1 SBEE HPE "Kuban State Medical University of the Ministry of Health and Social Development of the Russian Federation", Krasnodar
Gjennomgangen tar for seg problemet med de fysiologiske funksjonene til det vaskulære endotelet. Historien om å studere funksjonene til det vaskulære endotelet begynte i 1980, da nitrogenoksid ble oppdaget av R. Furshgot og I. Zawadsky. I 1998 ble det dannet et teoretisk grunnlag for en ny retning for grunnleggende og klinisk forskning - utviklingen av endotelets deltakelse i patogenesen av arteriell hypertensjon og andre kardiovaskulære sykdommer, samt måter for effektiv korreksjon av dets dysfunksjon. Artikkelen diskuterer hovedarbeidene om den fysiologiske rollen til endotelin, nitrogenoksid, angiotensin II og andre biologisk aktive endotelstoffer. Utvalget av problemer knyttet til studiet av skadet endotel som en potensiell markør for utviklingen av en rekke sykdommer er skissert.
biologisk aktive stoffer
dilatatorer
constrictors
Nitrogenoksid
endotel
1. Gomazkov O.A. Endotel - endokrine tre // Natur. - 2000. - Nr. 5.
2. Menshchikova E.V., Zenkov N.K. Oksidativt stress ved betennelse // Uspekhi sovrem. biol. - 1997. - T. 117. - S. 155-171.
3. Odyvanova LR, Sosunov AA, Gatchev Ya Nitrogenoksid (NO) i nervesystemet // Uspekhi sovrem. biol. - 1997. - Nr. 3. - S. 374‒389.
4. Reutov V.P. Syklusen av nitrogenoksid i kroppen til pattedyr // Uspekhi sovrem. biol. - 1995. - Nr. 35. - S. 189-228.
5. Cooke J.P. Asymmetrisk dimetylarginin: Uber-markøren? // Sirkulasjon. - 2004. - Nr. 109. - S. 1813.
6. Davignon J., Ganz P. Rolle av endotel dysfunksjon i aterosklerose // Sirkulasjon. - 2004. - Nr. 109. - S. 27.
7. De Caterina R. Endotelial dysfunksjoner: fellesnevnere ved vaskulær sykdom // Current Opinion in Lipidology. - 2000. Vol. 11, nr. 1. - S. 9–23.
8. Kawashima S. De to ansiktene til endotel nitrogenoksidsyntase i patofysiologien til aterosklerose // Endotel. - 2004. Vol. 11, nr. 2. - S. 99–107.
9. Libby P. Betennelse ved åreforkalkning // Nature. - 2002. - Vol. 420, nr. 6917. - S. 868–874.
10. Tan K.C.B., Chow W.S., Ai V.H.G. Effekter av angiotensin II-reseptorantagonist på endotelial vasomotorisk funksjon og utskillelse av albumin i urin hos type 2 diabetespasienter med mikroalbuminuri // Diabetes Metabolism Research and Reviews. - 2002. - Vol. 18, nr. 1. - S. 71–76.
Endotelet er et aktivt endokrine organ, det største i kroppen, diffust spredt sammen med karene i alt vev. Endotelet, i henhold til den klassiske definisjonen av histologer, er et enkelt lag med spesialiserte celler som fôrer hele det kardiovaskulære treet fra innsiden, og veier omtrent 1,8 kg. En trillion celler med komplekse biokjemiske funksjoner, inkludert systemer for syntese av proteiner og lavmolekylære stoffer, reseptorer, ionekanaler.
Endoteliocytter syntetiserer stoffer som er viktige for kontroll av blodkoagulasjon, regulering av vaskulær tonus, blodtrykk, nyrefiltreringsfunksjon, hjertekontraktil aktivitet, metabolsk støtte av hjernen. Endotelet er i stand til å reagere på den mekaniske effekten av flytende blod, mengden blodtrykk i karets lumen og spenningsgraden i muskellaget i karet. Endotelceller er følsomme for kjemiske påvirkninger som kan føre til økt aggregering og adhesjon av sirkulerende blodceller, utvikling av trombose og sedimentering av lipidkonglomerater (tabell 1).
Alle endotelfaktorer er delt inn i de som forårsaker sammentrekning og avslapning av det muskulære laget av karveggen (konstriktorer og dilatatorer). Hovedkonstriktorene er presentert nedenfor.
Stort endotelin, en inaktiv forløper for endotelin, som inneholder 38 aminosyrerester, har en mindre uttalt vasokonstriktor (sammenlignet med endotelin) aktivitet in vitro. Den endelige behandlingen av stort endotelin utføres med deltakelse av et endotelinkonverterende enzym.
Endotelin (ET). Japansk forsker M. Yanagasawa et al. (1988) beskrev et nytt endotelpeptid som aktivt trekker sammen vaskulære glatte muskelceller. Det oppdagede peptidet, kalt ET, ble umiddelbart gjenstand for intens forskning. ET er en av de mest populære bioaktive regulatorene på listen i dag. Dette stoffet med den kraftigste vasokonstriktoraktiviteten dannes i endotelet. I kroppen er det flere former for peptidet, forskjellig i små nyanser av den kjemiske strukturen, men svært forskjellige i deres lokalisering i kroppen og fysiologisk aktivitet. ET-syntese stimuleres av trombin, adrenalin, angiotensin (AT), interleukiner, cellulære vekstfaktorer osv. I de fleste tilfeller utskilles ET fra endotelet "innover", til muskelceller, hvor ETA-reseptorer som er følsomme for det, befinner seg. En mindre del av det syntetiserte peptidet, som interagerer med ETV-type reseptorer, stimulerer syntesen av NO. Dermed regulerer en og samme faktor to motsatte vaskulære reaksjoner (innsnevring og utvidelse), realisert av forskjellige kjemiske mekanismer.
Tabell 1
Faktorer som syntetiseres i endotelet og regulerer dets funksjon
|
Faktorer som forårsaker sammentrekning og avspenning av muskellaget i karveggen |
|
|
Constrictors |
Dilatatorer |
|
Stort endotelin (bET) |
Nitrogenoksid (NO) |
|
Angiotensin II (AT II) |
Stort endotelin (bET) |
|
Tromboksan A2 (TxA2) |
Prostacyklin (PGI2) |
|
Prostaglandin H2 (PGH2) |
Endotelin depolariseringsfaktor (EDHF) |
|
Angiotensin I (AT I) |
|
|
Adrenomedulin |
|
|
Progoagulerende og antikoagulerende faktorer |
|
|
Protrombogenisk |
Antitrombogenisk |
|
Blodplatevekstfaktor (TGFβ) |
Nitrogenoksid (NO) |
|
Vevsplasminogenaktivatorhemmer (ITAP) |
Vevsplasminogenaktivator (TAP) |
|
Von Willebrand faktor (koagulasjonsfaktor VIII) |
Prostacyklin (PGI2) |
|
Angiotensin IV (AT IV) |
Trombomodulin |
|
Endothelin I (ET I) |
|
|
Fibronektin |
|
|
Trombospondin |
|
|
Blodplateaktiverende faktor (PAF) |
|
|
Faktorer som påvirker veksten av blodårer og glatte muskelceller |
|
|
Stimulerende midler |
Inhibitorer |
|
Endothelin I (ET I) |
Nitrogenoksid (NO) |
|
Angiotensin II (AT II) |
Prostacyklin (PGI2) |
|
Superoksidradikaler |
Natriuretisk peptid C |
|
Endotelvekstfaktor (ECGF) |
Heparinlignende veksthemmere |
|
Pro-inflammatoriske og anti-inflammatoriske faktorer |
|
|
Pro-inflammatorisk |
Anti-inflammatorisk |
|
Tumornekrosefaktor α (TNF-α) |
Nitrogenoksid (NO) |
|
Superoksidradikaler |
|
|
C-reaktivt protein (CRP) |
|
For ET har reseptorundertyper blitt identifisert som ikke er like i cellulær lokalisering og utløser "signal" biokjemiske reaksjoner. Det er et klart biologisk mønster når ett og samme stoff, spesielt ET, regulerer ulike fysiologiske prosesser (tabell 2).
ET er en gruppe polypeptider som består av tre isomerer (ET-1, ET-2, ET-3), som er forskjellige i noen variasjoner og i sekvensen av aminosyrer. Det er store likheter mellom strukturen til ET og noen nevrotoksiske peptider (gift fra en skorpion, gravende slange).
Hovedvirkningsmekanismen til alle ET-er er å øke innholdet av kalsiumioner i cytoplasmaet til vaskulære glatte muskelceller, noe som forårsaker:
- stimulering av alle faser av hemostase, starter med blodplateaggregering og slutter med dannelsen av en rød blodpropp;
- sammentrekning og vekst av vaskulær glatt muskulatur, noe som fører til vasokonstriksjon og fortykkelse av vaskulærveggen og en reduksjon i deres diameter.
tabell 2
ET reseptor undertyper: lokalisering, fysiologiske effekter
og deltakelse av sekundære mellomledd
Effektene av ET er kontroversielle og kan tilskrives en rekke årsaker. Den mest aktive isomeren er ET-1. Det dannes ikke bare i endotelet, men også i de glatte musklene i blodkar, nevroner, glia, mesengiale celler i nyrene, leveren og andre organer. Halveringstid - 10-20 minutter, i blodplasma - 4-7 minutter. ET-1 er involvert i en rekke patologiske prosesser: hjerteinfarkt, hjerterytmeforstyrrelser, pulmonal og systemisk hypertensjon, aterosklerose, etc.
Det skadede endotelet syntetiserer en stor mengde ET, noe som forårsaker vasokonstriksjon. Store doser ET fører til betydelige endringer i systemisk hemodynamikk: en reduksjon i hjertefrekvens og slagvolum i hjertet, en 50 % økning i vaskulær motstand i den systemiske sirkulasjonen og med 130 % i den lille.
Angiotensin II (AT II) er et fysiologisk aktivt prohypertensivt peptid. Det er et hormon som dannes i humant blod ved aktivering av renin-angiotensin-systemet og er involvert i reguleringen av blodtrykket og vann-saltmetabolismen. Dette hormonet forårsaker innsnevring av de efferente arteriolene i nyrenes glomeruli. Det øker renal tubulær reabsorpsjon av natrium og vann. AT II innsnevrer arteriene og venene, og stimulerer også produksjonen av hormoner som vasopressin og aldosteron, noe som fører til høyt blodtrykk. Vasokonstriktoraktiviteten til AT II bestemmes av dens interaksjon med AT I-reseptoren.
Tromboksan A2 (TxA 2) - fremmer rask blodplateaggregering, øker tilgjengeligheten av deres reseptorer for fibrinogen, og aktiverer dermed koagulasjon, forårsaker vasospasme og bronkospasme. I tillegg er TxA2 en mediator i tumordannelse, trombose og astma. TxA2 produseres også av vaskulære glatte muskler, blodplater. En av faktorene som stimulerer frigjøringen av TxA2 er kalsium, som frigjøres i store mengder fra blodplater i begynnelsen av deres aggregering. TxA2 øker selv kalsiuminnholdet i cytoplasmaet til blodplater. I tillegg aktiverer kalsium blodplatekontraktile proteiner, noe som forbedrer deres aggregering og degranulering. Den aktiverer fosfolipase A2, som omdanner arakidonsyre til prostaglandiner G2, H2 - vasokonstriktorer.
