Эндотелиальные клетки: общие сведения. Стенки кровеносных сосудов, эндотелий Сосудистый эндотелий

Подробности

Эндотелий - интима сосудов. Он выполняет ряд важных функций, в том числе: регулирует тонус сосудов, способствует изменению их диаметра, является сенсором повреждения сосудистой стенки и может запускать механизм свертывания крови.

1. Общий план строения сосудистой стенки.

2. Основные функции эндотелия сосудов.

• Регуляция величины сосудистого тонуса и сосудистого сопротивления
• Регуляция текучести крови
• Регуляция ангиогенеза
• Реализация процесса воспаления

3. Основные функции эндотелия реализуются:

1) Сдвигом секреторной функции эндотелия в сторону сосудорасширительных факторов (90% приходится на оксид азота).

2) Ингибированием:

• Агрегации тромбоцитов
• Адгезии белых клеток крови
• Пролиферации гладких мышц

Основные функции эндотелиального слоя сосудистой клетки определяются его синтетическим фенотипом – набором вазоактивных факторов, синтезируемых эндотелием.

4. При дисфункции эндотелия наблюдается:

1) Сдвиг секреторной функции эндотелия в сторону сосудосуживающих факторов

2) Усиление:

• агрегации тромбоцитов
• адгезии белых клеток крови
• пролиферации клеток гладких мышц

Что приводит к уменьшению сосудистого просвета, тромбообразованию, появлению очага воспаления и гипертрофии сосудистой стенки.

5. Регуляция текучести крови при участии эндотелия в норме.

6. Сдвиг синтетической активности эндотелиальной клетки в сторону прокоагулянтного фенотипа при нарушении целостности эндотелия или возникновении воспалительного процесса.

7. ЭНДОТЕЛИЙ СОСУДИСТОЙ СТЕНКИСИНТЕЗИРУЕТ И ВЫДЕЛЯЯЕТ СУЖИВАЮЩИЕ И РАСШИРИТЕЛЬНЫЕ ВАЗОАКТИВНЫЕ ФАКТОРЫ:

8. Типы действий вазоактивных факторов, синтезируемых эндотелием сосудистой стенки.

9. Основные пути метаболизма арахидоновой кислоты.

Циклооксигеназный путь
Липоксигеназный путь
Эпоксигеназный путь
Трансацилазный (мембранный) путь

Активация фосфолипазы А2 (брадикинином) стимулирует выход арахидоновой кислоты в растворимую часть клетки и ее метаболизм

10. Кооперативный способ активации арахидоновой кислоты.

11. Метаболизм арахидоновой кислоты (АА) при участии фосфолипазы А2 (PLA2).

==>>Воспаление.

12. Метаболиты арахидоновой кислоты по циклооксигеназному пути.

13. Механизм действия нестероидных противоспалительных препаратов с анальгетическим действием.

14. Типы циклооксигеназ. Их стимуляция и ингибирование.

Циклооксигеназа I типа (ингибируется парацетамолом) и II типа (ингибируется диклофенаком)

15. Механизм реализации действия простациклина (PG2) на гладкой мышце сосуда.

16. Схема синтеза эндогенных каннабиноидов.

Эндогенные каннабиноиды(NAEs) –(анандамид) метаболизируются с образованием арахидоновой кислоты и ее последующей деградации.

Механизм действия эндогенного каннабиноида – анандамида на сосудистую стенку:

Быстрая деградация в эндотелии уменьшает расширительный потенциал эндоканнабиноидов.

Влияние анандамида на сопротивление перфузируемого сосудистого русла кишечник (А) и изолированного резистивного мезентериального сосуда (В).

Схема возможного пути метаболизма анандамида, ингибирующего его прямое вазодилятаторное действие на гладкую мышцу сосудов.

17. Эндотелий-зависимое расширение сосудов.

Синтез оксида азота: ключевой элемент - NO-синтаза (конститутивная - работает всегда и индуцибельная - активируется под воздействием определенных факторов)

18. Изоформы NO-синтаз: нейрональная, индуцибильная, эндотелиальная и митохондриальная.

Структура изоформ синтаз оксида азота:

mtNOS –альфа форма nNOS, отличающаяся фосфорилированным С-концом и двумя измененными аминокислотными остатками.

19. Роль NO-синтаз в регуляции различных функций организма.

