен пероксиден радикал. Добавянето на два електрона към кислородна молекула или един електрон към Ō2 води до образуването на H2O2, който е умерено силен окислител.
Опасността от всякакви реактивни съединения зависи до голяма степен от тяхната стабилност. Екзогенно образуваният Ō2 може да влезе в клетката и (заедно с ендогенните) да участва в реакции, водещи до различни увреждания: пероксидация на ненаситени мастни киселини, окисление на протеинови SH групи, увреждане на ДНК и др.
Фактор на растеж на ендотелните клетки (beta-Endothelial Cell Growth Factor) – притежава свойствата на растежен фактор на ендотелните клетки. 50% от аминокиселинната последователност на ECGF молекулата съответства на структурата на растежния фактор на фибробластите (FGF). И двата пептида показват също подобен хепарин афинитет и ангиогенна активност in vivo. Основният фибробластен растежен фактор (bFGF) се счита за един от важните индуктори на туморната ангиогенеза.
Основните инхибитори на растежа на кръвоносните съдове и гладкомускулните клетки са представени от следните вещества.
Ендотелен натриуретичен пептид С - произвежда се главно в ендотела, но се намира и в миокарда на предсърдията, вентрикулите и в бъбреците. CNP има вазоактивен ефект, който се секретира от ендотелните клетки и въздейства паракринно върху рецепторите на гладкомускулните клетки, причинявайки вазодилатация. Синтезът на CNP се засилва при условия на дефицит на NO, което е от компенсаторно значение за развитието на артериална хипертония и атеросклероза.
Макроглобулин α2 е гликопротеин, който принадлежи към α2-глобулините и представлява единична полипептидна верига с молекулно тегло 725 000 kDa. Неутрализира плазмина, оставащ неинактивиран след взаимодействие с α2-антиплазмин. Инхибира активността на тромбина.
Хепарин кофактор II е гликопротеин, едноверижен полипептид с молекулно тегло 65 000 kDa. Концентрацията му в кръвта е 90 mcg / ml. Инактивира тромбина, образувайки комплекс с него. Реакцията се ускорява значително в присъствието на дерматан сулфат.
Съдовият ендотелиум също произвежда фактори, които влияят върху развитието и протичането на възпалението.
Те се делят на противовъзпалителни и противовъзпалителни. По-долу са провъзпалителните фактори.
Тумор-некрозис фактор-α (TNF-α, кахектин) е пироген, който до голяма степен дублира действието на IL-1, но също така играе важна роля в патогенезата на септичен шок, причинен от грам-отрицателни бактерии. Под влияние на TNF-α образуването на H2O2 и други свободни радикали от макрофагите и неутрофилите рязко се увеличава. При хронично възпаление TNF-α активира катаболните процеси и по този начин допринася за развитието на кахексия.
Цитотоксичният ефект на TNF-α върху туморната клетка е свързан с разграждане на ДНК и нарушено функциониране на митохондриите.
С-реактивният протеин (C-RP) може да служи като индикатор за ендотелна дисфункция. Натрупана е достатъчно информация за връзката между CRP и развитието на лезии на съдовата стена и прякото му участие в този процес. С оглед на това, нивото на C-RP днес се счита за надежден предиктор на усложненията от съдови заболявания на мозъка (инсулт), сърдечен удар (инфаркт) и периферни съдови нарушения. CRP медиира началните етапи на увреждане на съдовата стена: активиране на ендотелни адхезионни молекули (ICAM-l, VCAM-l), секреция на хемотактични и провъзпалителни фактори (MCP-1 - хемотактичен протеин за макрофаги, IL-6), насърчаване на набирането и адхезията на имунните клетки към ендотела. Участието на C-RP в увреждането на съдовата стена се доказва и от данни за отлагания на C-RP, открити в стените на засегнатите съдове при инфаркт на миокарда, атеросклероза и васкулит.
Основният противовъзпалителен фактор е азотният оксид (функцията му е представена по-горе).
По този начин, съдовият ендотел, намиращ се на границата между кръвта и другите тъкани на тялото, изпълнява напълно основните си функции благодарение на биологично активните вещества: регулиране на хемодинамичните параметри, тромборезистентност и участие в процесите на хемостаза, участие във възпалението и ангиогенезата.
В случай на нарушение на функцията или структурата на ендотела, спектърът на биологично активните вещества, секретирани от него, се променя драстично. Ендотелиумът започва да отделя агреганти, коагуланти, вазоконстриктори, а някои от тях (ренин-ангиотензиновата система) засягат цялата сърдечно-съдова система. При неблагоприятни условия (хипоксия, метаболитни нарушения, атеросклероза и др.), ендотелиумът става инициатор (или модулатор) на много патологични процеси в организма.
Рецензенти:
Бердичевская Е.М., доктор на медицинските науки, професор, гл. Катедра по физиология, Федерално държавно образователно заведение за висше професионално образование "Кубански държавен университет за физическа култура, спорт и туризъм", Краснодар;
Биков И.М., доктор на медицинските науки, професор, гл. Катедра по фундаментална и клинична биохимия, Държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование, KubGMU на Министерството на здравеопазването и социалното развитие на Русия, Краснодар.
Работата е получена от редактора на 03.10.2011 г.
Библиографска връзка
Каде А.Х., Занин С.А., Губарева Е.А., Туровая А.Ю., Богданова Ю.А., Апсалямова С.О., Мерзлякова С.Н. ФИЗИОЛОГИЧНИ ФУНКЦИИ НА СЪДОВИЯ ЕНДОТЕЛ // Фундаментални изследвания. - 2011. - бр.11-3. – С. 611-617;URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=29285 (дата на достъп: 13.12.2019 г.). Предлагаме на вашето внимание списанията, издавани от издателство "Академия по естествена история"
Какво е ендотел?
Ендотелиум
са специални клетки, облицоващи вътрешната
повърхността на кръвоносните съдове, лимфните съдове и сърдечните кухини. Той разделя притока на кръв от по-дълбоките слоеве на съдовата стена и служи като граница между тях.
Важно за нормалното функциониране на различни системи на тялото, включително и на нервната, е адекватното получаване на „хранителни вещества“ от всички негови клетки и неврони с помощта на кръвния поток.
За какво, от първостепенно значение е състоянието на големите, малките и най-малките съдове и особено на вътрешната им стена – ендотела.
Ендотелът е активен орган. Той непрекъснато произвежда голямо количество биологично активни вещества (БАВ). Те са важни за процеса на коагулация на кръвта, регулиране на съдовия тонус и стабилизиране на кръвното налягане. "Ендотелните" биологично активни вещества участват в процеса на мозъчен метаболизъм, важни са за филтриращата функция на бъбреците и контрактилитета на миокарда.
Специална роля принадлежи на състоянието на целостта на ендотела. Въпреки че не е увреден, той активно синтезира различни BAS фактори.
Анти-съсирването, в същото време разширява кръвоносните съдове и предотвратява растежа на гладката мускулатура, която може да стесни този лумен.
Здравият ендотел синтезира оптималното количество азотен оксид (NO), който поддържа кръвоносните съдове в състояние на разширение и осигурява адекватен приток на кръв, особено към мозъка.
NO – активен ангио – протектор, помага за предотвратяване на патологичното преструктуриране на съдовата стена, прогресията на атеросклерозата и артериалната хипертония, антиоксидант, инхибитор на тромбоцитната агрегация и адхезия.
