1 SBEE HPE „Universitatea Medicală de Stat Kuban a Ministerului Sănătății și Dezvoltării Sociale al Federației Ruse”, Krasnodar
Revizuirea ia în considerare problema funcțiilor fiziologice ale endoteliului vascular. Istoria studierii funcțiilor endoteliului vascular a început în 1980, când oxidul nitric a fost descoperit de R. Furshgot și I. Zawadzki. În 1998, s-a format o bază teoretică pentru o nouă direcție a cercetării fundamentale și clinice - dezvoltarea implicării endoteliului în patogeneza hipertensiunii arteriale și a altor boli cardiovasculare, precum și modalități de corectare eficientă a disfuncției acestuia. Articolul trece în revistă principalele lucrări privind rolul fiziologic al endotelinelor, oxidului nitric, angiotensinei II și a altor substanțe endoteliale biologic active. Este subliniată gama de probleme asociate cu studiul endoteliului deteriorat ca potențial marker pentru dezvoltarea a numeroase boli.
substanțe biologic active
dilatatoare
constrictoare
oxid de azot
endoteliu
1. Gomazkov O.A. Endoteliu - arbore endocrin // Natura. - 2000. - Nr. 5.
2. Menshchikova E.V., Zenkov N.K. Stresul oxidativ în inflamație // Uspekhi sovrem. biol. - 1997. - T. 117. - S. 155-171.
3. Odyvanova L.R., Sosunov A.A., Gatchev Ya. Oxid nitric (NO) în sistemul nervos // Uspekhi sovrem. biol. - 1997. - Nr. 3. – P. 374‒389.
4. Reutov V.P. Ciclul oxidului nitric în corpul mamiferelor // Uspekhi sovrem. biol. - 1995. - Nr. 35. - S. 189-228.
5 Cooke J.P. Dimetilarginina asimetrică: markerul Uber? // Circulație. - 2004. - Nr. 109. - R. 1813.
6. Davignon J., Ganz P. Role of endothelial dysfunction in atherosclerosis // Circulation. - 2004. - Nr. 109. - R. 27.
7. De Caterina R. Disfuncții endoteliale: numitori comuni în boala vasculară // Opinia curentă în lipidologie. – 2000. Vol. 11, nr 1. - R. 9-23.
8. Kawashima S. Cele două fețe ale sintetazei oxid nitric endotelial în patofiziologia aterosclerozei // Endoteliul. - 2004. Vol. 11, nr 2. - R. 99-107.
9. Libby P. Inflamaţie în ateroscleroză // Natura. - 2002. - Vol. 420, nr 6917. - R. 868-874.
10. Tan K.C.B., Chow W.S., Ai V.H.G. Efectele antagonistului receptorului de angiotensină II asupra funcției vasomotorii endoteliale și excreției urinare de albumină la pacienții cu diabet zaharat de tip 2 cu microalbuminurie// Cercetări și recenzii asupra metabolismului diabetului. - 2002. - Vol. 18, nr 1. - R. 71-76.
Endoteliul este un organ endocrin activ, cel mai mare din organism, împrăștiat difuz împreună cu vasele în toate țesuturile. Endoteliul, conform definiției clasice a histologilor, este un strat cu un singur strat de celule specializate care acoperă întregul arbore cardiovascular din interior, cântărind aproximativ 1,8 kg. Un trilion de celule cu cele mai complexe funcții biochimice, inclusiv sisteme pentru sinteza proteinelor și substanțelor cu greutate moleculară mică, receptori, canale ionice.
Endoteliocitele sintetizează substanțe care sunt importante pentru controlul coagulării sângelui, reglarea tonusului vascular, tensiunea arterială, funcția de filtrare a rinichilor, activitatea contractilă a inimii și sprijinul metabolic al creierului. Endoteliul este capabil să răspundă la impactul mecanic al sângelui care curge, la mărimea tensiunii arteriale în lumenul vasului și la gradul de tensiune al stratului muscular al vasului. Celulele endoteliale sunt sensibile la influențele chimice, care pot duce la creșterea agregării și aderenței celulelor sanguine circulante, dezvoltarea trombozei și sedimentarea conglomeratelor lipidice (Tabelul 1).
Toți factorii endoteliali sunt împărțiți în cei care provoacă contracția și relaxarea stratului muscular al peretelui vascular (constrictori și dilatatori). Principalii constrictori sunt enumerați mai jos.
Endotelina mare, un precursor inactiv al endotelinei care conține 38 de resturi de aminoacizi, are o activitate vasoconstrictoare mai puțin pronunțată (comparativ cu endotelina) in vitro. Prelucrarea finală a endotelinei mari este efectuată cu participarea enzimei de conversie a endotelinei.
Endotelina (ET). Cercetătorul japonez M. Yanagasawa și colab. (1988) au descris o nouă peptidă endotelială care contractă activ celulele musculare netede vasculare. Peptida descoperită, numită ET, a devenit imediat subiectul unui studiu intensiv. ET este unul dintre cei mai populari regulatori bioactivi de pe listă astăzi. Această substanță cu cea mai puternică activitate vasoconstrictivă se formează în endoteliu. În organism există mai multe forme ale peptidei, care diferă în mici nuanțe ale structurii chimice, dar sunt foarte diferite în ceea ce privește localizarea în organism și activitatea fiziologică. Sinteza ET este stimulată de trombină, adrenalină, angiotensină (AT), interleukine, factori de creștere celulară etc. În cele mai multe cazuri, ET este secretată din endoteliu „în interior”, către celulele musculare, unde sunt localizați receptorii ETA sensibili la acesta. . O parte mai mică a peptidei sintetizate, interacționând cu receptorii de tip ETB, stimulează sinteza NO. Astfel, unul și același factor reglează două reacții vasculare opuse (constricție și dilatare) realizate prin mecanisme chimice diferite.
tabelul 1
Factori sintetizați în endoteliu și care reglează funcția acestuia
|
Factori care cauzează contracția și relaxarea stratului muscular al peretelui vascular |
|
|
Constrictori |
dilatatoare |
|
Endotelina mare (bET) |
oxid nitric (NO) |
|
Angiotensină II (AT II) |
Endotelina mare (bET) |
|
Tromboxan A2 (TxA2) |
Prostaciclina (PGI2) |
|
Prostaglandina H2 (PGH2) |
Factorul de depolarizare a endotelinei (EDHF) |
|
Angiotensină I (AT I) |
|
|
Adrenomedulină |
|
|
Factori procoagulanti si anticoagulanti |
|
|
Protrombogen |
Antitrombogen |
|
Factorul de creștere a trombocitelor (TGFβ) |
oxid nitric (NO) |
|
Inhibitor tisular al activatorului plasminogenului (ITAP) |
Activator tisular al plasminogenului (TPA) |
|
Factorul Willebrand (VIII factor de coagulare) |
Prostaciclina (PGI2) |
|
Angiotensină IV (AT IV) |
Trombomodulină |
|
Endotelina I (ET I) |
|
|
fibronectina |
|
|
Trombospondină |
|
|
Factorul de activare a trombocitelor (PAF) |
|
|
Factori care afectează creșterea vaselor de sânge și a celulelor musculare netede |
|
|
Stimulante |
Inhibitori |
|
Endotelina I (ET I) |
oxid nitric (NO) |
|
Angiotensină II (AT II) |
Prostaciclina (PGI2) |
|
radicali superoxidici |
Peptida natriuretică C |
|
Factorul de creștere endotelial (ECGF) |
Inhibitori de creștere asemănătoare heparinei |
|
Factori proinflamatori și antiinflamatori |
|
|
Proinflamator |
Antiinflamator |
|
Factorul de necroză tumorală α (TNF-α) |
oxid nitric (NO) |
|
radicali superoxidici |
|
|
Proteina C reactivă (C-RP) |
|
Pentru ET, au fost identificate subtipuri de receptor care nu sunt similare în localizarea celulară și declanșează reacții biochimice „semnal”. O regularitate biologică este clar urmărită, atunci când aceeași substanță, în special ET, reglează diferite procese fiziologice (Tabelul 2).
ET este un grup de polipeptide format din trei izomeri (ET-1, ET-2, ET-3), care diferă în unele variații și secvență de aminoacizi. Există o similitudine puternică între structura ET și unele peptide neurotoxice (otrăvuri de scorpioni, șerpi grozavi).
Principalul mecanism de acțiune al tuturor ET-urilor este creșterea conținutului de ioni de calciu în citoplasma celulelor musculare netede vasculare, ceea ce provoacă:
- stimularea tuturor fazelor hemostazei, începând cu agregarea trombocitară și terminând cu formarea unui tromb roșu;
- contracția și creșterea mușchiului neted vascular, ducând la vasoconstricție și îngroșarea peretelui vaselor și la scăderea diametrului acestora.
masa 2
Subtipuri de receptori ET: localizare, efecte fiziologice
și implicarea intermediarilor secundari
Efectele ET sunt ambigue și determinate de o serie de motive. Cel mai activ izomer este ET-1. Se formează nu numai în endoteliu, ci și în mușchii netezi vasculari, neuroni, glia, celulele mezengiale ale rinichilor, ficatului și altor organe. Timpul de înjumătățire - 10-20 minute, în plasma sanguină - 4-7 minute. ET-1 este implicat într-o serie de procese patologice: infarct miocardic, aritmii cardiace, hipertensiune pulmonară și sistemică, ateroscleroză etc.
Endoteliul deteriorat sintetizează cantități mari de ET provocând vasoconstricție. Dozele mari de ET duc la modificări semnificative ale hemodinamicii sistemice: scăderea frecvenței cardiace și a volumului inimii, creșterea rezistenței vasculare cu 50% în circulația sistemică și cu 130% în cea mică.
Angiotensina II (AT II) este o peptidă activă fiziologic cu efect prohipertensiv. Acesta este un hormon care se formează în sângele uman atunci când sistemul renină-angiotensină este activat și este implicat în reglarea tensiunii arteriale și a metabolismului apă-sare. Acest hormon determină constricția arteriolelor eferente ale glomerulilor. Crește reabsorbția de sodiu și apă în tubii renali. AT II îngustează arterele și venele și, de asemenea, stimulează producția de hormoni precum vasopresina și aldosteronul, ceea ce duce la creșterea presiunii. Activitatea vasoconstrictoare a AT II este determinată de interacțiunea sa cu receptorul AT I.
Tromboxan A2 (TxA 2) - promovează agregarea rapidă a trombocitelor, crescând disponibilitatea receptorilor lor pentru fibrinogen, care activează coagularea, provoacă vasospasm și bronhospasm. În plus, TxA2 este un mediator în formarea tumorii, tromboză și astm. TxA2 este, de asemenea, produs de mușchii netezi vasculari, trombocite. Unul dintre factorii care stimulează eliberarea de TxA2 este calciul, care este eliberat în cantități mari din trombocite la începutul agregării acestora. TxA2 în sine crește conținutul de calciu din citoplasma trombocitelor. În plus, calciul activează proteinele contractile plachetare, ceea ce sporește agregarea și degranularea acestora. Activează fosfolipaza A2, care transformă acidul arahidonic în prostaglandine G2, H2 - vasoconstrictoare.