Prostaglandin H2 (PGH2) - har en uttalt biologisk aktivitet. Det stimulerer blodplateaggregering og forårsaker sammentrekning av glatt muskel til å danne vasospasme.
En gruppe stoffer kalt dilatatorer er representert av følgende biologisk aktive stoffer.
Nitrogenoksid (NO) er et lavmolekylært og ladningsløst molekyl som raskt kan diffundere og fritt trenge gjennom tette cellelag og intercellulært rom. Ved sin struktur inneholder NO et uparet elektron, har høy kjemisk aktivitet og reagerer lett med mange cellulære strukturer og kjemiske komponenter, noe som bestemmer den eksepsjonelle variasjonen av dens biologiske effekter. NO er i stand til å forårsake ulike og til og med motsatte effekter i målceller, som avhenger av tilstedeværelsen av tilleggsfaktorer: redoks og proliferativ status og en rekke andre tilstander. NO påvirker effektorsystemene som kontrollerer celleproliferasjon, apoptose og differensiering, samt deres motstand mot stress. NO fungerer som et mellomledd i overføringen av det parakrine signalet. Virkningen av NO induserer en rask og relativt kortsiktig respons i målceller på grunn av en reduksjon i kalsiumnivåer, så vel som langsiktige effekter på grunn av induksjon av visse gener. I målceller virker NO og dets aktive derivater, som peroksynitritt, på proteiner som inneholder hem, jern-svovelsentre og aktive tioler, og hemmer også jern-svovelenzymer. I tillegg regnes NO som en av budbringerne innenfor og intercellulær signalering i det sentrale og perifere nervesystemet og betraktes som en regulator av lymfocyttproliferasjon. Endogen NO er en viktig komponent i reguleringssystemet for kalsiumhomeostase i celler og følgelig aktiviteten til Ca 2+ -avhengige proteinkinaser. Dannelsen av NO i kroppen skjer under den enzymatiske oksidasjonen av L-arginin. Syntesen av NO utføres av familien av cytokrom - P-450-lignende hemoproteiner - NO-syntaser.
I følge definisjonen av en rekke forskere - NEI - "to-faced Janus":
- NO både forbedrer prosessene med lipidperoksidasjon (LPO) i cellemembraner og serumlipoproteiner, og hemmer dem;
- NO forårsaker vasodilatasjon, men kan også forårsake vasokonstriksjon;
- NO induserer apoptose, men har en beskyttende effekt mot apoptose indusert av andre midler;
- NO er i stand til å modulere utviklingen av den inflammatoriske responsen og hemme oksidativ fosforylering i mitokondrier og ATP-syntese.
Prostacyklin (PGI2) - dannes hovedsakelig i endotelet. Syntesen av prostacyklin skjer konstant. Det hemmer blodplateaggregering, i tillegg har det en vasodilaterende effekt ved å stimulere spesifikke reseptorer av vaskulære glatte muskelceller, noe som fører til en økning i aktiviteten til adenylatcyklase i dem og til en økning i dannelsen av cAMP i dem.
Endotelavhengig hyperpolariserende faktor (EDHF) - ved sin struktur er den ikke identifisert som NO eller prostacyklin. EDHF forårsaker hyperpolarisering av det glatte muskellaget i arterieveggen og følgelig dets avslapning. G. Edwards et al. (1998) fant at EDHF ikke er mer enn K+, som skilles ut av endotelceller inn i myoendotelrommet i arterieveggen når sistnevnte utsettes for en adekvat stimulus. EDHF er i stand til å spille en viktig rolle i reguleringen av blodtrykket.
Adrenomedulin finnes i karveggen, både atria og ventriklene i hjertet, og cerebrospinalvæsken. Det er indikasjoner på at adrenomedulin kan syntetiseres av lungene og nyrene. Adrenomedulin stimulerer produksjonen av NO i endotelet, noe som fremmer vasodilatasjon, utvider nyrekarene og øker graden av glomerulær filtrasjon og diurese, øker natriurese, reduserer spredningen av glatte muskelceller, forhindrer utvikling av hypertrofi og remodellering av myokard og myokard. blodårer, hemmer syntesen av aldosteron og ET.
Den neste funksjonen til det vaskulære endotelet er deltakelse i hemostatiske reaksjoner på grunn av frigjøring av protrombogene og antitrombogene faktorer.
Gruppen av protrombogene faktorer er representert av følgende midler.
Blodplateavledet vekstfaktor (PDGF) er det mest godt studerte medlemmet av proteinvekstfaktorgruppen. PDGF kan endre den proliferative statusen til en celle, påvirke intensiteten av proteinsyntese, men uten å påvirke forbedringen av transkripsjon av tidlige responsgener som c-myc og c-fos. Blodplater selv syntetiserer ikke protein. Syntese og prosessering av PDGF utføres i megakaryocytter - benmargsceller, blodplateforløpere - og lagres i blodplate-a-granuler. Mens PDGF er inne i blodplater, er det utilgjengelig for andre celler, men når det interagerer med trombin, aktiveres blodplater med påfølgende frigjøring av innholdet til serum. Blodplater er hovedkilden til PDGF i kroppen, men samtidig har det vist seg at noen andre celler også kan syntetisere og skille ut denne faktoren: disse er hovedsakelig celler av mesenkymal opprinnelse.
Hemmer av vevsplasminogenaktivator-1 (ITAP-1) - produsert av endotelceller, glatte muskelceller, megakaryocytter og mesotelceller; avsatt i blodplater i en inaktiv form og er en serpin. Nivået av ITAP-1 i blodet reguleres veldig nøyaktig og øker ved mange patologiske tilstander. Produksjonen stimuleres av trombin, transformerende vekstfaktor β, blodplatevekstfaktor, IL-1, TNF-α, insulinlignende vekstfaktor, glukokortikoider. Hovedfunksjonen til ITAP-1 er å begrense fibrinolytisk aktivitet ved plasseringen av den hemostatiske pluggen ved å hemme TAP. Dette gjøres enkelt på grunn av dets høyere innhold i vaskulærveggen sammenlignet med vevsplasminogenaktivator. På skadestedet utskiller aktiverte blodplater en overdreven mengde ITAP-1, og forhindrer for tidlig lysis av fibrin.
Hemmer av vevsplasminogenaktivator 2 (ITAP-2) er hovedhemmeren av urokinase.
Von Willebrand faktor (VIII - vWF) - syntetisert i endotel og megakaryocytter; stimulerer utbruddet av trombedannelse: fremmer bindingen av blodplatereseptorer til kollagen og vaskulært fibronektin, forbedrer blodplateadhesjon og aggregering. Syntesen og frigjøringen av denne faktoren øker under påvirkning av vasopressin, med skade på endotelet. Siden alle stressende forhold øker frigjøringen av vasopressin, øker blodkarenes trombogenesitet under stress, ekstreme forhold.
AT II metaboliseres raskt (halveringstid - 12 min) med deltakelse av aminopeptidase A med dannelse av AT III og deretter under påvirkning av aminopeptidase N - angiotensin IV, som har biologisk aktivitet. AT IV er antagelig involvert i reguleringen av hemostase, medierer hemming av glomerulær filtrasjon.
En viktig rolle spilles av fibronektin, et glykoprotein som består av to kjeder forbundet med disulfidbindinger. Det produseres av alle celler i vaskulærveggen, blodplater. Fibronektin er en reseptor for fibrinstabiliserende faktor. Fremmer blodplatevedheft, deltar i dannelsen av en hvit blodpropp; binder heparin. Ved å feste seg til fibrin, fortykker fibronektin en trombe. Under påvirkning av fibronektin øker celler i glatt muskulatur, epitelceller, fibroblaster deres følsomhet for vekstfaktorer, noe som kan forårsake en fortykkelse av muskelveggen i blodkar og en økning i den totale perifere vaskulære motstanden.
Trombospondin er et glykoprotein som ikke bare produseres av det vaskulære endotelet, men som også finnes i blodplater. Det danner komplekser med kollagen, heparin, som er en sterk aggregerende faktor som medierer blodplateadhesjon til subendotelet.
Blodplateaktiveringsfaktor (PAF) - dannes i ulike celler (leukocytter, endotelceller, mastceller, nøytrofiler, monocytter, makrofager, eosinofiler og blodplater), tilhører stoffer med sterk biologisk effekt.
PAF er involvert i patogenesen av umiddelbare allergiske reaksjoner. Det stimulerer blodplateaggregering med påfølgende aktivering av faktor XII (Hageman-faktor). Aktivert faktor XII aktiverer på sin side dannelsen av kininer, hvorav den viktigste er bradykinin.
Gruppen av antitrombogene faktorer er representert av følgende biologisk aktive stoffer.
Vevsplasminogenaktivator (tPA, faktor III, tromboplastin, TAP) - serinprotease katalyserer omdannelsen av inaktivt plasminogenproenzym til aktivt plasminenzym og er en viktig komponent i fibrinolysesystemet. TAP er et av enzymene som oftest er involvert i ødeleggelsen av basalmembranen, ekstracellulær matriks og celleinvasjon. Det produseres av endotelet og er lokalisert i vaskulærveggen. TAP er et fosfolipoprotein, en endotelaktivator som frigjøres i blodet av ulike stimuli.
Hovedfunksjonene er redusert til å starte aktiveringen av den eksterne mekanismen for blodkoagulasjon. Den har høy affinitet for F. VII som sirkulerer i blodet. I nærvær av Ca2+-ioner danner TAP et kompleks med f.VII, som forårsaker dets konformasjonsendringer og omdanner sistnevnte til serinprotease f.VIIa. Det resulterende komplekset (F.VIIa-T.f.) omdanner F.Ch til serinproteinase F.H. TAP-faktor VII-komplekset er i stand til å aktivere både faktor X og faktor IX, som til slutt fremmer trombindannelse.
Trombomodulin er en proteoglykan som finnes i blodkar og er en reseptor for trombin. Det ekvimolare trombin-trombomodulin-komplekset forårsaker ikke omdanning av fibrinogen til fibrin, akselererer inaktiveringen av trombin av antitrombin III og aktiverer protein C, en av de fysiologiske blodantikoagulantene (blodkoagulasjonshemmere). I kombinasjon med trombin fungerer trombomodulin som en kofaktor. Trombin assosiert med trombomodulin, som et resultat av en endring i konformasjonen av det aktive senteret, får en økt følsomhet for dets inaktivering av antitrombin III og mister fullstendig sin evne til å samhandle med fibrinogen og aktivere blodplater.