Ангиотензин II влияе върху повишаването на съдовия тонус, насърчава развитието на артериална хипертония, превръщането на полезния NO вактивен оксидиращ радикал, който има увреждащо действие.
Ендотелият синтезира фактори, участващи в съсирването на кръвта (тромбомодулин, фактор на фон Вилебранд, тромбоспондин).
По този начин биологично активните вещества, постоянно произвеждани от ендотела, са основата за адекватен кръвен поток. Те засягат състоянието на съдовата стена (нейния спазъм или отпускане) и активността на коагулационните фактори.
Нормално функциониращият ендотел предотвратява адхезията на тромбоцитите (прилепването им към стената на съда), агрегацията на тромбоцитите (адхезията им един към друг), намалява коагулацията на кръвта и спазма на кръвоносните съдове.
Но при промяна в структурата му възникват и функционални нарушения. Ендотелият "произвежда" вредни активни вещества - агреганти, коагуланти, вазоконстриктори - повече от необходимото. Влияят неблагоприятно върху работата на цялата кръвоносна система, водят до заболявания, включително коронарна артериална болест, атеросклероза, артериална хипертония и др.
Нарича се дисбаланс в производството на активни вещества ендотелна дисфункция (DE).
DE води до микро- и макро-ангиопатия. При захарен диабет микроангиопатията води до развитие на ретино- и нефропатия, макроангиопатия - до развитие на атеросклероза с увреждане на съдовете на сърцето, мозъка, периферните артерии на крайниците, по-често долните. Всяка ангиопатия се характеризира с триадата "Вирхов" - промяна в ендотела, нарушение на системата за коагулация и антикоагулация на кръвта и забавяне на притока на кръв.
DE е дисбаланс между производството на съдоразширяващи (вазодилатиращи), антитромботични, ангиопротективни фактори, от една страна, и вазоконстрикторни (вазоконстрикторни), протромбични, пролиферативни фактори, от друга.
DE е, от една страна, един от важните патогенетични механизми
Колкото по-изразено е то, толкова повече страдат мозъчните (и всички други органи и тъкани) съдове, особено най-малките и най-малките. Микроциркулацията се нарушава и клетките получават необходимото хранене.
Косвено за тежестта на DE може да се съди по определени биохимични кръвни параметри – нивото на факторите, които увреждат ендотела. Те се наричат медиатори на увреждане на ендотела.
Те включват хипергликемия, хиперхомоцистеинемия, повишени серумни триглицериди, микроалбуминурия, променени нива на кръвните цитокини и намаляване на концентрацията на NO в кръвта.
Степента на промяна в тези показатели корелира със степента на ендотелна дисфункция и следователно с тежестта на съдовите нарушения и риска от различни усложнения (сърдечни удари, , ИБС и др.).
Навременното откриване на показатели за увреждане на ендотела ще позволи да се вземат навременни мерки за намаляването им и по-ефективно да се извършва първична и вторична профилактика на различни заболявания на кръвоносната система и мозъчно-съдови заболявания.
Проверка: 4b3029e9e97268e2
31 октомври 2017 г. Без коментари
Ендотелият и неговата базална мембрана действат като хистохематична бариера, отделяща кръвта от междуклетъчната среда на околните тъкани. В същото време ендотелните клетки са свързани помежду си чрез плътни и подобни на цепнати съединителни комплекси. Заедно с бариерната функция, ендотелиумът осигурява обмена на различни вещества между кръвта и околните тъкани. Обменният процес на ниво капиляри се осъществява с помощта на пиноцитоза, както и дифузия на вещества през фините и порите. Ендотелоцитите доставят на субендотелния слой компоненти на базалната мембрана: колаген, еластин, ламинин, протеази, както и техните инхибитори: тромбоспондин, мукополизахариди, вигронектин, фибронектин, фактор на фон Вилебранд и други протеини, които са от голямо значение за междуклетъчното взаимодействие и образуването на дифузна бариера, която предотвратява навлизането на кръв в екстраваскуларното пространство. Същият механизъм позволява на ендотела да регулира проникването на биологично активни молекули в подлежащия гладкомускулен слой.
По този начин ендотелната обвивка може да се премине по три силно регулирани начина. Първо, някои молекули могат да достигнат до гладкомускулните клетки чрез проникване в връзките между ендотелните клетки. Второ, молекулите могат да бъдат транспортирани през ендотелните клетки чрез везикули (процесът на пиноцитоза). И накрая, липидноразтворимите молекули могат да се движат в липидния двуслой.
Ендотелните клетки на коронарните съдове, в допълнение към бариерната функция, са надарени със способността да контролират съдовия тонус (моторната активност на гладката мускулатура на съдовата стена), адхезивните свойства на вътрешната повърхност на съдовете, както и като метаболитни процеси в миокарда Тези и други функционални възможности на ендотелиоцитите се определят от тяхната достатъчно висока способност да произвеждат различни биологично активни молекули, включително цитокини, анти- и прокоагуланти, антимитогени и др., от лумена на съда до субинтималните слоеве на стената му;
Ендотелият е в състояние да произвежда и отделя редица вещества, които имат както вазоконстриктивни, така и съдоразширяващи ефекти. С участието на тези вещества се осъществява саморегулация на съдовия тонус, което значително допълва функцията на съдовата неврорегулация.
Интактният съдов ендотел синтезира вазодилататори и освен това опосредства действието на различни биологично активни кръвни вещества - хистамин, серотонин, катехоламини, ацетилхолин и др. върху гладката мускулатура на съдовата стена, предизвиквайки основно тяхното отпускане.
Най-мощният вазодилататор, произвеждан от съдовия ендотел, е азотният оксид (NO). В допълнение към вазодилатацията, основните му ефекти включват инхибиране не само на адхезията на тромбоцитите и потискане на емиграцията на левкоцити поради инхибиране на синтеза на ендотелни адхезивни молекули, но и на пролиферацията на съдовите гладкомускулни клетки, както и предотвратяване на окисляването, т.е. модификация и следователно натрупване на атерогенни липопротеини в субендотелиума (антиатерогенен ефект).
Азотният оксид в ендотелните клетки се образува от аминокиселината L-аргинин под действието на ендотелната NO синтаза. Различни фактори, като ацетилхолинестераза, брадикинин, тромбин, аденинови нуклеотиди, тромбоксан А2, хистамин, ендотел, както и повишаване на т.нар. напреженията на срязване в резултат, например, на интензификация на кръвния поток, са в състояние да индуцират синтез на NO от нормалния ендотел. NO, произведен от ендотела, дифундира през вътрешната еластична мембрана към гладките мускулни клетки и ги кара да се отпуснат. Основният механизъм на това действие на NO е активирането на гуанилатциклазата на нивото на клетъчната мембрана, което увеличава превръщането на гуанозин трифосфат (GTP) в цикличен гуанозин монофосфат (cGMP), което определя релаксацията на гладкомускулните клетки. След това се активират редица механизми за намаляване на цитозолния Са++: 1) фосфорилиране и активиране на Са++-АТФаза; 2) фосфорилиране на специфични протеини, водещо до намаляване на Са2+ в саркоплазмения ретикулум; 3) cGMP-медиирано инхибиране на инозитол трифосфат.