Prostaglandina H2 (PGH2) - are o activitate biologică pronunțată. Stimulează agregarea trombocitelor și provoacă contracția mușchilor netezi cu formarea de vasospasm.
Un grup de substanțe numite dilatatoare este reprezentat de următoarele substanțe biologic active.
Oxidul nitric (NO) este o moleculă fără încărcare și cu greutate moleculară mică, capabilă să se difuzeze rapid și să pătrundă liber prin straturile celulare dense și spațiile intercelulare. Conform structurii sale, NO conține un electron nepereche, are o activitate chimică ridicată și reacționează ușor cu multe structuri celulare și componente chimice, ceea ce provoacă o varietate excepțională a efectelor sale biologice. NO poate provoca efecte diferite și chiar opuse în celulele țintă, care depinde de prezența unor factori suplimentari: starea redox și proliferativă și o serie de alte condiții. NO afectează sistemele efectoare care controlează proliferarea celulară, apoptoza și diferențierea, precum și rezistența acestora la stres. NO acționează ca intermediar în transmiterea semnalului paracrin. Acțiunea NO provoacă un răspuns rapid și relativ scurt în celulele țintă datorită scăderii nivelului de calciu, precum și a efectelor pe termen lung datorate inducerii anumitor gene. În celulele țintă, NO și derivații săi activi, cum ar fi peroxinitrit, acționează asupra proteinelor care conțin hem, centrii fier-sulf și tioli activi și, de asemenea, inhibă enzimele fier-sulf. În plus, NO este considerat unul dintre mesagerii semnalizării intra- și intercelulare în sistemul nervos central și periferic și este considerat ca un regulator al proliferării limfocitelor. NO endogen este o componentă importantă a sistemului care reglează homeostazia calciului în celule și, în consecință, activitatea proteine kinazelor dependente de Ca2+. Formarea NO în organism are loc în timpul oxidării enzimatice a L-argininei. Sinteza NO este realizată de o familie de hemoproteine asemănătoare citocromului P-450 - NO-sintaze.
Conform definiției unui număr de cercetători - NU - „Ianus cu două fețe”:
- NO îmbunătățește atât procesele de peroxidare a lipidelor (LPO) în membranele celulare, cât și lipoproteinele serice și le inhibă;
- NO provoacă vasodilatație dar poate provoca și vasoconstricție;
- NO induce apoptoza dar are un efect protector împotriva apoptozei induse de alți agenți;
- NO este capabil să moduleze dezvoltarea răspunsului inflamator și să inhibe fosforilarea oxidativă în mitocondrii și sinteza ATP.
Prostaciclina (PGI2) - este produsă predominant în endoteliu. Sinteza prostaciclinei are loc constant. Inhibă agregarea plachetară, în plus, are un efect vasodilatator prin stimularea receptorilor specifici de pe celulele musculare netede vasculare, ceea ce duce la creșterea activității adenilat-ciclazei în acestea și la creșterea formării cAMP în ele.
Factorul hiperpolarizant dependent de endoteliu (EDHF) - în structura sa, nu este identificat ca NO sau prostaciclină. EDHF determină hiperpolarizarea stratului muscular neted al peretelui arterial și, în consecință, relaxarea acestuia. G. Edwards şi colab. (1998) au descoperit că EDHF nu este altceva decât K+, care este secretat de celulele endoteliale în spațiul mioendotelial al peretelui arterei atunci când acesta din urmă este expus unui stimul adecvat. EDHF este capabil să joace un rol important în reglarea tensiunii arteriale.
Adrenomedulină este conținută în peretele vascular, atât în atrii, cât și în ventriculii inimii, în lichidul cefalorahidian. Există indicii că adrenomedulina poate fi sintetizată de plămâni și rinichi. Adrenomedulina stimulează producerea de NO de către endoteliu, care favorizează vasodilatația, dilată vasele renale și crește rata de filtrare glomerulară și diureza, crește natriureza, reduce proliferarea celulelor musculare netede, previne dezvoltarea hipertrofiei și remodelarea miocardului și a sângelui. vaselor, inhibă sinteza aldosteronului și ET.
Următoarea funcție a endoteliului vascular este participarea la reacțiile de hemostază datorită eliberării de factori protrombogenici și antitrombogenici.
Grupul factorilor protrombogeni este reprezentat de următorii agenți.
Factorul de creștere a trombocitelor (PDGF) este cel mai bine studiat membru al grupului de factori de creștere a proteinelor. PDGF poate modifica starea proliferativă a celulei, afectând intensitatea sintezei proteinelor, dar fără a afecta îmbunătățirea transcripției genelor de răspuns timpuriu, cum ar fi c-myc și c-fos. Trombocitele în sine nu sintetizează proteine. Sinteza și procesarea PDGF se realizează în megacariocite - celule de măduvă osoasă, precursori ai trombocitelor - și este stocată în α-granule trombocite. În timp ce PDGF se află în interiorul trombocitelor, este inaccesibil altor celule, totuși, atunci când interacționează cu trombina, are loc activarea trombocitelor, urmată de eliberarea conținutului în ser. Trombocitele sunt principala sursă de PDGF în organism, dar, în același timp, s-a demonstrat că și alte celule pot sintetiza și secreta acest factor: acestea sunt în principal celule de origine mezenchimală.
Tissue plasminogen activator inhibitor-1 (ITAP-1) - produs de endoteliocite, celule musculare netede, megacariocite și celule mezoteliale; se depune în trombocite într-o formă inactivă și este o serpină. Nivelul ITAP-1 din sânge este reglat foarte precis și crește în multe condiții patologice. Producția sa este stimulată de trombină, factor de creștere transformator β, factor de creștere a trombocitelor, IL-1, TNF-α, factor de creștere asemănător insulinei, glucocorticoizi. Funcția principală a ITAP-1 este de a limita activitatea fibrinolitică la locația dopului hemostatic prin inhibarea tPA. Acest lucru se realizează cu ușurință datorită conținutului său mai mare în peretele vascular în comparație cu activatorul de plasminogen tisular. Astfel, la locul leziunii, trombocitele activate secretă o cantitate excesivă de ITAP-1, prevenind liza prematură a fibrinei.
Inhibitorul tisular al activatorului 2 al plasminogenului (ITAP-2) este principalul inhibitor al urokinazei.
Factorul Von Willebrand (VIII - vWF) - sintetizat în endoteliu și megacariocite; stimulează debutul formării trombilor: favorizează atașarea receptorilor plachetari la colagenul vascular și la fibronectină, sporește aderența și agregarea trombocitelor. Sinteza și eliberarea acestui factor crește sub influența vasopresinei, cu afectarea endoteliului. Deoarece toate condițiile de stres cresc eliberarea de vasopresină, atunci în condiții de stres, condiții extreme, trombogenitatea vasculară crește.
AT II este metabolizat rapid (timp de înjumătățire - 12 minute) cu participarea aminopeptidazei A cu formarea AT III și apoi sub influența aminopeptidazei N - angiotensină IV, care au activitate biologică. AT IV, probabil, este implicat în reglarea hemostazei, mediază inhibarea filtrării glomerulare.
Un rol important îl joacă fibronectina, o glicoproteină formată din două lanțuri legate prin legături disulfurice. Este produs de toate celulele peretelui vascular, trombocite. Fibronectina este un receptor pentru factorul de stabilizare a fibrinei. Promovează aderența trombocitelor, participând la formarea unui cheag alb de sânge; leagă heparina. Prin alăturarea fibrinei, fibronectina îngroașă trombul. Sub acțiunea fibronectinei, celulele musculare netede, epiteliocitele și fibroblastele își măresc sensibilitatea la factorii de creștere, care pot determina îngroșarea peretelui muscular al vaselor de sânge și o creștere a rezistenței vasculare periferice totale.
Trombospondina este o glicoproteină care nu este produsă numai de endoteliul vascular, ci se găsește și în trombocite. Formează complexe cu colagenul, heparina, fiind un puternic factor de agregare care mediază aderența trombocitelor la subendoteliu.
Factorul de activare a trombocitelor (PAF) - se formează în diferite celule (leucocite, celule endoteliale, mastocite, neutrofile, monocite, macrofage, eozinofile și trombocite), se referă la substanțe cu efect biologic puternic.
PAF este implicat în patogeneza reacțiilor alergice imediate. Stimulează agregarea plachetară cu activarea ulterioară a factorului XII (factor Hageman). Factorul XII activat, la rândul său, activează formarea kininelor, dintre care cea mai importantă este bradikinina.
Grupul factorilor antitrombogeni este reprezentat de următoarele substanțe biologic active.
Activator tisular de plasminogen (tPA, factor III, tromboplastina, TPA) - serin proteaza catalizează conversia proenzimei plasminogenului inactiv în enzimă plasmină activă și este o componentă importantă a sistemului de fibrinoliză. tPA este una dintre enzimele cel mai frecvent implicate în distrugerea membranei bazale, a matricei extracelulare și în invazia celulară. Este produs de endoteliu și este localizat în peretele vascular. tPA este o fosfolipoproteină, un activator endotelial eliberat în fluxul sanguin ca răspuns la diferiți stimuli.
Funcțiile principale sunt reduse la inițierea activării mecanismului extern de coagulare a sângelui. Are o mare afinitate pentru F.VII care circulă în sânge. În prezența ionilor de Ca2+, TAP formează un complex cu f.VII, provocând modificări conformaționale ale acestuia și transformându-i pe acesta din urmă în serin protează f.VIIa. Complexul rezultat (f.VIIa-T.f.) transformă f.X în serin protează f.Xa. Complexul TAP-factor VII este capabil să activeze atât factorul X, cât și factorul IX, care în cele din urmă promovează formarea trombinei.
Trombomodulina este un proteoglican care se găsește în vasele de sânge și este un receptor pentru trombină. Complexul echimolar trombină-trombomodulină nu determină conversia fibrinogenului în fibrină, accelerează inactivarea trombinei de către antitrombina III și activează proteina C, unul dintre anticoagulantele fiziologice ale sângelui (inhibitorii coagularii sângelui). În combinație cu trombina, trombomodulina funcționează ca un cofactor. Trombina asociată cu trombomodulină, ca urmare a modificării conformației centrului activ, devine mai sensibilă la inactivarea acesteia de către antitrombina III și își pierde complet capacitatea de a interacționa cu fibrinogenul și de a activa trombocitele.
Starea lichidă a sângelui se menține datorită mișcării acestuia, adsorbției factorilor de coagulare de către endoteliu și, în final, datorită anticoagulantelor naturale. Cele mai importante dintre acestea sunt antitrombina III, proteina C, proteina S și un inhibitor al mecanismului extern de coagulare.