Den flytende tilstanden til blodet opprettholdes takket være bevegelsen, adsorpsjonen av koagulasjonsfaktorer av endotelet og til slutt takket være naturlige antikoagulanter. De viktigste av disse er antitrombin III, protein C, protein S og en hemmer av den eksterne koagulasjonsmekanismen.
Antitrombin III (AT III) - nøytraliserer aktiviteten til trombin og andre aktiverte blodkoagulasjonsfaktorer (faktor XIIa, faktor XIa, faktor Xa og faktor IXa). I fravær av heparin fortsetter kompleksdannelsen av AT III med trombin sakte. Når lysinrestene til AT III binder med heparin, oppstår konformasjonsforskyvninger i molekylet, noe som letter den raske interaksjonen mellom det AT III-reaktive stedet med det aktive senteret av trombin. Denne egenskapen til heparin ligger til grunn for dets antikoagulerende virkning. AT III danner komplekser med aktiverte blodkoagulasjonsfaktorer, og blokkerer deres virkning. Denne reaksjonen i karveggen og på endotelceller akselereres av heparinlignende molekyler.
Protein C er et vitamin K-avhengig protein syntetisert i leveren som binder seg til trombomodulin og omdannes av trombin til en aktiv protease. Ved å interagere med protein S bryter aktivert protein C ned faktor Va og faktor VIIIa, og stopper dannelsen av fibrin. Aktivert protein C kan også stimulere fibrinolyse. Nivået av protein C er ikke så sterkt assosiert med tendensen til trombose som nivået av AT III. I tillegg stimulerer protein C frigjøringen av vevsplasminogenaktivator av endotelceller. Protein C er ko-faktorisert med protein S.
Protein S - en faktor av protrombinkomplekset, en kofaktor av protein C. En reduksjon i nivået av AT III, protein C og protein S eller deres strukturelle abnormiteter fører til en økning i blodpropp. Protein S - vitamin K - avhengig enkeltkjedet plasmaprotein, er en kofaktor av aktivert protein C, sammen med hvilken det regulerer blodkoagulasjonshastigheten. Protein S syntetiseres i hepatocytter, endotelceller av megakaryocytter, Leyding-celler, så vel som i hjerneceller. Protein S fungerer som en ikke-enzymatisk kofaktor av aktivert protein C, en serinprotease involvert i den proteolytiske nedbrytningen av faktorene Va og VIIIa.
Alle faktorer som påvirker veksten av blodårer og glatte muskelceller er delt inn i sentralstimulerende midler og hemmere. De viktigste stimulantene er presentert nedenfor.
Den viktigste aktive formen for oksygen er superoksidradikalanionet (Ō2), som dannes når ett elektron er festet til et oksygenmolekyl i grunntilstanden. Ō2 er farlig fordi den er i stand til å skade proteiner som inneholder jern-svovelklynger, som aconitase, succinatdehydrogenase og NADH-ubiquinon oxidoreductase. Ved sure pH-verdier kan Ō2 protoneres med dannelse av et mer reaktivt peroksidradikal. Tilsetning av to elektroner til et oksygenmolekyl eller ett elektron til Ō2 fører til dannelse av H2O2, som er et moderat sterkt oksidasjonsmiddel.
Faren for enhver reaktiv forbindelse avhenger i stor grad av stabiliteten. Eksogent generert Ō2 kan trenge inn i cellen og (sammen med endogene) delta i reaksjoner som fører til ulike skader: peroksidasjon av umettede fettsyrer, oksidasjon av SH-grupper av proteiner, DNA-skader, etc.
Vekstfaktoren til endotelceller (beta-Endotelial Cell Growth Factor) - har egenskapene til vekstfaktoren til endotelceller. 50 % av aminosyresekvensen til ECGF-molekylet tilsvarer strukturen til fibroblastvekstfaktor (FGF). Begge disse peptidene viser også lignende affinitet for heparin og angiogen aktivitet in vivo. Grunnleggende fibroblastvekstfaktor (bFGF) regnes som en av de viktige induktorene av tumorangiogenese.
De viktigste hemmere av vaskulær og glatt muskelcellevekst er representert av følgende stoffer.
Endotelialt natriuretisk peptid C - produseres hovedsakelig i endotelet, men finnes også i myokard i atriene, ventriklene og nyrene. Den vasoaktive effekten er besatt av CNP, som frigjøres fra endotelceller og virker parakrint på reseptorene til glatte muskelceller, og forårsaker vasodilatasjon. CNP-syntese forsterkes under forhold med NO-mangel, som har en kompenserende verdi i utviklingen av arteriell hypertensjon og aterosklerose.
Makroglobulin α2 er et glykoprotein som tilhører α2-globuliner og er en enkelt polypeptidkjede med en molekylvekt på 725 000 kDa. Nøytraliserer plasmin som forblir ikke-inaktivert etter interaksjon med α2-antiplasmin. Hemmer aktiviteten til trombin.
Heparin kofaktor II er et glykoprotein, et enkeltkjedet polypeptid med en molekylvekt på 65 000 kDa. Konsentrasjonen i blodet er 90 μg / ml. Inaktiverer trombin og danner et kompleks med det. Reaksjonen akselereres sterkt i nærvær av dermatansulfat.
Det vaskulære endotelet produserer også faktorer som påvirker utviklingen og forløpet av betennelse.
De er klassifisert som pro-inflammatoriske og anti-inflammatoriske. Følgende er pro-inflammatoriske faktorer.
Tumornekrosefaktor-α (TNF-α, cachectin) er et pyrogen som i stor grad dupliserer virkningen av IL-1, men som også spiller en viktig rolle i patogenesen av septisk sjokk forårsaket av gramnegative bakterier. Under påvirkning av TNF-α øker dannelsen av H2O2 og andre frie radikaler av makrofager og nøytrofiler kraftig. Ved kronisk inflammasjon aktiverer TNF-α katabolske prosesser og bidrar derved til utvikling av kakeksi.
Den cytotoksiske effekten av TNF-α på en tumorcelle er assosiert med DNA-nedbrytning og dysfunksjon av mitokondrier.
C-reaktivt protein (CRP) kan tjene som en indikator på endotelial dysfunksjon. Det er samlet nok informasjon om forholdet mellom CRP og utviklingen av vaskulære vegglesjoner og dets direkte deltakelse i denne prosessen. I lys av dette anses nivået av CRP i dag som en pålitelig prediktor for komplikasjoner av vaskulære sykdommer i hjernen (slag), hjerte (infarkt) og perifere vaskulære lidelser. CRP medierer de innledende stadiene av skade på vaskulærveggen: aktivering av endoteliale adhesjonsmolekyler (ICAM-l, VCAM-l), sekresjon av kjemotaktiske og pro-inflammatoriske faktorer (MCP-1 - kjemotaktisk protein for makrofager, IL-6), fremme rekruttering og adhesjon av immunceller til endotelet. Deltakelsen av CRP i skade på vaskulærveggen er også bevist av dataene om CRP-avsetninger funnet i veggene til de berørte karene under hjerteinfarkt, aterosklerose og vaskulitt.
Den viktigste antiinflammatoriske faktoren er nitrogenoksid (dets funksjoner er presentert ovenfor).
Dermed utfører det vaskulære endotelet, som er på grensen mellom blodet og andre vev i kroppen, sine hovedfunksjoner fullt ut på grunn av biologisk aktive stoffer: regulering av hemodynamiske parametere, tromboresistens og deltakelse i hemostaseprosesser, deltakelse i betennelse og angiogenese.
Når funksjonen eller strukturen til endotelet er svekket, endres spekteret av biologisk aktive stoffer som skilles ut av det dramatisk. Endotelet begynner å skille ut aggregater, koagulanter, vasokonstriktorer, og noen av dem (renin-angiotensin-systemet) påvirker hele det kardiovaskulære systemet. Under ugunstige forhold (hypoksi, metabolske forstyrrelser, aterosklerose, etc.), blir endotelet initiator (eller modulator) av mange patologiske prosesser i kroppen.
Anmeldere:
Berdichevskaya E.M., doktor i medisinske vitenskaper, professor, leder. Institutt for fysiologi FGOU HPE "Kuban State University of Physical Culture, Sports and Tourism", Krasnodar;
Bykov I.M., doktor i medisinske vitenskaper, professor, leder. Institutt for grunnleggende og klinisk biokjemi, State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education, KubGMU, Ministry of Health and Social Development of Russia, Krasnodar.
Arbeidet er mottatt 03.10.2011.
Bibliografisk referanse
Kade A.Kh., Zanin S.A., Gubareva E.A., Turovaya A.Yu., Bogdanova Yu.A., Apsalyamova S.O., Merzlyakova S.N. FYSIOLOGISKE FUNKSJONER AV VASKULÆRE ENDOTEL // Grunnforskning. - 2011. - Nr. 11-3. - S. 611-617;URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=29285 (dato for tilgang: 13.12.2019). Vi gjør deg oppmerksom på tidsskriftene utgitt av "Academy of Natural Sciences"
Hva er endotel?
Endotel
er spesielle celler som kler det indre
overflaten av blodårer, lymfekar og hjertehuler. Det skiller blodstrømmen fra de dypere lagene av vaskulærveggen og fungerer som grensen mellom dem.
Av stor betydning for normal funksjon av ulike systemer i kroppen, inkludert det nervøse, er tilstrekkelig mottak av "næringsstoffer" av alle dens celler og nevroner ved hjelp av blodstrømmen.
For hva, tilstanden til store, små og minste kar, og spesielt deres indre vegg - endotelet, er av største betydning.
Endotelet er et aktivt organ. Den produserer kontinuerlig en stor mengde biologisk aktive stoffer (BAS). De er viktige for prosessen med blodkoagulasjon, regulering av vaskulær tonus og stabilisering av blodtrykket. "Endoteliale" biologisk aktive stoffer er involvert i prosessen med hjernemetabolisme, er viktige for filtreringsfunksjonen til nyrene og myokardial kontraktilitet.
En spesiell rolle tilhører tilstanden til endotelets integritet. Selv om det ikke er skadet, syntetiserer det aktivt faktorer av forskjellige biologisk aktive stoffer.
Anti-koagulering, utvider samtidig blodårene, og forhindrer veksten av glatt muskulatur, som kan begrense dette lumen.
Sunt endotel syntetiserer den optimale mengden nitrogenoksid (NO), som holder karene i utvidet tilstand og gir tilstrekkelig blodstrøm, spesielt cerebral.
NO - en aktiv angiobeskytter, bidrar til å forhindre patologisk restrukturering av vaskulærveggen, progresjon av aterosklerose og arteriell hypertensjon, antioksidant, hemmer blodplateaggregering og adhesjon.
Angiotensin II påvirker økningen i vaskulær tonus, fremmer utviklingen av arteriell hypertensjon, konvertering av nyttig NO tilen aktiv oksidativ radikal med skadelig effekt.
Endotelet syntetiserer faktorer som er involvert i blodkoagulering (trombomodulin, von Willebrand-faktor, trombospondin).
