1 SBEE HPE "Université médicale d'État du Kouban du ministère de la Santé et du Développement social de la Fédération de Russie", Krasnodar
La revue considère le problème des fonctions physiologiques de l'endothélium vasculaire. L'histoire de l'étude des fonctions de l'endothélium vasculaire a commencé en 1980, lorsque l'oxyde nitrique a été découvert par R. Furshgot et I. Zawadzki. En 1998, une base théorique a été formée pour une nouvelle direction de la recherche fondamentale et clinique - le développement de l'implication de l'endothélium dans la pathogenèse de l'hypertension artérielle et d'autres maladies cardiovasculaires, ainsi que des moyens de corriger efficacement son dysfonctionnement. L'article passe en revue les principaux travaux sur le rôle physiologique des endothélines, du monoxyde d'azote, de l'angiotensine II et d'autres substances endothéliales biologiquement actives. L'éventail des problèmes associés à l'étude de l'endothélium endommagé en tant que marqueur potentiel du développement de nombreuses maladies est décrit.
substances biologiquement actives
dilatateurs
constricteurs
oxyde de nitrogène
endothélium
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L'endothélium est un organe endocrinien actif, le plus grand du corps, dispersé de manière diffuse avec des vaisseaux dans tous les tissus. L'endothélium, selon la définition classique des histologues, est une couche monocouche de cellules spécialisées tapissant l'ensemble de l'arbre cardiovasculaire de l'intérieur, pesant environ 1,8 kg. Un billion de cellules avec les fonctions biochimiques les plus complexes, y compris les systèmes de synthèse de protéines et de substances de faible poids moléculaire, les récepteurs, les canaux ioniques.
Les endothéliocytes synthétisent des substances importantes pour le contrôle de la coagulation sanguine, la régulation du tonus vasculaire, la pression artérielle, la fonction de filtration des reins, l'activité contractile du cœur et le soutien métabolique du cerveau. L'endothélium est capable de répondre à l'impact mécanique du sang qui coule, à l'amplitude de la pression sanguine dans la lumière du vaisseau et au degré de tension de la couche musculaire du vaisseau. Les cellules endothéliales sont sensibles aux influences chimiques, ce qui peut entraîner une agrégation et une adhérence accrues des cellules sanguines en circulation, le développement d'une thrombose et la sédimentation de conglomérats lipidiques (tableau 1).
Tous les facteurs endothéliaux sont divisés en ceux qui provoquent la contraction et la relaxation de la couche musculaire de la paroi vasculaire (constricteurs et dilatateurs). Les principaux constricteurs sont listés ci-dessous.
La grande endothéline, un précurseur inactif de l'endothéline contenant 38 résidus d'acides aminés, a une activité vasoconstrictrice moins prononcée (par rapport à l'endothéline) in vitro. Le traitement final de la grande endothéline est effectué avec la participation de l'enzyme de conversion de l'endothéline.
Endothéline (ET). Le chercheur japonais M. Yanagasawa et al. (1988) ont décrit un nouveau peptide endothélial qui contracte activement les cellules musculaires lisses vasculaires. Le peptide découvert, nommé ET, a immédiatement fait l'objet d'études intensives. ET est l'un des régulateurs bioactifs les plus populaires sur la liste aujourd'hui. Cette substance à l'activité vasoconstrictrice la plus puissante se forme dans l'endothélium. Dans le corps, il existe plusieurs formes du peptide, qui diffèrent par de petites nuances de structure chimique, mais sont très différentes en termes de localisation dans le corps et d'activité physiologique. La synthèse d'ET est stimulée par la thrombine, l'adrénaline, l'angiotensine (AT), les interleukines, les facteurs de croissance cellulaire, etc. Dans la plupart des cas, l'ET est sécrétée par l'endothélium "à l'intérieur", vers les cellules musculaires, où se trouvent les récepteurs ETA qui y sont sensibles. . Une plus petite partie du peptide synthétisé, interagissant avec les récepteurs de type ETB, stimule la synthèse de NO. Ainsi, le même facteur régule deux réactions vasculaires opposées (constriction et dilatation) réalisées par des mécanismes chimiques différents.
Tableau 1
Facteurs synthétisés dans l'endothélium et régulant sa fonction
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Facteurs provoquant la contraction et la relaxation de la couche musculaire de la paroi vasculaire |
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Constricteurs |
dilatateurs |
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Grande endothéline (bET) |
Oxyde nitrique (NO) |
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Angiotensine II (AT II) |
Grande endothéline (bET) |
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Thromboxane A2 (TxA2) |
Prostacycline (PGI2) |
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Prostaglandine H2 (PGH2) |
Facteur de dépolarisation de l'endothéline (EDHF) |
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Angiotensine I (AT I) |
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Adrénoméduline |
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Facteurs procoagulants et anticoagulants |
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Prothrombogène |
Antithrombogène |
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Facteur de croissance plaquettaire (TGFβ) |
Oxyde nitrique (NO) |
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Inhibiteur de l'activateur tissulaire du plasminogène (ITAP) |
Activateur tissulaire du plasminogène (TPA) |
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Facteur Willebrand (facteur de coagulation VIII) |
Prostacycline (PGI2) |
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Angiotensine IV (AT IV) |
Thrombomoduline |
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Endothéline I (ET I) |
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fibronectine |
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Thrombospondine |
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Facteur d'activation plaquettaire (PAF) |
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Facteurs affectant la croissance des vaisseaux sanguins et des cellules musculaires lisses |
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Stimulants |
Inhibiteurs |
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Endothéline I (ET I) |
Oxyde nitrique (NO) |
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Angiotensine II (AT II) |
Prostacycline (PGI2) |
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radicaux superoxydes |
Peptide natriurétique C |
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Facteur de croissance endothélial (ECGF) |
Inhibiteurs de croissance de type héparine |
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Facteurs pro-inflammatoires et anti-inflammatoires |
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Pro-inflammatoire |
Anti-inflammatoire |
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Facteur de nécrose tumorale α (TNF-α) |
Oxyde nitrique (NO) |
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radicaux superoxydes |
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Protéine C-réactive (C-RP) |
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Pour l'ET, des sous-types de récepteurs ont été identifiés qui ne sont pas similaires dans la localisation cellulaire et déclenchent des réactions biochimiques "signal". Une régularité biologique est clairement tracée, lorsqu'une même substance, en particulier l'ET, régule divers processus physiologiques (tableau 2).
ET est un groupe de polypeptides constitué de trois isomères (ET-1, ET-2, ET-3), qui diffèrent par certaines variations et séquences d'acides aminés. Il existe une forte similitude entre la structure des ET et certains peptides neurotoxiques (poisons de scorpions, serpents fouisseurs).
Le principal mécanisme d'action de tous les ET est d'augmenter la teneur en ions calcium dans le cytoplasme des cellules musculaires lisses vasculaires, ce qui provoque :
- stimulation de toutes les phases de l'hémostase, commençant par l'agrégation plaquettaire et se terminant par la formation d'un thrombus rouge;
- contraction et croissance des muscles lisses vasculaires, entraînant une vasoconstriction et un épaississement de la paroi vasculaire et une diminution de leur diamètre.
Tableau 2
Sous-types de récepteurs ET : localisation, effets physiologiques
et implication des intermédiaires secondaires
Les effets de l'ET sont ambigus et déterminés par un certain nombre de raisons. L'isomère le plus actif est l'ET-1. Il se forme non seulement dans l'endothélium, mais également dans les muscles lisses vasculaires, les neurones, la glie, les cellules mésengiales des reins, du foie et d'autres organes. Demi-vie - 10-20 minutes, dans le plasma sanguin - 4-7 minutes. L'ET-1 est impliquée dans de nombreux processus pathologiques : infarctus du myocarde, arythmies cardiaques, hypertension pulmonaire et systémique, athérosclérose, etc.
L'endothélium endommagé synthétise de grandes quantités d'ET provoquant une vasoconstriction. De fortes doses d'ET entraînent des modifications importantes de l'hémodynamique systémique: une diminution de la fréquence cardiaque et du volume systolique du cœur, une augmentation de la résistance vasculaire de 50% dans la circulation systémique et de 130% dans la petite.
L'angiotensine II (AT II) est un peptide physiologiquement actif avec un effet prohypertenseur. C'est une hormone qui se forme dans le sang humain lors de l'activation du système rénine-angiotensine et qui est impliquée dans la régulation de la pression artérielle et du métabolisme des sels d'eau. Cette hormone provoque la constriction des artérioles efférentes des glomérules. Il augmente la réabsorption du sodium et de l'eau dans les tubules rénaux. L'AT II resserre les artères et les veines et stimule également la production d'hormones telles que la vasopressine et l'aldostérone, ce qui entraîne une augmentation de la pression. L'activité vasoconstrictrice de l'AT II est déterminée par son interaction avec le récepteur AT I.
Thromboxane A2 (TxA 2) - favorise l'agrégation plaquettaire rapide, augmentant la disponibilité de leurs récepteurs pour le fibrinogène, qui active la coagulation, provoque un vasospasme et un bronchospasme. De plus, TxA2 est un médiateur dans la formation de tumeurs, la thrombose et l'asthme. Le TxA2 est également produit par les muscles lisses vasculaires, les plaquettes. L'un des facteurs stimulant la libération de TxA2 est le calcium qui est libéré en grande quantité par les plaquettes au début de leur agrégation. TxA2 lui-même augmente la teneur en calcium dans le cytoplasme des plaquettes. De plus, le calcium active les protéines contractiles des plaquettes, ce qui améliore leur agrégation et leur dégranulation. Il active la phospholipase A2, qui convertit l'acide arachidonique en prostaglandines G2, H2 - vasoconstricteurs.
Prostaglandine H2 (PGH2) - a une activité biologique prononcée. Il stimule l'agrégation plaquettaire et provoque la contraction des muscles lisses avec formation de vasospasme.
Un groupe de substances appelées dilatateurs est représenté par les substances biologiquement actives suivantes.
L'oxyde nitrique (NO) est une molécule de faible poids moléculaire et sans charge capable de diffuser rapidement et de pénétrer librement à travers les couches cellulaires denses et les espaces intercellulaires. Selon sa structure, le NO contient un électron non apparié, a une activité chimique élevée et réagit facilement avec de nombreuses structures cellulaires et composants chimiques, ce qui provoque une variété exceptionnelle de ses effets biologiques. Le NO peut provoquer des effets différents et même opposés dans les cellules cibles, ce qui dépend de la présence de facteurs supplémentaires : statut redox et prolifératif et un certain nombre d'autres conditions. Le NO affecte les systèmes effecteurs qui contrôlent la prolifération cellulaire, l'apoptose et la différenciation, ainsi que leur résistance au stress. NO agit comme intermédiaire dans la transmission du signal paracrine. L'action du NO provoque une réponse rapide et à relativement court terme dans les cellules cibles en raison d'une diminution du taux de calcium, ainsi que des effets à long terme dus à l'induction de certains gènes. Dans les cellules cibles, le NO et ses dérivés actifs, tels que le peroxynitrite, agissent sur les protéines contenant l'hème, les centres fer-soufre et les thiols actifs, et inhibent également les enzymes fer-soufre. De plus, le NO est considéré comme l'un des messagers de la signalisation intra- et intercellulaire dans le système nerveux central et périphérique et est considéré comme un régulateur de la prolifération lymphocytaire. Le NO endogène est un composant important du système régulant l'homéostasie du calcium dans les cellules et, par conséquent, l'activité des protéines kinases dépendantes du Ca 2+ . La formation de NO dans le corps se produit lors de l'oxydation enzymatique de la L-arginine. La synthèse de NO est réalisée par une famille d'hémoprotéines de type cytochrome-P-450 - NO-synthases.