Antitrombina III (AT III) - neutralizează activitatea trombinei și a altor factori de coagulare a sângelui activați (factorul XIIa, factorul XIa, factorul Xa și factorul IXa). În absența heparinei, complexarea AT III cu trombina are loc lent. Când resturile de lizină AT III se leagă de heparină, în molecula acesteia apar schimbări conformaționale, care contribuie la interacțiunea rapidă a situsului reactiv AT III cu situsul activ al trombinei. Această proprietate a heparinei stă la baza acțiunii sale anticoagulante. AT III formează complexe cu factori de coagulare a sângelui activați, blocând acțiunea acestora. Această reacție în peretele vascular și pe celulele endoteliale este accelerată de molecule asemănătoare heparinei.
Proteina C este o proteină dependentă de vitamina K, sintetizată în ficat, care se leagă de trombomodulină și este transformată de trombină într-o protează activă. Interacționând cu proteina S, proteina C activată distruge factorul Va și factorul VIIIa, oprind formarea fibrinei. Proteina C activată poate stimula, de asemenea, fibrinoliza. Nivelul de proteină C nu este la fel de puternic asociat cu tendința de tromboză precum nivelul AT III. În plus, proteina C stimulează eliberarea activatorului de plasminogen tisular de către celulele endoteliale. Proteina S este un cofactor pentru proteina C.
Proteina S este un factor al complexului de protrombină, un cofactor al proteinei C. O scădere a nivelului de AT III, proteinei C și proteinei S sau anomaliile lor structurale duc la creșterea coagularii sângelui. Proteina S - vitamina K - proteina plasmatica monocatena dependenta, este un cofactor al proteinei C activate, impreuna cu care regleaza rata de coagulare a sangelui. Proteina S este sintetizată în hepatocite, celule endoteliale, megacariocite, celule Leiding și, de asemenea, în celulele creierului. Proteina S funcționează ca un cofactor non-enzimatic pentru proteina C activată, o serin protează implicată în degradarea proteolitică a factorilor Va și VIIIa.
Toți factorii care afectează creșterea vaselor de sânge și a celulelor musculare netede sunt împărțiți în stimulente și inhibitori. Principalii stimulenți sunt enumerați mai jos.
Forma activă cheie a oxigenului este radicalul anion superoxid (Ō2), care se formează atunci când un electron este adăugat la molecula de oxigen în starea fundamentală. Ō2 este periculos prin faptul că poate deteriora proteinele care conțin clustere de fier-sulf, cum ar fi aconitaza, succinat dehidrogenaza și NADH-ubichinona oxidoreductaza. La valorile pH acide, Ō2 poate fi protonat pentru a forma un radical peroxid mai reactiv. Adăugarea a doi electroni la o moleculă de oxigen sau a unui electron la Ō2 duce la formarea de H2O2, care este un agent oxidant moderat puternic.
Pericolul oricăror compuși reactivi depinde în mare măsură de stabilitatea acestora. Ō2 format exogen poate pătrunde în celulă și (împreună cu cele endogene) poate participa la reacții care duc la diferite daune: peroxidarea acizilor grași nesaturați, oxidarea grupelor proteice SH, deteriorarea ADN-ului etc.
Factorul de creștere a celulelor endoteliale (beta-Endothelial Cell Growth Factor) - are proprietățile unui factor de creștere al celulelor endoteliale. 50% din secvența de aminoacizi a moleculei ECGF corespunde structurii factorului de creștere a fibroblastelor (FGF). Ambele peptide prezintă, de asemenea, afinitate similară cu heparina și activitate angiogenă in vivo. Factorul de creștere a fibroblastelor de bază (bFGF) este considerat unul dintre inductorii importanți ai angiogenezei tumorale.
Principalii inhibitori ai creșterii vaselor de sânge și a celulelor musculare netede sunt reprezentați de următoarele substanțe.
Peptida natriuretică endotelială C - este produsă în principal în endoteliu, dar se găsește și în miocardul atriilor, ventriculilor și rinichilor. CNP are un efect vasoactiv, care este secretat de celulele endoteliale și afectează paracrin receptorii celulelor musculare netede, provocând vasodilatație. Sinteza CNP este îmbunătățită în condițiile deficienței de NO, care are o importanță compensatorie în dezvoltarea hipertensiunii arteriale și a aterosclerozei.
Macroglobulina α2 este o glicoproteină care aparține α2-globulinelor și este un singur lanț polipeptidic cu o greutate moleculară de 725.000 kDa. Neutralizează plasmina rămasă neinactivată după interacțiunea cu α2-antiplasmina. Inhibă activitatea trombinei.
Cofactorul II de heparină este o glicoproteină, o polipeptidă cu un singur lanț cu o greutate moleculară de 65.000 kDa. Concentrația sa în sânge este de 90 mcg/ml. Inactivează trombina, formând un complex cu aceasta. Reacția este foarte accelerată în prezența sulfatului de dermatan.
Endoteliul vascular produce, de asemenea, factori care influențează dezvoltarea și evoluția inflamației.
Ele sunt împărțite în proinflamatorii și antiinflamatorii. Mai jos sunt factorii proinflamatori.
Factorul de necroză tumorală-α (TNF-α, cachectina) este un pirogen care dublează în mare măsură acțiunea IL-1, dar joacă și un rol important în patogenia șocului septic cauzat de bacteriile gram-negative. Sub influența TNF-α, formarea H2O2 și a altor radicali liberi de către macrofage și neutrofile crește brusc. În inflamația cronică, TNF-α activează procesele catabolice și astfel contribuie la dezvoltarea cașexiei.
Efectul citotoxic al TNF-α asupra celulei tumorale este asociat cu degradarea ADN-ului și funcționarea mitocondrială afectată.
Proteina C reactivă (C-RP) poate servi ca un indicator al disfuncției endoteliale. S-au acumulat suficiente informații cu privire la relația dintre CRP și dezvoltarea leziunilor peretelui vascular și implicarea directă a acesteia în acest proces. Având în vedere acest lucru, nivelul C-RP este considerat astăzi ca un predictor de încredere al complicațiilor bolilor vasculare ale creierului (accident vascular cerebral), inimii (atac de cord) și tulburărilor vasculare periferice. C-RP mediază etapele inițiale ale afectarii peretelui vascular: activarea moleculelor de adeziune endotelială (ICAM-l, VCAM-l), secreția de factori chemotactici și proinflamatori (MCP-1 - proteina chemotactică pentru macrofage, IL-6), promovarea recrutării și aderării celulelor imune la endoteliu. Participarea C-RP la deteriorarea peretelui vascular este, de asemenea, evidențiată de datele despre depozitele de C-RP găsite în pereții vaselor afectate în infarctul miocardic, ateroscleroză și vasculită.
Principalul factor antiinflamator este oxidul nitric (funcțiile acestuia sunt prezentate mai sus).
Astfel, endoteliul vascular, aflându-se la granița dintre sânge și alte țesuturi ale corpului, își îndeplinește pe deplin principalele funcții datorită substanțelor biologic active: reglarea parametrilor hemodinamici, tromborezistența și participarea la procesele de hemostază, participarea la inflamație și angiogeneză.
În cazul încălcării funcției sau structurii endoteliului, spectrul de substanțe biologic active secretate de acesta se modifică dramatic. Endoteliul începe să secrete agreganți, coagulanți, vasoconstrictori, iar unii dintre aceștia (sistemul renină-angiotensină) afectează întregul sistem cardiovascular. În condiții nefavorabile (hipoxie, tulburări metabolice, ateroscleroză etc.), endoteliul devine inițiatorul (sau modulatorul) multor procese patologice din organism.
Recenzorii:
Berdichevskaya E.M., doctor în științe medicale, profesor, șef. Departamentul de fiziologie, Instituția de învățământ de stat federal de învățământ profesional superior „Universitatea de stat de cultură fizică, sport și turism din Kuban”, Krasnodar;
Bykov I.M., doctor în științe medicale, profesor, șef. Departamentul de biochimie fundamentală și clinică, Instituția de învățământ de la bugetul de stat de învățământ profesional superior, KubGMU al Ministerului Sănătății și Dezvoltării Sociale din Rusia, Krasnodar.
Lucrarea a fost primită de redactori în data de 03.10.2011.
Link bibliografic
Kade A.Kh., Zanin S.A., Gubareva E.A., Turovaya A.Yu., Bogdanova Yu.A., Apsalyamova S.O., Merzlyakova S.N. FUNCȚIILE FIZIOLOGICE ALE ENDOTELIULUI VASCULAR // Cercetare fundamentală. - 2011. - Nr. 11-3. – P. 611-617;URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=29285 (data accesului: 13/12/2019). Vă aducem la cunoștință jurnale publicate de editura „Academia de Istorie Naturală”
Ce este un endoteliu?
Endoteliul
sunt celule speciale care căptuşesc interiorul
suprafața vaselor de sânge, a vaselor limfatice și a cavităților cardiace. Separă fluxul de sânge de straturile mai profunde ale peretelui vascular și servește drept graniță între ele.
Importantă pentru funcționarea normală a diferitelor sisteme ale organismului, inclusiv a celui nervos, este primirea adecvată a „nutrienților” de către toate celulele și neuronii săi cu ajutorul fluxului sanguin.
Pentru ce, starea vaselor mari, mici și mai mici, și mai ales peretele lor interior - endoteliul, este primordială.
Endoteliul este un organ activ. Produce continuu o cantitate mare de substante biologic active (BAS). Ele sunt importante pentru procesul de coagulare a sângelui, reglarea tonusului vascular și stabilizarea tensiunii arteriale. Substanțele biologic active „endoteliale” sunt implicate în procesul de metabolism al creierului, sunt importante pentru funcția de filtrare a rinichilor și contractilitatea miocardică.
Un rol special revine stării de integritate a endoteliului. Deși nu este deteriorat, sintetizează în mod activ diverși factori BAS.
Anti-coagulare, în același timp dilată vasele de sânge și previne creșterea mușchilor netezi care pot îngusta acest lumen.
Endoteliul sănătos sintetizează cantitatea optimă de oxid nitric (NO), care menține vasele de sânge în stare de dilatare și asigură un flux sanguin adecvat, în special creierului.
NO - angio-protector activ, ajută la prevenirea restructurării patologice a peretelui vascular, a progresiei aterosclerozei și a hipertensiunii arteriale, antioxidant, inhibitor al agregării trombocitelor și al aderenței.
Angiotensina II afectează creșterea tonusului vascular, promovează dezvoltarea hipertensiunii arteriale, conversia NO util înun radical oxidant activ care are un efect dăunător.
Endoteliul sintetizează factorii implicați în coagularea sângelui (trombomodulină, factor von Willebrand, trombospondină).
Astfel, substanțele biologic active, produse constant de endoteliu, stau la baza unui flux sanguin adecvat. Ele afectează starea peretelui vascular (spasmul sau relaxarea acestuia) și activitatea factorilor de coagulare.