Således er biologisk aktive stoffer, konstant produsert av endotelet, grunnlaget for tilstrekkelig blodstrøm. De påvirker tilstanden til vaskulærveggen (spasmer eller avslapning) og aktiviteten til koagulasjonsfaktorer.
Et normalt fungerende endotel forhindrer blodplateadhesjon (fester seg til karveggen), blodplateaggregering (kleber sammen), reduserer blodkoagulasjon og blodkarspasmer.
Men med en endring i strukturen oppstår også funksjonelle forstyrrelser. Endotelet "produserer" skadelige aktive stoffer - aggregater, koagulanter, vasokonstriktorer - mer enn nødvendig. De har en negativ effekt på funksjonen til hele sirkulasjonssystemet, fører til sykdommer, inkludert iskemisk hjertesykdom, aterosklerose, arteriell hypertensjon og andre.
Ubalanse i produksjonen av aktive stoffer kalles endotelial dysfunksjon (DE).
DE fører til mikro - og makro - angiopati. Ved diabetes mellitus fører mikroangiopati til utvikling av retino - og nefropati, makroangiopati - til utvikling av aterosklerose med skade på karene i hjertet, hjernen, perifere arterier i ekstremitetene, oftere de nedre. For enhver angiopati er Virchova-triaden karakteristisk - en endring i endotelet, et brudd på blodkoagulasjons- og antikoagulasjonssystemet og en nedgang i blodstrømmen.
DE er en ubalanse mellom produksjon av vasodilaterende (vasodilaterende), antitrombotiske, angioprotektive faktorer på den ene siden og vasokonstriktor (vasokonstriktor), protrombotiske, proliferative faktorer på den andre.
DE er på den ene siden en av de viktige patogenetiske mekanismene
Jo mer uttalt det er, jo mer lider de cerebrale (og alle andre organer og vev) karene, spesielt de små og minste. Mikrosirkulasjonen svekkes og cellene får nødvendig næring.
Indirekte kan alvorlighetsgraden av DE bedømmes av visse biokjemiske parametere for blod - nivået av innholdet av faktorer som skader endotelet. De kalles mediatorer av endotelskade.
Disse inkluderer hyperglykemi, hyperhomocysteinemi, økte serumtriglyserider, mikroalbuminuri, endrede blodcytokinnivåer og redusert NO-konsentrasjon i blodet.
Graden av endring i disse indikatorene korrelerer med graden av endoteldysfunksjon, og følgelig med alvorlighetsgraden av vaskulære lidelser og graden av risiko for ulike komplikasjoner (hjerteinfarkt, , iskemisk hjertesykdom, etc.).
Rettidig identifisering av indikatorer på endotelskade vil gjøre det mulig å ta rettidige tiltak for å redusere dem og mer effektivt utføre primær og sekundær forebygging av ulike sykdommer i sirkulasjonssystemet og vaskulære sykdommer i hjernen.
Verifikasjon: 4b3029e9e97268e2
31. oktober 2017 Ingen kommentarer
Endotelet og dets basalmembran spiller rollen som en histohematogen barriere, som skiller blodet fra det ekstracellulære miljøet i de omkringliggende vevene. I dette tilfellet er endotelceller forbundet med hverandre ved hjelp av tette og spaltelignende forbindelseskomplekser. Sammen med barrierefunksjonen gir endotelet utveksling av ulike stoffer mellom blodet og omkringliggende vev. Prosessen med metabolisme på kapillærnivå utføres ved hjelp av pinocytose, samt diffusjon av stoffer gjennom finister og porer. Endotelceller leverer komponenter av basalmembranen til subendotellaget: kollagen, elastin, laminin, proteaser, samt deres hemmere: trombospondin, mukopolysakkarider, vigronektin, fibronektin, von Willebrand-faktor og andre proteiner som er viktige for intercellulær interaksjon og dannelsen. av en diffusjonsbarriere, som hindrer inntrengning av blod i det ekstravaskulære rommet. Den samme mekanismen lar endotelet regulere penetrasjonen av biologisk aktive molekyler inn i det underliggende glatte muskellaget.
Dermed kan endotelforingen overvinnes på tre tett kontrollerte måter. For det første kan noen molekyler nå glatte muskelceller ved å trenge gjennom kontakter mellom endotelceller. For det andre kan molekyler transporteres gjennom endotelceller ved hjelp av vesikler (pinocytoseprosess). Til slutt kan fettløselige molekyler bevege seg innenfor lipid-dobbeltlaget.
Endotelceller i koronarkar, i tillegg til barrierefunksjonen, er utstyrt med evnen til å kontrollere vaskulær tonus (motorisk aktivitet av glatt muskulatur i vaskulærveggen), adhesive egenskaper til den indre overflaten av blodkar, samt metabolske prosesser i myokardiet - Disse og andre funksjonelle evner til endotelceller bestemmes av deres ganske høye evne til å produsere forskjellige biologisk aktive molekyler, inkludert cytokiner, anti- og prokoagulanter, antimitogener, etc., fra karets lumen til de subintimale lagene av dens. vegg
Endotelet er i stand til å produsere og skille ut en rekke stoffer som både har en vasokonstriktor og en vasodilaterende effekt. Med deltakelse av disse stoffene oppstår selvregulering av vaskulær tone, som i betydelig grad utfyller funksjonen til vaskulær nevroregulering.
Intakt vaskulært endotel syntetiserer vasodilatorer og medierer i tillegg virkningen av ulike biologisk aktive stoffer i blodet - histamin, serotonin, katekolaminer, acetylkolin, etc. på de glatte musklene i vaskulærveggen, noe som hovedsakelig forårsaker deres avslapning.
Den mest potente vasodilatoren produsert av det vaskulære endotelet er nitrogenoksid (NO). I tillegg til vasodilatasjon inkluderer hovedeffekten hemming av ikke bare blodplateadhesjon og undertrykkelse av leukocyttemigrasjon på grunn av hemming av syntesen av endotelklebende molekyler, men også spredning av vaskulære glatte muskelceller, samt forebygging av oksidasjon, dvs. modifikasjon. og følgelig akkumulering av aterogene lipoproteiner i subendotelet (antiaterogen effekt).
Nitrogenoksid i endotelceller dannes fra aminosyren L-arginin under påvirkning av endotel NO-syntase. Ulike faktorer, som acetylkolinesterase, bradykinin, trombin, adeninnukleotider, tromboksan A2, histamin, endotel, samt en økning i den såkalte. skjærspenninger som et resultat av for eksempel en intensivering av blodstrømmen, er i stand til å indusere NO-syntese av normalt endotel. NO produsert av endotelet diffunderer gjennom den indre elastiske membranen til de glatte muskelcellene og får dem til å slappe av. Hovedmekanismen for denne NO-handlingen er aktiveringen av guanylatcyklase på nivået av cellemembranen, noe som øker omdannelsen av guanosintrifosfat (GTP) til syklisk guanosinmonofosfat (cGMP), som bestemmer avslapningen av glatte muskelceller. Deretter slås en rekke mekanismer på, rettet mot å redusere den cytosoliske Ca++: 1) fosforylering og aktivering av Ca++ - ATPase; 2) fosforylering av spesifikke proteiner som fører til en reduksjon i Ca2+ i det sarkoplasmatiske retikulum; 3) cGMP-mediert undertrykkelse av inositoltrifosfat.
I tillegg til NO er en annen viktig vasodilatorfaktor som produseres av endotelceller prostacyklin (prostaglandin I2, PCH2). Sammen med en vasodilaterende effekt, hemmer PGI2 blodplateadhesjon, reduserer tilførselen av kolesterol til makrofager og glatte muskelceller, og forhindrer frigjøring av vekstfaktorer som forårsaker fortykkelse av karveggen. Som du vet, dannes PGI2 fra arakidonsyre under påvirkning av cyklooksygenase og PC12-syntase, PGI2-produksjonen stimuleres av forskjellige faktorer: trombin, bradykinin, histamin, høydensitetslipoproteiner (HDL), adeninnukleotider, leukotriener, tromboksan A2, blodplater GF ) og andre (PD PGI2 aktiverer adenylatcyklase, noe som fører til en økning i intracellulært syklisk adenosinmonofosfat (cAMP).
I tillegg til vasodilatorer produserer koronararterie-endotelceller en rekke vasokonstriktorer. Den mest betydningsfulle av disse er endotel I.
Endotel I er en av de kraftigste vasokonstriktorene som er i stand til å forårsake langvarig sammentrekning av glatt muskel. Endotel I produseres enzymatisk i endotelet fra et prepropeptid. Stimulerende midler for frigjøring er trombin, adrenalin og hypoksisk faktor, dvs. energispesifisitet. Endotel I binder seg til en spesifikk membranreseptor som aktiverer fosfolipase C og fører til frigjøring av intracellulære inositolfosfater og diacylglycerol.
Inositoltrifosfat binder en reseptor på det sarkoplasmatiske retikulum, noe som øker frigjøringen av Ca2+ til cytoplasmaet. En økning i nivået av cytosolisk Ca2+ bestemmer en økning i glattmuskelsammentrekning.
Ved skade på endotelet, reaksjonen av arteriene til biologisk aktive stoffer, vhch. acetylkolin, katekolaminer, endotel I, angiotensin II perverteres, for eksempel, i stedet for utvidelse av arterien under påvirkning av acetylkolin, utvikles en vasokonstriktoreffekt.
Endotelet er en del av hemostasesystemet. Det intakte endotellaget har antitrombotiske/antikoagulerende egenskaper. En negativ (som kalt) ladning på overflaten av endoteliocytter og blodplater forårsaker deres gjensidige frastøting, noe som motvirker blodplateadhesjon til vaskulærveggen. I tillegg produserer endotelceller en rekke antitrombotiske og antikoagulerende faktorer PGI2, NO, heparinlignende molekyler, trombomodulin (protein C-aktivator), vevsplasminogenaktivator (t-PA) og urokinase.
Men med endoteldysfunksjon som utvikler seg under tilstander med vaskulære lesjoner, realiserer endotelet sitt protrombotiske/prokoagulerende potensial. Proinflammatoriske cytokiner og andre mediatorer av betennelse kan indusere i endoteliocytter produksjon av stoffer som bidrar til utvikling av trombose/hyperkoagulabilitet. Ved vaskulær skade øker overflateekspresjonen av vevsfaktor, plasminogenaktivatorhemmer, leukocyttadhesjonsmolekyler og von WUlebrand faktor (a). PAI-1 (vevsplasminogenaktivatorhemmer) er en av hovedkomponentene i blodantikoagulasjonssystemet, hemmer fibrinolyse, og er også en markør for endoteldysfunksjon.
Endotelial dysfunksjon kan være en uavhengig årsak til sirkulasjonsforstyrrelser i organet, siden det ofte provoserer angiospasme eller vaskulær trombose, som spesielt observeres i noen former for koronar hjertesykdom. I tillegg kan regionale sirkulasjonsforstyrrelser (iskemi, alvorlig arteriell hyperemi) også føre til endotelial dysfunksjon.