Освен NO, важен вазодилатиращ фактор, произвеждан от ендотелните клетки, е простациклин (простагландин I2, PSH2). Заедно с вазодилататорния си ефект, PGI2 инхибира адхезията на тромбоцитите, намалява навлизането на холестерол в макрофагите и гладките мускулни клетки и предотвратява освобождаването на растежни фактори, които причиняват удебеляване на съдовата стена. Както е известно, PGI2 се образува от арахидонова киселина под действието на циклооксигеназа и PC12 синтаза.Производството на PGI2 се стимулира от различни фактори: тромбин, брадикинин, хистамин, липопротеини с висока плътност (HDL), аденинови нуклеотиди, левкотриени A2, тромбоксан -производен растежен фактор (PDGF) и др. PGI2 активира аденилатциклазата, което води до повишаване на вътреклетъчния цикличен аденозин монофосфат (cAMP).
В допълнение към вазодилататорите, ендотелните клетки на коронарната артерия произвеждат редица вазоконстриктори. Най-значимият от тях е ендотелиум I.
Ендотелиум I е един от най-мощните вазоконстриктори, способни да предизвикат продължително свиване на гладката мускулатура. Ендотел I се произвежда ензимно в ендотела от препропептид. Стимулаторите на освобождаването му са тромбин, адреналин и хипоксичен фактор, т.е. енергиен дефицит. Ендотел I се свързва със специфичен мембранен рецептор, който активира фосфолипаза С и води до освобождаване на вътреклетъчни инозитол фосфати и диацилглицерол.
Инозитол трифосфатът свързва рецептора на саркоплазмения ретикулум, което увеличава освобождаването на Ca2+ в цитоплазмата. Повишаването на нивото на цитозолния Ca2+ обуславя увеличаване на свиването на гладката мускулатура.
В случай на увреждане на ендотела, реакцията на артериите към биологично активни вещества, vhch. ацетилхолин, катехоламини, ендотел I, ангиотензин II се изкривяват, например, вместо разширяване на артерията, под действието на ацетилхолин се развива вазоконстрикторен ефект.
Ендотелият е компонент на хемостазната система. Интактният ендотелен слой има антитромботично/антикоагулантно свойство. Отрицателен (подобен) заряд на повърхността на ендотелиоцитите и тромбоцитите предизвиква тяхното взаимно отблъскване, което противодейства на адхезията на тромбоцитите върху съдовата стена. В допълнение, ендотелните клетки произвеждат различни антитромботични и антикоагулантни фактори PGI2, NO, хепарин-подобни молекули, тромбомодулин (активатор на протеин С), тъканен плазминогенен активатор (t-PA) и урокиназа.
Въпреки това, с ендотелна дисфункция, развиваща се в условия на съдово увреждане, ендотелиумът реализира своя протромботичен/прокоагулантен потенциал. Провъзпалителните цитокини и други възпалителни медиатори могат да индуцират производството на вещества в ендотелиоцитите, които допринасят за развитието на тромбоза/хиперкоагулация. Когато съдовете са увредени, повърхностната експресия на тъканния фактор, инхибитора на плазминогенния активатор, молекулите на адхезията на левкоцитите и фактора на von WUlebrand(a) се увеличава. PAI-1 (инхибитор на тъканния плазминогенен активатор) е един от основните компоненти на антикоагулационната система на кръвта, инхибира фибринолизата, а също така е маркер за ендотелна дисфункция.
Ендотелната дисфункция може да бъде независима причина за нарушения на кръвообращението в органа, тъй като често провокира ангиоспазъм или съдова тромбоза, което по-специално се наблюдава при някои форми на коронарна болест на сърцето. В допълнение, регионалните нарушения на кръвообращението (исхемия, тежка артериална хиперемия) също могат да доведат до ендотелна дисфункция.
Интактният ендотел непрекъснато произвежда NO, простациклин и други биологично активни вещества, които могат да инхибират адхезията и агрегацията на тромбоцитите. В допълнение, той експресира ензима ADPase, който унищожава ADP, секретиран от активирани тромбоцити, и по този начин тяхното участие в процеса на тромбоза е ограничено. Ендотелът е способен да произвежда коагуланти и антикоагуланти, адсорбирайки множество антикоагуланти от кръвната плазма - хепарин, протеини C и S.
При увреждане на ендотела повърхността му се променя от антитромботична към протромботична. Ако проадхезивната повърхност на субендотелния матрикс е оголена, нейните компоненти - адхезивни протеини (фактор на фон Вилебранд, колаген, фибронектин, тромбоспондин, фибриноген и др.) незабавно участват в образуването на първичен (съдово-тромбоцитен) тромб, а след това хемокоагулация.
Биологично активните вещества, произвеждани от ендотелиоцити, предимно цитокини, могат да имат значителен ефект върху метаболитните процеси чрез ендокринния тип действие, по-специално да променят толерантността на тъканите към мастни киселини и въглехидрати. От своя страна, нарушенията на мазнините, въглехидратите и други видове метаболизъм неизбежно водят до ендотелна дисфункция с всички последствия.
В клиничната практика лекарят, образно казано, "ежедневно" трябва да се справя с една или друга проява на ендотелна дисфункция, независимо дали става дума за артериална хипертония, коронарна болест на сърцето, хронична сърдечна недостатъчност и т.н. Трябва да се има предвид, че, от една страна, ендотелната дисфункция допринася за формирането и прогресирането на определено сърдечно-съдово заболяване, а от друга страна, самото заболяване често изостря ендотелните увреждания.
Пример за такъв порочен кръг ("circulus vitiosus") може да бъде ситуация, която се създава в условията на развитие на артериална хипертония. Продължителното излагане на повишено кръвно налягане върху съдовата стена може в крайна сметка да доведе до ендотелна дисфункция, което води до повишаване на тонуса на съдовата гладка мускулатура и задейства процеси на съдово ремоделиране (виж по-долу), една от проявите на които е удебеляването на средата ( мускулен слой на съдовата стена) и съответно намаляване на диаметъра на съда. Активното участие на ендотелиоцитите в съдовото ремоделиране се дължи на способността им да синтезират голям брой различни растежни фактори.
Стесняването на лумена (резултат от съдово ремоделиране) ще бъде придружено от значително повишаване на периферното съпротивление, което е един от ключовите фактори за формирането и прогресирането на коронарната недостатъчност. Това означава образуване („затваряне“) на порочен кръг.
Ендотел и пролиферативни процеси. Ендотелните клетки са в състояние да произвеждат както стимуланти, така и инхибитори на растежа на гладката мускулатура на съдовата стена. При непокътнат ендотел пролиферативният процес в гладката мускулатура е относително спокоен.
Експерименталното отстраняване на ендотелния слой (деендотелизация) води до пролиферация на гладката мускулатура, която може да бъде инхибирана чрез възстановяване на ендотелната обвивка. Както беше споменато по-рано, ендотелиумът служи като ефективна бариера за предотвратяване на излагането на гладкомускулните клетки на различни растежни фактори, циркулиращи в кръвта. Освен това ендотелните клетки произвеждат вещества, които имат инхибиращ ефект върху пролиферативните процеси в съдовата стена.
Те включват NO, различни гликозаминогликани, включително хепарин и хепарин сулфат, както и трансформиращ растежен фактор (3 (TGF-(3). TGF-J3), като най-силният индуктор на експресия на интерстициален колаген, при определени условия е в състояние да инхибира съдовата пролиферация по механизма на обратна връзка.