Un endoteliu care funcționează normal previne aderența trombocitelor (aderarea lor la peretele vasului), agregarea trombocitelor (aderarea lor între ele), reduce coagularea sângelui și spasmul vaselor de sânge.
Dar, atunci când structura sa se modifică, apar și tulburări funcționale. Endoteliul „produce” substanțe active nocive – agreganți, coagulanți, vasoconstrictori – mai mult decât este necesar. Acestea au un efect negativ asupra funcționării întregului sistem circulator, duc la boli, inclusiv boala coronariană, ateroscleroza, hipertensiunea arterială și altele.
Se numește dezechilibru în producția de substanțe active disfuncție endotelială (DE).
DE duce la micro - și macro - angiopatie. În diabetul zaharat, microangiopatia duce la dezvoltarea retino-ului - iar nefropatia, macroangiopatia - la dezvoltarea aterosclerozei cu afectarea vaselor inimii, creierului, arterelor periferice ale extremităților, mai des a celor inferioare. Orice angiopatie este caracterizată de triada „Virchow” - o modificare a endoteliului, o încălcare a sistemului de coagulare și anticoagulare a sângelui și o încetinire a fluxului sanguin.
DE este un dezechilibru între producția de factori vasodilatatori (vasodilatatori), antitrombotici, angioprotectori, pe de o parte, și factori vasoconstrictori (vasoconstrictori), protrombici, proliferativi, pe de altă parte.
DE este, pe de o parte, unul dintre mecanismele patogenetice importante
Cu cât este mai pronunțată, cu atât vasele cerebrale (și toate celelalte organe și țesuturi) suferă, în special cele mai mici și mai mici. Microcirculația este perturbată și celulele primesc nutriția necesară.
Indirect, severitatea DE poate fi judecată după anumiți parametri biochimici ai sângelui - nivelul factorilor care afectează endoteliul. Se numesc mediatori ai leziunilor endoteliale.
Acestea includ hiperglicemia, hiperhomocisteinemia, creșterea trigliceridelor serice, microalbuminuria, nivelurile modificate de citokine din sânge și scăderea concentrației de NO din sânge.
Gradul de modificare a acestor indicatori se corelează cu gradul de disfuncție endotelială și, în consecință, cu severitatea tulburărilor vasculare și riscul apariției diverselor complicații (infarcte, , IHD etc.).
Detectarea în timp util a indicatorilor leziunilor endoteliale va permite luarea în timp util a măsurilor de reducere a acestora și de a efectua mai eficient prevenirea primară și secundară a diferitelor boli ale sistemului circulator și bolilor cerebrovasculare.
Verificare: 4b3029e9e97268e2
31 octombrie 2017 Fără comentarii
Endoteliul și membrana sa bazală acționează ca o barieră histohematică, separând sângele de mediul intercelular al țesuturilor înconjurătoare. În același timp, celulele endoteliale sunt conectate între ele prin complexe conjunctive dense și sub formă de fante. Alături de funcția de barieră, endoteliul asigură schimbul de diferite substanțe între sânge și țesuturile din jur. Procesul de schimb la nivelul capilarelor se realizează cu ajutorul pinocitozei, precum și difuzarea substanțelor prin fereastra și pori. Endotelocitele furnizează componente ale membranei bazale stratului subendotelial: colagen, elastină, laminină, proteaze, precum și inhibitori ai acestora: trombospondină, mucopolizaharide, vigronectină, fibronectină, factor von Willebrand și alte proteine care sunt de mare importanță pentru interacțiunea intercelulară și formarea o barieră difuză care împiedică intrarea sângelui în spațiul extravascular. Același mecanism permite endoteliului să regleze pătrunderea moleculelor active biologic în stratul de mușchi netezi subiacent.
Astfel, căptușeala endotelială poate fi traversată în trei moduri puternic reglementate. În primul rând, unele molecule pot ajunge la celulele musculare netede prin penetrarea joncțiunilor dintre celulele endoteliale. În al doilea rând, moleculele pot fi transportate prin celulele endoteliale prin vezicule (procesul de pinocitoză). În cele din urmă, moleculele solubile în lipide se pot deplasa în interiorul stratului dublu lipidic.
Celulele endoteliale ale vaselor coronare, pe lângă funcția de barieră, sunt dotate cu capacitatea de a controla tonusul vascular (activitatea motorie a mușchilor netezi ai peretelui vascular), proprietățile adezive ale suprafeței interioare a vaselor, precum și ca procese metabolice în miocard Acestea și alte capacități funcționale ale endoteliocitelor sunt determinate de capacitatea lor suficient de mare de a produce diverse molecule active biologic, inclusiv citokine, anti- și procoagulante, anti-mitogeni etc., din lumenul vasului la straturile subintime ale peretelui său;
Endoteliul este capabil să producă și să elibereze o serie de substanțe care au atât efecte vasoconstrictoare, cât și vasodilatatoare. Odată cu participarea acestor substanțe, are loc autoreglarea tonusului vascular, care completează semnificativ funcția de neuroreglare vasculară.
Endoteliul vascular intact sintetizează vasodilatatoare și, în plus, mediază acțiunea diferitelor substanțe sanguine biologic active - histamina, serotonina, catecolaminele, acetilcolina etc. asupra mușchilor netezi ai peretelui vascular, determinând în principal relaxarea acestora.
Cel mai puternic vasodilatator produs de endoteliul vascular este oxidul nitric (NO). Pe lângă vasodilatație, efectele sale principale includ nu numai inhibarea aderenței trombocitelor și suprimarea emigrării leucocitelor datorită inhibării sintezei moleculelor adezive endoteliale, dar și proliferarea celulelor musculare netede vasculare, precum și prevenirea oxidării, adică. modificarea și, în consecință, acumularea de lipoproteine aterogene în subendoteliu (efect antiaterogen).
Oxidul nitric din celulele endoteliale se formează din aminoacidul L-arginina sub acțiunea NO sintazei endoteliale. Diferiți factori, cum ar fi acetilcolinesteraza, bradikinină, trombina, nucleotide adenină, tromboxan A2, histamina, endoteliu, precum și o creștere a așa-numitului. tensiunile de forfecare ca urmare, de exemplu, a intensificării fluxului sanguin, sunt capabile să inducă sinteza NO de către endoteliul normal. NO produs de endoteliu difuzează prin membrana elastică internă către celulele musculare netede și le determină să se relaxeze. Mecanismul principal al acestei acțiuni a NO este activarea guanilat-ciclazei la nivelul membranei celulare, care crește conversia guanozin trifosfat (GTP) în guanozin monofosfat ciclic (cGMP), care determină relaxarea celulelor musculare netede. Apoi sunt activate un număr de mecanisme pentru a reduce Ca++ citosolic: 1) fosforilarea și activarea Ca++-ATPazei; 2) fosforilarea proteinelor specifice ducând la scăderea Ca2+ în reticulul sarcoplasmatic; 3) inhibarea inozitolului trifosfat mediată de cGMP.
În afară de NO, un factor vasodilatator important produs de celulele endoteliale este prostaciclina (prostaglandina I2, PSH2). Alături de efectul său vasodilatator, PGI2 inhibă aderența trombocitelor, reduce intrarea colesterolului în macrofage și celulele musculare netede și previne eliberarea factorilor de creștere care provoacă îngroșarea peretelui vascular. După cum se știe, PGI2 se formează din acidul arahidonic sub acțiunea ciclooxigenazei și a sintetazei PC12.Producția de PGI2 este stimulată de diverși factori: trombină, bradikinină, histamină, lipoproteine de înaltă densitate (HDL), nucleotide de adenină, leucotriene, tromboxan A2, trombocite. -factorul de creștere derivat (PDGF), etc. PGI2 activează adenilat ciclaza, ceea ce duce la o creștere a adenozin monofosfatului ciclic intracelular (AMPc).
Pe lângă vasodilatatoare, celulele endoteliale ale arterei coronare produc o serie de vasoconstrictoare. Cel mai semnificativ dintre acestea este endoteliul I.
Endoteliul I este unul dintre cei mai puternici vasoconstrictori capabili să inducă contracția prelungită a mușchilor netezi. Endoteliul I este produs enzimatic în endoteliu dintr-o prepropeptidă. Stimulatorii eliberării sale sunt trombina, adrenalina și factorul hipoxic, adică. deficit energetic. Endotelialul I se leagă de un receptor membranar specific care activează fosfolipaza C și duce la eliberarea intracelulară de inozitol fosfați și diacilglicerol.
Trifosfatul de inozitol leagă receptorul de pe reticulul sarcoplasmatic, ceea ce crește eliberarea de Ca2+ în citoplasmă. O creștere a nivelului de Ca2+ citosolic determină o creștere a contracției musculare netede.
În caz de deteriorare a endoteliului, reacția arterelor la substanțe biologic active, vhch. acetilcolina, catecolaminele, endoteliul I, angiotensina II este pervertită, de exemplu, în loc de dilatare a arterei, sub acțiunea acetilcolinei se dezvoltă un efect vasoconstrictor.
Endoteliul este o componentă a sistemului de hemostază. Stratul endotelial intact are o proprietate antitrombotică/anticoagulantă. O sarcină negativă (similară) pe suprafața endoteliocitelor și a trombocitelor determină repulsia lor reciprocă, care contracarează aderența trombocitelor pe peretele vascular. În plus, celulele endoteliale produc o varietate de factori antitrombotici și anticoagulanți PGI2, NO, molecule asemănătoare heparinei, trombomodulină (activator al proteinei C), activator tisular al plasminogenului (t-PA) și urokinaza.
Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea disfuncției endoteliale în condiții de leziuni vasculare, endoteliul își realizează potențialul protrombotic/procoagulant. Citokinele proinflamatorii și alți mediatori inflamatori pot induce producerea de substanțe în endoteliocite care contribuie la dezvoltarea trombozei/hipercoagulabilității. Când vasele sunt deteriorate, expresia de suprafață a factorului tisular, a inhibitorului activatorului de plasminogen, a moleculelor de adeziune a leucocitelor și a factorului von WUlebrand(a) crește. PAI-1 (inhibitor tisular al activatorului plasminogenului) este una dintre componentele principale ale sistemului de anticoagulare a sângelui, inhibă fibrinoliza și este, de asemenea, un marker al disfuncției endoteliale.
Disfuncția endotelială poate fi o cauză independentă a tulburărilor circulatorii în organ, deoarece provoacă adesea angiospasm sau tromboză vasculară, care, în special, se observă în unele forme de boală coronariană. În plus, tulburările de circulație regională (ischemie, hiperemie arterială severă) pot duce și la disfuncție endotelială.
