Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Тихонова И.В. 2 Танканаг А.В. 2 Косякова Н.И. 1 Чемерис Н.К. 2

---

1 Больница Пущинского научного центра РАН

2 ФГБУН «Институт биофизики клетки РАН»

Исследование периферической микрогемодинамики проводили методом лазерной допплеровской флоуметрии у 40 больных с тяжелым течением бронхиальной астмы. Для выявления реакции микроциркуляторного русла на кратковременную ишемию применяли окклюзионную пробу. Для оценки состояния и особенностей функционирования систем регуляции микроциркуляции проводили амплитудно-временной анализ колебаний периферического кровотока на основе непрерывной вейвлет-фильтрации. Показано отсутствие достоверных изменений перфузии кожи кровью, а также амплитуд колебаний кровотока в частотных диапазонах кардио-, респираторного и миогенного ритмов как в покое, так и в ответ на окклюзионную пробу у больных бронхиальной астмой относительно соответствующих параметров у условно здоровых добровольцев. Обнаружено достоверное уменьшение амплитуды колебаний кровотока в частотном диапазоне нейрогенной активности в покое, а также достоверное уменьшение амплитуд колебаний кровотока в частотном диапазоне эндотелиальной активности как в покое, так и в процессе развития постокклюзионной реактивной гиперемии у больных бронхиальной астмой по сравнению с контрольной группой, что может свидетельствовать о подавлении соответствующих систем регуляции периферического кровотока у больных с бронхолегочной патологией.

Статья в формате PDF

313 KB

кожа

микроциркуляция

лазерная допплеровская флоуметрия

постокклюзионная реактивная гиперемия

амплитудно-временной анализ

бронхиальная астма

1. Авдеев С.Н., Абросимов В.Н., Авдеева О.Е. Респираторная медицина. – М.: Изд-во «ГЭОТАР-Медиа», 2007. – 1616 с.

2. Лукина О.В. Комплексное лучевое исследование в диагностике обструктивных болезней легких: автореф. дис. ... канд. мед. наук. – СПб., 2003. – 16 с.

3. Ненашева Н.М. Комбинированная терапия бронхиальной астмы: возможности изменения объема терапии // Consiliummedicum. – 2010. – № 11. – С. 103–109.

4. Танканаг А.В., Чемерис Н.К. Адаптивный вейвлет анализ колебаний периферического кровотока кожи человека // Биофизика. – 2009. – Т. 54, № 3. – С. 537–544.

5. Тихонова И.В., Танканаг А.В., Чемерис Н.К. Возрастные особенности динамики амплитуд колебаний кровотока кожи в процессе постокклюзионной реактивной гиперемии // Физиология человека. – 2010. – Т. 36, № 2. – С. 114–120.

6. Шишкина М.И. Реакции микроциркуляторного русла в периоде ремиссии бронхиальной астмы у детей и под влиянием баротерапии // Ученые записки СПбГМУ им.акад. И.П.Павлова. – 2000. – Т. VII, № 4. – С. 32–37.

7. Barnes P.J. Severe asthma: advances in current management and future therapy // J. Allergy Clin. Immunol. – 2012. – Vol. 14. – P. 48–59.

8. Kastrup J., Bulow J., Lassen N.A. Vasomotion in human skin before and after local heating recorded with laser Doppler flowmetry // Int. J. Microcirc.: Clin. Exp. – 1989. – Vol. 8. – P. 205–215.

9. Kvernmo H.D., Stefanovska A., Bracic A., Kirkeboen K.A., Kvernebo K. Oscillations in the human cutaneous blood perfusion signal modified by endothelium-dependent and endothelium-independent vasodilators // Microvasc. Res. – 1999. – Vol. 57. – P. 298–309.

10. Mayer M.F., Rose C.J., Hulsmann J. O., Schatz H, Pfohl M. Impaired 0.1 – Hz vasomotion assessed by laser Doppler anemometry as an early index of peripheral sympathetic neuropathy in diabetes // Microvasc. Res. – 2003. – Vol. 65. – P. 88–95.

11. Muck-Weymann M.E., Albrecht H.P., Hager D., Hiller D., Hornstein O.P., Bauer R.D. Respiratory-dependent laser Doppler flux motion in different skin areas and its meaning to autonomic nervous control of the vessels of the skin // Microvasc. Res. – 1996. – Vol. 52. – P. 69–78.