20. Схема активации синтеза NO и cGMP в эндотелиальной клетке.

21. Физиологические и гуморальные факторы, активирующие эндотелиальную форму NO-синтазы.

Факторы, определяющие биодоступность оксида азота.

Участие оксида азота в реакции окислительного стресса.

Влияние пироксинитрита на белки и ферменты клетки.

22. Синтез оксида азота эндотелиальной клеткой и механизм расширения гладкой мышцы сосудов.

23. Гуанилатциклаза – фермент, катализирующий образование цГМФ из ГТФ, структура и регуляция. Механизм расширения сосуда при участии цГМФ.

24. Ингибирование цГМФ Rho-киназного пути сокращения гладких мышц сосудов.

25. Вазоактивные факторы, синтезируемые эндотелием и пути реализации их воздействия на гладкую мышцу сосуда.

26. Открытие эндотелина – эндогенного пептида, обладающего вазоактивными свойствами.

Эндотелин – эндогенный пептид, синтезируемый эндотелиальными клетками сосудистой системы.

Эндотелин – 21 –членный пептид, обладающий вазоконстрикторными свойствами.

Структура эндотелина-1, Семейство эндотелинов: ЭТ-1, ЭТ-2, ЭТ-3.

Эндотелин:

Экспрессия разных форм пептида в тканях:

• Эндотелин-1 (эндотелий и гладкая мышца сосудов, сердечные миоциты, почка и т.д.)
• Эндотелин -2 (почка, мозг, ж-кишечный тракт и т.д.)
• Эндотелин-3 (кишечник, надпочечники)

Механизм синтеза в тканях: три разных гена -
Препроэндотелин-->биг эндотелин-->эндотелины
*фурин-подобная эндопепт. эндотелинпревр. ферм.
(клеточная поверхн., внутрикл. визикулы)
Типы рецепторов и эффектов :
Ета (гладкая мышца - сокращение)
Етв (эндотелий-выделение эндотелий-зав. расш. фак. гладкая мышца- сокращение)
Содержание в тканях и крови: фм/мл
увеличение в 2-10 раз при сердечной недостаточности, легочной гипертензии, почечной недостаточности, субарахноидальной геморрагии и т.д.

27. Синтез эндотелина эндотелиальной клеткой и механизм сокращения гладкой мышцы сосуда.

28. Механизм реализации действия эндотелина на гладкую мышцу сосуда в норме и патологии.

29. Патологическая роль эндотелина.

• вазоконстрикция
• гипертрофия
• фиброз
• воспаление

30. Основные факторы гуморальной регуляции сосудистого тонуса, опосредующие свое действие через изменение секреторной функции эндотелия.

• Катехоламины (адреналин и норадреналин)
• Ангиотезин-рениновая система
• Семейство эндотелинов
• АТФ, АДФ
• Гистамин
• Брадикинин
• Тромбин
• Вазопрессин
• Вазоактивный интенстинальный пептид
• Кольцитонин генсвязывающий пептид
• Натрийуретический пептид
• Оксид азота

Патология сердечно-сосудистой системы продолжает занимать основное место в структуре заболеваемости, смертности и первичной инвалидизации, являясь причиной уменьшения общей продолжительности и ухудшения качества жизни пациентов как во всем мире, так и в нашей стране. Анализ показателей состояния здоровья населения Украины свидетельствует, что заболеваемость и смертность от болезней кровообращения остаются высокими и составляют 61,3% от общего показателя смертности. Поэтому разработка и внедрение мероприятий, направленных на улучшение профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), являются актуальной проблемой кардиологии.

Согласно современным представлениям, в патогенезе возникновения и прогрессирования многих ССЗ — ишемической болезни сердца (ИБС), артериальной гипертензии (АГ), хронической сердечной недостаточности (ХСН) и легочной гипертензии (ЛГ) — одну из основных ролей играет эндотелиальная дисфункция (ЭД).

Роль эндотелия в норме

Как известно, эндотелий представляет собой тонкую полупроницаемую мембрану, отделяющую кровоток от более глубоких структур сосуда, которая непрерывно вырабатывает огромное количество биологически активных веществ, в связи с чем является гигантским паракринным органом.