Ендотелните клетки също произвеждат редица растежни фактори, които са способни да стимулират пролиферацията на клетките на съдовата стена: тромбоцитният растежен фактор (PDGF; тромбоцитен растежен фактор), наречен така, защото за първи път е изолиран от тромбоцитите, е изключително мощен митоген, който стимулира ДНК синтез и клетъчно делене; ендотелен растежен фактор (EDGF; Endothelial-Cell-Derived Growth Factors), е в състояние, по-специално, да стимулира пролиферацията на гладкомускулни клетки при атеросклеротични съдови лезии; фибробластен растежен фактор (FGF; растежни фактори, извлечени от ендотелиални клетки); ендотел; инсулиноподобен растежен фактор (IGF; Insulin-Like Growth Factor); ангиотензин II (експерименти in vitro установиха, че AT II активира транскрипционния фактор на растежните цитокини, като по този начин засилва пролиферацията и диференциацията на гладкомускулните клетки и кардиомиоцитите).
В допълнение към растежните фактори, молекулярните индуктори на хипертрофия на съдовата стена включват: медиаторни протеини или G-протеини, които контролират конюгирането на рецепторите на клетъчната повърхност с ефекторни молекули на растежните фактори; рецепторни протеини, които осигуряват специфичност на възприятието и влияят върху образуването на втори пратеници cAMP и cGMP; протеини, които регулират трансдукцията на гени, които определят хипертрофията на гладкомускулните клетки.
Ендотел и емиграция на левкоцити. Ендотелните клетки произвеждат различни фактори, които са важни за попълването на левкоцитите в областите на интраваскуларно увреждане. Ендотелните клетки произвеждат хемотактична молекула, моноцитния хемотактичен протеин MCP-1, който привлича моноцитите.
Ендотелните клетки също произвеждат адхезионни молекули, които взаимодействат с рецепторите на повърхността на левкоцитите: 1 - междуклетъчни адхезионни молекули ICAM-1 и ICAM-2 (междуклетъчни адхезионни молекули), които се свързват с рецептора на В-лимфоцитите, и 2 - адхезия на съдовите клетки молекули -1 - VCAM-1 (васкуларна клетъчна адхезионна молекула-1), свързани помежду си с рецептори на повърхността на Т-лимфоцити и моноцити.
Ендотелият е фактор в липидния метаболизъм. Холестеролът и триглицеридите се транспортират през артериалната система като част от липопротеините, т.е. ендотелиумът е неразделна част от липидния метаболизъм. Ендотелиоцитите могат да превръщат триглицеридите в свободни мастни киселини с помощта на ензима липопротеин липаза. След това освободените мастни киселини навлизат в субендотелното пространство, осигурявайки източник на енергия за гладката мускулатура и други клетки. Ендотелните клетки съдържат рецептори за атерогенни липопротеини с ниска плътност, което предопределя тяхното участие в развитието на атеросклероза.
Собствениците на патент RU 2309668:
Изобретението се отнася до медицината, а именно до функционалната диагностика, и може да се използва за неинвазивно определяне на ендотелната функция. За да направите това, трансмуралното налягане в крайника се намалява, амплитудите на плетизмографските сигнали се записват при различни налягания. Определя се налягането, при което амплитудата на плетизмографския сигнал е максимална, докато налягането се намалява до стойност, съответстваща на даден процент от максималната амплитуда, се извършва оклузивен тест, по време на който в маншет, приложен проксимално от локализираната област на крайника. След това се създава налягане, което надвишава систоличното налягане на субекта с най-малко 50 mm Hg, докато оклузията се извършва за най-малко 5 минути. Устройството включва сензорен блок, направен от два канала и способен да записва пулсови криви от периферните артерии. Устройство за генериране на налягане, конфигурирано да създава стъпаловидно нарастващо налягане в маншета. Електронен блок, конфигуриран да определя налягането в маншета, съответстващо на максималната амплитуда на плетизмографския сигнал, и да управлява блока за генериране на налягане, за да зададе налягането в маншета, съответстващо на амплитудата на плетизмографския сигнал, което е предварително определен процент от максималната амплитуда , докато сензорният блок е свързан към електронния блок, към чийто изход е свързан блокът за генериране на налягане. Заявеното изобретение подобрява надеждността на оценката на ендотелната функция, независимо от кръвното налягане на пациента. 2 n. и 15 з.п. f-ly, 6 ил.
Изобретението се отнася до медицината, а именно до функционалната диагностика, и дава възможност да се открие наличието на сърдечно-съдови заболявания в ранен стадий и да се следи ефективността на терапията. Изобретението ще позволи да се оцени състоянието на ендотела и въз основа на тази оценка да се реши проблема с ранната диагностика на сърдечно-съдовите заболявания. Изобретението може да бъде използвано при провеждане на мащабен медицински преглед на населението.
Напоследък проблемът с ранното откриване на сърдечно-съдови заболявания става все по-актуален. За това се използват широк спектър от диагностични инструменти и методи, описани в патентната и научната литература. По този начин, патент на САЩ No. 5,343,867 разкрива метод и устройство за ранна диагностика на атеросклероза, използвайки импедансна плетизмография за идентифициране на характеристиките на пулсовата вълна в съдовете на долните крайници. Показано е, че параметрите на кръвния поток зависят от налягането, приложено към изследваната артерия отвън. Максималната амплитуда на плетизмограмата до голяма степен се определя от величината на трансмуралното налягане, което е разликата между артериалното налягане вътре в съда и налягането, приложено отвън с помощта на маншет на тонометър. Максималната амплитуда на сигнала се определя при нулево трансмурално налягане.
От гледна точка на структурата и физиологията на артериалните съдове това може да се представи по следния начин: налягането от маншета се пренася към външната стена на артерията и балансира вътреартериалното налягане от вътрешната стена на артерията. В същото време податливостта на артериалната стена се увеличава рязко, а преминаващата пулсова вълна разтяга артерията с голямо количество, т.е. увеличаването на диаметъра на артерията при същото пулсово налягане става голямо. Това явление е лесно да се види на осцилометричната крива, направена по време на регистриране на кръвното налягане. На тази крива максималната осцилация възниква, когато налягането в маншета е равно на средното артериално налягане.
US 6,322,515 разкрива метод и устройство за определяне на редица параметри на сърдечно-съдовата система, включително тези, използвани за оценка на състоянието на ендотела. Тук като сензор за определяне на пулсовата вълна бяха използвани фотодиоди и фотодетектори; беше извършен анализ на фотоплетизмографски (PPG) криви, записани на цифровата артерия преди и след теста с реактивна хиперемия. Когато тези криви бяха записани, върху пръста над оптичния сензор се поставя маншет, в който се създава налягане от 70 mm Hg.
US 6,939,304 разкрива метод и апарат за неинвазивна оценка на ендотелната функция с помощта на PPG сензор.
US 6,908,436 разкрива метод за оценка на състоянието на ендотела чрез измерване на скоростта на разпространение на пулсова вълна. За това се използва двуканален плетизмограф, сензорите са инсталирани на фалангата на пръста, оклузия се създава с помощта на маншет, разположен на рамото. Промяната в състоянието на артериалната стена се оценява по забавянето на разпространението на пулсовата вълна. Стойност на закъснение от 20 ms или повече се счита за тест, потвърждаващ нормалната функция на ендотела. Определянето на закъснението се извършва чрез сравняване с PPG кривата, записана на ръката, на която не е извършен тестът за оклузия. Недостатъците на известния метод обаче е определянето на забавянето чрез измерване на изместването в областта на минимума непосредствено преди систоличното покачване, т.е. в регион, който е силно променлив.