Endoteliul intact produce în mod constant NO, prostaciclină și alte substanțe biologic active care pot inhiba aderența și agregarea trombocitelor. În plus, exprimă enzima ADPază, care distruge ADP secretat de trombocitele activate, și astfel, implicarea lor în procesul de tromboză este limitată. Endoteliul este capabil să producă coagulanți și anticoagulante, adsorbind numeroase anticoagulante din plasma sanguină - heparină, proteine C și S.
Când endoteliul este deteriorat, suprafața sa se schimbă de la antitrombotic la protrombotic. Dacă suprafața pro-adezivă a matricei subendoteliale este expusă, componentele sale - proteinele adezive (factor von Willebrand, colagen, fibronectină, trombospondină, fibrinogen etc.) sunt imediat implicate în formarea unui primar (vascular-trombocitar) tromb, apoi hemocoagulare.
Substanțele biologic active produse de endoteliocite, în primul rând citokinele, pot avea un efect semnificativ asupra proceselor metabolice prin tipul de acțiune endocrin, în special, modifică toleranța țesuturilor la acizi grași și carbohidrați. La rândul lor, încălcările de grăsimi, carbohidrați și alte tipuri de metabolism conduc inevitabil la disfuncția endotelială cu toate consecințele sale.
În practica clinică, medicul, la figurat vorbind, „zilnic” are de a face cu una sau alta manifestare a disfuncției endoteliale, fie că este vorba de hipertensiune arterială, boală coronariană, insuficiență cardiacă cronică etc. Trebuie avut în vedere că, pe de o parte, disfuncția endotelială contribuie la formarea și progresia unei anumite boli cardiovasculare și, pe de altă parte, această boală în sine exacerbează adesea afectarea endotelială.
Un exemplu de astfel de cerc vicios („circulus vitiosus”) poate fi o situație care se creează în condițiile dezvoltării hipertensiunii arteriale. Expunerea prelungită a tensiunii arteriale crescute la peretele vascular poate duce în cele din urmă la disfuncție endotelială, ducând la o creștere a tonusului mușchilor netezi vasculari și la inițierea proceselor de remodelare vasculară (vezi mai jos), una dintre manifestările cărora este îngroșarea mediilor ( stratul muscular al peretelui vascular) şi o reducere corespunzătoare a diametrului vasului. Participarea activă a endoteliocitelor la remodelarea vasculară se datorează capacității lor de a sintetiza un număr mare de factori de creștere diferiți.
Îngustarea lumenului (rezultatul remodelării vasculare) va fi însoțită de o creștere semnificativă a rezistenței periferice, care este unul dintre factorii cheie în formarea și progresia insuficienței coronariene. Aceasta înseamnă formarea („închiderea”) unui cerc vicios.
Endoteliul și procesele proliferative. Celulele endoteliale sunt capabile să producă atât stimulenți, cât și inhibitori ai creșterii mușchilor netezi ai peretelui vascular. Cu endoteliul intact, procesul proliferativ în mușchii netezi este relativ calm.
Îndepărtarea experimentală a stratului endotelial (deendotelializarea) are ca rezultat proliferarea mușchilor netezi, care poate fi inhibată prin repararea căptușelii endoteliale. După cum am menționat mai devreme, endoteliul servește ca o barieră eficientă pentru a preveni expunerea celulelor musculare netede la diverși factori de creștere care circulă în sânge. În plus, celulele endoteliale produc substanțe care au un efect inhibitor asupra proceselor proliferative din peretele vascular.
Acestea includ NO, diverși glicozaminoglicani, inclusiv heparina și sulfatul de heparină, precum și factorul de creștere transformant (3 (TGF-(3). TGF-J3, fiind cel mai puternic inductor al expresiei genei de colagen interstițial, în anumite condiții este capabil să inhibe vascularizația). proliferarea de-a lungul mecanismului de feedback.
Celulele endoteliale produc, de asemenea, o serie de factori de creștere care pot stimula proliferarea celulelor peretelui vascular: Factor de creștere a trombocitelor (PDGF; Factor de creștere derivat al trombocitelor), numit astfel deoarece a fost izolat pentru prima dată din trombocite, este un mitogen extrem de puternic care stimulează sinteza ADN-ului. și diviziunea celulară; factorul de creștere endotelial (EDGF; Endothelial-Cell-Derived Growth Factors), este capabil, în special, să stimuleze proliferarea celulelor musculare netede în leziunile vasculare aterosclerotice; factor de creștere a fibroblastelor (FGF; Factori de creștere derivați de celule endoteliale); endoteliu; factor de creștere asemănător insulinei (IGF; factor de creștere asemănător insulinei); angiotensina II (experimentele in vitro au descoperit că AT II activează factorul de transcripție al citokinelor de creștere, sporind astfel proliferarea și diferențierea celulelor musculare netede și a cardiomiocitelor).
În plus față de factorii de creștere, inductorii moleculari ai hipertrofiei peretelui vascular includ: proteine mediatoare sau proteine G care controlează conjugarea receptorilor de suprafață celulară cu moleculele effektor ale factorilor de creștere; proteine receptor care asigură specificitatea percepției și influențează formarea mesagerilor secundi cAMP și cGMP; proteine care reglează transducția genelor care determină hipertrofia celulelor musculare netede.
Endoteliul și emigrarea leucocitelor. Celulele endoteliale produc o varietate de factori care sunt importanți pentru reumplerea leucocitelor în zonele cu leziuni intravasculare. Celulele endoteliale produc o moleculă chemotactică, proteina chemotactică a monocitelor MCP-1, care atrage monocitele.
Celulele endoteliale produc și molecule de adeziune care interacționează cu receptorii de pe suprafața leucocitelor: 1 - molecule de adeziune intercelulară ICAM-1 și ICAM-2 (molecule de adeziune intercelulară), care se leagă de receptorul de pe limfocitele B și 2 - adeziunea celulelor vasculare. molecule -1 - VCAM-1 (molecule de adeziune celulară vasculară-1), interconectate cu receptorii de pe suprafața limfocitelor T și a monocitelor.
Endoteliul este un factor în metabolismul lipidelor. Colesterolul și trigliceridele sunt transportate prin sistemul arterial ca parte a lipoproteinelor, adică endoteliul este o parte integrantă a metabolismului lipidic. Endoteliocitele pot transforma trigliceridele în acizi grași liberi cu ajutorul enzimei lipoprotein lipază. Acizii grași eliberați intră apoi în spațiul subendotelial, oferind o sursă de energie pentru mușchiul neted și alte celule. Celulele endoteliale conțin receptori pentru lipoproteinele aterogene de joasă densitate, ceea ce predetermina participarea acestora la dezvoltarea aterosclerozei.
Proprietarii brevetului RU 2309668:
SUBSTANȚA: invenția se referă la medicină, și anume la diagnosticul funcțional, și poate fi utilizată pentru determinarea neinvazivă a funcției endoteliale. Pentru a face acest lucru, presiunea transmurală în membru este redusă, amplitudinile semnalelor pletismografice sunt înregistrate la diferite presiuni. Se determină presiunea la care amplitudinea semnalului pletismografic este maximă, în timp ce presiunea se reduce la o valoare corespunzătoare unui procent dat din amplitudinea maximă, se efectuează un test ocluziv, timp în care într-o manșetă aplicată proximal din zona localizată. a membrului. În continuare, se creează o presiune care depășește presiunea sistolica a subiectului cu cel puțin 50 mm Hg, în timp ce ocluzia este efectuată timp de cel puțin 5 minute. Dispozitivul include o unitate senzor formată din două canale și capabilă să înregistreze curbele pulsului din arterele periferice. O unitate de generare a presiunii configurată pentru a crea o presiune în creștere treptată în manșetă. O unitate electronică configurată să determine presiunea manșetei corespunzătoare amplitudinii maxime a semnalului pletismografic și să controleze unitatea de generare a presiunii pentru a seta presiunea în manșetă corespunzătoare amplitudinii semnalului pletismografic, care este un procent predeterminat din amplitudinea maximă , în timp ce unitatea senzorului este conectată la unitatea electronică, la a cărei ieșire este conectată la unitatea de generare a presiunii. Invenţia revendicată îmbunătăţeşte fiabilitatea evaluării funcţiei endoteliale indiferent de tensiunea arterială a pacientului. 2 n. și 15 z.p. f-ly, 6 ill.
Invenția se referă la medicină, și anume la diagnosticarea funcțională, și face posibilă detectarea prezenței bolilor cardiovasculare într-un stadiu incipient și monitorizarea eficacității terapiei. Invenția va face posibilă evaluarea stării endoteliului și, pe baza acestei evaluări, rezolvarea problemei diagnosticului precoce al bolilor cardiovasculare. Invenția poate fi utilizată atunci când se efectuează un examen medical la scară largă a populației.
Recent, problema depistarii precoce a bolilor cardiovasculare a devenit din ce in ce mai importanta. Pentru aceasta, se utilizează o gamă largă de instrumente și metode de diagnosticare, descrise în brevetele și literatura științifică. Astfel, brevetul US nr. 5.343.867 dezvăluie o metodă şi un dispozitiv pentru diagnosticarea precoce a aterosclerozei utilizând pletismografie cu impedanţă pentru a identifica caracteristicile undei de puls în vasele extremităţilor inferioare. S-a demonstrat că parametrii fluxului sanguin depind de presiunea aplicată arterei studiate din exterior. Amplitudinea maximă a pletismogramei este determinată în mare măsură de valoarea presiunii transmurale, care este diferența dintre presiunea arterială din interiorul vasului și presiunea aplicată în exterior cu ajutorul unei manșete tonometru. Amplitudinea maximă a semnalului este determinată la presiunea transmurală zero.
Din punct de vedere al structurii și fiziologiei vaselor arteriale, aceasta poate fi reprezentată astfel: presiunea de la manșetă este transferată către peretele exterior al arterei și echilibrează presiunea intra-arterială din peretele interior al arterei. În același timp, complianța peretelui arterial crește brusc, iar unda de puls care trece întinde artera cu o cantitate mare, adică. cresterea diametrului arterei la aceeasi presiune a pulsului devine mare. Acest fenomen este ușor de observat pe curba oscilometrică luată în timpul înregistrării tensiunii arteriale. Pe această curbă, oscilația maximă are loc atunci când presiunea manșetei este egală cu presiunea arterială medie.
Brevetul US 6.322.515 dezvăluie o metodă şi un dispozitiv pentru determinarea unui număr de parametri ai sistemului cardiovascular, inclusiv cei utilizaţi pentru a evalua starea endoteliului. Aici au fost folosite fotodiode și fotodetectoare ca senzor pentru determinarea undei de puls; s-a efectuat o analiză a curbelor fotopletismografice (PPG) înregistrate pe artera digitală înainte și după testul cu hiperemie reactivă. Când au fost înregistrate aceste curbe, a fost plasată o manșetă pe deget peste senzorul optic, în care s-a creat o presiune de 70 mm Hg.
Brevetul US 6.939.304 dezvăluie o metodă şi un aparat pentru evaluarea neinvazivă a funcţiei endoteliale folosind un senzor PPG.