Главная роль эндотелия состоит в поддержании гомеостаза путем регуляции противоположных процессов, происходящих в организме:

1. тонуса сосудов (баланса вазоконстрикции и вазодилатации);
2. анатомического строения сосудов (потенцирование и ингибирование факторов пролиферации);
3. гемостаза (потенцирование и ингибирование факторов фибринолиза и агрегации тромбоцитов);
4. местного воспаления (выработка про- и противовоспалительных факторов).

Основные функции эндотелия и механизмы, с помощью которых он осуществляет эти функции

Эндотелий сосудов выполняет ряд функций (таблица), важнейшей из которых является регуляция сосудистого тонуса. Еще R.F. Furchgott и J.V. Zawadzki доказали, что расслабление сосудов после введения ацетилхолина происходит вследствие высвобождения эндотелием эндотелиального фактора релаксации (ЭФР), и активность этого процесса зависит от целости эндотелия. Новым достижением в изучении эндотелия было определение химической природы ЭФР — азота оксида (NO).

Азота оксид как эндотелиальный фактор релаксации

NO — это сигнальная молекула, которая является неорганическим веществом со свойствами радикала. Малые размеры, отсутствие заряда, хорошая растворимость в воде и липидах обеспечивают ей высокую проницаемость сквозь клеточные мембраны и субклеточные структуры. Время существования NO составляет около 6 с, после чего при участии кислорода и воды он превращается в нитрат (NO 2) и нитрит (NO 3) .

NO образуется из аминокислоты L-аргинина под влиянием ферментов NO-синтаз (NOS). В настоящее время выделены три изоформы NOS: нейрональная, индуцибельная и эндотелиальная.

Нейрональная NOS экспрессируется в нервной ткани, скелетных мышцах, кардиомиоцитах, эпителии бронхов и трахеи. Это конституциональный фермент, модулируемый внутриклеточным уровнем ионов кальция и принимающий участие в механизмах памяти, координации между нервной активностью и сосудистым тонусом, реализации болевого раздражения.

Индуцибельная NOS локализована в эндотелиоцитах, кардиомиоцитах, гладкомышечных клетках, гепатоцитах, но основной ее источник — макрофаги. Она не зависит от внутриклеточной концентрации ионов кальция, активируется под влиянием различных физиологических и патологических факторов (провоспалительные цитокины, эндотоксины) в случаях, когда в этом есть необходимость.

Эндотелиальная NOS — конституциональный фермент, регулируемый содержанием кальция. При активации этого фермента в эндотелии происходит синтез физиологического уровня NO, приводящего к релаксации гладкомышечных клеток. NO, образующийся из L-аргинина, при участии фермента NOS активирует в гладкомышечных клетках гуанилатцикпазу, стимулирующую синтез циклического гуанозинмонофосфата (ц-ГМФ), который является основным внутриклеточным мессенджером в сердечно-сосудистой системе и снижает содержание кальция в тромбоцитах и гладких мышцах. Поэтому конечными эффектами NO являются дилатация сосудов, торможение активности тромбоцитов и макрофагов. Вазопротекторные функции NO заключаются в модуляции высвобождения вазоактивных модуляторов, блокировании окисления липопротеинов низкой плотности, подавлении адгезии моноцитов и тромбоцитов к сосудистой стенке.

Таким образом, роль NO не ограничивается только регуляцией сосудистого тонуса. Он проявляет ангиопротекторные свойства, регулирует пролиферацию и апоптоз, оксидантные процессы, блокирует агрегацию тромбоцитов и оказывает фибринолитический эффект. NO ответственен также за противовоспалительные эффекты.

Итак, NO оказывает разнонаправленные эффекты:

1. прямое отрицательное инотропное действие;
2. вазодилататорное действие:

- антисклеротическое (тормозит клеточную пролиферацию);
- антитромботическое (препятствует адгезии циркулирующих тромбоцитов и лейкоцитов к эндотелию).

Эффекты NO зависят от его концентрации, места продукции, степени диффузии через сосудистую стенку, способности взаимодействовать с кислородными радикалами и уровня инактивации.

Существуют два уровня секреции NO:

1. Базальная секреция — в физиологических условиях поддерживает тонус сосудов в покое и обеспечивает неадгезивность эндотелия по отношению к форменным элементам крови.
2. Стимулированная секреция — усиление синтеза NO при динамическом напряжении мышечных элементов сосуда, сниженном содержании кислорода в ткани в ответ на выброс в кровь ацетилхолина, гистамина, брадикинина, норадреналина, АТФ и др., что обеспечивает вазодилатацию в ответ на приток крови.