Intakt endotel produserer konstant NO, prostacyklin og andre biologisk aktive stoffer som er i stand til å hemme blodplateadhesjon og aggregering. I tillegg uttrykkes enzymet ADPase på det, som ødelegger ADP frigjort av aktiverte blodplater, og dermed er deres involvering i prosessen med trombedannelse begrenset. Endotelet er i stand til å produsere koagulanter og antikoagulanter, og adsorbere en rekke antikoagulanter fra blodplasma - heparin, proteinene C og S.
Når endotelet er skadet, går overflaten fra antitrombotisk til protrombotisk. I tilfelle eksponering av den proadhesive overflaten til subendotelmatrisen, er dens komponenter - klebende proteiner (von Willebrand-faktor, kollagen, fibronektin, trombospondin, fibrinogen, etc.) umiddelbart involvert i dannelsen av en primær (vaskulær blodplate) trombe , og deretter hemokoagulasjon.
Biologisk aktive stoffer produsert av endotelceller, først og fremst cytokiner, kan ved den endokrine typen virkning ha en betydelig effekt på metabolske prosesser, spesielt endre vevstoleransen for fettsyrer og karbohydrater. I sin tur fører brudd på fett, karbohydrater og andre typer metabolisme uunngåelig til endoteldysfunksjon med alle dens konsekvenser.
I klinisk praksis må en lege billedlig talt "hver dag" håndtere en eller annen manifestasjon av endotelial dysfunksjon, det være seg arteriell hypertensjon, iskemisk hjertesykdom, kronisk hjertesvikt, etc. Man bør huske på at på den ene siden bidrar endoteldysfunksjon til dannelsen og progresjonen av denne eller den kardiovaskulære sykdommen, og på den andre siden forverrer denne sykdommen i seg selv ofte endotelskade.
Et eksempel på en slik ond sirkel ("circulus vitiosus") kan være en situasjon som er skapt under betingelsene for utvikling av arteriell hypertensjon. Langvarig eksponering for forhøyet blodtrykk på vaskulærveggen kan til slutt føre til endotelial dysfunksjon, noe som resulterer i en økning i vaskulær glattmuskeltonus og vaskulære remodelleringsprosesser (se nedenfor), en av manifestasjonene av disse er fortykning av media (muskel). lag av karveggen) og en tilsvarende reduksjon i karets diameter. Endotelcellers aktive deltakelse i vaskulær remodellering skyldes deres evne til å syntetisere et stort antall forskjellige vekstfaktorer.
Innsnevring av lumen (resultatet av vaskulær remodellering) vil bli ledsaget av en betydelig økning i perifer motstand, som er en av nøkkelfaktorene i dannelsen og progresjonen av koronar insuffisiens. Dette betyr dannelsen ("lukking") av en ond sirkel.
Endotel og proliferative prosesser. Endotelceller er i stand til å produsere både sentralstimulerende midler og hemmere av glattmuskulatur i vaskulær vegg. Med intakt endotel er proliferasjonsprosessen i glatt muskulatur relativt rolig.
Eksperimentell fjerning av endotellaget (deendotelialisering) resulterer i glattmuskelproliferasjon, som kan hemmes ved å reparere endotelslimhinnen. Som nevnt tidligere fungerer endotelet som en effektiv barriere for å forhindre at glatte muskelceller påvirkes av ulike vekstfaktorer som sirkulerer i blodet. I tillegg produserer endotelceller stoffer som virker hemmende på proliferative prosesser i karveggen.
Disse inkluderer NO, ulike glykosaminoglykaner, inkludert heparin og heparinsulfat, samt transformerende vekstfaktor (3 (TGF-(3). TGF-J3, som er den sterkeste induseren av interstitiell kollagen-genekspresjon, under visse forhold er den i stand til å hemme vaskulær spredning ved tilbakemeldingsmekanisme.
Endotelceller produserer også en rekke vekstfaktorer som kan stimulere spredningen av vaskulære veggceller: platelet Derived Growth Factor (PDGF), slik kalt fordi den først ble isolert fra blodplater, et ekstremt kraftig mitogen som stimulerer DNA-syntese og celledeling; endotelial vekstfaktor (EDGF; Endothelial-Cell-Derived Growth Factors), er spesielt i stand til å stimulere proliferasjonen av glatte muskelceller i aterosklerotiske vaskulære lesjoner; fibroblastvekstfaktor (FGF; endotelcelleavledede vekstfaktorer); endotel; insulinlignende vekstfaktor (IGF; insulinlignende vekstfaktor); angiotensin II (i in vitro-eksperimenter ble det funnet at AT II aktiverer transkripsjonsfaktoren til vekstcytokiner, og øker dermed spredningen og differensieringen av glatte muskelceller og kardiomyocytter).
I tillegg til vekstfaktorer inkluderer molekylære induktorer av vaskulær vegghypertrofi: budbringerproteiner eller G-proteiner som kontrollerer koblingen av celleoverflatereseptorer med effektorvekstfaktormolekyler; proteiner-reseptorer, som gir spesifisitet av persepsjon og påvirker dannelsen av sekundære budbringere cAMP og cGMP; proteiner som regulerer transduksjonen av gener som bestemmer hypertrofi av glatte muskelceller.
Endotel og emigrasjon av leukocytter. Endotelceller produserer en rekke faktorer som er viktige for påfyll av leukocytter i områder med intravaskulær skade. Endotelceller produserer et kjemotaktisk molekyl, det monocyttkjemotaktiske proteinet MCP-1, som tiltrekker seg monocytter.
Endotelceller produserer også adhesjonsmolekyler som interagerer med reseptorer på overflaten av leukocytter: 1 - intercellulære adhesjonsmolekyler ICAM-1 og ICAM-2 (intercellulære adhesjonsmolekyler), som binder seg til reseptoren på B-lymfocytter, og 2 - vaskulær celleadhesjon molekyler -1 - VCAM-1 (vaskulært cellulært adhesjonsmolekyl-1), sammenkoblet med reseptorer på overflaten av T-lymfocytter og monocytter.
Endotel er en faktor for lipidmetabolisme. Kolesterol og triglyserider transporteres gjennom arteriesystemet som en del av lipoproteiner, dvs. endotelet er en integrert del av lipidmetabolismen. Endoteliocytter kan omdanne triglyserider til frie fettsyrer ved hjelp av enzymet lipoprotein lipase. De frigjorte fettsyrene kommer deretter inn i subendotelrommet, og gir energi til glatt muskulatur og andre celler. Endotelceller inneholder reseptorer for aterogene lavdensitetslipoproteiner, som forhåndsbestemmer deres deltakelse i utviklingen av aterosklerose.
Innehavere av patentet RU 2309668:
Oppfinnelsen angår medisin, nemlig funksjonell diagnostikk, og kan brukes for ikke-invasiv bestemmelse av endotelfunksjon. For dette reduseres det transmurale trykket i lemmen, amplitudene til pletysmografiske signaler registreres ved forskjellige trykk. Bestem trykket ved hvilket amplituden til det pletysmografiske signalet er maksimal, mens trykket reduseres til en verdi som tilsvarer en gitt prosentandel av maksimal amplitude, utføres en okklusjonstest, hvor i mansjetten påført proksimalt fra det lokaliserte området av lemmen. Deretter opprettes et trykk som overstiger det systoliske trykket til individet med minst 50 mm Hg, mens okklusjonen utføres i minst 5 minutter. Enheten inkluderer en to-kanals sensorenhet som er i stand til å registrere pulskurver fra perifere arterier. En trykkgenererende enhet designet for å skape et trinnvis økende trykk i mansjetten. En elektronisk enhet konfigurert til å bestemme trykket i mansjetten som tilsvarer den maksimale amplituden til det pletysmografiske signalet, og for å kontrollere den trykkgenererende enheten for å etablere trykket i mansjetten som tilsvarer amplituden til det pletysmografiske signalet som utgjør en forhåndsbestemt prosentandel av det maksimale amplitude, mens sensorenheten er koblet til den elektroniske enheten, til hvis utløp en trykkgenererende enhet er koblet til. Den påberopte oppfinnelsen forbedrer påliteligheten av vurderingen av endotelfunksjon, uavhengig av pasientens blodtrykk. 2 n. og 15 c.p. fly, 6 dwg
Oppfinnelsen angår medisin, nemlig funksjonell diagnostikk, og tillater tidlig påvisning av tilstedeværelsen av kardiovaskulære sykdommer og overvåking av effektiviteten av terapien. Oppfinnelsen vil gjøre det mulig å vurdere tilstanden til endotelet og, på grunnlag av denne vurderingen, å løse problemet med tidlig diagnose av kardiovaskulære sykdommer. Oppfinnelsen kan brukes ved utførelse av storskala klinisk undersøkelse av befolkningen.
I det siste har oppgaven med tidlig oppdagelse av hjerte- og karsykdommer blitt stadig viktigere. Til dette brukes et bredt spekter av diagnostiske verktøy og metoder, beskrevet i patent- og vitenskapelig litteratur. Så, US patent nr. 5 343 867 beskriver en fremgangsmåte og anordning for tidlig diagnose av aterosklerose ved bruk av impedanspletysmografi for å identifisere trekk ved pulsbølgen i karene i underekstremitetene. Det ble vist at parametrene for blodstrøm avhenger av trykket som påføres arterien som studeres fra utsiden. Den maksimale amplituden til pletysmogrammet bestemmes i stor grad av størrelsen på det transmurale trykket, som er forskjellen mellom arterietrykket inne i karet og trykket som påføres eksternt ved hjelp av tonometermansjetten. Maksimal signalamplitude bestemmes ved null transmuralt trykk.
Fra synspunktet til strukturen og fysiologien til arterielle kar, kan dette representeres som følger: trykket fra mansjetten overføres til den ytre veggen av arterien og balanserer det intraarterielle trykket fra den indre veggen av arterien. I dette tilfellet øker etterlevelsen av arterieveggen kraftig, og den passerende pulsbølgen strekker arterien med en stor mengde, dvs. økningen i arteriens diameter ved samme pulstrykk blir stor. Dette fenomenet er lett å se på den oscillometriske kurven tatt ved registrering av blodtrykk. I denne kurven oppstår de maksimale oscillasjonene når mansjetttrykket er lik middelarterietrykket.
US-patent nr. 6 322 515 beskriver en fremgangsmåte og en anordning for å bestemme et antall parametere for det kardiovaskulære systemet, inkludert de som brukes til å vurdere tilstanden til endotelet. Fotodioder og fotodetektorer ble her brukt som sensor for å bestemme pulsbølgen, og de fotopletysmografiske (PPG) kurvene registrert på den digitale arterien før og etter testen med reaktiv hyperemi ble analysert. Ved registrering av disse kurvene ble det lagt en mansjett på fingeren over den optiske sensoren, hvor det ble skapt et trykk på 70 mm Hg.
US patent nr. 6 939 304 beskriver en fremgangsmåte og et apparat for ikke-invasiv vurdering av endotelfunksjon ved bruk av en PPG-sensor.