Selon la définition d'un certain nombre de chercheurs - NON - "Janus à deux visages":
- Le NO améliore à la fois les processus de peroxydation lipidique (LPO) dans les membranes cellulaires et les lipoprotéines sériques et les inhibe ;
- Le NO provoque une vasodilatation mais peut également provoquer une vasoconstriction ;
- Le NO induit l'apoptose mais a un effet protecteur contre l'apoptose induite par d'autres agents ;
- Le NO est capable de moduler le développement de la réponse inflammatoire et d'inhiber la phosphorylation oxydative dans les mitochondries et la synthèse d'ATP.
Prostacycline (PGI2) - est produite principalement dans l'endothélium. La synthèse de la prostacycline se produit constamment. Il inhibe l'agrégation plaquettaire, en plus, il a un effet vasodilatateur en stimulant des récepteurs spécifiques sur les cellules musculaires lisses vasculaires, ce qui entraîne une augmentation de l'activité de l'adénylate cyclase en elles et une augmentation de la formation d'AMPc en elles.
Facteur hyperpolarisant dépendant de l'endothélium (EDHF) - dans sa structure, il n'est pas identifié comme NO ou prostacycline. L'EDHF provoque une hyperpolarisation de la couche musculaire lisse de la paroi artérielle et, par conséquent, sa relaxation. G. Edwards et al. (1998) ont trouvé que l'EDHF n'est rien d'autre que du K+, qui est sécrété par les endothéliocytes dans l'espace myoendothélial de la paroi artérielle lorsque celle-ci est exposée à un stimulus adéquat. L'EDHF est capable de jouer un rôle important dans la régulation de la pression artérielle.
L'adrénoméduline est contenue dans la paroi vasculaire, à la fois les oreillettes et les ventricules du cœur, le liquide céphalo-rachidien. Il semblerait que l'adrénoméduline puisse être synthétisée par les poumons et les reins. L'adrénoméduline stimule la production de NO par l'endothélium, ce qui favorise la vasodilatation, dilate les vaisseaux rénaux et augmente le débit de filtration glomérulaire et la diurèse, augmente la natriurèse, réduit la prolifération des cellules musculaires lisses, prévient le développement de l'hypertrophie et le remodelage du myocarde et du sang vaisseaux, inhibe la synthèse d'aldostérone et d'ET.
La fonction suivante de l'endothélium vasculaire est la participation aux réactions d'hémostase dues à la libération de facteurs prothrombogènes et antithrombogènes.
Le groupe des facteurs prothrombogènes est représenté par les agents suivants.
Le facteur de croissance plaquettaire (PDGF) est le membre le plus étudié du groupe des facteurs de croissance protéiques. Le PDGF peut modifier l'état prolifératif de la cellule, affectant l'intensité de la synthèse protéique, mais sans affecter l'amélioration de la transcription des gènes de réponse précoce, tels que c-myc et c-fos. Les plaquettes elles-mêmes ne synthétisent pas de protéines. La synthèse et le traitement du PDGF sont effectués dans des mégacaryocytes - cellules de la moelle osseuse, précurseurs des plaquettes - et sont stockés dans des granules α plaquettaires. Alors que le PDGF est à l'intérieur des plaquettes, il est inaccessible aux autres cellules, cependant, lors de l'interaction avec la thrombine, l'activation des plaquettes se produit, suivie de la libération du contenu dans le sérum. Les plaquettes sont la principale source de PDGF dans l'organisme, mais en parallèle, il a été montré que certaines autres cellules pouvaient également synthétiser et sécréter ce facteur : il s'agit principalement de cellules d'origine mésenchymateuse.
Inhibiteur-1 de l'activateur tissulaire du plasminogène (ITAP-1) - produit par les endothéliocytes, les cellules musculaires lisses, les mégacaryocytes et les cellules mésothéliales ; est déposé dans les plaquettes sous une forme inactive et est une serpine. Le niveau d'ITAP-1 dans le sang est régulé très précisément et augmente dans de nombreuses conditions pathologiques. Sa production est stimulée par la thrombine, le facteur de croissance transformant β, le facteur de croissance plaquettaire, l'IL-1, le TNF-α, le facteur de croissance analogue à l'insuline, les glucocorticoïdes. La fonction principale d'ITAP-1 est de limiter l'activité fibrinolytique à l'emplacement du bouchon hémostatique en inhibant le tPA. Cela se fait facilement en raison de sa plus grande teneur dans la paroi vasculaire par rapport à l'activateur tissulaire du plasminogène. Ainsi, au site de lésion, les plaquettes activées sécrètent une quantité excessive d'ITAP-1, empêchant la lyse prématurée de la fibrine.
L'inhibiteur de l'activateur tissulaire du plasminogène 2 (ITAP-2) est le principal inhibiteur de l'urokinase.
Facteur Von Willebrand (VIII - vWF) - synthétisé dans l'endothélium et les mégacaryocytes; stimule l'apparition de la thrombose : favorise la fixation des récepteurs plaquettaires au collagène vasculaire et à la fibronectine, améliore l'adhésion et l'agrégation plaquettaires. La synthèse et la libération de ce facteur augmentent sous l'influence de la vasopressine, avec des dommages à l'endothélium. Étant donné que toutes les conditions de stress augmentent la libération de vasopressine, alors en cas de stress, dans des conditions extrêmes, la thrombogénicité vasculaire augmente.
AT II est rapidement métabolisé (demi-vie - 12 minutes) avec la participation de l'aminopeptidase A avec la formation d'AT III puis sous l'influence de l'aminopeptidase N - angiotensine IV, qui ont une activité biologique. AT IV, vraisemblablement, est impliqué dans la régulation de l'hémostase, intervient dans l'inhibition de la filtration glomérulaire.
Un rôle important est joué par la fibronectine, une glycoprotéine constituée de deux chaînes reliées par des liaisons disulfure. Il est produit par toutes les cellules de la paroi vasculaire, les plaquettes. La fibronectine est un récepteur du facteur de stabilisation de la fibrine. Favorise l'adhésion des plaquettes, participant à la formation d'un caillot de sang blanc ; lie l'héparine. En rejoignant la fibrine, la fibronectine épaissit le thrombus. Sous l'action de la fibronectine, les cellules musculaires lisses, les épithéliocytes et les fibroblastes augmentent leur sensibilité aux facteurs de croissance, ce qui peut entraîner un épaississement de la paroi musculaire des vaisseaux sanguins et une augmentation de la résistance vasculaire périphérique totale.
La thrombospondine est une glycoprotéine produite non seulement par l'endothélium vasculaire, mais également présente dans les plaquettes. Il forme des complexes avec le collagène, l'héparine, étant un puissant facteur d'agrégation médiant l'adhésion des plaquettes au sous-endothélium.
Facteur d'activation plaquettaire (PAF) - est formé dans diverses cellules (leucocytes, cellules endothéliales, mastocytes, neutrophiles, monocytes, macrophages, éosinophiles et plaquettes), fait référence à des substances à fort effet biologique.
Le PAF est impliqué dans la pathogenèse des réactions allergiques immédiates. Il stimule l'agrégation plaquettaire avec activation ultérieure du facteur XII (facteur Hageman). Le facteur XII activé, à son tour, active la formation de kinines, dont la plus importante est la bradykinine.
Le groupe des facteurs antithrombogènes est représenté par les substances biologiquement actives suivantes.
Activateur tissulaire du plasminogène (tPA, facteur III, thromboplastine, TPA) - la sérine protéase catalyse la conversion de la proenzyme plasminogène inactive en enzyme plasmine active et est un composant important du système de fibrinolyse. Le tPA est l'une des enzymes les plus fréquemment impliquées dans la destruction de la membrane basale, de la matrice extracellulaire et de l'invasion cellulaire. Il est produit par l'endothélium et est localisé dans la paroi vasculaire. Le tPA est une phospholipoprotéine, un activateur endothélial libéré dans la circulation sanguine en réponse à divers stimuli.
Les principales fonctions sont réduites à l'initiation de l'activation du mécanisme externe de la coagulation sanguine. Il a une forte affinité pour le F.VII circulant dans le sang. En présence d'ions Ca2+, TAP forme un complexe avec f.VII, provoquant ses changements conformationnels et convertissant ce dernier en sérine protéase f.VIIa. Le complexe résultant (f.VIIa-T.f.) convertit f.X en sérine protéase f.Xa. Le complexe TAP-facteur VII est capable d'activer à la fois le facteur X et le facteur IX, ce qui favorise finalement la formation de thrombine.
La thrombomoduline est un protéoglycane présent dans les vaisseaux sanguins et est un récepteur de la thrombine. Le complexe équimolaire thrombine-thrombomoduline ne provoque pas la conversion du fibrinogène en fibrine, accélère l'inactivation de la thrombine par l'antithrombine III et active la protéine C, l'un des anticoagulants sanguins physiologiques (inhibiteurs de la coagulation sanguine). En combinaison avec la thrombine, la thrombomoduline fonctionne comme un cofacteur. La thrombine associée à la thrombomoduline, à la suite d'une modification de la conformation du centre actif, devient plus sensible à son inactivation par l'antithrombine III et perd complètement la capacité d'interagir avec le fibrinogène et d'activer les plaquettes.
L'état liquide du sang est maintenu grâce à son mouvement, à l'adsorption des facteurs de coagulation par l'endothélium et, enfin, grâce aux anticoagulants naturels. Les plus importants d'entre eux sont l'antithrombine III, la protéine C, la protéine S et un inhibiteur du mécanisme de coagulation externe.
Antithrombine III (AT III) - neutralise l'activité de la thrombine et d'autres facteurs de coagulation sanguine activés (facteur XIIa, facteur XIa, facteur Xa et facteur IXa). En l'absence d'héparine, la complexation de l'AT III avec la thrombine se déroule lentement. Lorsque les résidus de lysine de l'AT III se lient à l'héparine, des changements conformationnels se produisent dans sa molécule, ce qui contribue à l'interaction rapide du site réactif de l'AT III avec le site actif de la thrombine. Cette propriété de l'héparine sous-tend son action anticoagulante. L'AT III forme des complexes avec des facteurs de coagulation sanguine activés, bloquant leur action. Cette réaction dans la paroi vasculaire et sur les cellules endothéliales est accélérée par des molécules de type héparine.