Нарушение биодоступности NO происходит вследствие следующих механизмов:

Снижения его синтеза (дефицит субстрата NO — L-аргинина);
- уменьшения на поверхности эндотелиальных клеток количества рецепторов, раздражение которых в норме приводит к образованию NO;
- усиления деградации (разрушение NO наступает прежде, чем вещество достигает места своего действия);
- повышения синтеза ЭТ-1 и других вазоконстрикторных субстанций.

Кроме NO, к вазодилатирующим агентам, образующимся в эндотелии, относятся простациклин, эндотелиальный фактор гиперполяризации, натрийуретический пептид С-типа и др., играющие важную роль в регуляции сосудистого тонуса при снижении уровня NO.

К основным эндотелиальным вазоконстрикторам относятся ЭТ-1, серотонин, простагландин Н 2 (ПГН 2) и тромбоксан А 2 . Самый известный и изученный из них— ЭТ-1 — оказывает непосредственное констрикторное влияние на стенку как артерий, так и вен. К другим вазоконстрикторам относятся ангиотензин II и простагландин F 2a , непосредственно действующие на гладкомышечные клетки.

Дисфункция эндотелия

В настоящее время под ЭД понимают дисбаланс между медиаторами, обеспечивающими в норме оптимальное течение всех эндотелийзависимых процессов.

Развитие ЭД одни исследователи связывают с недостатком продукции или биодоступности NO в стенке артерий, другие — с дисбалансом продукции вазодилатирующих, ангиопротекторных и ангиопролиферативных факторов, с одной стороны, и вазоконстрикторных, протромботических и пролиферативных факторов — с другой. Основную роль в развитии ЭД играют оксидантный стресс, продукция мощных вазоконстрикторов, а также цитокинов и фактора некроза опухоли, которые подавляют продукцию NO. При длительном воздействии повреждающих факторов (гемодинамическая перегрузка, гипоксия, интоксикация, воспаление) функция эндотелия истощается и извращается, в результате чего в ответ на обычные стимулы возникают вазоконстрикция, пролиферация и тромбообразование.

Кроме указанных факторов, ЭД вызывают:

Гиперхолестеролемия, гиперлипидемия;
- АГ;
- спазм сосудов;
- гипергликемия и сахарный диабет;
- курение;
- гипокинезия;
- частые стрессовые ситуации;
- ишемия;
- избыточная масса тела;
- мужской пол;
- пожилой возраст.

Следовательно, основными причинами повреждения эндотелия являются факторы риска атеросклероза, которые реализуют свое повреждающее действие через усиление процессов оксидантного стресса. ЭД является начальным этапом в патогенезе атеросклероза. In vitro установлено снижение продукции NO в клетках эндотелия при гиперхолестеролемии, что обусловливает свободнорадикальное повреждение клеточных мембран. Окисленные липопротеины низкой плотности усиливают экспрессию молекул адгезии на поверхности эндотелиальных клеток, приводя к моноцитарной инфильтрации субэндотелия.

При ЭД нарушается баланс между гуморальными факторами, оказывающими защитное действие (NO, ПГН), и факторами, повреждающими стенку сосуда (ЭТ-1, тромбоксан А 2 , супероксиданион). Одними из наиболее существенных звеньев, повреждающихся в эндотелии при атеросклерозе, являются нарушение в системе NO и угнетение NOS под влиянием повышенного уровня холестерола и липопротеинов низкой плотности. Развившаяся при этом ЭД обусловливает вазоконстрикцию, повышенный клеточный рост, пролиферацию гладкомышечных клеток, накопление в них липидов, адгезию тромбоцитов крови, тромбообразование в сосудах и агрегацию. ЭТ-1 играет важную роль в процессе дестабилизации атеросклеротической бляшки, что подтверждается результатами обследования больных с нестабильной стенокардией и острым инфарктом миокарда (ИМ). В исследовании отмечено наиболее тяжелое течение острого ИМ при снижении уровня NO (на основании определения конечных продуктов метаболизма NO — нитритов и нитратов) с частым развитием острой левожелудочковой недостаточности, нарушениями ритма и ормированием хронической аневризмы левого желудочка сердца.