I US patent nr. 6908436 avslørte en fremgangsmåte for å vurdere tilstanden til endotelet ved å måle forplantningshastigheten til en pulsbølge. For dette brukes en to-kanals pletysmograf, sensorene er installert på phalanx av fingeren, okklusjonen er opprettet ved hjelp av en mansjett plassert på skulderen. Endringen i tilstanden til arterieveggen vurderes av forsinkelsen i forplantningen av pulsbølgen. En forsinkelse på 20 ms eller mer regnes som en test som bekrefter normal endotelfunksjon. Bestemmelse av forsinkelsen utføres ved sammenligning med PPG-kurven registrert på armen som okklusjonstesten ikke ble utført på. Ulempene med den kjente metoden er imidlertid bestemmelsen av forsinkelsen ved å måle forskyvningen i området av minimum umiddelbart før den systoliske stigningen, dvs. i en region som er svært varierende.
Den nærmeste analogen til fremgangsmåten og innretningen er en fremgangsmåte og innretning for ikke-invasiv bestemmelse av endringer i den fysiologiske tilstanden til en pasient, beskrevet i RF patent nr. 2220653. Den kjente metoden består i å overvåke den perifere arterielle tonus ved å plassere en mansjett på pulssensorene og øke trykket i mansjetten til 75 mm Hg, deretter måle blodtrykket med en økning i trykket i mansjetten over den systoliske i 5 minutter, videre registrering av pulsbølgen ved bruk av PPG-metoden på to hender, hvoretter det utføres en amplitudeanalyse av PPG-kurven i forhold til de oppnådde målingene før og etter innspenning, bestemmes økningen i PPG-signalet. Den kjente enheten inkluderer en sensor for måling av trykk med en mansjett, et varmeelement for oppvarming av overflaten av målområdet til kroppen og en prosessor for å behandle de målte signalene.
Den kjente metoden og innretningen gir imidlertid ikke en høy pålitelighet av de utførte studiene på grunn av den lave nøyaktigheten av målinger og deres avhengighet av pasientens trykksvingninger.
Dysfunksjon av endotelet oppstår i nærvær av slike risikofaktorer for kardiovaskulære sykdommer (CVD) som hyperkolesterolemi, arteriell hypertensjon, røyking, hyperhomocysteinemi, alder og andre. Det er fastslått at endotelet er et målorgan hvor risikofaktorer for utvikling av hjerte- og karsykdommer er patogenetisk implementert. Evaluering av tilstanden til endotelet er et "barometer", et blikk som muliggjør tidlig diagnose av CVD. Slik diagnostikk vil tillate å avvike fra tilnærmingen når det er nødvendig å utføre en rekke biokjemiske tester (bestemmelse av nivået av kolesterol, lipoproteiner med lav og høy tetthet, homocystein, etc.) for å identifisere tilstedeværelsen av en risikofaktor. Det er mer økonomisk berettiget for screening av befolkningen i første fase å bruke en integrert indikator for risikoen for å utvikle en sykdom, som er en vurdering av tilstanden til endotelet. Vurdering av tilstanden til endotelet er også ekstremt viktig for objektivisering av terapien.
Problemet som skal løses av de patenterte oppfinnelsene er å skape en fysiologisk fundert, ikke-invasiv metode og enhet for pålitelig å bestemme tilstanden til endotelfunksjonen til den undersøkte pasienten, og gi en differensiert tilnærming avhengig av pasientens tilstand og basert på et system for å konvertere, forsterke og registrere PPG-signalet under påvirkning av en optimal verdien av det spesifiserte trykket eller kraften lokalt påført arterien som skal lokaliseres før og etter okklusjonstesten.
Det tekniske resultatet, som oppnås ved bruk av den påståtte enheten og metoden, består i å øke påliteligheten av vurderingen av endotelfunksjon, uavhengig av pasientens blodtrykk.
Det tekniske resultatet når det gjelder metoden oppnås på grunn av det faktum at det transmurale trykket i lemmen reduseres, amplituden til pletysmografiske signaler registreres ved forskjellige trykk, trykket bestemmes hvor amplituden til PG-signalet er maksimal, trykket reduseres til en verdi som tilsvarer en gitt % av maksimal amplitude, en okklusjonstest, i løpet av hvilken det dannes et trykk i mansjetten som påføres proksimalt til lokaliseringsområdet til lemmet, som overstiger det systoliske trykket av forsøkspersonen med minst 50 mm Hg, og okklusjonen utføres i minst 5 minutter.
Det tekniske resultatet forbedres på grunn av det faktum at det transmurale trykket reduseres ved å påføre en mansjett på delen av lemmet der trykket skapes.
Trykket på lemmens vev økes diskret med et trinn på 5 mm Hg. og en trinnvarighet på 5-10 sekunder, blir amplituden til PG-signalet registrert.
For å redusere det transmurale trykket i den lokaliserte arterien, brukes en mekanisk kraft lokalt påført vevet i lemmet.
For å redusere det transmurale trykket i den lokaliserte arterien, reduseres det hydrostatiske trykket ved å heve lemmen til en forhåndsbestemt høyde i forhold til hjertets nivå.
Etter å ha valgt verdien av det transmurale trykket, hvor amplituden til PG-signalet er 50 % av den maksimale verdien av økningen i PG-signalet, dannes et suprasystolisk trykk i den okklusive mansjetten, installert proksimalt fra arterien som skal lokaliseres , og et pletysmografisk signal registreres.
Etter minst 5 minutters eksponering av okklusalmansjetten, installert proksimalt fra arterien som skal lokaliseres, slippes trykket i denne til null, og registreringen av endringer i PG-signalet utføres samtidig gjennom to referanse- og testkanaler i kl. minst 3 minutter.
Det registrerte pletysmografiske signalet etter okklusjonstesten blir analysert med samtidig bruk av amplitude- og tidsanalyse i henhold til data innhentet fra to referanse- og testkanaler.
Når du utfører amplitudeanalysen, størrelsen på signalamplituden i referansen og den testede kanalen, stigningshastigheten til signalamplituden i den testede kanalen, forholdet mellom amplitudene til signalene til det oppnådde maksimum ved forskjellige verdier av det transmurale trykket sammenlignes med den maksimale verdien av signalet oppnådd etter okklusjonstesten.
Når du utfører tidsanalysen, sammenlignes de pletysmografiske kurvene fra referansen og de testede kanalene, signalnormaliseringsprosedyren utføres, og deretter bestemmes forsinkelsestiden eller faseforskyvningen.
Det tekniske resultatet når det gjelder enheten oppnås på grunn av at enheten inkluderer en sensorenhet laget to-kanals og i stand til å registrere pulskurver fra perifere arterier, en trykkgenererende enhet laget med mulighet for å skape et trinnvis økende trykk i mansjetten, og en elektronisk enhet laget med mulighet for å bestemme trykket i mansjetten tilsvarende den maksimale amplituden til PG-signalet og kontroll av den trykkgenererende enheten for å etablere trykket i mansjetten tilsvarende amplituden til PG-signalet som utgjør en gitt prosentandel av økningen i maksimal amplitude, mens sensorenheten er koblet til den elektroniske enheten, til utgangen som trykkgenereringsenheten er koblet til.
Det tekniske resultatet forsterkes av det faktum at den trykkgenererende enheten er konfigurert til å skape et trinnvis økende trykk i mansjetten med et trinn på 5 mm Hg. Kunst. og en trinnvarighet på 5-10 sekunder.
Sensorenheten i hver kanal inkluderer en infrarød diode og en fotodetektor plassert for å registrere lyssignalet som passerer gjennom målområdet.
Sensorenheten i hver kanal inkluderer en infrarød diode og en fotodetektor plassert slik at det spredte lyssignalet som reflekteres fra målområdet blir registrert.
Sensorenheten inkluderer impedanselektroder, eller Hall-sensorer, eller et elastisk rør fylt med et elektrisk ledende materiale.
Fotodetektoren er koblet til et filter som er i stand til å skille pulskomponenten fra det generelle signalet.
Sensorenheten inkluderer midler for å opprettholde en forhåndsbestemt temperatur på målområdet til kroppen.
Anordningen inkluderer en flytende krystallskjerm for å vise resultatene av en vurdering av endotelfunksjon og/eller et grensesnitt koblet til en elektronisk enhet for overføring av data om endotelfunksjon til en datamaskin.
Den tekniske essensen av den påberåbte oppfinnelsen og muligheten for å oppnå det tekniske resultatet oppnådd som et resultat av bruken av dem, vil være mer tydelig når du beskriver et eksempel på implementering med referanse til plasseringen av tegningene, der figur 1 illustrerer dynamikken til indikatorer av volumetrisk blodstrøm og diameter av arterien brachialis under okklusjonstesten, på Fig. 2 viser et diagram over dannelsen av et PPG-signal, Fig. 3 viser en PPG-kurve, Fig. 4 viser en familie av PPG-kurver oppnådd ved forskjellige verdier av transmuralt trykk hos pasienter i kontrollgruppen, Fig. 5 viser effekten av endringer i hydrostatisk trykk på amplituden til PPG-signalet, og figur 6 viser et skjematisk blokkdiagram av den påståtte enheten.
Den elektroniske enheten bestemmer trykket i mansjetten 1, tilsvarende den maksimale amplituden til PG-signalet, og styrer den trykkgenererende enheten for å etablere trykket i mansjetten 1, tilsvarende amplituden til PG-signalet, som er en forhåndsbestemt prosentandel (50 %) av maksimal økning i amplitude. Det er mulig å lage sensorenheten i flere versjoner: i den første versjonen er den infrarøde lysdioden 2 og fotodetektoren 3 plassert med mulighet for å registrere lyssignalet som passerer gjennom det lokaliserte området, på motsatte sider av det lokaliserte området. en del av lemmen, i den andre - den infrarøde lysdioden 2 og fotodetektoren 3 er plassert med mulighet for å registrere det reflekterte fra det lokaliserte området av det spredte lyssignalet, på den ene siden av det lokaliserte fartøyet.
I tillegg kan sensorenheten lages på basis av impedansmålende elektroder, eller Hall-sensorer, eller et elastisk rør fylt med et elektrisk ledende materiale.
Evaluering av endotelfunksjonen utføres på grunnlag av registrering av PG-signalet oppnådd ved hjelp av en sensorenhet installert på de øvre lemmer av den undersøkte pasienten, etterfulgt av elektrisk konvertering av det mottatte signalet under en lineær økning i trykk i mansjett 1 (eller størrelsen på kraften lokalt påført arterien som er lokalisert) til maksimal signalamplitude, hvoretter verdien av trykket i mansjetten eller den lokalt påførte kraften er fiksert, og okklusjonstesten utføres ved en fast trykkverdi eller makt. I dette tilfellet er sensorenheten installert på innsiden av mansjetten 1 eller plassert på enden av enheten som skaper en innsats i området av arteriens projeksjon på hudoverflaten. For å automatisk stille inn dette trykket, brukes tilbakemelding på amplituden til SG-signalet som kommer fra digital-til-analog-omformeren 8 gjennom kontrolleren 9 til kompressoren 11 til den trykkgenererende enheten.