12. Roustit М., Cracowski J.-L. Assessment of endothelial and neurovascular function in human skin microcirculation // Trends in Pharmacological Sciences. – 2013. – Vol. 34, № 7. – P. 373–384.

13. Soderstrom T., Stefanovska A., Veber M., Svensson H. Involvement of sympathetic nerve activity in skin blood flow oscillations in humans // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. – 2003. – Vol. 284. – P. H1638–H1646.

14. Stefanovska A., Bracic M., Kvernmo H.D. Wavelet analysis of oscillations in peripheral blood circulation measured by Doppler technique // IEEE Trans. Biomed. Eng. – 1999. – Vol. 46. – P. 1230–1239.

15. Tankanag A., Chemeris N. A method of adaptive wavelet filtering of the peripheral blood flow oscillations under stationary and non-stationary conditions // Phys. Med. Biol. – 2009. – V. 54, № 19. – Р. 5935–5948.

Бронхиальная астма (БА) является одним из самых распространенных заболеваний. Исследования последних лет показывают, что от 4 до 10 % населения планеты страдают БА различной степени тяжести. Среди детей этот процент повышается до 10–15 % [7]. Общеизвестно, что ключевым звеном патогенеза БА является хроническое воспаление. Воспалительные изменения и ремоделирование (фиброзирующие изменения) бронхиальной стенки наблюдаются не только у пациентов со среднетяжелой и тяжелой астмой, но и у больных с легкой формой заболевания, у которых они отличаются лишь меньшей интенсивностью [3].

Известно, что БА сопровождают изменения в системе гемостаза и микроциркуляции. Изменения, происходящие в микроциркуляторном русле легких и бронхов, проявляются рано и участвуют в поддержании воспалительных реакций в бронхах и легких, что в свою очередь приводит к нарушениям легочной и сердечной микроциркуляции, гипоксемии, легочной гипертензии [1]. Известны работы, посвященные исследованию структурных и функциональных нарушений в микроциркуляторном русле легких и бронхов у больных с заболеваниями органов дыхания [2]. Отдельные работы посвящены выявлению особенностей периферической микрогемодинамики у больных с данной патологией [6]. Однако все исследования по периферической микрогемодинамике носят разрозненный характер и не дают представлений об изменении локальных систем регуляции периферического кровотока у больных БА.

Цель настоящего исследования – изучение состояния периферической микрогемодинамики и выявление особенностей функционирования локальных систем регуляции микроциркуляторного русла кожи у больных с тяжелой атопической персистирующей БА в период хорошего контроля над симптомами.

Материалы и методы исследования

В исследовании приняли участие 40 пациентов (13 мужчин и 27 женщин) с верифицированным диагнозом атопической тяжелой персистирующей БА в период хорошего контроля над симптомами, которые получают в течение последних 3-х лет терапию комбинированными глюкокортикостероидами (ГКС) согласно рекомендациям GINA 2011. За последние 3 месяца до обследования у всех пациентов не было документально зарегистрировано тяжелых обострений, требующих применения системных ГКС, госпитализаций и обращений за скорой медицинской помощью. Сенсибилизация к группе пыльцевых аллергенов была выявлена в 36,5 ± 2,8 % случаев, к бытовым аллергенам – в 39,7 ± 6,7 %, к эпидермальным – в 9,6 ± 2,8 % и к грибковым – в 3,8 ± 1,1 %, сенсибилизация к 2-м и более аллергенам – в 22,8 ± 6,2 %. 1-я группа наблюдения состояла из 20 пациентов, которые получали салметерол/флутиказон пропионат в дозе 100/500мкг/сутки. Средний возраст 1-й группы составил 61 ± 3 года; продолжительность заболевания БА – 14,4 ± 3,2 лет, артериальное давление (АД) – 143 ± 4/89 ± 3 мм рт.ст.; частота сердечных сокращений (ЧСС) – 72 ± 2 уд./мин, ОФВ1 – 80 ± 5 % от должного на фоне комбинированных ГКС в режиме постоянного дозирования. Во 2-ю группу были включены 20 пациентов, получающих фомотерол/будесонид 9/320 мкг/сутки. Средний возраст пациентов во 2-й группе – 62 ± 2 года, продолжительность заболевания БА – 8,8 ± 5,2 лет, АД – 132 ± 3/82 ± 1 мм рт.ст.; ЧСС – 67 ± 2 уд./мин, ОФВ1 – 93 ± 4 % от должного на фоне комбинированных ГКС в режиме постоянного дозирования. Пациенты использовали ингаляции короткодействующих β2 агонистов по требованию: в 1-й группе – 4,36 ± 1,6 случаев/неделю, во 2-й группе – 4,18 ± 1,4 случаев/неделю. В контрольную группу (n = 20) вошли условно здоровые добровольцы (средний возраст 60 ± 2 года, АД – 139 ± 5/83 ± 2 мм рт.ст., ЧСС – 70 ± 2 мин–1, ОФВ1 > 80 %), не имеющие в анамнезе патологии бронхолегочной системы и других тяжелых хронических заболеваний. Все испытуемые дали согласие на участие в исследовании, после того как получили полную информацию о методе и ходе проведения процедур. При обследовании больных проводились клинические и биохимические анализы крови, оценивались показатели ФВД, данные ЭКГ и периферической гемодинамики.