В настоящее время ЭД рассматривают в качестве основного механизма формирования АГ. При АГ одним из главных факторов развития ЭД является гемодинамический, который ухудшает эндотелийзависимое расслабление вследствие уменьшения синтеза NO при сохраненной или увеличенной продукции вазоконстрикторов (ЭТ-1, ангиотензина II), ускоренной его деградации и изменении цитоархитектоники сосудов. Так, уровень ЭТ-1 в плазме крови у больных с АГ уже на начальных стадиях заболевания достоверно превышает таковой у здоровых лиц. Наибольшее значение в уменьшении выраженности эндотелийзависимой вазодилатации (ЭЗВД) придают внутриклеточному оксидантному стрессу, так как свободнорадикальное окисление резко снижает продукцию NO эндотелиоцитами. С ЭД, препятствующей нормальной регуляции мозгового кровообращения, у больных с АГ также связывают высокий риск цереброваскулярных осложнений, следствием чего являются энцефалопатия, транзиторные ишемические атаки и ишемический инсульт.

Среди известных механизмов участия ЭД в патогенезе ХСН выделяют следующие:

1) повышение активности эндотелиального АТФ, сопровождающегося увеличением синтеза ангиотензина II;
2) подавление экспрессии эндотелиальной NOS и снижение синтеза NO, обусловленные:

Хроническим снижением кровотока;
- повышением уровня провоспалительных цитокинов и фактора некроза опухоли, подавляющих синтез NO;
- повышением концентрации свободных R(-), инактивирующих ЭФР-NO;
- повышением уровня циклооксигеназозависимых эндотелиальных факторов констрикции, препятствующих дилатирующему влиянию ЭФР-NO;
- снижением чувствительности и регулирующего влияния мускариновых рецепторов;

3) повышение уровня ЭТ-1, оказывающего вазоконстрикторное и пролиферативное действие.

NO контролирует такие легочные функции, как активность макрофагов, бронхоконстрикция и дилатация легочных артерий. У пациентов с ЛГ снижается уровень NO в легких, одной из причин которого является нарушение метаболизма L-аргинина. Так, у больных с идиопатической ЛГ отмечают снижение уровня L-аргинина наряду с повышением активности аргиназы. Нарушенный метаболизм асимметричного диметиларгинина (АДМА) в легких может инициировать, стимулировать или поддерживать течение хронических заболеваний легких, в том числе артериальной ЛГ. Повышенный уровень АДМА отмечают у пациентов с идиопатической ЛГ, хронической тромбоэмболической ЛГ и ЛГ при системном склерозе. В настоящее время активно изучают роль NO также в патогенезе легочных гипертензивных кризов. Усиленный синтез NO является адаптивной реакцией, противодействующей чрезмерному повышению давления в легочной артерии в момент острой вазоконстрикции.

В 1998 г. были сформированы теоретические основы для нового направления фундаментальных и клинических исследований по изучению ЭД в патогенезе АГ и других ССЗ и способах эффективной ее коррекции.

Принципы лечения дисфункции эндотелия

Поскольку патологические изменения функции эндотелия являются независимым предиктором неблагоприятного прогноза большинства ССЗ, эндотелий представляется идеальной мишенью для терапии. Цель терапии при ЭД — устранение парадоксальной вазоконстрикции и с помощью повышенной доступности NO в стенке сосудов создание защитной среды в отношении факторов, приводящих к ССЗ. Основной задачей является улучшение доступности эндогенного NO благодаря стимуляции NOS или ингибированию распада.

Немедикаментозные методы лечения

В экспериментальных исследованиях установлено, что потребление продуктов с высоким содержанием липидов приводит к развитию АГ за счет повышенного образования свободных радикалов кислорода, инактивирующих NO, что диктует необходимость ограничения жиров. Большое потребление соли подавляет действие NO в периферических резистивных сосудах. Физические упражнения повышают уровень NO у здоровых лиц и у пациентов с ССЗ, поэтому известные рекомендации в отношении уменьшения потребления соли и данные о пользе физических нагрузок при АГ и ИБС находят свое еще одно теоретическое обоснование. Считается, что положительный эффект на ЭД может оказывать применение антиоксидантов (витамины С и Е). Назначение витамина С в дозе 2 г пациентам с ИБС способствовало значительному кратковременному уменьшению выраженности ЭЗВД, что объяснялось захватом радикалов кислорода витамином С и, таким образом, повышением доступности NO.