La protéine C est une protéine dépendante de la vitamine K synthétisée dans le foie qui se lie à la thrombomoduline et est convertie par la thrombine en une protéase active. Interagissant avec la protéine S, la protéine C activée détruit le facteur Va et le facteur VIIIa, stoppant la formation de fibrine. La protéine C activée peut également stimuler la fibrinolyse. Le niveau de protéine C n'est pas aussi fortement associé à la tendance à la thrombose que le niveau d'AT III. De plus, la protéine C stimule la libération de l'activateur tissulaire du plasminogène par les cellules endothéliales. La protéine S est un cofacteur de la protéine C.
La protéine S est un facteur du complexe prothrombique, un cofacteur de la protéine C. Une diminution du taux d'AT III, de protéine C et de protéine S ou de leurs anomalies structurelles entraîne une augmentation de la coagulation sanguine. La protéine S - vitamine K - protéine plasmatique à chaîne unique dépendante, est un cofacteur de la protéine C activée, avec laquelle elle régule le taux de coagulation du sang. La protéine S est synthétisée dans les hépatocytes, les cellules endothéliales, les mégacaryocytes, les cellules de Leiding, ainsi que dans les cellules cérébrales. La protéine S fonctionne comme un cofacteur non enzymatique pour la protéine C activée, une sérine protéase impliquée dans la dégradation protéolytique des facteurs Va et VIIIa.
Tous les facteurs affectant la croissance des vaisseaux sanguins et des cellules musculaires lisses sont divisés en stimulants et inhibiteurs. Les principaux stimulants sont énumérés ci-dessous.
La forme active clé de l'oxygène est l'anion radical superoxyde (Ō2), qui se forme lorsqu'un électron est ajouté à la molécule d'oxygène à l'état fondamental. Ō2 est dangereux car il peut endommager les protéines contenant des amas fer-soufre, telles que l'aconitase, la succinate déshydrogénase et la NADH-ubiquinone oxydoréductase. À des valeurs de pH acides, Ō2 peut être protoné pour former un radical peroxyde plus réactif. L'addition de deux électrons à une molécule d'oxygène ou d'un électron à Ō2 conduit à la formation de H2O2, qui est un agent oxydant modérément fort.
Le danger de tout composé réactif dépend en grande partie de sa stabilité. L'Ō2 formé de manière exogène peut pénétrer dans la cellule et (avec les endogènes) participer à des réactions entraînant divers dommages : peroxydation des acides gras insaturés, oxydation des groupes SH des protéines, dommages à l'ADN, etc.
Facteur de croissance des cellules endothéliales (facteur de croissance des cellules bêta-endothéliales) - a les propriétés d'un facteur de croissance des cellules endothéliales. 50% de la séquence d'acides aminés de la molécule ECGF correspond à la structure du facteur de croissance des fibroblastes (FGF). Ces deux peptides présentent également une affinité pour l'héparine et une activité angiogénique similaires in vivo. Le facteur de croissance basique des fibroblastes (bFGF) est considéré comme l'un des inducteurs importants de l'angiogenèse tumorale.
Les principaux inhibiteurs de la croissance des vaisseaux sanguins et des cellules musculaires lisses sont représentés par les substances suivantes.
Le peptide natriurétique endothélial C - est produit principalement dans l'endothélium, mais se trouve également dans le myocarde des oreillettes, des ventricules et dans les reins. Le CNP a un effet vasoactif, qui est sécrété par les cellules endothéliales et affecte de manière paracrine les récepteurs des cellules musculaires lisses, provoquant une vasodilatation. La synthèse de CNP est améliorée dans des conditions de déficit en NO, ce qui a une importance compensatoire dans le développement de l'hypertension artérielle et de l'athérosclérose.
La macroglobuline α2 est une glycoprotéine qui appartient aux α2-globulines et est une chaîne polypeptidique unique avec un poids moléculaire de 725 000 kDa. Neutralise la plasmine restant non inactivée après interaction avec l'α2-antiplasmine. Inhibe l'activité de la thrombine.
Le cofacteur II de l'héparine est une glycoprotéine, un polypeptide à chaîne unique d'un poids moléculaire de 65 000 kDa. Sa concentration dans le sang est de 90 µg/ml. Inactive la thrombine en formant un complexe avec elle. La réaction est fortement accélérée en présence de sulfate de dermatane.
L'endothélium vasculaire produit également des facteurs qui influencent le développement et l'évolution de l'inflammation.
Ils sont divisés en pro-inflammatoires et anti-inflammatoires. Voici les facteurs pro-inflammatoires.
Le facteur de nécrose tumorale-α (TNF-α, cachectine) est un pyrogène qui duplique largement l'action de l'IL-1, mais joue également un rôle important dans la pathogenèse du choc septique causé par des bactéries gram-négatives. Sous l'influence du TNF-α, la formation de H2O2 et d'autres radicaux libres par les macrophages et les neutrophiles augmente fortement. Dans l'inflammation chronique, le TNF-α active les processus cataboliques et contribue ainsi au développement de la cachexie.
L'effet cytotoxique du TNF-α sur la cellule tumorale est associé à une dégradation de l'ADN et à une altération du fonctionnement mitochondrial.
La protéine C-réactive (C-RP) peut servir d'indicateur de dysfonctionnement endothélial. Des informations suffisantes ont été accumulées sur la relation entre la CRP et le développement de lésions de la paroi vasculaire et son implication directe dans ce processus. Compte tenu de cela, le niveau de C-RP est considéré aujourd'hui comme un prédicteur fiable des complications des maladies vasculaires du cerveau (accident vasculaire cérébral), du cœur (crise cardiaque) et des troubles vasculaires périphériques. La CRP intervient dans les premiers stades de l'atteinte de la paroi vasculaire : activation des molécules d'adhésion endothéliales (ICAM-l, VCAM-l), sécrétion de facteurs chimiotactiques et pro-inflammatoires (MCP-1 - protéine chimiotactique des macrophages, IL-6), favorisant le recrutement et l'adhésion des cellules immunitaires à l'endothélium. La participation de C-RP dans les dommages à la paroi vasculaire est également mise en évidence par des données sur les dépôts de C-RP trouvés dans les parois des vaisseaux affectés dans l'infarctus du myocarde, l'athérosclérose et la vascularite.
Le principal facteur anti-inflammatoire est l'oxyde nitrique (ses fonctions sont présentées ci-dessus).
Ainsi, l'endothélium vasculaire, situé à la frontière entre le sang et les autres tissus du corps, remplit pleinement ses fonctions principales grâce aux substances biologiquement actives: régulation des paramètres hémodynamiques, thromborésistance et participation aux processus d'hémostase, participation à l'inflammation et à l'angiogenèse.
En cas de violation de la fonction ou de la structure de l'endothélium, le spectre des substances biologiquement actives sécrétées par celui-ci change radicalement. L'endothélium commence à sécréter des agrégats, des coagulants, des vasoconstricteurs et certains d'entre eux (le système rénine-angiotensine) affectent l'ensemble du système cardiovasculaire. Dans des conditions défavorables (hypoxie, troubles métaboliques, athérosclérose, etc.), l'endothélium devient l'initiateur (ou le modulateur) de nombreux processus pathologiques dans l'organisme.
Réviseurs:
Berdichevskaya E.M., docteur en sciences médicales, professeur, chef. Département de physiologie, Établissement d'enseignement fédéral de l'enseignement professionnel supérieur "Université d'État de la culture physique, des sports et du tourisme de Kuban", Krasnodar;
Bykov I.M., docteur en sciences médicales, professeur, chef. Département de biochimie fondamentale et clinique, Établissement d'enseignement budgétaire d'État de l'enseignement professionnel supérieur, KubGMU du Ministère de la santé et du développement social de Russie, Krasnodar.
Le travail a été reçu par les éditeurs le 03.10.2011.
Lien bibliographique
Kade A.Kh., Zanin S.A., Gubareva E.A., Turovaya A.Yu., Bogdanova Yu.A., Apsalyamova S.O., Merzlyakova S.N. FONCTIONS PHYSIOLOGIQUES DE L'ENDOTHELIUM VASCULAIRE // Recherche fondamentale. - 2011. - N° 11-3. – P. 611-617 ;URL : http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=29285 (date d'accès : 12/13/2019). Nous portons à votre connaissance les revues publiées par la maison d'édition "Academy of Natural History"
Qu'est-ce qu'un endothélium ?
Endothélium
sont des cellules spéciales tapissant l'intérieur
surface des vaisseaux sanguins, des vaisseaux lymphatiques et des cavités cardiaques. Il sépare le flux sanguin des couches plus profondes de la paroi vasculaire et sert de frontière entre elles.
Important pour le fonctionnement normal de divers systèmes du corps, y compris le système nerveux, est la réception adéquate des "nutriments" par toutes ses cellules et neurones à l'aide du flux sanguin.
Pour quelle raison, l'état des gros, des petits et des plus petits vaisseaux, et en particulier de leur paroi interne - l'endothélium, est primordial.
L'endothélium est un organe actif. Il produit en continu une grande quantité de substances biologiquement actives (BAS). Ils sont importants pour le processus de coagulation sanguine, la régulation du tonus vasculaire et la stabilisation de la pression artérielle. Les substances biologiquement actives "endothéliales" sont impliquées dans le processus de métabolisme cérébral, sont importantes pour la fonction de filtration des reins et la contractilité du myocarde.
Un rôle particulier appartient à l'état d'intégrité de l'endothélium. Bien qu'il ne soit pas endommagé, il synthétise activement divers facteurs BAS.
Anti-coagulant, dilate en même temps les vaisseaux sanguins et empêche la croissance des muscles lisses qui peuvent rétrécir cette lumière.
Un endothélium sain synthétise la quantité optimale d'oxyde nitrique (NO), qui maintient les vaisseaux sanguins dans un état de dilatation et fournit un flux sanguin adéquat, en particulier vers le cerveau.
NO - actif angio - protecteur, aide à prévenir la restructuration pathologique de la paroi vasculaire, la progression de l'athérosclérose et de l'hypertension artérielle, antioxydant, inhibiteur de l'agrégation plaquettaire et de l'adhérence.
L'angiotensine II affecte l'augmentation du tonus vasculaire, favorise le développement de l'hypertension artérielle, la conversion du NO utile enun radical oxydant actif qui a un effet nocif.
L'endothélium synthétise les facteurs impliqués dans la coagulation sanguine (thrombomoduline, facteur von Willebrand, thrombospondine).
Ainsi, les substances biologiquement actives, produites en permanence par l'endothélium, sont à la base d'un flux sanguin adéquat. Ils affectent l'état de la paroi vasculaire (sa spasme ou relâchement) et l'activité des facteurs de coagulation.
Un endothélium fonctionnant normalement empêche l'adhésion des plaquettes (leur adhésion à la paroi du vaisseau), l'agrégation des plaquettes (leur adhésion les unes aux autres), réduit la coagulation sanguine et les spasmes des vaisseaux sanguins.