Неинвазивное исследование параметров микроциркуляции крови кожи проводили при помощи лазерного анализатора капиллярного кровотока ЛАКК-01 (НПП «ЛАЗМА», Москва). Регистрируемая характеристика капиллярного кровотока представляет собой показатель микроциркуляции (ПМ), который отражает объемную скорость эритроцитов в единицу времени. Во время измерений испытуемый находился в положении лежа на спине в состоянии физического и психологического покоя в помещении с комнатной температурой 23 ± 1 °С. АД и ЧСС измеряли за 10 мин до начала исследования. ЛДФ-зонд фиксировали над наружной поверхностью правого предплечья вблизи лучезапястного сустава. Окклюзионная проба (ОП) выполнялась при помощи пневматической манжеты, расположенной на правом предплечье и накачанной до 240–250 мм рт.ст. В ходе исследования для каждого участника регистрировали две записи: одну в покое, а вторую – во время проведения ОП. ОП осуществлялась по следующей схеме: 1 мин регистрировался ПМ в покое, 3 мин – в условиях плечевой ишемии и 6 мин – в ходе развития постокклюзионной реактивной гиперемии и последующего восстановления кровотока. Рассчитывали следующие параметры: ПМисх – усредненное значение ПМ, зарегистрированного во время контрольной записи; ПМмакс – максимальное значение ПМ в ответ на кратковременную ишемию.

Для оценки состояния и особенностей функционирования систем регуляции микроциркуляции проводили амплитудно-временной анализ колебаний периферического кровотока на основе непрерывной вейвлет-фильрации [5; 15]. В исследуемом диапазоне частот от 0,009 до 2 Гц были выявлены 5 неперекрывающихся областей [14]: 0,6–2 Гц – диапазон кардиоритма; 0,2–0,6 Гц – диапазон респираторного ритма; 0,06–0,2 Гц – диапазон миогенной активности; 0,02–0,06 Гц – диапазон нейрогенной активности; 0,009–0,02 Гц – диапазон эндотелиальной активности. Осцилляции кровотока с характерными частотами обусловлены определенными физиологическими процессами: влиянием сердечно-сосудистой [10] и дыхательной систем [11], активностью гладкомышечных клеток стенок сосудов [8], нейрогенным контролем [13] и функционированием эндотелия сосудов [9]. Фрагменты ЛДФ-грамм, соответствующие покою и постокклюзионной реактивной гиперемии, фильтровали в частотных диапазонах кардио- и респираторного ритмов, а также эндотелиальной, нейрогенной и миогенной активности. Рассчитывали средние значения амплитуд колебаний в покое и максимальные значения амплитуд колебаний после прекращения окклюзии в каждом из исследуемых частотных диапазонов: кардиоритма (А(С) и A(C)макс), респираторного ритма (А(R) и А(R)макс), миогенной (А(М) и А(М)макс), нейрогенной (А(N) и А(N)макс) и эндотелиальной (А(E) и A(E)макс) активности.

Для анализа различий исследуемых параметров между группами использовали однофакторный тест ANOVA. Статистически значимыми считались различия при p < 0.05.

Результаты исследования и их обсуждение

При исследовании состояния периферической микрогемодинамики в условиях покоя среднее значение ПМисх достоверно не отличалось во всех исследуемых группах (таблица).