Brevetul US 6.908.436 dezvăluie o metodă de evaluare a stării endoteliului prin măsurarea vitezei de propagare a unei unde de puls. Pentru aceasta, se folosește un pletismograf cu două canale, senzorii sunt instalați pe falanga degetului, ocluzia este creată folosind o manșetă situată pe umăr. Modificarea stării peretelui arterial este evaluată prin întârzierea propagării undei de puls. O valoare de întârziere de 20 ms sau mai mult este considerată un test care confirmă funcționarea normală a endoteliului. Determinarea întârzierii se realizează prin compararea cu curba PPG înregistrată pe braț, la care nu a fost efectuat testul de ocluzie. Cu toate acestea, dezavantajele metodei cunoscute sunt determinarea întârzierii prin măsurarea deplasării în regiunea minimului imediat înainte de creșterea sistolice, adică. într-o regiune foarte variabilă.
Cel mai apropiat analog al metodei și dispozitivului revendicat sunt metoda și dispozitivul pentru determinarea neinvazivă a modificărilor stării fiziologice a pacientului, descrise în brevetul RF nr. 2220653. O metodă cunoscută constă în monitorizarea tonusului arterial periferic prin plasarea unei manșete pe senzorii de puls și creșterea presiunii în manșetă la 75 mm Hg, apoi măsurarea tensiunii arteriale cu creșterea presiunii în manșetă deasupra sistolice timp de 5 minute, înregistrând în continuare unda de puls. prin metoda PPG pe două mâini, după care se efectuează o analiză de amplitudine a curbei PPG în raport cu măsurătorile obținute înainte și după prindere, se determină creșterea semnalului PPG. Dispozitivul cunoscut include un senzor pentru măsurarea presiunii cu o manșetă, un element de încălzire pentru încălzirea suprafeței zonei localizate a corpului și un procesor pentru procesarea semnalelor măsurate.
Cu toate acestea, metoda și dispozitivul cunoscute nu oferă o fiabilitate ridicată a studiilor din cauza preciziei scăzute de măsurare și a dependenței lor de fluctuațiile de presiune ale pacientului.
Disfuncția endotelială apare în prezența unor astfel de factori de risc pentru bolile cardiovasculare (CVD) precum hipercolesterolemia, hipertensiunea arterială, fumatul, hiperhomocisteinemia, vârsta și altele. S-a stabilit că endoteliul este un organ țintă în care factorii de risc pentru dezvoltarea BCV sunt realizați patogenetic. Evaluarea stării endoteliului este un „barometru”, o privire la care permite diagnosticarea precoce a BCV. Un astfel de diagnostic vă va permite să vă îndepărtați de abordare atunci când este necesar să efectuați o serie de teste biochimice (determinarea nivelului de colesterol, lipoproteine cu densitate mică și mare, homocisteină etc.) pentru a identifica prezența unui factor de risc. Este mai justificat din punct de vedere economic să screening populația în prima etapă pentru a utiliza un indicator integral al riscului de dezvoltare a bolii, care este evaluarea stării endoteliului. Evaluarea stării endoteliului este, de asemenea, extrem de relevantă pentru obiectivarea terapiei.
Sarcina de rezolvat prin invențiile revendicate este de a crea o metodă și un dispozitiv neinvaziv, fundamentat fiziologic, pentru determinarea fiabilă a stării funcției endoteliale a pacientului examinat, oferind o abordare diferențiată în funcție de starea pacientului și bazată pe un sistem. pentru conversia, amplificarea si inregistrarea semnalului PPG sub actiunea unei valori optime a presiunii date sau a fortei aplicate local arterei localizate inainte si dupa testul de ocluzie.
Rezultatul tehnic, care se obține atunci când se utilizează dispozitivul și metoda revendicate, este de a crește fiabilitatea evaluării funcției endoteliale, indiferent de tensiunea arterială a pacientului.
Rezultatul tehnic în parte a metodei este obținut datorită faptului că presiunea transmurală în membru este redusă, amplitudinea semnalelor pletismografice este înregistrată la diferite presiuni, se determină presiunea la care amplitudinea semnalului PG este maximă, presiunea este redusă la o valoare corespunzătoare unui % dat din amplitudinea maximă, un test de ocluzie, în timpul căruia o manșetă aplicată proximal zonei localizate a membrului este presurizată cu cel puțin 50 mm Hg mai mare decât presiunea sistolica a membrului. subiect, iar ocluzia se efectuează timp de cel puțin 5 minute.
Rezultatul tehnic este sporit de faptul că presiunea transmurală este redusă prin aplicarea unei manșete în care se creează presiune în zona membrului.
Presiunea asupra țesutului membrului este crescută discret în trepte de 5 mm Hg. si o durata de pas de 5-10 sec, inregistreaza amplitudinea semnalului PG.
Pentru a reduce presiunea transmurală în artera localizată, se folosește o forță mecanică aplicată local pe țesuturile membrului.
Pentru a reduce presiunea transmurală în artera localizată, presiunea hidrostatică este redusă prin ridicarea membrului la o înălțime predeterminată în raport cu nivelul inimii.
După alegerea valorii presiunii transmurale, la care amplitudinea semnalului PG este de 50% din creșterea maximă a semnalului PG, se creează presiune suprasistolică în manșeta ocluzală instalată proximal arterei localizate și se înregistrează un semnal pletismografic. .
După cel puțin 5 minute de expunere a manșetei ocluzive instalate proximal de artera localizată, presiunea din aceasta este eliberată la zero, iar înregistrarea modificărilor semnalului PG se efectuează simultan în două canale de referință și de testare timp de cel puțin 3 minute. .
Semnalul pletismografic înregistrat după testul de ocluzie este analizat cu utilizarea simultană a analizei de amplitudine și temporală în funcție de datele obținute din două canale de referință și de testare.
La efectuarea analizei de amplitudine, valorile amplitudinii semnalului în canalele de referință și de testare, rata de creștere a amplitudinii semnalului în canalul de testare, raportul amplitudinilor semnalului maximului obținut la diferite valori de presiune transmurală sunt comparate cu semnalul maxim obtinut in urma testului de ocluzie.
La efectuarea analizei timpului, curbele pletismografice obținute din canalele de referință și de testare sunt comparate, semnalul este normalizat și apoi se determină timpul de întârziere sau defazarea.
Rezultatul tehnic in ceea ce priveste dispozitivul se obtine datorita faptului ca dispozitivul include o unitate senzor formata din doua canale si avand capacitatea de a inregistra curbele pulsului din arterele periferice, o unitate generatoare de presiune, realizata cu capacitatea de a crea un pas treptat. presiune în manșetă și o unitate electronică, realizată cu capacitatea de a determina presiunea în manșetă corespunzătoare amplitudinii maxime a semnalului PG și controlul unității de generare a presiunii pentru a seta presiunea în manșetă corespunzătoare amplitudinii PG semnal constituind un procent prestabilit al creșterii amplitudinii maxime, în timp ce unitatea senzorului este conectată la unitatea electronică, la ieșirea căreia este conectată unitatea de generare a presiunii.
Rezultatul tehnic este îmbunătățit de faptul că unitatea de generare a presiunii este configurată pentru a crea o presiune în creștere treptată în manșetă în trepte de 5 mm Hg. Artă. și o durată de pas de 5-10 secunde.
Unitatea senzorului din fiecare canal include o dioda infrarosu si un fotodetector, amplasate cu posibilitatea inregistrarii unui semnal luminos care trece prin zona localizata.
Blocul senzorului din fiecare canal include o diodă în infraroșu și un fotodetector amplasat cu posibilitatea de a înregistra semnalul de lumină împrăștiat reflectat din zona localizată.
Unitatea de senzor include electrozi de măsurare a impedanței sau senzori Hall sau un tub elastic umplut cu un material conductiv electric.
Fotodetectorul este conectat la un filtru care poate extrage componenta impulsului din semnalul total.
Unitatea de senzor include un mijloc pentru menținerea unei temperaturi predeterminate a zonei localizate a corpului.
Dispozitivul include un afișaj cu cristale lichide pentru afișarea rezultatelor evaluării funcției endoteliale și/sau o interfață conectată la o unitate electronică pentru transmiterea datelor privind funcția endotelială către un computer.
Esența tehnică a invențiilor revendicate și posibilitatea de a obține un rezultat tehnic obținut ca urmare a utilizării lor vor fi mai de înțeles atunci când se descrie un exemplu de realizare cu referire la pozițiile din desene, în care figura 1 ilustrează dinamica fluxului sanguin volumetric și diametrul arterei brahiale în timpul unui test ocluziv, în figura 2 este prezentată o diagramă a formării semnalului PPG, în figura 3 este prezentată curba PPG, în figura 4 este prezentată o familie de curbe PPG obținute la diferite valori ale presiunii transmurale în pacienții din grupul de control, figura 5 prezintă efectul modificărilor presiunii hidrostatice asupra amplitudinii semnalului PPG, iar figura 6 prezintă o diagramă bloc schematică a dispozitivului revendicat.
Unitatea electronică determină presiunea din manșeta 1, corespunzătoare amplitudinii maxime a semnalului PG, și controlează unitatea de generare a presiunii pentru a seta presiunea în manșeta 1, corespunzătoare amplitudinii semnalului PG, care este un procent prestabilit (50%) din creșterea amplitudinii maxime. Este posibil să se realizeze blocul senzorului în mai multe versiuni: în prima versiune, LED-ul infraroșu 2 și fotodetectorul 3 sunt amplasate cu posibilitatea înregistrării semnalului luminos care trece prin zona localizată, pe părțile opuse ale zonei localizate a limbul, în al doilea, LED-ul infraroșu 2 și fotodetectorul 3 sunt amplasate cu posibilitatea de a înregistra reflectat din zona localizată a semnalului luminos împrăștiat, pe o parte a vasului localizat.
În plus, unitatea senzorului poate fi realizată pe baza unor electrozi de măsurare a impedanței, sau senzori Hall, sau un tub elastic umplut cu un material conductiv electric.
Funcția endotelială este evaluată pe baza înregistrării semnalului PG obținut folosind o unitate senzor instalată pe membrele superioare ale pacientului examinat, urmată de conversia electrică a semnalului recepționat în timpul creșterii liniare a presiunii în manșeta 1 (sau valoarea de forța aplicată local arterei localizate) până la amplitudinea maximă a semnalului, după care se fixează presiunea în manșetă sau forța aplicată local, iar testul de ocluzie se efectuează la o presiune sau forță fixă. În acest caz, unitatea senzorului este instalată pe partea interioară a manșetei 1 sau este situată la capătul dispozitivului care creează forță în zona de proiecție a arterei pe suprafața pielii. Pentru a seta automat această presiune, se folosește feedback-ul asupra amplitudinii semnalului PG care vine de la convertorul digital-analogic 8 prin controlerul 9 la compresorul 11 al unității de generare a presiunii.