Mais, lorsque sa structure change, des troubles fonctionnels surviennent également. L'endothélium "produit" des substances actives nocives - aggrégants, coagulants, vasoconstricteurs - plus que nécessaire. Ils ont un effet néfaste sur le travail de l'ensemble du système circulatoire, entraînent des maladies, notamment la maladie coronarienne, l'athérosclérose, l'hypertension artérielle et autres.
Un déséquilibre dans la production de substances actives est appelé dysfonction endothéliale (DE).
DE conduit à micro - et macro - angiopathie. Dans le diabète sucré, la microangiopathie conduit au développement de la rétino - et de la néphropathie, de la macroangiopathie - au développement de l'athérosclérose avec des lésions des vaisseaux du cœur, du cerveau, des artères périphériques des extrémités, plus souvent les inférieures. Toute angiopathie est caractérisée par la triade "Virchow" - une modification de l'endothélium, une violation du système de coagulation sanguine et d'anticoagulation et un ralentissement du flux sanguin.
DE est un déséquilibre entre la production de facteurs vasodilatateurs (vasodilatateurs), antithrombotiques, angioprotecteurs, d'une part, et de facteurs vasoconstricteurs (vasoconstricteurs), prothrombiques, prolifératifs, d'autre part.
La DE est, d'une part, l'un des mécanismes pathogéniques importants
Plus elle est prononcée, plus les vaisseaux cérébraux (et tous les autres organes et tissus) souffrent, en particulier les plus petits et les plus petits. La microcirculation est perturbée et les cellules reçoivent la nutrition nécessaire.
Indirectement, la gravité de la DE peut être jugée par certains paramètres sanguins biochimiques - le niveau de facteurs qui endommagent l'endothélium. Ils sont appelés médiateurs des dommages endothéliaux.
Ceux-ci comprennent l'hyperglycémie, l'hyperhomocystéinémie, l'augmentation des triglycérides sériques, la microalbuminurie, les taux altérés de cytokines sanguines et une diminution de la concentration de NO dans le sang.
Le degré d'évolution de ces indicateurs est corrélé au degré de dysfonctionnement endothélial et, par conséquent, à la sévérité des troubles vasculaires et au risque de complications diverses (crise cardiaque, , IHD, etc.).
La détection rapide des indicateurs de lésions endothéliales permettra de prendre des mesures opportunes pour les réduire et de mener plus efficacement la prévention primaire et secondaire de diverses maladies du système circulatoire et des maladies cérébrovasculaires.
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31 octobre 2017 Aucun commentaire
L'endothélium et sa membrane basale agissent comme une barrière histohématique, séparant le sang de l'environnement intercellulaire des tissus environnants. Dans le même temps, les cellules endothéliales sont reliées les unes aux autres par des complexes conjonctifs denses et en forme de fentes. Parallèlement à la fonction de barrière, l'endothélium assure l'échange de diverses substances entre le sang et les tissus environnants. Le processus d'échange au niveau des capillaires s'effectue à l'aide de la pinocytose, ainsi que de la diffusion de substances à travers les finestra et les pores. Les endotélocytes fournissent à la couche sous-endothéliale les composants de la membrane basale : collagène, élastine, laminine, protéases, ainsi que leurs inhibiteurs : thrombospondine, mucopolysaccharides, vigronectine, fibronectine, facteur von Willebrand et d'autres protéines qui sont d'une grande importance pour l'interaction intercellulaire et la formation de une barrière diffuse qui empêche l'entrée du sang dans l'espace extravasculaire. Le même mécanisme permet à l'endothélium de réguler la pénétration de molécules biologiquement actives dans la couche musculaire lisse sous-jacente.
Ainsi, la muqueuse endothéliale peut être parcourue de trois manières très régulées. Premièrement, certaines molécules peuvent atteindre les cellules musculaires lisses en pénétrant les jonctions entre les cellules endothéliales. Deuxièmement, les molécules peuvent être transportées à travers les cellules endothéliales par des vésicules (le processus de pinocytose). Enfin, les molécules liposolubles peuvent se déplacer au sein de la bicouche lipidique.
Les cellules endothéliales des vaisseaux coronaires, en plus de la fonction de barrière, sont dotées de la capacité de contrôler le tonus vasculaire (activité motrice des muscles lisses de la paroi vasculaire), les propriétés adhésives de la surface interne des vaisseaux, ainsi que comme processus métaboliques dans le myocarde Ces capacités fonctionnelles des endothéliocytes et d'autres sont déterminées par leur capacité suffisamment élevée à produire diverses molécules biologiquement actives, y compris des cytokines, des anti- et procoagulants, des anti-mitogènes, etc., de la lumière du vaisseau à les couches sous-intimales de sa paroi ;
L'endothélium est capable de produire et de libérer un certain nombre de substances qui ont à la fois des effets vasoconstricteurs et vasodilatateurs. Avec la participation de ces substances, une autorégulation du tonus vasculaire se produit, ce qui complète de manière significative la fonction de neurorégulation vasculaire.
L'endothélium vasculaire intact synthétise des vasodilatateurs et, en outre, médie l'action de diverses substances sanguines biologiquement actives - histamine, sérotonine, catécholamines, acétylcholine, etc. sur les muscles lisses de la paroi vasculaire, provoquant principalement leur relaxation.
Le vasodilatateur le plus puissant produit par l'endothélium vasculaire est l'oxyde nitrique (NO). Outre la vasodilatation, ses principaux effets comprennent non seulement l'inhibition de l'adhésion plaquettaire et la suppression de l'émigration leucocytaire due à l'inhibition de la synthèse des molécules adhésives endothéliales, mais également la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires, ainsi que la prévention de l'oxydation, c'est-à-dire modification et, par conséquent, accumulation, des lipoprotéines athérogènes dans le sous-endothélium (effet antiathérogène).
L'oxyde nitrique dans les cellules endothéliales est formé à partir de l'acide aminé L-arginine sous l'action de la NO synthase endothéliale. Divers facteurs, tels que l'acétylcholinestérase, la bradykinine, la thrombine, les nucléotides d'adénine, le thromboxane A2, l'histamine, l'endothélium, ainsi qu'une augmentation de la soi-disant. les contraintes de cisaillement résultant, par exemple, de l'intensification du flux sanguin, sont capables d'induire la synthèse de NO par l'endothélium normal. Le NO produit par l'endothélium diffuse à travers la membrane élastique interne vers les cellules musculaires lisses et provoque leur relaxation. Le principal mécanisme de cette action du NO est l'activation de la guanylate cyclase au niveau de la membrane cellulaire, ce qui augmente la conversion de la guanosine triphosphate (GTP) en guanosine monophosphate cyclique (cGMP), qui détermine la relaxation des cellules musculaires lisses. Ensuite, un certain nombre de mécanismes sont activés pour réduire le Ca++ cytosolique : 1) la phosphorylation et l'activation de la Ca++-ATPase ; 2) phosphorylation de protéines spécifiques conduisant à une diminution du Ca2+ dans le réticulum sarcoplasmique ; 3) Inhibition médiée par cGMP de l'inositol triphosphate.
Outre le NO, un important facteur vasodilatateur produit par les cellules endothéliales est la prostacycline (prostaglandine I2, PSH2). En plus de son effet vasodilatateur, la PGI2 inhibe l'adhésion plaquettaire, réduit l'entrée du cholestérol dans les macrophages et les cellules musculaires lisses et empêche la libération de facteurs de croissance qui provoquent l'épaississement de la paroi vasculaire. Comme on le sait, la PGI2 est formée à partir d'acide arachidonique sous l'action de la cyclooxygénase et de la PC12 synthase.La production de PGI2 est stimulée par divers facteurs : thrombine, bradykinine, histamine, lipoprotéines de haute densité (HDL), nucléotides d'adénine, leucotriènes, thromboxane A2, plaquettes -dérivé du facteur de croissance (PDGF), etc. La PGI2 active l'adénylate cyclase, ce qui entraîne une augmentation de l'adénosine monophosphate cyclique intracellulaire (cAMP).
En plus des vasodilatateurs, les cellules endothéliales de l'artère coronaire produisent un certain nombre de vasoconstricteurs. Le plus important d'entre eux est l'endothélium I.
L'endothélium I est l'un des vasoconstricteurs les plus puissants capables d'induire une contraction prolongée des muscles lisses. L'endothélium I est produit par voie enzymatique dans l'endothélium à partir d'un prépropeptide. Les stimulateurs de sa libération sont la thrombine, l'adrénaline et le facteur hypoxique, c'est-à-dire déficit énergétique. L'endothélium I se lie à un récepteur membranaire spécifique qui active la phospholipase C et conduit à la libération d'inositol phosphates intracellulaires et de diacylglycérol.
L'inositol triphosphate se lie à un récepteur sur le réticulum sarcoplasmique, ce qui augmente la libération de Ca2+ dans le cytoplasme. Une augmentation du niveau de Ca2+ cytosolique détermine une augmentation de la contraction des muscles lisses.
En cas de lésion de l'endothélium, la réaction des artères aux substances biologiquement actives, vhch. l'acétylcholine, les catécholamines, l'endothélium I, l'angiotensine II sont pervertis, par exemple, au lieu de dilater l'artère, un effet vasoconstricteur se développe sous l'action de l'acétylcholine.
L'endothélium est un composant du système d'hémostase. La couche endothéliale intacte a une propriété antithrombotique/anticoagulante. Une charge négative (similaire) à la surface des endothéliocytes et des plaquettes provoque leur répulsion mutuelle, ce qui contrecarre l'adhésion des plaquettes sur la paroi vasculaire. De plus, les cellules endothéliales produisent une variété de facteurs antithrombotiques et anticoagulants PGI2, NO, des molécules de type héparine, la thrombomoduline (activateur de la protéine C), l'activateur tissulaire du plasminogène (t-PA) et l'urokinase.
Cependant, avec un dysfonctionnement endothélial se développant dans des conditions de lésions vasculaires, l'endothélium réalise son potentiel prothrombotique/procoagulant. Les cytokines pro-inflammatoires et d'autres médiateurs inflammatoires peuvent induire la production de substances dans les endothéliocytes qui contribuent au développement de la thrombose/hypercoagulabilité. Lorsque les vaisseaux sont endommagés, l'expression en surface du facteur tissulaire, de l'inhibiteur de l'activateur du plasminogène, des molécules d'adhésion des leucocytes et du facteur von WUlebrand(a) augmente. Le PAI-1 (inhibiteur de l'activateur tissulaire du plasminogène) est l'un des principaux composants du système d'anticoagulation sanguine, inhibe la fibrinolyse et est également un marqueur de la dysfonction endothéliale.