Най-близкият аналог на заявения метод и устройство са методът и устройството за неинвазивно определяне на промените във физиологичното състояние на пациента, описани в RF патент № 2220653. Известен метод се състои в проследяване на периферния артериален тонус чрез поставяне на маншет върху сензорите за пулс и повишаване на налягането в маншета до 75 mm Hg, след което измерване на кръвното налягане с повишаване на налягането в маншета над систоличното за 5 минути, допълнително записване на пулсовата вълна по метода PPG на две ръце, след което се извършва амплитуден анализ на PPG кривата по отношение на измерванията, получени преди и след затягане, се определя увеличаването на PPG сигнала. Известното устройство включва сензор за измерване на налягането с маншет, нагревателен елемент за нагряване на повърхността на разположената област на тялото и процесор за обработка на измерените сигнали.
Въпреки това, известният метод и устройство не осигуряват висока надеждност на изследванията поради ниската точност на измерванията и тяхната зависимост от колебанията в налягането на пациента.
Ендотелната дисфункция възниква при наличие на такива рискови фактори за сърдечно-съдови заболявания (ССЗ) като хиперхолестеролемия, артериална хипертония, тютюнопушене, хиперхомоцистеинемия, възраст и др. Установено е, че ендотелиумът е таргет орган, в който патогенетично се реализират рисковите фактори за развитие на ССЗ. Оценката на състоянието на ендотела е "барометър", един поглед към който позволява ранна диагностика на ССЗ. Такава диагностика ще позволи да се отдалечи от подхода, когато е необходимо да се проведе серия от биохимични тестове (определяне на нивото на холестерола, липопротеини с ниска и висока плътност, хомоцистеин и др.) за идентифициране на наличието на рисков фактор . Икономически по-разумно е да се направи скрининг на популацията на първия етап, за да се използва интегрален индикатор за риска от развитие на заболяването, който е оценката на състоянието на ендотела. Оценката на състоянието на ендотела също е изключително актуална за обективирането на терапията.
Задачата, която трябва да бъде решена от заявените изобретения е да се създаде физиологично обоснован, неинвазивен метод и устройство за надеждно определяне състоянието на ендотелната функция на изследвания пациент, осигуряващо диференциран подход в зависимост от състоянието на пациента и базиран на система. за преобразуване, усилване и записване на PPG сигнал под действието на оптимална стойност на даденото налягане или силата, приложена локално към разположената артерия преди и след теста за оклузия.
Техническият резултат, който се постига при използване на заявеното устройство и метод, е повишаване на надеждността на оценката на ендотелната функция, независимо от кръвното налягане на пациента.
Техническият резултат в част от метода се постига поради факта, че трансмуралното налягане в крайника е намалено, амплитудата на плетизмографските сигнали се записва при различни налягания, определя се налягането, при което амплитудата на PG сигнала е максимална, налягането се намалява до стойност, съответстваща на даден % от максималната амплитуда, тест за оклузия, по време на който маншет, приложен проксимално към разположената област на крайника, се поставя под налягане с поне 50 mm Hg по-високо от систоличното налягане на обект и оклузията се извършва за най-малко 5 минути.
Техническият резултат се подобрява от факта, че трансмуралното налягане се намалява чрез прилагане на маншет, в който се създава налягане в областта на крайника.
Натискът върху тъканта на крайника се увеличава дискретно на стъпки от 5 mm Hg. и продължителност на стъпката от 5-10 сек., регистрирайте амплитудата на PG сигнала.
За намаляване на трансмуралното налягане в разположената артерия се използва механична сила, приложена локално към тъканите на крайника.
За да се намали трансмуралното налягане в разположената артерия, хидростатичното налягане се намалява чрез повдигане на крайника до предварително определена височина спрямо нивото на сърцето.
След избор на стойността на трансмуралното налягане, при която амплитудата на PG сигнала е 50% от максималното увеличение на PG сигнала, се създава надсистолично налягане в оклузалния маншет, монтиран проксимално на разположената артерия, и се записва плетизмографски сигнал .
След най-малко 5 минути излагане на оклузивния маншет, монтиран проксимално на разположената артерия, налягането в него се понижава до нула и регистрирането на промените в PG сигнала се извършва едновременно в два референтни и тестови канала за най-малко 3 минути .
Регистрираният плетизмографски сигнал след теста за оклузия се анализира с едновременно използване на амплитуден и времеви анализ според данните, получени от два референтни и тестови канала.
При извършване на амплитуден анализ, стойностите на амплитудата на сигнала в еталонния и тестовия канали, скоростта на нарастване на амплитудата на сигнала в тестовия канал, съотношението на амплитудите на сигнала на максимума, получен при различни стойности на трансмурално налягане се сравняват с максималния сигнал, получен след теста за оклузия.
При извършване на анализ на времето се сравняват плетизмографските криви, получени от референтния и тестовия канал, нормализира се сигналът и след това се определя времето на закъснение или фазовото изместване.
Техническият резултат по отношение на устройството се постига поради факта, че устройството включва сензорен блок, изработен двуканален и имащ възможност за регистриране на пулсови криви от периферни артерии, блок за генериране на налягане, изработен с възможност за създаване на стъпаловидно налягане в маншета и електронно устройство, направено с възможност за определяне на налягането в маншета, съответстващо на максималната амплитуда на PG сигнала и управление на блока за генериране на налягане, за да зададе налягането в маншета, съответстващо на амплитудата на PG сигнала, съставляващо предварително определен процент от увеличението на максималната амплитуда, докато сензорният блок е свързан към електронния блок, към чийто изход е свързан блокът за генериране на налягане.
Техническият резултат се подобрява от факта, че блокът за генериране на налягане е конфигуриран да създава стъпаловидно нарастващо налягане в маншета на стъпки от 5 mm Hg. Изкуство. и продължителност на стъпката 5-10 секунди.
Сензорният блок във всеки канал включва инфрачервен диод и фотодетектор, разположени с възможност за регистриране на светлинен сигнал, преминаващ през разположената зона.
Сензорният блок във всеки канал включва инфрачервен диод и фотодетектор, разположени с възможност за записване на разсеяния светлинен сигнал, отразен от разположената зона.
Сензорният блок включва електроди за измерване на импеданса или сензори на Хол, или еластична тръба, пълна с електропроводим материал.
Фотодетекторът е свързан към филтър, който може да извлече импулсния компонент от общия сигнал.
Сензорният блок включва средства за поддържане на зададената температура на мястото на тялото, което се намира.
Устройството включва течнокристален дисплей за показване на резултатите от оценка на ендотелната функция и/или интерфейс, свързан към електронен блок за предаване на данни за ендотелната функция към компютър.
Техническата същност на заявените изобретения и възможността за постигане на технически резултат, постигнат в резултат на тяхното използване, ще бъдат по-разбираеми, когато се описва примерно изпълнение по отношение на позициите на чертежите, където фигура 1 илюстрира динамиката на обемния кръвен поток и диаметърът на брахиалната артерия по време на оклузивен тест, на фигура 2 показва диаграма на образуването на PPG сигнал, фигура 3 показва PPG крива, фигура 4 показва семейство от PPG криви, получени при различни стойности на трансмурално налягане при пациенти от контролната група, фигура 5 показва ефекта от промените в хидростатичното налягане върху амплитудата на PPG сигнала, а фигура 6 представя схематична блокова схема на заявеното устройство.