Медикаментозная терапия

1. Нитраты . Для терапевтического воздействия на коронарный тонус давно применяют нитраты, способные независимо от функционального состояния эндотелия отдавать NO стенке сосудов. Однако несмотря на эффективность в отношении расширения сосудов и уменьшение выраженности миокардиальной ишемии, применение препаратов этой группы не приводит к длительному улучшению эндотелиальной регуляции коронарных сосудов (ритмичность изменений тонуса сосудов, которая управляется с помощью эндогенного NO, не поддается стимуляции экзогенно введенному NO).
2. Ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) и ингибиторы рецепторов ангиотензина II. Роль ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РАС) в отношении ЭД главным образом связана с вазоконстрикторной эффективностью ангиотензина II. Основной локализацией АПФ являются мембраны эндотелиальных клеток сосудистой стенки, в которых находится 90% всего объема АПФ. Именно кровеносные сосуды — основное место превращения неактивного ангиотензина I в ангиотензин II. Основными блокаторами РАС являются ингибиторы АПФ. Кроме того, препараты этой группы проявляют дополнительные вазодилатирующие свойства вследствие их способности блокировать деградацию брадикинина и повышать его уровень в крови, что способствует экспрессии генов эндотелиальной NOS, повышению синтеза NO и уменьшению его разрушения.
3. Диуретики . Существуют данные, доказывающие, что индапамид обладает эффектами, позволяющими, помимо диуретического действия, оказывать прямое вазодилатирующее влияние за счет антиоксидантных свойств, повышения биодоступности NO и уменьшения его разрушения.
4. Антагонисты кальция. Блокирование кальциевых каналов уменьшает прессорный эффект важнейшего вазоконстриктора ЭТ-1, не влияя прямо на NO. Кроме того, препараты этой группы снижают концентрацию внутриклеточного кальция, что стимулирует секрецию NO и обусловливает вазодилатацию. Одновременно уменьшаются агрегация тромбоцитов и экспрессия молекул адгезии, а также подавляется активация макрофагов.
5. Статины . Поскольку ЭД является фактором, приводящим к развитию атеросклероза, при заболеваниях, ассоциированных с ним, существует необходимость коррекции нарушенных функций эндотелия. Эффекты статинов связаны со снижением уровня холестерола, угнетением его локального синтеза, торможением пролиферации гладкомышечных клеток, активацией синтеза NO, что способствует стабилизации и предотвращению дестабилизации атеросклеротической бляшки, а также снижению вероятности возникновения спастических реакций. Это подтверждено в многочисленных клинических исследованиях.
6. L -аргинин. Аргинин — условно незаменимая аминокислота. Среднесуточная потребность в L-аргинине составляет 5,4 г. Он является необходимым предшественником для синтеза белков и таких биологически важных молекул, как орнитин, пролин, полиамины, креатин и агматин. Однако главная роль аргинина в организме человека состоит в том, что он является субстратом для синтеза NO. Поступивший с пищей L-аргинин всасывается в тонком кишечнике и поступает в печень, где основное его количество утилизируется в орнитиновом цикле. Остающаяся часть L-аргинина используется ка к субстрат для продукции NO.

Эндотелийзависимые механизмы L -аргинина:

Участие в синтезе NO;
- уменьшение адгезии лейкоцитов к эндотелию;
- уменьшение агрегации тромбоцитов;
- снижение уровня ЭТ в крови;
- повышение эластичности артерий;
- восстановление ЭЗВД.

Следует отметить, что система синтеза и высвобождения NO эндотелием обладает значительными резервными возможностями, однако потребность в постоянном стимулировании его синтеза приводит к истощению субстрата NO — L-аргинина, восполнить который призван новый класс эндотелиопротекторов — донаторов NO. До недавнего времени отдельного класса эндотелиопротекторных препаратов не существовало, в качестве средств, способных корригировать ЭД, рассматривали лекарственные препараты других классов, обладающих подобными плейотропными эффектами.