La dysfonction endothéliale peut être une cause indépendante de troubles circulatoires dans l'organe, car elle provoque souvent un angiospasme ou une thrombose vasculaire, ce qui est notamment observé dans certaines formes de maladie coronarienne. De plus, des troubles de la circulation régionale (ischémie, hyperémie artérielle sévère) peuvent également entraîner une dysfonction endothéliale.
L'endothélium intact produit constamment du NO, de la prostacycline et d'autres substances biologiquement actives qui peuvent inhiber l'adhésion et l'agrégation plaquettaires. De plus, il exprime l'enzyme ADPase, qui détruit l'ADP sécrétée par les plaquettes activées, et ainsi, leur implication dans le processus de thrombose est limitée. L'endothélium est capable de produire des coagulants et des anticoagulants, adsorbant de nombreux anticoagulants du plasma sanguin - héparine, protéines C et S.
Lorsque l'endothélium est endommagé, sa surface passe d'antithrombotique à prothrombotique. Si la surface pro-adhésive de la matrice sous-endothéliale est exposée, ses composants - protéines adhésives (facteur von Willebrand, collagène, fibronectine, thrombospondine, fibrinogène, etc.) sont immédiatement impliqués dans la formation d'un primaire (plaquette vasculaire) thrombus, puis hémocoagulation.
Les substances biologiquement actives produites par les endothéliocytes, principalement les cytokines, peuvent avoir un effet significatif sur les processus métaboliques par le type d'action endocrinien, en particulier modifier la tolérance des tissus aux acides gras et aux glucides. À leur tour, les violations des graisses, des glucides et d'autres types de métabolisme conduisent inévitablement à un dysfonctionnement endothélial avec toutes ses conséquences.
Dans la pratique clinique, le médecin, au sens figuré, doit "quotidiennement" faire face à l'une ou l'autre manifestation de la dysfonction endothéliale, qu'il s'agisse d'hypertension artérielle, de maladie coronarienne, d'insuffisance cardiaque chronique, etc. Il convient de garder à l'esprit que, d'une part, la dysfonction endothéliale contribue à la formation et à la progression d'une maladie cardiovasculaire particulière et, d'autre part, cette maladie elle-même aggrave souvent les lésions endothéliales.
Un exemple d'un tel cercle vicieux ("circulus vitiosus") peut être une situation créée dans les conditions de développement de l'hypertension artérielle. Une exposition prolongée de la pression artérielle élevée à la paroi vasculaire peut finalement conduire à un dysfonctionnement endothélial, entraînant une augmentation du tonus des muscles lisses vasculaires et l'initiation de processus de remodelage vasculaire (voir ci-dessous), dont l'une des manifestations est l'épaississement de la média ( la couche musculaire de la paroi vasculaire) et une réduction correspondante du diamètre des vaisseaux. La participation active des endothéliocytes au remodelage vasculaire est due à leur capacité à synthétiser un grand nombre de facteurs de croissance différents.
Le rétrécissement de la lumière (résultat du remodelage vasculaire) va s'accompagner d'une augmentation significative des résistances périphériques, qui est l'un des facteurs clés de la formation et de la progression de l'insuffisance coronarienne. Cela signifie la formation ("fermeture") d'un cercle vicieux.
Endothélium et processus prolifératifs. Les cellules endothéliales sont capables de produire à la fois des stimulants et des inhibiteurs de la croissance des muscles lisses de la paroi vasculaire. Avec un endothélium intact, le processus prolifératif dans les muscles lisses est relativement calme.
L'élimination expérimentale de la couche endothéliale (désendothélialisation) entraîne une prolifération des muscles lisses, qui peut être inhibée par la réparation de la muqueuse endothéliale. Comme mentionné précédemment, l'endothélium sert de barrière efficace pour empêcher les cellules musculaires lisses d'être exposées à divers facteurs de croissance circulant dans le sang. De plus, les cellules endothéliales produisent des substances qui ont un effet inhibiteur sur les processus de prolifération dans la paroi vasculaire.
Ceux-ci comprennent le NO, divers glycosaminoglycanes, y compris l'héparine et le sulfate d'héparine, ainsi que le facteur de croissance transformant (3 (TGF-(3). Le TGF-J3, étant le plus puissant inducteur de l'expression du gène du collagène interstitiel, est capable, dans certaines conditions, d'inhiber le système vasculaire prolifération le long du mécanisme de rétroaction.
Les cellules endothéliales produisent également un certain nombre de facteurs de croissance capables de stimuler la prolifération des cellules de la paroi vasculaire : le Platelet Growth Factor (PDGF ; Platelet Derived Growth Factor), ainsi nommé parce qu'il a d'abord été isolé des plaquettes, est un mitogène extrêmement puissant qui stimule synthèse d'ADN et division cellulaire; le facteur de croissance endothélial (EDGF ; Endothelial-Cell-Derived Growth Factors), est capable notamment de stimuler la prolifération des cellules musculaires lisses dans les lésions vasculaires athérosclérotiques ; facteur de croissance des fibroblastes (FGF; facteurs de croissance dérivés des cellules endothéliales); endothélium; facteur de croissance analogue à l'insuline (IGF; facteur de croissance analogue à l'insuline); angiotensine II (des expériences in vitro ont montré que l'AT II active le facteur de transcription des cytokines de croissance, améliorant ainsi la prolifération et la différenciation des cellules musculaires lisses et des cardiomyocytes).
En plus des facteurs de croissance, les inducteurs moléculaires de l'hypertrophie de la paroi vasculaire comprennent : les protéines médiatrices ou protéines G qui contrôlent la conjugaison des récepteurs de surface cellulaire avec les molécules effectrices des facteurs de croissance ; des protéines réceptrices qui fournissent une spécificité de perception et influencent la formation de seconds messagers cAMP et cGMP ; protéines qui régulent la transduction des gènes qui déterminent l'hypertrophie des cellules musculaires lisses.
Endothélium et émigration des leucocytes. Les cellules endothéliales produisent une variété de facteurs qui sont importants pour la reconstitution des leucocytes dans les zones de lésion intravasculaire. Les cellules endothéliales produisent une molécule chimiotactique, la protéine chimiotactique monocyte MCP-1, qui attire les monocytes.
Les cellules endothéliales produisent également des molécules d'adhésion qui interagissent avec les récepteurs à la surface des leucocytes : 1 - les molécules d'adhésion intercellulaires ICAM-1 et ICAM-2 (molécules d'adhésion intercellulaires), qui se lient au récepteur des lymphocytes B, et 2 - l'adhésion des cellules vasculaires molécules -1 - VCAM-1 (molécule d'adhésion cellulaire vasculaire-1), interconnectées avec des récepteurs à la surface des lymphocytes T et des monocytes.
L'endothélium est un facteur du métabolisme des lipides. Le cholestérol et les triglycérides sont transportés à travers le système artériel dans le cadre des lipoprotéines, c'est-à-dire que l'endothélium fait partie intégrante du métabolisme des lipides. Les endotheliocytes peuvent convertir les triglycérides en acides gras libres à l'aide de l'enzyme lipoprotéine lipase. Les acides gras libérés pénètrent ensuite dans l'espace sous-endothélial, fournissant une source d'énergie pour les muscles lisses et d'autres cellules. Les cellules endothéliales contiennent des récepteurs pour les lipoprotéines de basse densité athérogènes, ce qui prédétermine leur participation au développement de l'athérosclérose.
Les titulaires du brevet RU 2309668 :
SUBSTANCE : l'invention concerne la médecine, à savoir le diagnostic fonctionnel, et peut être utilisée pour la détermination non invasive de la fonction endothéliale. Pour ce faire, la pression transmurale dans le membre est réduite, les amplitudes des signaux pléthysmographiques sont enregistrées à différentes pressions. La pression à laquelle l'amplitude du signal pléthysmographique est maximale est déterminée, tandis que la pression est réduite à une valeur correspondant à un pourcentage donné de l'amplitude maximale, un test occlusif est effectué, au cours duquel dans un brassard appliqué de manière proximale à partir de la zone localisée du membre. Ensuite, une pression est créée qui dépasse la pression systolique du sujet d'au moins 50 mm Hg, tandis que l'occlusion est effectuée pendant au moins 5 minutes. Le dispositif comprend une unité de capteur composée de deux canaux et capable d'enregistrer les courbes de pouls des artères périphériques. Une unité génératrice de pression configurée pour créer une pression croissante progressive dans le brassard. Une unité électronique configurée pour déterminer la pression du brassard correspondant à l'amplitude maximale du signal pléthysmographique, et commander l'unité de génération de pression pour régler la pression dans le brassard correspondant à l'amplitude du signal pléthysmographique, qui est un pourcentage prédéterminé de l'amplitude maximale , tandis que l'unité de capteur est reliée à l'unité électronique dont la sortie est reliée à l'unité de génération de pression. L'invention revendiquée améliore la fiabilité de l'évaluation de la fonction endothéliale quelle que soit la tension artérielle du patient. 2 n. et 15 z.p. f-ly, 6 malades.
L'invention concerne la médecine, à savoir le diagnostic fonctionnel, et permet de détecter précocement la présence de maladies cardiovasculaires et de contrôler l'efficacité de la thérapie. L'invention permettra d'évaluer l'état de l'endothélium et, sur la base de cette évaluation, de résoudre le problème du diagnostic précoce des maladies cardiovasculaires. L'invention peut être utilisée lors de la réalisation d'un examen médical à grande échelle de la population.
Récemment, le problème de la détection précoce des maladies cardiovasculaires est devenu de plus en plus important. Pour cela, une large gamme d'outils et de méthodes de diagnostic sont utilisés, décrits dans la littérature brevet et scientifique. Ainsi, le brevet US n° 5 343 867 décrit un procédé et un dispositif pour le diagnostic précoce de l'athérosclérose utilisant la pléthysmographie d'impédance pour identifier les caractéristiques de l'onde de pouls dans les vaisseaux des membres inférieurs. Il a été montré que les paramètres du flux sanguin dépendent de la pression exercée sur l'artère étudiée depuis l'extérieur. L'amplitude maximale du pléthysmogramme est largement déterminée par la valeur de la pression transmurale, qui est la différence entre la pression artérielle à l'intérieur du vaisseau et la pression appliquée à l'extérieur à l'aide d'un brassard tonométrique. L'amplitude maximale du signal est déterminée à une pression transmurale nulle.
Du point de vue de la structure et de la physiologie des vaisseaux artériels, cela peut être représenté comme suit : la pression de la manchette est transférée à la paroi externe de l'artère et équilibre la pression intra-artérielle de la paroi interne de l'artère. Dans le même temps, la compliance de la paroi artérielle augmente fortement et l'onde de pouls qui passe étire considérablement l'artère, c'est-à-dire l'augmentation du diamètre de l'artère à la même pression différentielle devient importante. Ce phénomène est facile à voir sur la courbe oscillométrique prise lors de l'enregistrement de la tension artérielle. Sur cette courbe, l'oscillation maximale se produit lorsque la pression du brassard est égale à la pression artérielle moyenne.