En okklusjonstest utføres ved å bruke en mansjett plassert proksimalt (skulder, underarm, håndledd) i forhold til arterien som er lokalisert (brachial, radial eller digital). I dette tilfellet er signalet mottatt fra det andre lemmet, som okklusjonstesten ikke utføres på, en referanse.
Den påståtte metoden for å bestemme tilstanden til endotelfunksjonen til pasienten som undersøkes inkluderer to hovedstadier: den første lar en oppnå et antall pletysmografiske kurver registrert ved forskjellige trykk i mansjetten 1 (eller innsatsen som brukes på arterien for å bli lokalisert), og det andre stadiet er selve okklusjonstesten. Resultatet av det første trinnet er informasjon om arteriesengens viskoelastiske egenskaper og valg av trykk eller kraft for okklusjonstesten. Endringer i amplituden til PG-signalet under påvirkning av påført trykk eller kraft indikerer tonen til de glatte musklene i arterien og tilstanden til dens elastiske komponenter (elastin og kollagen). Lokalt påført trykk eller kraft er ledsaget av en endring i transmuralt trykk, hvis verdi bestemmes av forskjellen mellom arterielt trykk og trykk eller kraft påført fra utsiden. Med en reduksjon i transmuralt trykk avtar tonen i glatte muskler, som er ledsaget av en økning i henholdsvis lumen av arterien, med en økning i transmuralt trykk, innsnevring av arterien oppstår. Dette er myogen regulering av blodstrømmen, rettet mot å opprettholde optimalt trykk i mikrosirkulasjonssystemet. Så når trykket i hovedkaret endres fra 150 mm Hg. opptil 50 mm Hg i kapillærene forblir trykket praktisk talt uendret.
En endring i glatt muskeltonus realiseres ikke bare i form av innsnevring eller dilatasjon av arterien, men fører også til en økning i stivheten eller etterlevelsen av arterieveggen. Med en reduksjon i transmuralt trykk slapper det glatte muskelapparatet i vaskulærveggen i en eller annen grad, noe som manifesterer seg på PPG i form av en økning i signalamplituden. Maksimal amplitude oppstår ved null transmuralt trykk. Dette er vist skjematisk i fig. 4, hvor det kan ses på den gitte S-formede deformasjonskurven at maksimal volumøkning bestemmes ved et transmuralt trykk nær null. Med like bølger av pulstrykk påført forskjellige deler av deformasjonskurven, observeres det maksimale pletysmografiske signalet i området nær null transmuralt trykk. Hos pasienter i kontrollgruppen, sammenlignbare i alder og verdien av diastolisk trykk med gruppen av personer med kliniske manifestasjoner av iskemisk sykdom, kan økningen i signalamplituden med en endring i transmuralt trykk være mer enn 100 % (fig. 4) ). Mens i gruppen pasienter med koronararteriesykdom overstiger ikke denne økningen i amplitude 10-20 %.
En slik dynamikk av endringer i amplituden til PG-signalet ved forskjellige verdier av transmuralt trykk kan bare assosieres med særegenhetene til de viskoelastiske egenskapene til arteriell seng hos friske mennesker og pasienter med stenoserende aterosklerose av ulik lokalisering. Glatt muskeltonus i arteriene kan primært betraktes som en viskøs komponent, mens elastin og kollagenfibre er en rent elastisk komponent av strukturen til karveggen. Ved å redusere glatt muskeltonus når vi nærmer oss nullverdier av transmuralt trykk, ser vi ut til å redusere bidraget fra den viskøse komponenten til glatt muskulatur til deformasjonskurven. Denne teknikken tillater ikke bare å utføre en mer detaljert analyse av deformasjonskurven til de elastiske komponentene i den arterielle vaskulære veggen, men også under mer gunstige forhold for å registrere fenomenet reaktiv hyperemi, etter okklusjonstesten.
Størrelsen på økningen i diameteren til adduktorarterien er assosiert med funksjonen til endotelceller. Økningen i skjærspenning etter okklusjonstesten fører til en økning i syntesen av nitrogenoksid (NO). Den såkalte "flow-induserte dilatasjonen" oppstår. Når funksjonen til endotelceller er svekket, reduseres evnen til å produsere nitrogenoksid og andre vasoaktive forbindelser, noe som fører til fravær av fenomenet strømningsindusert vaskulær dilatasjon. I denne situasjonen oppstår ikke fullverdig reaktiv hyperemi. For tiden brukes dette fenomenet til å oppdage dysfunksjon av endotelet, dvs. endotel dysfunksjon. Strømningsindusert kardilatasjon bestemmes av følgende hendelsesforløp: okklusjon, økt blodstrøm, skjærspenning på endotelceller, nitrogenoksidsyntese (som en tilpasning til økt blodstrøm), effekt av NO på glatt muskulatur.
Maksimal mengde blodstrøm nås innen 1-2 sekunder etter fjerning av okklusjonen. Det skal bemerkes at med samtidig overvåking av mengden blodstrøm og arteriens diameter, øker mengden blodstrøm i utgangspunktet, og først etter det endres karets diameter (fig. 1). Etter en rask (flere sekunder) oppnåelse av maksimal blodstrømhastighet, øker arteriens diameter, og når et maksimum på 1 minutt. Deretter går den tilbake til sin opprinnelige verdi innen 2-3 minutter. På eksemplet med særegenhetene til tilstanden til elastisitetsmodulen til arterieveggen hos pasienter med arteriell hypertensjon, er det mulig å gjøre en antagelse om mulig deltakelse av den innledende stivheten i arterien i manifestasjonen av responsen til endotelceller til okklusjonstesten. Det kan ikke utelukkes at med den samme produksjonen av nitrogenoksid av endotelceller, vil manifestasjonen av responsen av glatte muskelceller i arterien bli bestemt av den opprinnelige tilstanden til elastisitetsmodulen til arterieveggen. For å normalisere manifestasjonen av responsen til det glatte muskelapparatet til arterieveggen, er det ønskelig å ha den innledende stivheten av arteriene hos forskjellige pasienter, hvis ikke identiske, så nærme som mulig. Et av alternativene for en slik forening av den opprinnelige tilstanden til arterieveggen er valget av størrelsen på det transmurale trykket, hvor dets største samsvar noteres.
Evalueringen av resultatene av okklusjonstesten ved parametrene for reaktiv hyperemi kan utføres ikke bare på brachialisarterien, men også på mindre kar.
En optisk metode ble brukt for å bestemme den fluksavhengige dilatasjonen. Metoden er basert på en økning i optisk tetthet forbundet med en pulsøkning i blodvolumet til den lokaliserte arterien. Den innkommende pulsbølgen strekker veggene i arterien, og øker karets diameter. Siden den optiske sensoren under PPG ikke registrerer en endring i diameteren til en arterie, men en økning i blodvolum, som er lik kvadratet av radiusen, kan denne målingen utføres med større nøyaktighet. Figur 2 viser prinsippet for å oppnå et PPG-signal. Fotodioden registrerer lysstrømmen som har passert gjennom det lokaliserte området av fingervevet. Med hver pulsbølge utvider fingerarterien seg og øker blodvolumet. Blodhemoglobin absorberer IR-stråling i stor grad, noe som fører til en økning i optisk tetthet. Pulsbølgen som går gjennom arterien endrer diameteren, som er hovedkomponenten i pulsøkningen i blodvolumet i målområdet.
Figur 3 viser PPG-kurven. På kurven kan du se to topper, hvorav den første er assosiert med sammentrekningen av hjertet, den andre - med den reflekterte pulsbølgen. Denne kurven ble oppnådd ved å feste den optiske sensoren til den siste falanxen på pekefingeren.
Før målingene starter, skaper kompressoren 11, på signalet fra kontrolleren 9, trykk i mansjetten 1. Trykkoppbyggingen utføres trinnvis med et trinn på 5 mm Hg, varigheten av hvert trinn er 5-10 sekunder. Ved en trykkøkning synker det transmurale trykket, og når trykket i mansjetten og trykket i arterien som befinner seg er like, blir det lik null. Ved hvert trinn registreres PPG-signalet fra fotodetektoren 3. Signalet fra utgangen til transduseren 4 forsterkes i forsterkeren 5 og filtreres i filteret 6 for å kutte ut støy med en industriell frekvens på 50 Hz og dens harmoniske. Hovedforsterkningen av signalet utføres av en skalerbar (instrumentell) forsterker 7. Den forsterkede spenningen tilføres analog-til-digital-omformeren 8 og deretter via USB-grensesnittet 10 til datamaskinen. Kontrolleren 9 bestemmer trykket ved hvilket signalamplituden er maksimal. Synkron deteksjon brukes for å forbedre signal-til-støy-forholdet.
Prosedyren for å vurdere endotelfunksjonen er delt inn i to deler:
1) reduksjon av transmuralt trykk ved hjelp av trykk påført en del av fingeren (mansjett med luft, elastisk okkludering, mekanisk kompresjon) eller ved å endre det hydrostatiske trykket ved å heve lemmen til en viss høyde. Sistnevnte prosedyre kan fullstendig erstatte påføring av ytre kraft på karveggen. I en forenklet versjon av å vurdere tilstanden til endotelet, er det mulig å utelukke et komplekst automatiseringsskjema, og bare ved å heve og senke hånden for å bestemme gjennomsnittstrykket i henhold til den maksimale amplituden til det pletysmografiske signalet, gå inn i den lineære delen av compliance-kurven (50 % av maksimal økning) og foreta deretter en okklusjonstest. Den eneste ulempen med denne tilnærmingen er behovet for å plassere armen og utføre okklusjonen med armen hevet.
Med en reduksjon i transmuralt trykk øker pulskomponenten til PPG, noe som tilsvarer en økning i etterlevelsen av arterien som studeres. Når man utsettes for en sekvens av økende trykk påført fingeren, kan man på den ene siden se alvorlighetsgraden av den autoregulatoriske responsen, og på den andre siden velge de optimale forholdene (med tanke på transmuralt trykk) for å ta informasjon under okklusjonstesten (velger den bratteste delen av arteriens samsvarskurve);
2) skape en arterieokklusjon ved å påføre suprasystolisk trykk (30 mm Hg) i 5 minutter. Etter en rask utløsning av trykk i mansjetten installert på den radiale arterien, registreres dynamikken til PPG-kurven (amplitude- og tidsanalyse). Registrering av endringer i GHG-signalet utføres samtidig gjennom to referanse- og testkanaler i minst 3 minutter. Når du utfører amplitudeanalysen, størrelsen på signalamplituden i referansen og den testede kanalen, stigningshastigheten til signalamplituden i testkanalen, forholdet mellom amplitudene til signalene oppnådd ved maksimum oppnådd ved forskjellige verdier av det transmurale trykket sammenlignes med den maksimale verdien av signalet oppnådd etter okklusjonstesten. Når du utfører tidsanalysen, sammenlignes de pletysmografiske kurvene fra referansen og den testede kanalen, signalnormaliseringsprosedyren utføres, og deretter bestemmes forsinkelsestiden eller faseforskyvningen.