Se efectuează un test de ocluzie folosind o manșetă instalată proximal (umăr, antebraț, încheietură) față de artera localizată (brahială, radială sau digitală). În acest caz, semnalul primit de la celălalt membru, la care nu se efectuează testul de ocluzie, este de referință.
Metoda revendicată pentru determinarea stării funcției endoteliale a pacientului examinat include două etape principale: prima vă permite să obțineți un număr de curbe pletismografice înregistrate la diferite presiuni în manșeta 1 (sau forțele aplicate arterei localizate), iar a doua etapă este testul de ocluzie în sine. Rezultatul primei etape este informații despre proprietățile vâscoelastice ale patului arterial și alegerea presiunii sau a forței pentru testul de ocluzie. Modificările în amplitudinea semnalului PG sub acțiunea presiunii sau a forței aplicate indică tonusul mușchilor netezi ai arterei și starea componentelor sale elastice (elastină și colagen). Presiunea sau forța aplicată local este însoțită de o modificare a presiunii transmurale, a cărei amploare este determinată de diferența dintre presiunea arterială și presiunea sau forța aplicată extern. Odată cu o scădere a presiunii transmurale, tonusul mușchilor netezi scade, ceea ce este însoțit de o creștere a lumenului arterei, respectiv, cu o creștere a presiunii transmurale, are loc îngustarea arterei. Aceasta este reglarea miogenă a fluxului sanguin, care vizează menținerea presiunii optime în sistemul de microcirculație. Deci, atunci când presiunea din vasul principal se schimbă de la 150 mm Hg. până la 50 mm Hg in capilare presiunea ramane practic neschimbata.
O modificare a tonusului mușchilor netezi se realizează nu numai sub formă de îngustare sau dilatare a arterei, ci duce și, respectiv, la o creștere a rigidității sau complianței peretelui arterial. Odată cu scăderea presiunii transmurale, aparatul muscular neted al peretelui vascular se relaxează într-un grad sau altul, ceea ce se manifestă în PPG ca o creștere a amplitudinii semnalului. Amplitudinea maximă apare la presiunea transmurală egală cu zero. Acest lucru este prezentat schematic în FIGURA 4, unde curba de deformare în formă de S arată că creșterea maximă a volumului este determinată la o presiune transmurală apropiată de zero. Cu unde de presiune egale ale pulsului aplicate diferitelor părți ale curbei de deformare, semnalul pletismografic maxim este observat în regiunea apropiată de presiunea transmurală zero. La pacienții din grupul de control, comparabili ca vârstă și presiune diastolică cu un grup de persoane cu manifestări clinice de boală coronariană, creșterea amplitudinii semnalului cu modificări ale presiunii transmurale poate fi mai mare de 100% (figura 4). În timp ce la grupul de pacienți cu boală coronariană această creștere a amplitudinii nu depășește 10-20%.
O astfel de dinamică a modificărilor amplitudinii semnalului PG la diferite valori ale presiunii transmurale poate fi asociată numai cu particularitățile proprietăților vâscoelastice ale patului arterial la persoanele sănătoase și la pacienții cu ateroscleroză stenozantă de diferite localizări. Tonusul muscular neted arterial poate fi considerat predominant ca o componentă vâscoasă, în timp ce fibrele de elastina și colagen sunt o componentă pur elastică a structurii peretelui vascular. Prin reducerea tonusului mușchilor netezi atunci când ne apropiem de valorile zero ale presiunii transmurale, reducem într-un fel contribuția componentei vâscoase a mușchilor netezi la curba de deformare. O astfel de tehnică permite nu numai să efectueze o analiză mai detaliată a curbei de deformare a componentelor elastice ale peretelui vascular arterial, ci și să înregistreze fenomenul de hiperemie reactivă în condiții mai favorabile după un test de ocluzie.
Creșterea diametrului arterei aferente este asociată cu funcționarea celulelor endoteliale. O creștere a tensiunii de forfecare după un test ocluziv duce la o creștere a sintezei de oxid nitric (NO). Are loc o așa-numită „dilatație indusă de flux”. Când funcția celulelor endoteliale este afectată, capacitatea de a produce oxid nitric și alți compuși vasoactivi este redusă, ceea ce duce la absența fenomenului de dilatare vasculară indusă de flux. În această situație, hiperemia reactivă cu drepturi depline nu apare. În prezent, acest fenomen este utilizat pentru a detecta disfuncția endotelială, adică. disfuncție endotelială. Dilatarea vasului indusă de curgere este determinată de următoarea secvență de evenimente: ocluzie, creșterea fluxului sanguin, efectul forfei forței asupra celulelor endoteliale, sinteza de oxid nitric (ca o adaptare la creșterea fluxului sanguin), efectul NO asupra mușchilor netezi .
Cantitatea maximă de flux sanguin este atinsă la 1-2 secunde după îndepărtarea ocluziei. Trebuie remarcat faptul că în timpul monitorizării cantității de flux sanguin și diametrul arterei crește inițial cantitatea de flux sanguin și abia apoi modifică diametrul vasului (figura 1). După atingerea rapidă (câteva secunde) a vitezei maxime a fluxului sanguin, diametrul arterei crește, ajungând la maxim după 1 minut. Apoi revine la valoarea inițială în 2-3 minute. Pe exemplul caracteristicilor stării modulului elastic al peretelui arterial la pacienții cu hipertensiune arterială, se poate presupune că rigiditatea inițială a arterei poate fi implicată în manifestarea răspunsului celulelor endoteliale la un test ocluziv. . Nu se poate exclude ca la aceeasi productie de oxid nitric de catre celulele endoteliale, manifestarea unui raspuns de catre celulele musculare netede ale arterei sa fie determinata de starea initiala a modulului de elasticitate al peretelui arterial. Pentru a normaliza manifestarea răspunsului aparatului muscular neted al peretelui arterial, este de dorit să existe rigiditatea inițială a arterelor la diferiți pacienți, dacă nu identice, atunci cât mai aproape posibil. Una dintre opțiunile pentru o astfel de unificare a stării inițiale a peretelui arterial este selectarea valorii presiunii transmurale, la care se notează cea mai mare complianță a acesteia.
Evaluarea rezultatelor unui test ocluziv în funcție de parametrii hiperemiei reactive poate fi efectuată nu numai pe artera brahială, ci și pe vasele mai mici.
A fost utilizată o metodă optică pentru a determina dilatația dependentă de flux. Metoda se bazează pe o creștere a densității optice asociată cu o creștere pulsată a volumului sanguin al arterei localizate. Unda pulsului de intrare întinde pereții arterei, mărind diametrul vasului. Deoarece în timpul PPG senzorul optic înregistrează nu o modificare a diametrului arterei, ci o creștere a volumului sanguin, care este egal cu pătratul razei, această măsurare poate fi efectuată cu o precizie mai mare. Figura 2 prezintă principiul obținerii semnalului PPG. Fotodioda înregistrează fluxul de lumină care a trecut prin zona localizată a țesutului degetului. Cu fiecare undă de puls, artera degetului, extinzându-se, crește volumul de sânge. Hemoglobina din sânge absoarbe în mare măsură radiația infraroșie, ceea ce duce la creșterea densității optice. Unda de puls care trece prin arteră își schimbă diametrul, care este componenta principală a creșterii pulsului în volumul sanguin în zona localizată.
Figura 3 prezintă curba PPG. Pe curbă pot fi observate două vârfuri, primul fiind asociat cu contracția inimii, al doilea cu unda de puls reflectată. Această curbă a fost obținută prin instalarea unui senzor optic pe ultima falange a degetului arătător.
Înainte de începerea măsurătorilor, compresorul 11 creează presiune în manșeta 1 la semnalul controlerului 9. Creșterea presiunii se realizează treptat cu un pas de 5 mm Hg, durata fiecărui pas este de 5-10 secunde. Odată cu creșterea presiunii, presiunea transmurală scade, iar atunci când presiunea din manșetă este egală cu presiunea din artera localizată, aceasta devine egală cu zero. La fiecare pas, este înregistrat semnalul PPG provenit de la fotodetectorul 3. Semnalul de la ieșirea traductorului 4 este amplificat în amplificatorul 5 și filtrat în filtrul 6 pentru a elimina zgomotul cu o frecvență industrială de 50 Hz și armonicile acestuia. . Amplificarea principală a semnalului este realizată de un amplificator scalabil (instrumental) 7. Tensiunea amplificată este furnizată convertorului analog-digital 8 și apoi prin interfața USB 10 la computer. Controlerul 9 determină presiunea la care amplitudinea semnalului este maximă. Detectarea sincronă este utilizată pentru a îmbunătăți raportul semnal-zgomot.
Procedura de evaluare a funcției endoteliale este împărțită în două părți:
1) reducerea presiunii transmurale cu ajutorul presiunii aplicate unei părți a degetului (manșetă cu aer, ocluzie elastică, compresie mecanică) sau prin modificarea presiunii hidrostatice prin ridicarea membrului la o anumită înălțime. Această din urmă procedură poate înlocui complet impunerea forței din exterior pe peretele vasului. Într-o versiune simplificată a evaluării stării endoteliale, este posibil să se excludă o schemă complexă de automatizare și numai prin ridicarea și coborârea mâinii pentru a determina presiunea medie în funcție de amplitudinea maximă a semnalului pletismografic, se ajunge la secțiunea liniară a conformității. curba (50% din creșterea maximă) și apoi efectuați un test ocluziv. Singurul dezavantaj al acestei abordări este necesitatea de a poziționa mâna și de a efectua ocluzia cu mâna ridicată.
Odată cu scăderea presiunii transmurale, componenta pulsului PPG crește, ceea ce corespunde unei creșteri a complianței arterei studiate. Când este expus la o succesiune de presiuni crescătoare aplicate degetului, se poate vedea, pe de o parte, severitatea reacției de autoreglare și, pe de altă parte, se pot alege condițiile optime (în funcție de mărimea presiunii transmurale) pentru recuperare. informații în timpul unui test ocluziv (selectarea celei mai abrupte secțiuni de pe curba complianței arteriale);
2) crearea ocluziei arteriale prin aplicarea presiunii suprasistolice (cu 30 mm Hg) timp de 5 minute. După o eliberare rapidă a presiunii în manșeta instalată pe artera radială, se înregistrează dinamica curbei PPG (analiza de amplitudine și timp). Înregistrarea modificărilor semnalului PG se efectuează simultan pe două canale de referință și de testare timp de cel puțin 3 minute. La efectuarea analizei de amplitudine, valorile amplitudinii semnalului în canalele de referință și de testare, rata de creștere a amplitudinii semnalului în canalul de testare, raportul maxim de amplitudini ale semnalelor obținute la diferite valori ale presiunea transmurală se compară cu semnalul maxim obţinut în urma testului de ocluzie. La efectuarea unei analize de timp se compară curbele pletismografice obținute din canalele de referință și de testare, se normalizează semnalul, iar apoi se determină timpul de întârziere sau defazarea.