Le brevet US 6,322,515 divulgue une méthode et un dispositif pour déterminer un certain nombre de paramètres du système cardiovasculaire, y compris ceux utilisés pour évaluer l'état de l'endothélium. Ici, des photodiodes et des photodétecteurs ont été utilisés comme capteur pour déterminer l'onde de pouls ; une analyse des courbes photopléthysmographiques (PPG) enregistrées sur l'artère digitale avant et après le test avec hyperémie réactive a été effectuée. Lorsque ces courbes ont été enregistrées, un brassard a été placé sur le doigt au-dessus du capteur optique, dans lequel une pression de 70 mm Hg a été créée.
Le brevet US n° 6 939 304 décrit un procédé et un appareil pour une évaluation non invasive de la fonction endothéliale à l'aide d'un capteur PPG.
Le brevet US 6 908 436 divulgue une méthode d'évaluation de l'état de l'endothélium par mesure de la vitesse de propagation d'une onde pulsée. Pour cela, un pléthysmographe à deux canaux est utilisé, les capteurs sont installés sur la phalange du doigt, l'occlusion est créée à l'aide d'un brassard situé sur l'épaule. L'évolution de l'état de la paroi artérielle est appréciée par le délai de propagation de l'onde de pouls. Une valeur de retard de 20 ms ou plus est considérée comme un test confirmant la fonction normale de l'endothélium. La détermination du délai est réalisée par comparaison avec la courbe PPG enregistrée sur le bras, sur lequel le test d'occlusion n'a pas été réalisé. Cependant, les inconvénients de la méthode connue sont la détermination du retard en mesurant le déplacement dans la région du minimum immédiatement avant la montée systolique, c'est-à-dire dans une région très variable.
L'analogue le plus proche de la méthode et du dispositif revendiqués sont la méthode et le dispositif de détermination non invasive des changements de l'état physiologique du patient, décrits dans le brevet RF n° 2220653. Une méthode connue consiste à surveiller le tonus artériel périphérique en plaçant un brassard sur les capteurs de pouls et en augmentant la pression dans le brassard à 75 mm Hg, puis en mesurant la pression artérielle avec une pression croissante dans le brassard au-dessus de la systolique pendant 5 minutes, en enregistrant en outre l'onde de pouls par la méthode PPG sur deux mains, après quoi une analyse d'amplitude de la courbe PPG est effectuée en relation avec les mesures obtenues avant et après serrage, l'augmentation du signal PPG est déterminée. Le dispositif connu comprend un capteur pour mesurer la pression avec un brassard, un élément chauffant pour chauffer la surface de la zone localisée du corps et un processeur pour traiter les signaux mesurés.
Cependant, le procédé et le dispositif connus n'offrent pas une fiabilité élevée des études en raison de la faible précision des mesures et de leur dépendance aux fluctuations de la pression du patient.
La dysfonction endothéliale survient en présence de facteurs de risque de maladies cardiovasculaires (MCV) tels que l'hypercholestérolémie, l'hypertension artérielle, le tabagisme, l'hyperhomocystéinémie, l'âge et autres. Il a été établi que l'endothélium est un organe cible dans lequel les facteurs de risque pour le développement de CVD sont pathogéniquement réalisés. L'évaluation de l'état de l'endothélium est un « baromètre », un coup d'œil sur lequel permet un diagnostic précoce des MCV. Un tel diagnostic vous permettra de vous éloigner de l'approche lorsqu'il est nécessaire d'effectuer une série de tests biochimiques (détermination du taux de cholestérol, de lipoprotéines de basse et haute densité, d'homocystéine, etc.) pour identifier la présence d'un facteur de risque. Il est économiquement plus raisonnable de dépister la population au premier stade pour utiliser un indicateur intégral du risque de développer la maladie, qui est l'évaluation de l'état de l'endothélium. L'évaluation de l'état de l'endothélium est également extrêmement pertinente pour l'objectivation de la thérapie.
La tâche à résoudre par les inventions revendiquées est de créer une méthode et un dispositif physiologiquement justifiés et non invasifs pour déterminer de manière fiable l'état de la fonction endothéliale du patient examiné, fournissant une approche différenciée en fonction de l'état du patient et basée sur un système pour convertir, amplifier et enregistrer le signal PPG sous l'action d'une valeur optimale de la pression donnée ou de la force appliquée localement sur l'artère localisée avant et après le test d'occlusion.
Le résultat technique, qui est obtenu lors de l'utilisation du dispositif et de la méthode revendiqués, est d'augmenter la fiabilité de l'évaluation de la fonction endothéliale, quelle que soit la tension artérielle du patient.
Le résultat technique d'une partie de la méthode est obtenu du fait que la pression transmurale dans le membre est réduite, l'amplitude des signaux pléthysmographiques est enregistrée à différentes pressions, la pression est déterminée à laquelle l'amplitude du signal PG est maximale, la pression est réduite à une valeur correspondant à un % donné de l'amplitude maximale, un test d'occlusion, au cours duquel une manchette appliquée en amont de la zone localisée du membre est pressurisée à au moins 50 mm Hg de plus que la pression systolique du sujet, et l'occlusion est effectuée pendant au moins 5 minutes.
Le résultat technique est amélioré par le fait que la pression transmurale est réduite en appliquant un brassard dans lequel une pression est créée sur la zone du membre.
La pression sur le tissu du membre est augmentée discrètement par incréments de 5 mm Hg. et une durée de pas de 5 à 10 secondes, enregistrez l'amplitude du signal PG.
Pour réduire la pression transmurale dans l'artère localisée, on utilise une force mécanique appliquée localement sur les tissus du membre.
Pour réduire la pression transmurale dans l'artère localisée, la pression hydrostatique est réduite en élevant le membre à une hauteur prédéterminée par rapport au niveau du cœur.
Après avoir choisi la valeur de la pression transmurale, à laquelle l'amplitude du signal PG est de 50 % de l'augmentation maximale du signal PG, une pression suprasystolique est créée dans la manchette occlusale installée à proximité de l'artère localisée, et un signal pléthysmographique est enregistré .
Après au moins 5 minutes d'exposition de la manchette occlusive installée à proximité de l'artère localisée, la pression dans celle-ci est ramenée à zéro et l'enregistrement des modifications du signal PG est effectué simultanément dans deux canaux de référence et de test pendant au moins 3 minutes .
Le signal pléthysmographique enregistré après le test d'occlusion est analysé avec l'utilisation simultanée d'une analyse d'amplitude et temporelle selon les données obtenues à partir de deux canaux de référence et de test.
Lors de l'analyse d'amplitude, les valeurs de l'amplitude du signal dans les canaux de référence et de test, le taux d'augmentation de l'amplitude du signal dans le canal de test, le rapport des amplitudes de signal du maximum obtenu à différentes valeurs de pression transmurale sont comparés au signal maximal obtenu après le test d'occlusion.
Lors de l'exécution d'une analyse temporelle, les courbes pléthysmographiques obtenues à partir des canaux de référence et de test sont comparées, le signal est normalisé, puis le temps de retard ou le déphasage est déterminé.
Le résultat technique en termes de dispositif est obtenu grâce au fait que le dispositif comprend une unité de capteur, réalisée à deux canaux et capable d'enregistrer les courbes de pouls des artères périphériques, une unité de génération de pression, réalisée avec la capacité de créer un pression progressive dans le brassard, et une unité électronique, conçue avec la capacité de déterminer la pression dans le brassard correspondant à l'amplitude maximale du signal PG et le contrôle de l'unité de génération de pression pour régler la pression dans le brassard correspondant à l'amplitude de la Signal PG constituant un pourcentage prédéterminé de l'augmentation de l'amplitude maximale, tandis que l'unité de capteur est connectée à l'unité électronique, à la sortie de laquelle l'unité de génération de pression est connectée.
Le résultat technique est amélioré par le fait que l'unité de génération de pression est configurée pour créer une pression croissante progressive dans le brassard par incréments de 5 mm Hg. De l'art. et une durée de pas de 5 à 10 secondes.
Le bloc capteur de chaque canal comprend une diode infrarouge et un photodétecteur, situé avec la possibilité d'enregistrer un signal lumineux traversant la zone localisée.
Le bloc capteur de chaque canal comprend une diode infrarouge et un photodétecteur situé avec la possibilité d'enregistrer le signal lumineux diffusé réfléchi par la zone localisée.
L'unité de capteur comprend des électrodes de mesure d'impédance, ou capteurs Hall, ou un tube élastique rempli d'un matériau électriquement conducteur.
Le photodétecteur est connecté à un filtre qui peut extraire la composante impulsionnelle du signal total.
L'unité de capteur comprend des moyens pour maintenir la température réglée de la zone corporelle localisée.
Le dispositif comprend un affichage à cristaux liquides pour afficher les résultats d'une évaluation de la fonction endothéliale et/ou une interface connectée à une unité électronique pour transmettre des données sur la fonction endothéliale à un ordinateur.
L'essence technique des inventions revendiquées et la possibilité d'obtenir un résultat technique obtenu grâce à leur utilisation seront plus compréhensibles lors de la description d'un exemple de mode de réalisation en référence aux positions des dessins, où la figure 1 illustre la dynamique du flux sanguin volumétrique et le diamètre de l'artère brachiale lors d'un test occlusif, sur la figure 2 montre un schéma de la formation du signal PPG, la figure 3 montre la courbe PPG, la figure 4 montre une famille de courbes PPG obtenues à différentes valeurs de pression transmurale chez les patients du groupe témoin, la figure 5 montre l'effet des changements de pression hydrostatique sur l'amplitude du signal PPG, et la figure 6 présente un schéma synoptique du dispositif revendiqué.
L'unité électronique détermine la pression dans le brassard 1, correspondant à l'amplitude maximale du signal PG, et commande l'unité de génération de pression pour régler la pression dans le brassard 1, correspondant à l'amplitude du signal PG, qui est un pourcentage prédéterminé (50 %) de l'augmentation d'amplitude maximale. Il est possible de réaliser le bloc capteur en plusieurs versions : dans la première version, la LED infrarouge 2 et le photodétecteur 3 sont situés avec la possibilité d'enregistrer le signal lumineux traversant la zone localisée, sur des côtés opposés de la zone localisée de le membre, dans le second, la LED infrarouge 2 et le photodétecteur 3 sont situés avec la possibilité d'enregistrer la réflexion de la zone localisée du signal lumineux diffusé, sur un côté du vaisseau localisé.
De plus, le bloc capteur peut être réalisé à base d'électrodes d'impédance, ou capteurs Hall, ou d'un tube élastique rempli d'un matériau électriquement conducteur.