В ответ на кратковременную остановку кровотока и сопровождающую ее ишемию происходит выраженная вазодилатация, в результате которой после снятия окклюзии развивается постокклюзионная реактивная гиперемия, характеризующаяся значительным увеличением показателей микроциркуляции [4; 12]. В процессе развития постокклюзионной реактивной гиперемии значение ПМмакс достоверно трехкратно увеличилось (p < 0,05) во всех исследуемых группах относительно соответствующего показателя в покое (таблица). Достоверных различий значений ПМмакс между исследуемыми группами выявлено не было.

Сравнительная характеристика параметров микроциркуляции в условиях покоя
и при выполнении ОП у исследуемых групп

Примечание. В таблице представлены средние значения ± стандартная ошибка:
* – относительно контрольной группы; ^ – относительно 1-й группы.

Для оценки изменений в артериолярном и венулярном звеньях микроциркуляторного русла исследовали амплитуды колебаний кровотока в частотных диапазонах респираторного и кардио-ритма в условиях покоя и в процессе развития постокклюзионной реактивной гиперемии. Достоверных изменений значений амплитуд колебаний в соответствующих частотных диапазонах во всех исследуемых группах обнаружено не было (таблица), что может свидетельствовать о сохранности артериолярного и венулярного кровотока кожи у больных БА.

Оценка функционирования локальных систем регуляции микроциркуляторного русла на основе анализа амплитуд колебаний кровотока в частотных диапазонах миогенного, нейрогенного и эндотелиального ритмов в условиях покоя и в процессе развития постокклюзионной реактивной гиперемии показала следующее. Величина А(M) не менялась у больных 1й и 2й группы в условиях покоя и в процессе развития постокклюзионной реактивной гиперемии по сравнению с соответствующим параметром у условно здоровых испытуемых (таблица). A(N) в 1-й группе больных достоверно уменьшалась на 31 % (р < 0,05) относительно контрольной группы, в то время как во 2-й группе больных данный параметр достоверно не отличался от контрольной группы. A(N)макс достоверно не различались у больных 1-й и 2-й группы по сравнению с соответствующим показателем у условно здоровых добровольцев (таблица). Значения A(E) и A(E)макс в 1-й группе больных достоверно уменьшались на 44 и 64 % соответственно по сравнению с соответствующими показателями у условно здоровых испытуемых (табл.). У больных 2-й группы достоверных изменений значений A(E) и A(E)макс относительно контрольной группы обнаружено не было (таблица).

Заключение

В результате проведенного исследования обнаружено отсутствие достоверных изменений ПМисх и ПМмакс у больных 1-й и 2-й групп по сравнению с условно здоровыми испытуемыми. Полученный результат свидетельствует о том, что у больных БА сохраняются как нормальная перфузия кожи кровью в покое, так и резервные возможности микроциркуляторного русла кожи в условиях кратковременной ишемии. Это подтверждается отсутствием достоверных изменений значений A(C) и A(C)макс, A(R) и A(R)макс у больных 1й и 2й групп относительно контрольной группы, что может свидетельствовать о сохранности нормального кровотока в артериолярном и венулярном звеньях микроциркуляторного русла кожи у больных БА. Было обнаружено, что изменения в локальных системах регуляции кровотока у больных БА зависят от продолжительности заболевания. Так, у больных БА 1-й группы, имеющих более длительную продолжительность заболевания, было показано значительное уменьшение A(N). Также в данной группе наблюдалось значительное уменьшение A(E) и A(E)макс, что может косвенно свидетельствовать об ухудшении функционирования эндотелиальной системы регуляции периферического кровотока в коже (так называемой эндотелиальной дисфункции) у данных больных. У больных 2-й группы при меньшей длительности заболевания не было выявлено достоверных изменений в локальных системах регуляции. Таким образом, предложенный подход для оценки микроциркуляции кожи крови на основе амплитудно-временного анализа колебаний кровотока позволяет выявлять ранние изменения функционирования систем регуляции периферического кровотока кожи у больных с бронхолегочной патологией и корректировать процесс терапии комбинированными ГКС.

Рецензенты:

Маевский Е.И., д.м.н., профессор, зам. директора по науке, зав. лабораторией энергетики биологических систем, ФГБУН «Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН», г. Пущино;

Рахманов Р.С., д.м.н., профессор, директор, ФБУН «Нижегородский НИИ гигиены и профпатологии» Роспотребнадзора, г. Нижний Новгород.

Работа поступила в редакцию 13.05.2014

Библиографическая ссылка