Електронният блок определя налягането в маншета 1, съответстващо на максималната амплитуда на PG сигнала, и управлява блока за генериране на налягане, за да настрои налягането в маншета 1, съответстващо на амплитудата на PG сигнала, което е предварително определен процент (50%) от максималното увеличение на амплитудата. Възможно е да се изпълни сензорният блок в няколко варианта: в първата версия инфрачервеният светодиод 2 и фотодетекторът 3 са разположени с възможност за регистриране на светлинния сигнал, преминаващ през разположената зона, от противоположните страни на разположената зона на крайникът, във втория, инфрачервеният светодиод 2 и фотодетекторът 3 са разположени с възможност за регистриране на отразения от разположената зона на разсеяния светлинен сигнал, от едната страна на разположения съд.
В допълнение, сензорният блок може да бъде направен на базата на импедансни електроди или сензори на Хол, или еластична тръба, пълна с електропроводим материал.
Ендотелната функция се оценява въз основа на регистриране на PG сигнала, получен с помощта на сензорно устройство, инсталирано на горните крайници на изследвания пациент, последвано от електрическо преобразуване на получения сигнал по време на линейно повишаване на налягането в маншета 1 (или стойността на силата, локално приложена към разположената артерия) до максималната амплитуда на сигнала, след което налягането в маншета или локално приложената сила се фиксира и тестът за оклузия се извършва при фиксирано налягане или сила. В този случай сензорният блок е монтиран от вътрешната страна на маншета 1 или е разположен в края на устройството, което създава сила в областта на проекцията на артерията върху повърхността на кожата. За автоматично настройване на това налягане се използва обратна връзка за амплитудата на PG сигнала, идващ от цифрово-аналоговия преобразувател 8 през контролера 9 към компресора 11 на блока за генериране на налягане.
Тест за оклузия се извършва с помощта на маншет, инсталиран проксимално (рамо, предмишница, китка) спрямо разположената артерия (брахиална, радиална или цифрова). В този случай еталонният е сигналът, получен от другия крайник, на който не се извършва тест за оклузия.
Предложеният метод за определяне на състоянието на ендотелната функция на изследвания пациент включва два основни етапа: първият позволява получаване на редица плетизмографски криви, записани при различни налягания в маншета 1 (или силите, приложени към разположената артерия), и вторият етап е самият тест за оклузия. Резултатът от първия етап е информация за вискоеластичните свойства на артериалното легло и избора на налягане или сила за теста за оклузия. Промените в амплитудата на PG сигнала под действието на приложен натиск или сила показват тонуса на гладката мускулатура на артерията и състоянието на нейните еластични компоненти (еластин и колаген). Локално приложеното налягане или сила се придружава от промяна в трансмуралното налягане, чийто размер се определя от разликата между артериалното налягане и външно приложеното налягане или сила. С намаляване на трансмуралното налягане тонусът на гладката мускулатура намалява, което е придружено от увеличаване на лумена на артерията, съответно с увеличаване на трансмуралното налягане се получава стесняване на артерията. Това е миогенната регулация на кръвния поток, насочена към поддържане на оптимално налягане в микроциркулационната система. Така че, когато налягането в главния съд се промени от 150 mm Hg. до 50 mm Hg в капилярите налягането остава практически непроменено.
Промяната в тонуса на гладката мускулатура се осъществява не само под формата на стесняване или дилатация на артерията, но също така води съответно до увеличаване на сковаността или гъвкавостта на артериалната стена. С намаляване на трансмуралното налягане гладкомускулният апарат на съдовата стена се отпуска в една или друга степен, което се проявява в PPG като увеличаване на амплитудата на сигнала. Максималната амплитуда се получава при трансмурално налягане, равно на нула. Това е показано схематично на фигура 4, където S-образната деформационна крива показва, че максималното увеличение на обема се определя при трансмурално налягане, близко до нула. При равни вълни на импулсно налягане, приложени към различни части на деформационната крива, максималният плетизмографски сигнал се наблюдава в областта, близка до нулевото трансмурално налягане. При пациенти от контролната група, сравними по възраст и диастолно налягане с група хора с клинични прояви на коронарна болест, увеличаването на амплитудата на сигнала с промени в трансмуралното налягане може да бъде повече от 100% (фигура 4). Докато в групата пациенти с коронарна артериална болест това увеличение на амплитудата не надвишава 10-20%.
Такава динамика на промените в амплитудата на PG сигнала при различни стойности на трансмуралното налягане може да бъде свързана само с особеностите на вискоеластични свойства на артериалното легло при здрави хора и пациенти със стенозираща атеросклероза с различни локализации. Артериалният гладък мускулен тонус може да се разглежда предимно като вискозен компонент, докато еластиновите и колагеновите влакна са чисто еластичен компонент на структурата на съдовата стена. Чрез намаляване на тонуса на гладката мускулатура при приближаване до нулеви стойности на трансмуралното налягане, ние по някакъв начин намаляваме приноса на вискозния компонент на гладката мускулатура към кривата на деформация. Такава техника позволява не само по-подробен анализ на кривата на деформация на еластичните компоненти на артериалната съдова стена, но и при по-благоприятни условия да се регистрира феноменът на реактивна хиперемия след тест за оклузия.
Увеличаването на диаметъра на аферентната артерия е свързано с функционирането на ендотелните клетки. Увеличаването на напрежението на срязване след оклузивен тест води до увеличаване на синтеза на азотен оксид (NO). Възниква така наречената "дилатация, предизвикана от потока". Когато функцията на ендотелните клетки е нарушена, способността за производство на азотен оксид и други вазоактивни съединения е намалена, което води до отсъствие на феномена на поток - индуцирана съдова дилатация. В тази ситуация не възниква пълноценна реактивна хиперемия. В момента този феномен се използва за откриване на ендотелна дисфункция, т.е. ендотелна дисфункция. Индуцираната от потока дилатация на съда се определя от следната последователност от събития: оклузия, увеличаване на кръвния поток, ефект на напрежението на срязване върху ендотелните клетки, синтез на азотен оксид (като адаптация към повишен кръвен поток), ефект на NO върху гладката мускулатура .
Максималното количество на кръвния поток се достига 1-2 секунди след отстраняването на оклузията. Трябва да се отбележи, че при наблюдение на количеството кръвен поток и диаметъра на артерията първоначално се увеличава количеството на кръвния поток и едва след това се променя диаметърът на съда (фигура 1). След бързо (няколко секунди) достигане на максималната скорост на кръвния поток, диаметърът на артерията се увеличава, достигайки максимум след 1 минута. След това се връща към първоначалната стойност в рамките на 2-3 минути. Използвайки примера за състоянието на еластичния модул на артериалната стена при пациенти с артериална хипертония, можем да направим предположение за възможното участие на първоначалната скованост на артерията в проявата на отговора на ендотелните клетки към оклузивния тест. Не може да се изключи, че при същото производство на азотен оксид от ендотелните клетки, проявата на отговора от гладкомускулните клетки на артерията ще се определя от първоначалното състояние на модула на еластичност на артериалната стена. За да се нормализира проявата на реакцията на гладкомускулния апарат на артериалната стена, е желателно първоначалната скованост на артериите при различни пациенти, ако не е идентична, то възможно най-близка. Една от възможностите за такова унифициране на първоначалното състояние на артериалната стена е изборът на стойността на трансмуралното налягане, при която се отбелязва най-голямото му съответствие.