La fonction endothéliale est évaluée sur la base de l'enregistrement du signal PG obtenu à l'aide d'un capteur installé sur les membres supérieurs du patient examiné, suivi d'une conversion électrique du signal reçu lors d'une augmentation linéaire de la pression dans le brassard 1 (ou de la valeur de la force appliquée localement sur l'artère localisée) jusqu'à l'amplitude maximale du signal, après quoi la pression dans le brassard ou la force appliquée localement est fixée, et le test d'occlusion est effectué à une pression ou force fixe. Dans ce cas, l'unité de capteur est installée sur la face interne du brassard 1 ou est située à l'extrémité du dispositif qui crée une force dans la zone de projection de l'artère sur la surface de la peau. Pour régler automatiquement cette pression, une rétroaction est utilisée sur l'amplitude du signal PG provenant du convertisseur numérique-analogique 8 à travers le contrôleur 9 vers le compresseur 11 de l'unité de génération de pression.
Un test d'occlusion est réalisé à l'aide d'un brassard installé de manière proximale (épaule, avant-bras, poignet) par rapport à l'artère localisée (brachiale, radiale ou digitale). Dans ce cas, le signal reçu de l'autre membre, sur lequel le test d'occlusion n'est pas effectué, est la référence.
La méthode revendiquée pour déterminer l'état de la fonction endothéliale du patient examiné comprend deux étapes principales : la première permet d'obtenir un certain nombre de courbes pléthysmographiques enregistrées à différentes pressions dans la manchette 1 (ou les forces appliquées à l'artère localisée), et la la deuxième étape est le test d'occlusion lui-même. Le résultat de la première étape est une information sur les propriétés viscoélastiques du lit artériel et le choix de la pression ou de la force pour le test d'occlusion. Les modifications de l'amplitude du signal PG sous l'action d'une pression ou d'une force appliquée indiquent le tonus des muscles lisses de l'artère et l'état de ses composants élastiques (élastine et collagène). La pression ou la force appliquée localement s'accompagne d'un changement de pression transmurale, dont l'amplitude est déterminée par la différence entre la pression artérielle et la pression ou la force appliquée de manière externe. Avec une diminution de la pression transmurale, le tonus des muscles lisses diminue, ce qui s'accompagne d'une augmentation de la lumière de l'artère, respectivement, avec une augmentation de la pression transmurale, un rétrécissement de l'artère se produit. Il s'agit de la régulation myogénique du flux sanguin, visant à maintenir une pression optimale dans le système de microcirculation. Ainsi, lorsque la pression dans le vaisseau principal passe de 150 mm Hg. jusqu'à 50 mm de mercure dans les capillaires, la pression reste pratiquement inchangée.
Une modification du tonus musculaire lisse se réalise non seulement sous la forme d'un rétrécissement ou d'une dilatation de l'artère, mais conduit également, respectivement, à une augmentation de la rigidité ou de la compliance de la paroi artérielle. Avec une diminution de la pression transmurale, l'appareil musculaire lisse de la paroi vasculaire se détend à un degré ou à un autre, ce qui se manifeste dans le PPG par une augmentation de l'amplitude du signal. L'amplitude maximale se produit à une pression transmurale égale à zéro. Ceci est schématisé sur la figure 4, où la courbe de déformation en S montre que l'incrément volumique maximal est déterminé à une pression transmurale proche de zéro. Avec des ondes de pression d'impulsion égales appliquées à différentes parties de la courbe de déformation, le signal pléthysmographique maximal est observé dans la région proche de la pression transmurale nulle. Chez les patients du groupe témoin, comparables en âge et en pression diastolique à un groupe de personnes présentant des manifestations cliniques de maladie coronarienne, l'augmentation de l'amplitude du signal avec les modifications de la pression transmurale peut être supérieure à 100 % (figure 4). Alors que dans le groupe de patients atteints de maladie coronarienne, cette augmentation d'amplitude ne dépasse pas 10-20%.
Une telle dynamique de modification de l'amplitude du signal PG à différentes valeurs de pression transmurale ne peut être associée qu'aux particularités des propriétés viscoélastiques du lit artériel chez les personnes en bonne santé et les patients atteints d'athérosclérose sténosante de diverses localisations. Le tonus des muscles lisses artériels peut être considéré principalement comme un composant visqueux, tandis que les fibres d'élastine et de collagène sont un composant purement élastique de la structure de la paroi vasculaire. En réduisant le tonus des muscles lisses à l'approche des valeurs nulles de pression transmurale, on réduit en quelque sorte la contribution de la composante visqueuse des muscles lisses à la courbe de déformation. Une telle technique permet non seulement de procéder à une analyse plus détaillée de la courbe de déformation des composants élastiques de la paroi vasculaire artérielle, mais également d'enregistrer le phénomène d'hyperémie réactive dans des conditions plus favorables après un test d'occlusion.
L'augmentation du diamètre de l'artère afférente est associée au fonctionnement des cellules endothéliales. Une augmentation de la contrainte de cisaillement après un test occlusif entraîne une augmentation de la synthèse d'oxyde nitrique (NO). Une soi-disant "dilatation induite par le flux" se produit. Lorsque la fonction des cellules endothéliales est altérée, la capacité à produire de l'oxyde nitrique et d'autres composés vasoactifs est réduite, ce qui conduit à l'absence du phénomène de dilatation vasculaire induite par le flux. Dans cette situation, l'hyperémie réactive à part entière ne se produit pas. Actuellement, ce phénomène est utilisé pour détecter la dysfonction endothéliale, c'est-à-dire le dysfonctionnement endothélial. La dilatation induite par le flux du vaisseau est déterminée par la séquence d'événements suivante : occlusion, augmentation du flux sanguin, effet de la contrainte de cisaillement sur les cellules endothéliales, synthèse d'oxyde nitrique (en tant qu'adaptation à l'augmentation du flux sanguin), effet du NO sur le muscle lisse .
La quantité maximale de flux sanguin est atteinte 1 à 2 secondes après la suppression de l'occlusion. Il convient de noter que tout en surveillant la quantité de flux sanguin et le diamètre de l'artère augmente initialement la quantité de flux sanguin, et seulement ensuite change le diamètre du vaisseau (figure 1). Après une atteinte rapide (plusieurs secondes) de la vitesse maximale du flux sanguin, le diamètre de l'artère augmente, atteignant un maximum après 1 minute. Ensuite, il revient à la valeur initiale dans les 2-3 minutes. En prenant l'exemple de l'état du module d'élasticité de la paroi artérielle chez les patients souffrant d'hypertension artérielle, on peut faire une hypothèse sur l'éventuelle implication de la raideur initiale de l'artère dans la manifestation de la réponse des cellules endothéliales à un test occlusif. Il ne peut être exclu qu'avec la même production d'oxyde nitrique par les cellules endothéliales, la manifestation de la réponse des cellules musculaires lisses de l'artère soit déterminée par l'état initial du module d'élasticité de la paroi artérielle. Pour normaliser la manifestation de la réponse de l'appareil musculaire lisse de la paroi artérielle, il est souhaitable d'avoir la raideur initiale des artères chez différents patients, sinon identique, alors aussi proche que possible. L'une des options pour une telle unification de l'état initial de la paroi artérielle est la sélection de la valeur de pression transmurale, à laquelle sa plus grande conformité est notée.
L'évaluation des résultats d'un test occlusif en fonction des paramètres de l'hyperémie réactive peut être effectuée non seulement sur l'artère brachiale, mais également sur des vaisseaux plus petits.
Une méthode optique a été utilisée pour déterminer la dilatation dépendante du flux. La méthode est basée sur une augmentation de la densité optique associée à une augmentation pulsée du volume sanguin de l'artère localisée. L'onde de pouls entrante étire les parois de l'artère, augmentant le diamètre du vaisseau. Étant donné que pendant le PPG, le capteur optique n'enregistre pas une modification du diamètre de l'artère, mais une augmentation du volume sanguin, qui est égale au carré du rayon, cette mesure peut être effectuée avec une plus grande précision. La figure 2 montre le principe d'obtention du signal PPG. La photodiode enregistre le flux lumineux qui a traversé la zone localisée du tissu du doigt. À chaque onde de pouls, l'artère du doigt, en expansion, augmente le volume de sang. L'hémoglobine sanguine absorbe en grande partie le rayonnement infrarouge, ce qui entraîne une augmentation de la densité optique. L'onde de pouls traversant l'artère modifie son diamètre, qui est le composant principal de l'augmentation du pouls du volume sanguin dans la zone localisée.
La figure 3 montre la courbe PPG. Deux pics sont visibles sur la courbe, dont le premier est associé à la contraction du cœur, le second à l'onde de pouls réfléchie. Cette courbure a été obtenue en installant un capteur optique sur la dernière phalange de l'index.
Avant le début des mesures, le compresseur 11, au signal du contrôleur 9, crée une pression dans le brassard 1. L'augmentation de pression est effectuée par paliers avec un pas de 5 mm Hg, la durée de chaque pas est de 5 à 10 secondes. Avec l'augmentation de la pression, la pression transmurale diminue et lorsque la pression dans le brassard est égale à la pression dans l'artère localisée, elle devient égale à zéro. A chaque pas, on enregistre le signal PPG issu du photodétecteur 3. Le signal issu de la sortie du transducteur 4 est amplifié dans l'amplificateur 5 et filtré dans le filtre 6 pour supprimer le bruit de fréquence industrielle 50 Hz et ses harmoniques . L'amplification principale du signal est réalisée par un amplificateur (instrumental) évolutif 7. La tension amplifiée est fournie au convertisseur analogique-numérique 8 puis via l'interface USB 10 à l'ordinateur. Le contrôleur 9 détermine la pression à laquelle l'amplitude du signal est maximale. La détection synchrone est utilisée pour améliorer le rapport signal sur bruit.
La procédure d'évaluation de la fonction endothéliale est divisée en deux parties :
1) réduction de la pression transmurale à l'aide d'une pression appliquée sur une partie du doigt (manchette à air, obturateur élastique, compression mécanique) ou en modifiant la pression hydrostatique en élevant le membre à une certaine hauteur. Cette dernière procédure peut complètement remplacer l'imposition d'une force de l'extérieur sur la paroi du vaisseau. Dans une version simplifiée de l'évaluation de l'état endothélial, il est possible d'exclure un schéma d'automatisation complexe, et seulement en levant et en abaissant la main pour déterminer la pression moyenne en fonction de l'amplitude maximale du signal pléthysmographique, atteindre la section linéaire de la compliance courbe (50% de l'augmentation maximale) puis effectuer un test occlusif. Le seul inconvénient de cette approche est la nécessité de positionner la main et d'effectuer l'occlusion avec une main surélevée.