De maksimale verdiene for amplituden til PPG-signaler ble observert ved null transmuralt trykk (trykk påført karet fra utsiden er lik det gjennomsnittlige arterielle trykket). Beregningen ble utført som følger - diastolisk trykk pluss 1/3 pulstrykk. Denne responsen til arterien på eksternt trykk er ikke endotelavhengig. Valget av trykk påført fra utsiden til arterien tillater ikke bare en test med reaktiv hyperemi i henhold til PPG-signaldynamikken i det mest optimale området av arteriens etterlevelse, men har også sin egen diagnostiske verdi. Fjerning av en familie av PPG-kurver ved forskjellige verdier av transmuralt trykk gir informasjon om arteriens reologiske egenskaper. Denne informasjonen gjør det mulig å skille endringer knyttet til den autoregulerende effekten av glattmuskelapparatet i arterieveggen i form av en økning i diameter fra arteriens elastiske egenskaper. En økning i arteriens diameter fører til en økning i den konstante komponenten), på grunn av det større volumet av blod i målområdet. Pulskomponenten i signalet reflekterer økningen i blodvolum i systole. PPG-amplituden bestemmes av arterieveggens etterlevelse under passasjen av trykkpulsbølgen. Arteriens lumen som sådan påvirker ikke amplituden til PPG-signalet. Det er ingen fullstendig parallellitet mellom økningen i karets diameter og veggens samsvar med en endring i transmuralt trykk.
Ved lavt transmuralt trykk blir arterieveggen mindre stiv sammenlignet med dens mekaniske egenskaper, bestemt ved fysiologiske verdier av blodtrykk.
Optimalisering av testen med verdien av transmuralt trykk øker dens følsomhet betydelig, noe som gjør det mulig å oppdage patologi på de tidligste stadiene av endoteldysfunksjon. Den høye sensitiviteten til testen vil gjøre det mulig å effektivt evaluere gjennomføringen av farmakologisk terapi rettet mot å korrigere endoteldysfunksjon.
Med en økning i trykket i mansjetten opp til 100 mm Hg. det var en konstant økning i signalet, den maksimale signalamplituden ble bestemt til 100 mm Hg. En ytterligere økning i trykket i mansjetten førte til en reduksjon i amplituden til PPG-signalet. Redusert trykk opp til 75 mm Hg. ble ledsaget av en 50 % reduksjon i PPG-signalamplituden. Mansjetttrykket endret også formen på PPG-signalet (se fig. 3).
Endringen i formen til PPG-signalet besto i en kraftig økning i økningshastigheten i den systoliske stigningen med en samtidig forsinkelse i øyeblikket for begynnelsen av stigningen. Disse formendringene gjenspeiler effekten av mansjetten på overføringen av trykkpulsbølgen. Dette fenomenet oppstår på grunn av subtraksjon av trykket fra pulsbølgen, verdien av mansjetttrykket.
Å heve armen i forhold til "trykklikhetspunktet" (hjertenivå) eliminerer bruken av eksternt påført trykk (spenning) ved hjelp av mansjetten. Å heve armen fra "punktet med likt trykk" til en posisjon strukket oppover øker PPG-amplituden. Påfølgende senking av hånden til det opprinnelige nivået reduserer amplituden til det opprinnelige nivået.
En viktig faktor som påvirker størrelsen på transmuralt trykk er tyngdekraften. Det transmurale trykket i den digitale arterien til den løftede hånden er mindre enn trykket i samme arterie på hjertets nivå av produktet av blodtettheten, tyngdeakselerasjonen og avstanden fra "trykkutjevningspunktet":
hvor Ptrh er det transmurale trykket i den digitale arterien til den løftede hånden,
Ptrho - transmuralt trykk i den digitale arterien lokalisert på nivå med hjertet, p - blodtetthet (1,03 g / cm), g - tyngdeakselerasjon (980 cm / sek), h - avstand fra punktet med likt trykk til digital arterie av den hevede armen (90 cm). Ved en gitt avstand fra "punktet for trykklikhet" er trykket til en stående person med løftet hånd 66 mm Hg. under middeltrykket i den digitale arterien, målt på nivå med hjertet.
Dermed er det mulig å redusere det transmurale trykket ved å øke trykket som påføres fra utsiden eller ved å redusere trykket i karet. Det er ganske enkelt å avlaste trykket i den digitale arterien. For å gjøre dette, må du heve hånden over hjertets nivå. Ved gradvis å heve armen reduserer vi det transmurale trykket i den digitale arterien. I dette tilfellet øker amplituden til PPG-signalet kraftig. I den løftede hånden kan gjennomsnittstrykket i den digitale arterien falle til 30 mm Hg, mens når hånden er i nivå med hjertet er det lik 90 mm Hg. Det transmurale trykket i arteriene i underbenet kan være fire ganger det i arteriene til den hevede armen. Effekten av hydrostatisk trykk på verdien av transmuralt trykk kan brukes i en funksjonstest for å vurdere de viskoelastiske egenskapene til arterieveggen.
De patenterte oppfinnelsene har følgende fordeler:
1) trykket for okklusjonstesten velges individuelt for hver pasient,
2) informasjon er gitt om de viskoelastiske egenskapene til arteriell seng (i henhold til avhengigheten av amplituden til PG-signalet på trykk (innsats)),
3) forbedret signal-til-støy-forhold er gitt,
4) okklusjonstesten utføres i det mest optimale området av arteriens etterlevelse,
5) oppfinnelser gjør det mulig å få informasjon om de reologiske egenskapene til en arterie ved å fjerne en familie av PPG-kurver ved forskjellige verdier av transmuralt trykk,
6) oppfinnelser øker følsomheten til testen, og derfor påliteligheten til vurderingen av endotelfunksjonen,
7) tillate å identifisere patologi på de tidligste stadiene av endoteldysfunksjon,
8) tillate å pålitelig vurdere effektiviteten av farmakoterapien.
1. En metode for ikke-invasiv bestemmelse av endotelfunksjon, inkludert å utføre en okklusjonstest, hvor et trykk som overstiger det systoliske trykket til pasienten dannes i mansjetten som påføres proksimalt til lokaliseringsområdet til lemmet, og okklusjonen utføres i 5 minutter, karakterisert ved at i det første trinnet en reduksjon i transmuralt trykk i lemmen, blir amplitudene til de pletysmografiske signalene registrert ved forskjellige trykk, trykket bestemmes ved hvilket amplituden til det pletysmografiske signalet er maksimal, deretter reduseres trykket til en verdi som tilsvarer en spesifisert prosentandel av maksimal amplitude, i det andre trinnet utføres en okklusiv test, og det dannes et trykk som overstiger det systoliske trykket til testpersonen, minst 50 mm Hg , deretter etter okklusjonstesten, blir det registrerte pletysmografiske signalet analysert med samtidig bruk av amplitude- og tidsanalyse i henhold til dataene hentet fra referansen y og testede kanaler.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det transmurale trykket reduseres ved å påføre en trykkmansjett på delen av lemmen.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trykket på vevet i lemmet økes diskret med et trinn på 5 mm Hg. og en trinnvarighet på 5-10 s, mens amplituden til det pletysmografiske signalet registreres.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at for å redusere det transmurale trykket i arterien som lokaliseres, reduseres det hydrostatiske trykket ved å heve lemmet til en forutbestemt høyde i forhold til hjertets nivå.
5. Fremgangsmåten ifølge krav 1, karakterisert ved at etter valg av verdien av det transmurale trykket, hvor amplituden til det pletysmografiske signalet er 50 % av den maksimalt mulige verdien, i den okklusive mansjetten installert proksimalt til arterien som skal lokaliseres , dannes et suprasystolisk trykk, det pletysmografiske signalet registreres.
6. Fremgangsmåten ifølge krav 5, karakterisert ved at etter minst 5 minutters eksponering av okklusalmansjetten installert proksimalt til arterien som skal lokaliseres, frigjøres trykket i den til null, og registrering av endringer i det pletysmografiske signalet utføres samtidig av to, referansen og emnet, kanaler i minst 3 minutter.
7. Fremgangsmåten ifølge krav 1, karakterisert ved at når man utfører amplitudeanalysen, størrelsen på signalamplituden i referansen og de testede kanalene, stigningshastigheten til signalamplituden i den testede kanalen, forholdet mellom Amplituder av signalene oppnådd ved maksimum ved forskjellige verdier av transmuraltrykket med maksimal signalstørrelse sammenlignes, oppnådd etter okklusjonstesten.
8. Fremgangsmåten ifølge krav 1, karakterisert ved at under den tidsmessige analysen sammenlignes de pletysmografiske kurver oppnådd fra referansen og de testede kanalene, signalnormaliseringsprosedyren utføres, og deretter bestemmes forsinkelsestiden eller faseforskyvningen.
9. En enhet for ikke-invasiv bestemmelse av endotelfunksjon, inkludert en sensorenhet, laget to-kanals og i stand til å registrere pulskurver fra perifere arterier, en enhet for å skape trykk, laget med mulighet for å skape et trinnvis økende trykk i mansjett, og en elektronisk enhet laget med evnen til å bestemme trykket i mansjetten som tilsvarer den maksimale amplituden til det pletysmografiske signalet, og kontroll av den trykkgenererende enheten for å etablere trykket i mansjetten som tilsvarer amplituden til det pletysmografiske signalet, som er en forhåndsbestemt prosentandel av maksimal amplitude, mens sensorenheten er koblet til den elektroniske enheten, til hvis utgang den trykkgenererende enheten er koblet.
10. Anordningen ifølge krav 9, karakterisert ved at den trykkgenererende enheten er konfigurert til å skape et trinnvis økende trykk i mansjetten med et trinn på 5 mm Hg og en trinnvarighet på 5-10 sekunder.
11. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at hver kanal i sensorenheten inkluderer en infrarød diode og en fotodetektor anordnet med mulighet for å registrere et lyssignal som passerer gjennom målområdet.
12. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at hver kanal i sensorenheten inkluderer en infrarød diode og en fotodetektor plassert slik at den registrerer et spredt lyssignal reflektert fra målområdet.
13. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at sensorenheten omfatter impedanselektroder, eller Hall-sensorer, eller et elastisk rør fylt med et elektrisk ledende materiale.
14. Anordning ifølge krav 11, karakterisert ved at fotodetektoren er forbundet med et filter som er i stand til å separere pulskomponenten fra det totale signalet.
Oppfinnelsen vedrører medisin og fysiologi og kan brukes til en omfattende vurdering av nivået av fysisk ytelse til praktisk talt friske personer over 6 år med forskjellige kondisjonsnivåer, uten begrensninger på helsetilstander.
Oppfinnelsen vedrører medisin, nemlig funksjonell diagnostikk, og kan brukes for ikke-invasiv bestemmelse av endotelfunksjon
Laster inn ...