Оценката на резултатите от оклузивния тест според параметрите на реактивната хиперемия може да се извърши не само върху брахиалната артерия, но и върху по-малки съдове.
Използван е оптичен метод за определяне на дилатация, зависима от потока. Методът се основава на увеличаване на оптичната плътност, свързано с импулсно увеличаване на кръвния обем на разположената артерия. Входящата пулсова вълна разтяга стените на артерията, увеличавайки диаметъра на съда. Тъй като по време на PPG оптичният сензор регистрира не промяна в диаметъра на артерията, а увеличение на кръвния обем, който е равен на квадрата на радиуса, това измерване може да се извърши с по-голяма точност. Фигура 2 показва принципа на получаване на PPG сигнал. Фотодиодът регистрира светлинния поток, който е преминал през разположената област на тъканта на пръста. С всяка пулсова вълна артерията на пръста, разширявайки се, увеличава обема на кръвта. Кръвният хемоглобин до голяма степен поглъща инфрачервеното лъчение, което води до увеличаване на оптичната плътност. Пулсовата вълна, преминаваща през артерията, променя нейния диаметър, който е основният компонент на увеличаването на обема на кръвта в пулса в локализираната област.
Фигура 3 показва кривата на PPG. На кривата могат да се видят два пика, първият от които е свързан със свиването на сърцето, а вторият с отразената пулсова вълна. Тази крива е получена чрез инсталиране на оптичен сензор върху последната фаланга на показалеца.
Преди да започне измерванията, компресорът 11 създава налягане в маншета 1 по сигнал на контролера 9. Повишаването на налягането се извършва поетапно със стъпка от 5 mm Hg, продължителността на всяка стъпка е 5-10 секунди. С увеличаване на налягането трансмуралното налягане намалява, а когато налягането в маншета е равно на налягането в разположената артерия, то става равно на нула. На всяка стъпка се записва PPG сигналът, идващ от фотодетектора 3. Сигналът от изхода на преобразувателя 4 се усилва в усилвателя 5 и се филтрира във филтъра 6 за премахване на шум с индустриална честота 50 Hz и неговите хармоници . Основното усилване на сигнала се извършва от мащабируем (инструментален) усилвател 7. Усиленото напрежение се подава към аналогово-цифровия преобразувател 8 и след това през USB интерфейс 10 към компютъра. Контролерът 9 определя налягането, при което амплитудата на сигнала е максимална. Синхронното откриване се използва за подобряване на съотношението сигнал/шум.
Процедурата за оценка на ендотелната функция е разделена на две части:
1) намаляване на трансмуралното налягане с помощта на натиск, приложен върху част от пръста (маншет с въздух, еластичен оклудер, механична компресия) или чрез промяна на хидростатичното налягане чрез повдигане на крайника до определена височина. Последната процедура може напълно да замени налагането на сила отвън върху стената на съда. В опростена версия на оценката на състоянието на ендотела е възможно да се изключи сложна схема за автоматизация и само чрез вдигане и спускане на ръката, за да се определи средното налягане според максималната амплитуда на плетизмографския сигнал, да се достигне до линейния участък на съответствието крива (50% от максималното увеличение) и след това провеждайте оклузивен тест. Единственият недостатък на този подход е необходимостта от позициониране на ръката и извършване на оклузията с повдигната ръка.
С намаляване на трансмуралното налягане, PPG пулсовият компонент се увеличава, което съответства на увеличаване на съгласуваността на изследваната артерия. Когато е изложен на последователност от нарастващи натиск, приложени върху пръста, човек може, от една страна, да види тежестта на авторегулаторната реакция, а от друга страна, да избере оптималните условия (според величината на трансмуралното налягане) за извличане информация по време на оклузивен тест (избор на най-стръмния участък на кривата на артериален комплайнс);
2) създаване на артериална оклузия чрез прилагане на супрасистолно налягане (с 30 mm Hg) за 5 минути. След бързо освобождаване на налягането в маншета, монтиран върху радиалната артерия, се записва динамиката на PPG кривата (анализ на амплитудата и времето). Регистрирането на промените в PG сигнала се извършва едновременно на два еталонни и тестови канала за най-малко 3 минути. При извършване на амплитуден анализ стойностите на амплитудата на сигнала в референтния и тестовия канали, скоростта на нарастване на амплитудата на сигнала в тестовия канал, съотношението на амплитудите на сигналите, получени максимум при различни стойности на трансмуралното налягане се сравняват с максималния сигнал, получен след теста за оклузия. При извършване на анализ на времето се сравняват плетизмографските криви, получени от референтния и тестовия канал, извършва се процедурата за нормализиране на сигнала и след това се определя времето на закъснение или фазовото изместване.
Максималните амплитуди на PPG сигналите се наблюдават при нулево трансмурално налягане (налягането, приложено към съда отвън, е равно на средното артериално налягане). Изчислението е извършено по следния начин - диастолно налягане плюс 1/3 пулсово налягане. Тази артериална реакция на външно налягане не зависи от ендотела. Изборът на натиск, приложен отвън към артерията, не само позволява тест с реактивна хиперемия според динамиката на сигнала на PPG в най-оптималната зона на артериално съответствие, но има и собствена диагностична стойност. Премахването на семейство PPG криви при различни стойности на трансмурално налягане дава възможност да се получи информация за реологичните характеристики на артерията. Тази информация позволява да се разграничат промените, свързани с авторегулаторния ефект на гладкомускулния апарат на стената на артерията под формата на увеличаване на диаметъра от еластичните свойства на артерията. Увеличаването на диаметъра на артерията води до увеличаване на постоянния компонент), поради по-голям обем кръв в сканираната област. Пулсовият компонент на сигнала отразява увеличаването на обема на кръвта в систола. Амплитудата на PPG се определя от податливостта на артериалната стена по време на преминаването на вълната на пулсовото налягане. Луменът на артерията като такъв не влияе на амплитудата на PPG сигнала. Няма пълен паралелизъм между увеличаването на диаметъра на съда и съответствието на стената с промяна в трансмуралното налягане.
При ниско трансмурално налягане артериалната стена става по-малко твърда в сравнение с нейните механични свойства, определени при физиологични стойности на кръвното налягане.
Оптимизирането на теста по отношение на трансмуралното налягане значително повишава неговата чувствителност, което прави възможно откриването на патологията в най-ранните етапи на ендотелна дисфункция. Високата чувствителност на теста ще позволи ефективно да се оцени провеждането на фармакологична терапия, насочена към коригиране на ендотелната дисфункция.
С повишаване на налягането в маншета до 100 mm Hg. имаше постоянно нарастване на сигнала, максималната амплитуда на сигнала беше определена при 100 mm Hg. По-нататъшно повишаване на налягането в маншета доведе до намаляване на амплитудата на PPG сигнала. Намаляване на налягането до 75 mm Hg. беше придружено от намаляване на амплитудата на PPG сигнала с 50%. Налягането в маншета също промени формата на PPG сигнала (виж фигура 3).
Промяната във формата на PPG сигнала се състои в рязко увеличаване на скоростта на нарастване на систоличното покачване с едновременно забавяне на момента на началото на покачването. Тези промени във формата отразяват влиянието на маншета върху преминаването на импулсната вълна на налягането. Това явление се дължи на изваждането на налягането от пулсовата вълна, размера на налягането в маншета.