Amplitudinile maxime ale semnalelor PPG au fost observate la presiunea transmurală zero (presiunea aplicată vasului din exterior este egală cu presiunea arterială medie). Calculul a fost efectuat după cum urmează - presiunea diastolică plus 1/3 presiunea pulsului. Acest răspuns arterial la presiunea externă nu este dependent de endoteliu. Alegerea presiunii aplicate din exterior spre arteră nu numai că permite un test cu hiperemie reactivă în funcție de dinamica semnalului PPG în zona cea mai optimă de complianță arterială, dar are și propria sa valoare diagnostică. Îndepărtarea unei familii de curbe PPG la diferite valori ale presiunii transmurale face posibilă obținerea de informații despre caracteristicile reologice ale arterei. Aceste informații fac posibilă distingerea între modificările asociate cu efectul de autoreglare al aparatului muscular neted al peretelui arterei sub forma unei creșteri a diametrului din proprietățile elastice ale arterei. O creștere a diametrului arterei duce la o creștere a componentei constante), datorită unui volum mai mare de sânge în zona scanată. Componenta puls a semnalului reflectă creșterea volumului sanguin în sistolă. Amplitudinea PPG este determinată de complianța peretelui arterial în timpul trecerii unei unde de presiune a pulsului. Lumenul arterei ca atare nu afectează amplitudinea semnalului PPG. Nu există un paralelism complet între creșterea diametrului vasului și complianța peretelui cu o modificare a presiunii transmurale.
La presiunea transmurală scăzută, peretele arterial devine mai puțin rigid în comparație cu proprietățile sale mecanice, determinate la valorile fiziologice ale tensiunii arteriale.
Optimizarea testului în ceea ce privește presiunea transmurală crește semnificativ sensibilitatea acestuia, făcând posibilă depistarea patologiei în stadiile incipiente ale disfuncției endoteliale. Sensibilitatea ridicată a testului va face posibilă evaluarea eficientă a conducerii terapiei farmacologice care vizează corectarea disfuncției endoteliale.
Cu o creștere a presiunii în manșetă la 100 mm Hg. a existat o creștere constantă a semnalului, amplitudinea maximă a semnalului a fost determinată la 100 mm Hg. O creștere suplimentară a presiunii manșetei a dus la o scădere a amplitudinii semnalului PPG. Reducerea presiunii până la 75 mm Hg. a fost însoțită de o scădere a amplitudinii semnalului PPG cu 50%. Presiunea din manșetă a schimbat și forma semnalului PPG (vezi figura 3).
Modificarea formei semnalului PPG a constat într-o creștere bruscă a ratei de creștere a creșterii sistolice cu o întârziere simultană în momentul începerii creșterii. Aceste modificări de formă reflectă influența manșetei asupra trecerii undei de puls de presiune. Acest fenomen se datorează scăderii presiunii din unda pulsului, cantității de presiune a manșetei.
Ridicarea brațului în raport cu „punctul de egalitate a presiunii” (nivelul inimii) vă permite să refuzați utilizarea presiunii (tensiunii) aplicate extern folosind o manșetă. Ridicarea brațului de la „punctul de presiune egală” la poziția extinsă în sus crește amplitudinea PPG. Coborârea ulterioară a mâinii la nivelul inițial reduce amplitudinea la nivelul inițial.
Gravitația este un factor important care influențează mărimea presiunii transmurale. Presiunea transmurală în artera digitală a mâinii ridicate este mai mică decât presiunea în aceeași arteră, situată la nivelul inimii, prin produsul valorilor densității sângelui, accelerației gravitației și distanței. din „punctul de egalitate a presiunilor”:
unde Ptrh - presiunea transmurală în artera digitală a mâinii ridicate,
Ptrho - presiunea transmurală în artera digitală situată la nivelul inimii, p - densitatea sângelui (1,03 g/cm), g - accelerația datorată gravitației (980 cm/sec), h - distanța de la punctul de egalitate a presiunii la artera digitală a mâinii ridicate (90 cm). La o anumită distanță de „punctul de presiune egală”, presiunea unei persoane în picioare cu brațul ridicat este de 66 mm Hg. sub presiunea medie în artera digitală, măsurată la nivelul inimii.
Astfel, presiunea transmurală poate fi redusă prin creșterea presiunii aplicate extern sau prin scăderea presiunii din vas. Reducerea presiunii în artera digitală este destul de ușoară. Pentru a face acest lucru, trebuie să ridicați peria deasupra nivelului inimii. Ridicând treptat mâna, reducem presiunea transmurală în artera digitală. În acest caz, amplitudinea semnalului PPG crește brusc. Într-o mână ridicată, presiunea medie în artera digitală poate scădea până la 30 mm Hg, în timp ce când mâna este la nivelul inimii, aceasta este de 90 mm Hg. Presiunea transmurală în arterele piciorului inferior poate fi de patru ori mai mare decât în arterele brațului ridicat. Influența presiunii hidrostatice asupra valorii presiunii transmurale poate fi utilizată într-un test funcțional pentru a evalua proprietățile vâscoelastice ale peretelui arterial.
Invențiile revendicate au următoarele avantaje:
1) presiunea pentru testul de ocluzie este selectată individual pentru fiecare pacient,
2) se oferă informații despre proprietățile vâscoelastice ale patului arterial (în funcție de dependența amplitudinii semnalului PG de presiune (forță)),
3) este oferit un raport semnal-zgomot îmbunătățit,
4) se efectuează un test ocluziv în zona cea mai optimă de complianță arterială,
5) invențiile fac posibilă obținerea de informații despre caracteristicile reologice ale unei artere prin luarea unei familii de curbe PPG la diferite valori ale presiunii transmurale,
6) invențiile cresc sensibilitatea testului și, în consecință, fiabilitatea evaluării funcției endoteliale,
7) permit detectarea patologiei în stadiile incipiente ale disfuncției endoteliale,
8) vă permit să evaluați în mod fiabil eficacitatea farmacoterapiei în curs.
1. O metodă pentru determinarea neinvazivă a funcției endoteliale, inclusiv un test de ocluzie, în timpul căruia se creează o presiune care depășește presiunea sistolica a subiectului în manșetă, care este aplicată proximal din zona localizată a membrului și ocluzia se efectuează timp de 5 minute, caracterizată prin aceea că, în prima etapă, scăderea presiunii transmurale la nivelul membrului, se înregistrează amplitudinile semnalelor pletismografice la diferite presiuni, se determină presiunea la care amplitudinea semnalului pletismografic este maximă, apoi se reduce presiunea la o valoare corespunzătoare unui procent dat din amplitudinea maximă, în a doua etapă se efectuează un test ocluziv și se creează o presiune care depășește presiunea sistolice a subiectului de testat cu cel puțin 50 mm Hg, apoi după testul de ocluzie, semnalul pletismografic înregistrat este analizat cu utilizarea simultană a analizei de amplitudine și timp în funcție de datele obținute de la referință y și canalele testate.
2. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că presiunea transmurală este redusă prin aplicarea unei manșete în care se creează presiune în zona membrului.
3. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că presiunea asupra ţesuturilor membrului este crescută discret în trepte de 5 mm Hg. si o durata de pas de 5-10 s se inregistreaza simultan amplitudinea semnalului pletismografic.
4. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, pentru a reduce presiunea transmurală în artera localizată, presiunea hidrostatică este redusă prin ridicarea membrului la o înălţime predeterminată faţă de nivelul inimii.
5. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, după selectarea valorii presiunii transmurale, la care amplitudinea semnalului pletismografic este de 50% din valoarea maximă posibilă, se creează presiune suprasistolică în manșeta ocluzală instalată proximal de artera localizata se inregistreaza semnalul pletismografic.
6. Metodă conform revendicării 5, caracterizată prin aceea că, după cel puțin 5 minute de expunere a manșetei ocluzive instalate proximal de artera localizată, presiunea din aceasta scade la zero și se realizează înregistrarea modificărilor semnalului pletismografic. simultan pe două canale, referință și test, timp de cel puțin 3 minute.
7. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, la efectuarea analizei de amplitudine, se compară amplitudinile semnalului în canalele de referință și de testare, rata de creștere a amplitudinii semnalului în canalul de testare, raportul amplitudinilor semnalului, maximul obținut la diferite valori de presiune transmurală cu valoarea maximă a semnalului, obținută în urma testului de ocluzie.
8. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, în timpul analizei de timp, se compară curbele pletismografice obţinute din canalele de referinţă şi de testare, se efectuează procedura de normalizare a semnalului, apoi se determină timpul de întârziere sau defazarea.
9. Dispozitiv pentru determinarea neinvazivă a funcției endoteliale, inclusiv o unitate senzor, realizată cu două canale și capabil să înregistreze curbele pulsului de la arterele periferice, o unitate generatoare de presiune, realizată cu posibilitatea de a crea presiune în creștere treptată în manșetă, și o unitate electronică, realizată cu posibilitatea de a determina presiunea în manșetă corespunzătoare amplitudinii maxime a semnalului pletismografic, și controlul unității de generare a presiunii pentru a stabili presiunea în manșetă corespunzătoare amplitudinii semnalului pletismografic, care este un procent prestabilit din amplitudinea maximă, în timp ce unitatea de senzor este conectată la unitatea electronică, la ieșirea căreia este conectată unitatea de generare a presiunii.
10. Dispozitiv conform revendicării 9, caracterizat prin aceea că unitatea de generare a presiunii este configurată pentru a crea o presiune crescătoare treptată în manșetă cu o treaptă de 5 mm Hg și o durată de treaptă de 5-10 s.
11. Dispozitiv conform revendicării 9, caracterizat prin aceea că fiecare canal al unităţii de senzor include o diodă în infraroşu şi un fotodetector amplasate cu posibilitatea înregistrării unui semnal luminos care trece prin zona localizată.
12. Dispozitiv conform revendicării 9, caracterizat prin aceea că fiecare canal al unităţii de senzor include o diodă în infraroşu şi un fotodetector amplasate cu posibilitatea înregistrării semnalului luminos împrăştiat reflectat din zona aflată.
13. Dispozitiv conform revendicării 9, caracterizat prin aceea că unitatea de senzori include electrozi de impedanţă, sau senzori Hall, sau un tub elastic umplut cu un material conductiv electric.
14. Dispozitiv conform revendicării 11, caracterizat prin aceea că fotodetectorul este conectat printr-un filtru capabil să extragă componenta impulsului din semnalul total.
Invenția se referă la medicină și fiziologie și poate fi utilizată pentru o evaluare cuprinzătoare a nivelului de performanță fizică a persoanelor practic sănătoase mai mari de 6 ani cu diferite niveluri de fitness, fără restricții de sănătate.
Invenția se referă la medicină, și anume la diagnosticare funcțională, și poate fi utilizată pentru determinarea neinvazivă a funcției endoteliale.
Se încarcă...