Avec une diminution de la pression transmurale, la composante d'impulsion PPG augmente, ce qui correspond à une augmentation de la compliance de l'artère étudiée. Lorsqu'il est exposé à une séquence de pressions croissantes appliquées au doigt, on peut, d'une part, constater la sévérité de la réaction d'autorégulation, et d'autre part, choisir les conditions optimales (selon l'importance de la pression transmurale) pour récupérer information lors d'un test occlusif (sélection de la section la plus raide sur la courbe de compliance artérielle) ;
2) créer une occlusion artérielle en appliquant une pression suprasystolique (de 30 mm Hg) pendant 5 minutes. Après un relâchement rapide de la pression dans la manchette installée sur l'artère radiale, la dynamique de la courbe PPG est enregistrée (analyse de l'amplitude et du temps). L'enregistrement des modifications du signal PG est effectué simultanément sur deux canaux de référence et de test pendant au moins 3 minutes. Lors de l'analyse d'amplitude, les valeurs de l'amplitude du signal dans les canaux de référence et de test, le taux d'augmentation de l'amplitude du signal dans le canal de test, le rapport des amplitudes des signaux obtenus maximum à différentes valeurs de la pression transmurale est comparée au signal maximal obtenu après le test d'occlusion. Lors de l'exécution d'une analyse temporelle, les courbes pléthysmographiques obtenues à partir des canaux de référence et de test sont comparées, le signal est normalisé, puis le temps de retard ou le déphasage est déterminé.
Les amplitudes maximales des signaux PPG ont été observées à pression transmurale nulle (la pression appliquée au vaisseau depuis l'extérieur est égale à la pression artérielle moyenne). Le calcul a été effectué comme suit - pression diastolique plus 1/3 de pression différentielle. Cette réponse artérielle à la pression externe n'est pas dépendante de l'endothélium. Le choix de la pression appliquée de l'extérieur à l'artère permet non seulement un test avec hyperémie réactive selon la dynamique du signal PPG dans la zone la plus optimale de compliance artérielle, mais a également sa propre valeur diagnostique. La suppression d'une famille de courbes PPG à différentes valeurs de pression transmurale permet d'obtenir des informations sur les caractéristiques rhéologiques de l'artère. Cette information permet de distinguer les modifications liées à l'effet autorégulateur de l'appareil musculaire lisse de la paroi artérielle sous la forme d'une augmentation de diamètre des propriétés élastiques de l'artère. Une augmentation du diamètre de l'artère entraîne une augmentation de la composante constante), en raison d'un plus grand volume de sang dans la zone scannée. La composante impulsionnelle du signal reflète l'augmentation du volume sanguin en systole. L'amplitude PPG est déterminée par la compliance de la paroi artérielle lors du passage de l'onde de pression pulsée. La lumière de l'artère en tant que telle n'affecte pas l'amplitude du signal PPG. Il n'y a pas de parallélisme complet entre l'augmentation du diamètre du vaisseau et la compliance de la paroi avec une variation de pression transmurale.
A basse pression transmurale, la paroi artérielle devient moins rigide par rapport à ses propriétés mécaniques, déterminées à des valeurs de pression sanguine physiologiques.
L'optimisation du test en termes de pression transmurale augmente significativement sa sensibilité, permettant de détecter la pathologie aux stades les plus précoces de la dysfonction endothéliale. La haute sensibilité du test permettra d'évaluer efficacement la conduite d'une thérapie pharmacologique visant à corriger la dysfonction endothéliale.
Avec une augmentation de la pression dans le brassard à 100 mm Hg. il y avait une augmentation constante du signal, l'amplitude maximale du signal a été déterminée à 100 mm Hg. Une augmentation supplémentaire de la pression du brassard a entraîné une diminution de l'amplitude du signal PPG. Réduction de pression jusqu'à 75 mm Hg. s'est accompagnée d'une diminution de l'amplitude du signal PPG de 50 %. La pression dans le brassard a également modifié la forme du signal PPG (voir figure 3).
La modification de la forme du signal PPG consistait en une forte augmentation de la vitesse de montée de la montée systolique avec un retard simultané du moment du début de la montée. Ces changements de forme traduisent l'influence du brassard sur le passage de l'onde pulsée de pression. Ce phénomène est dû à la soustraction de la pression de l'onde de pouls, la quantité de pression du brassard.
L'élévation du bras par rapport au "point d'égalité de pression" (niveau du cœur) permet de refuser d'utiliser une pression externe (tension) à l'aide d'un brassard. Lever le bras du "point d'égale pression" à la position étendue vers le haut augmente l'amplitude PPG. L'abaissement ultérieur de la main au niveau initial réduit l'amplitude au niveau initial.
La gravité est un facteur important influençant l'ampleur de la pression transmurale. La pression transmurale dans l'artère digitale de la main levée est inférieure à la pression dans la même artère, située au niveau du cœur, par le produit des valeurs de densité sanguine, de l'accélération de la gravité et de la distance du "point d'égalité de pression":
où Ptrh - pression transmurale dans l'artère digitale de la main levée,
Ptrho - pression transmurale dans l'artère digitale au niveau du cœur, p - densité sanguine (1,03 g/cm), g - accélération due à la gravité (980 cm/sec), h - distance du point d'égale pression au artère digitale de la main levée (90 cm). A une distance donnée du "point d'égale pression", la pression d'une personne debout avec un bras levé est de 66 mm Hg. en dessous de la pression moyenne dans l'artère digitale, mesurée au niveau du cœur.
Ainsi, la pression transmurale peut être réduite en augmentant la pression appliquée de l'extérieur ou en diminuant la pression dans le récipient. Réduire la pression dans l'artère digitale est assez facile. Pour ce faire, vous devez élever la brosse au-dessus du niveau du cœur. En levant progressivement la main, nous réduisons la pression transmurale dans l'artère digitale. Dans ce cas, l'amplitude du signal PPG augmente fortement. Main levée, la pression moyenne dans l'artère digitale peut chuter à 30 mmHg, alors que lorsque la main est au niveau du cœur, elle est de 90 mmHg. La pression transmurale dans les artères de la jambe inférieure peut être quatre fois plus élevée que dans les artères du bras levé. L'influence de la pression hydrostatique sur la valeur de la pression transmurale peut être utilisée dans un test fonctionnel pour évaluer les propriétés viscoélastiques de la paroi artérielle.
Les inventions revendiquées présentent les avantages suivants :
1) la pression pour le test d'occlusion est sélectionnée individuellement pour chaque patient,
2) des informations sont fournies sur les propriétés viscoélastiques du lit artériel (selon la dépendance de l'amplitude du signal PG à la pression (force)),
3) un rapport signal sur bruit amélioré est fourni,
4) un test occlusif est effectué dans la zone la plus optimale de compliance artérielle,
5) les inventions permettent d'obtenir des informations sur les caractéristiques rhéologiques de l'artère en prenant une famille de courbes PPG à différentes valeurs de pression transmurale,
6) les inventions augmentent la sensibilité du test, et par conséquent, la fiabilité de l'évaluation de la fonction endothéliale,
7) permettent de détecter la pathologie aux premiers stades de la dysfonction endothéliale,
8) vous permettent d'évaluer de manière fiable l'efficacité de la pharmacothérapie en cours.
1. Procédé de détermination non invasive de la fonction endothéliale, comprenant la réalisation d'un test occlusif, au cours duquel une pression dépassant la pression systolique du sujet est créée dans le brassard, qui est appliquée de manière proximale à partir de la zone localisée du membre, et l'occlusion est réalisée pendant 5 minutes, caractérisé en ce que dans un premier temps, diminution de la pression transmurale dans le membre, enregistrer les amplitudes des signaux pléthysmographiques à différentes pressions, déterminer la pression à laquelle l'amplitude du signal pléthysmographique est maximale, puis réduire la pression à une valeur correspondant à un pourcentage donné de l'amplitude maximale, à la deuxième étape, un test d'occlusion est effectué, et une pression dépassant la systolique est créée la pression du sujet testé d'au moins 50 mm Hg, puis après le test d'occlusion, le signal pléthysmographique enregistré est analysé avec l'utilisation simultanée d'une analyse d'amplitude et de temps selon les données obtenues à partir de la référence y et canaux testés.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression transmurale est réduite en appliquant un brassard dans lequel une pression est créée sur la zone du membre.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression sur les tissus du membre est augmentée discrètement par paliers de 5 mm Hg. et une durée de pas de 5 à 10 s, l'amplitude du signal pléthysmographique est enregistrée simultanément.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour réduire la pression transmurale dans l'artère localisée, la pression hydrostatique est réduite en élevant le membre à une hauteur prédéterminée par rapport au niveau du cœur.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après avoir sélectionné la valeur de la pression transmurale, à laquelle l'amplitude du signal pléthysmographique est de 50 % de la valeur maximale possible, une pression suprasystolique est créée dans la manchette occlusale installée à proximité du artère localisée, le signal pléthysmographique est enregistré.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'après au moins 5 minutes d'exposition de la manchette occlusive installée à proximité de l'artère localisée, la pression dans celle-ci est ramenée à zéro et l'enregistrement des modifications du signal pléthysmographique est effectué. simultanément pour deux canaux de référence et de test pendant au moins 3 minutes.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'analyse d'amplitude, les amplitudes des signaux dans les voies de référence et de test sont comparées, le taux d'augmentation de l'amplitude du signal dans la voie de test, le rapport des amplitudes des signaux, le maximum obtenu à différentes valeurs de pression transmurale avec la valeur maximale du signal, obtenue après le test d'occlusion.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'analyse temporelle, les courbes pléthysmographiques obtenues à partir des voies de référence et de test sont comparées, la procédure de normalisation du signal est effectuée, puis le temps de retard ou déphasage est déterminé.
9. Un dispositif pour la détermination non invasive de la fonction endothéliale, comprenant une unité de capteur à deux canaux et ayant la capacité d'enregistrer les courbes de pouls des artères périphériques, une unité de génération de pression, conçue avec la capacité de créer une pression par étapes dans le brassard , et une unité électronique, réalisée avec la capacité de déterminer la pression dans le brassard correspondant à l'amplitude maximale du signal pléthysmographique, et la commande de l'unité de génération de pression pour établir une pression dans le brassard correspondant à l'amplitude du signal pléthysmographique, qui est un pourcentage prédéterminé de l'amplitude maximale, tandis que l'unité de capteur est connectée à l'unité électronique, à la sortie de laquelle l'unité de génération de pression est connectée.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'unité de génération de pression est configurée pour créer une pression croissante par paliers dans le brassard avec un pas de 5 mm Hg et une durée de pas de 5 à 10 s.
11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque canal de l'unité de capteur comprend une diode infrarouge et un photodétecteur localisé avec la possibilité d'enregistrer un signal lumineux traversant la zone localisée.
12. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque canal du bloc capteur comprend une diode infrarouge et un photodétecteur localisé avec la possibilité d'enregistrer le signal lumineux diffusé réfléchi par la zone localisée.
13. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le bloc capteur comprend des électrodes d'impédance, ou capteurs Hall, ou un tube élastique rempli d'un matériau électriquement conducteur.
14. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le photodétecteur est relié par un filtre apte à extraire la composante impulsionnelle du signal total.
L'invention concerne la médecine et la physiologie et peut être utilisée pour une évaluation complète du niveau de performance physique de personnes pratiquement en bonne santé de plus de 6 ans de différents niveaux de forme physique, qui n'ont pas de restrictions de santé.
L'invention concerne la médecine, notamment le diagnostic fonctionnel, et peut être utilisée pour la détermination non invasive de la fonction endothéliale
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