Повдигането на ръката спрямо "точката на равно налягане" (нивото на сърцето) ви позволява да откажете да използвате външно приложено налягане (напрежение) с помощта на маншет. Повдигането на ръката от "точката на равно налягане" до позицията, изпъната нагоре, увеличава амплитудата на PPG. Последващото спускане на ръката до изходно ниво намалява амплитудата до изходно ниво.
Гравитацията е важен фактор, влияещ върху величината на трансмуралното налягане. Трансмуралното налягане в дигиталната артерия на вдигната ръка е по-малко от налягането в същата артерия, разположена на нивото на сърцето, от произведението на плътността на кръвта, ускорението на гравитацията и разстоянието от „точката на равенство на налягане":
където Ptrh - трансмурално налягане в дигиталната артерия на вдигната ръка,
Ptrho - трансмурално налягане в дигиталната артерия на нивото на сърцето, p - плътност на кръвта (1,03 g/cm), g - ускорение поради гравитацията (980 cm/sec), h - разстояние от точката на равно налягане до дигитална артерия на вдигната ръка (90 см). На дадено разстояние от „точката на еднакво налягане“ налягането на стоящ човек с вдигната ръка е 66 mm Hg. под средното налягане в дигиталната артерия, измерено на нивото на сърцето.
По този начин трансмуралното налягане може да бъде намалено чрез увеличаване на външно приложеното налягане или чрез намаляване на налягането в съда. Намаляването на налягането в дигиталната артерия е достатъчно лесно. За да направите това, трябва да повдигнете четката над нивото на сърцето. Постепенно повдигайки ръката, намаляваме трансмуралното налягане в дигиталната артерия. В този случай амплитудата на PPG сигнала се увеличава рязко. При вдигната ръка средното налягане в дигиталната артерия може да падне до 30 mm Hg, докато когато ръката е на нивото на сърцето, то е 90 mm Hg. Трансмуралното налягане в артериите на подбедрицата може да бъде четири пъти по-голямо, отколкото в артериите на повдигнатата ръка. Влиянието на хидростатичното налягане върху стойността на трансмуралното налягане може да се използва при функционален тест за оценка на вискоеластични свойства на артериалната стена.
Заявените изобретения имат следните предимства:
1) налягането за теста за оклузия се избира индивидуално за всеки пациент,
2) предоставя се информация за вискоеластични свойства на артериалното легло (според зависимостта на амплитудата на PG сигнала от налягането (силата)),
3) осигурява се подобрено съотношение сигнал/шум,
4) се извършва оклузивен тест в най-оптималната зона на артериално съответствие,
5) изобретенията позволяват да се получи информация за реологичните характеристики на артерията чрез вземане на семейство PPG криви при различни стойности на трансмурално налягане,
6) изобретенията повишават чувствителността на теста и следователно надеждността на оценката на ендотелната функция,
7) позволяват да се открие патология в най-ранните етапи на ендотелна дисфункция,
8) ви позволяват надеждно да оцените ефективността на текущата фармакотерапия.
1. Метод за неинвазивно определяне на ендотелната функция, включващ тест за оклузия, по време на който в маншета се създава налягане, превишаващо систоличното налягане на субекта, което се прилага проксимално от разположената област на крайника, и оклузията се извършва за 5 минути, характеризираща се с това, че на първия етап се намалява трансмуралното налягане в крайника, амплитудите на плетизмографските сигнали се записват при различни налягания, определя се налягането, при което амплитудата на плетизмографския сигнал е максимална , след това налягането се намалява до стойност, съответстваща на даден процент от максималната амплитуда, на втория етап се извършва оклузивен тест и се създава налягане, превишаващо систоличното налягане на изпитвания субект с най-малко 50 mm Hg, след което след тест за оклузия, регистрираният плетизмографски сигнал се анализира с едновременно използване на амплитуда и времеви анализ според данните, получени от референтния y и тествани канали.
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че трансмуралното налягане се намалява чрез прилагане на маншет, в който се създава налягане в областта на крайника.
3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че налягането върху тъканите на крайника се увеличава дискретно на стъпки от 5 mm Hg. и продължителност на стъпката 5-10 s, едновременно се записва амплитудата на плетизмографския сигнал.
4. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че за намаляване на трансмуралното налягане в разположената артерия, хидростатичното налягане се намалява чрез повдигане на крайника до предварително определена височина спрямо нивото на сърцето.
5. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че след избиране на стойността на трансмуралното налягане, при която амплитудата на плетизмографския сигнал е 50% от максимално възможната стойност, се създава надсистолично налягане в оклузалния маншет, инсталиран проксимално от разположена артерия, плетизмографският сигнал се записва.
6. Метод съгласно претенция 5, характеризиращ се с това, че след най-малко 5-минутно излагане на оклузивния маншет, монтиран проксимално на разположената артерия, налягането в него се понижава до нула и се извършва регистриране на промените в плетизмографския сигнал. извеждане едновременно за два, референтни и тестови, канали за най-малко 3 минути.
7. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че при извършване на амплитуден анализ се сравняват амплитудите на сигнала в еталонния и тестовия канал, скоростта на нарастване на амплитудата на сигнала в тестовия канал, съотношението на амплитудите на сигнала, максимумът, получен при различни стойности на трансмурално налягане с максималната стойност на сигнала, получен след теста за оклузия.
8. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че по време на анализа на времето се сравняват плетизмографските криви, получени от референтния и тестовия канал, извършва се процедурата за нормализиране на сигнала и след това се определя времето на закъснение или фазовото изместване.
9. Устройство за неинвазивно определяне на ендотелната функция, включващо сензорен блок, изработен като двуканален и имащ способността да регистрира пулсови криви от периферни артерии, блок за генериране на налягане, изработен с възможност за създаване на стъпаловидно налягане в маншета , и електронно устройство, направено с възможност за определяне на налягането в маншета, съответстващо на максималната амплитуда на плетизмографския сигнал, и управление на блока за генериране на налягане за установяване на налягане в маншета, съответстващо на амплитудата на плетизмографския сигнал, което е предварително определен процент от максималната амплитуда, докато сензорният блок е свързан към електронния блок, към чийто изход е свързан блокът за генериране на налягане.
10. Устройство съгласно претенция 9, характеризиращо се с това, че блокът за генериране на налягане е конфигуриран да създава стъпаловидно нарастващо налягане в маншета със стъпка от 5 mm Hg и продължителност на стъпката от 5-10 s.
11. Устройство съгласно претенция 9, характеризиращо се с това, че всеки канал на сензорния блок включва инфрачервен диод и фотодетектор, разположени с възможност за регистриране на светлинен сигнал, преминаващ през разположената зона.
12. Устройство съгласно претенция 9, характеризиращо се с това, че всеки канал на сензорния блок включва инфрачервен диод и фотодетектор, разположени с възможност за записване на разсеяния светлинен сигнал, отразен от разположената зона.
13. Устройство съгласно претенция 9, характеризиращо се с това, че сензорният блок включва импедансни електроди, или сензори на Хол, или еластична тръба, пълна с електропроводим материал.
14. Устройство съгласно претенция 11, характеризиращо се с това, че фотодетекторът е свързан с филтър, способен да отделя импулсния компонент от общия сигнал.
Изобретението се отнася до медицината и физиологията и може да се използва за цялостна оценка на нивото на физическа работоспособност на практически здрави лица над 6 години с различни нива на годност, които нямат здравословни ограничения.
Изобретението се отнася до медицината, а именно до функционалната диагностика, и може да се използва за неинвазивно определяне на ендотелната функция
Зареждане...