Клинические эффекты L-аргинина как донатора N O . Имеющиеся данные указывают на то, что эффект L-apгининa зависит от его концентрации в плазме крови. При приеме L-apгининa внутрь его эффект связан с улучшением ЭЗВД. L-apгинин снижает агрегацию тромбоцитов и уменьшает адгезию моноцитов. При повышении концентрации L-apгининa в крови, которое достигают путем в/в его введения, проявляются эффекты, не связанные с продукцией NO, а высокий уровень L-apгининa в плазме крови приводит к неспецифической дилатации.

Влияние на гиперхолестеролемию. В настоящее время существуют данные доказательной медицины об улучшении эндотелиальной функции у больных с гиперхолестеролемией после приема L-apгининa, подтвержденные в двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании.

Под влиянием перорального приема L-aprининa у больных со стенокардией повышается толерантность к физической нагрузке по данным пробы с 6-минутной ходьбой и при велоэргометрической нагрузке. Аналогичные данные получены при кратковременном применении L-apгининa у пациентов с хронической ИБС. После инфузии 150 мкмоль/л L-aprининa у пациентов с ИБС отмечено увеличение диаметра просвета сосуда в стенозированном сегменте на 3-24%. Применение раствора аргинина для перорального приема у больных со стабильной стенокардией II-III функционального класса (по 15 мл 2 раза в сутки в течение 2 мес) дополнительно к традиционной терапии способствовало достоверному увеличению выраженности ЭЗВД, повышению толерантности к физической нагрузке и улучшению качества жизни. У больных с АГ доказан положительный эффект при добавлении к стандартной терапии L-apгининa в дозе 6 г/сут. Прием препарата в дозе 12 г/ сут способствует снижению уровня диастолического артериального давления. В рандомизированном двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании доказано позитивное влияние L-apгининa на гемодинамику и способность к выполнению физической нагрузки у пациентов с артериальной ЛГ, принимавших препарат перорально (по 5 г на 10 кг массы тела 3 раза в сутки). Установлено значительное повышение концентрации L-цитpyллинa в плазме крови таких больных, указывающее на усиление продукции NO, а также снижение на 9% среднего легочного артериального давления. При ХСН прием L-apгининa в дозе 8 г/сут на протяжении 4 нед способствовал повышению толерантности к физической нагрузке и улучшению ацетилхолинзависимой вазодилатации лучевой артерии.

В 2009 г. V. Bai еt аl. представили результаты метаанализа 13 рандомизированных исследований, выполненных в целях изучения эффекта перорального приема L-apгининa на функциональное состояние эндотелия. В этих исследованиях изучали эффект L-apгининa в дозе 3-24 г/сут при гиперхолестеролемии, стабильной стенокардии, заболеваниях периферических артерий и ХСН (длительность лечения — от 3 дней до 6 мес). Метанализ показал, что пероральный прием L-apгининa даже короткими курсами существенно увеличивает выраженность ЭЗВД плечевой артерии по сравнению с показателем при приеме плацебо, что свидетельствует об улучшении функции эндотелия.

Таким образом, результаты многочисленных исследований, проведенных на протяжении последних лет, свидетельствуют о возможности эффективного и безопасного применения L-аргинина как активного донатора NO с целью устранения ЭД в при ССЗ.

Коноплева Л.Ф.

Владельцы патента RU 2309668:

Изобретение относится к медицине, а именно к функциональной диагностике, и может быть использовано для неинвазивного определения функции эндотелия. Для этого осуществляют снижение трансмурального давления в конечности, регистрируют амплитуды плетизмографических сигналов при различных давлениях. Определяют давление, при котором амплитуда плетизмографического сигнала максимальна, при этом производят снижение давления до величины, соответствующей заданному проценту от максимальной амплитуды, проведение окклюзионной пробы, в ходе которой в манжете, накладываемой проксимально от лоцируемого участка конечности. Далее создают давление, превышающее систолическое давление испытуемого, по меньшей мере на 50 мм рт.ст., при этом окклюзию осуществляют в течение, по меньшей мере, 5 минут. Устройство включает сенсорный блок, выполненный двухканальным и имеющий возможность регистрации пульсовых кривых с периферических артерий. Блок создания давления, выполненный с возможностью создания в манжете нарастающего ступенчато давления. Электронный блок, выполненный с возможностью определения давления в манжете, соответствующего максимальной амплитуде плетизмографического сигнала, и управления блоком создания давления для установления давления в манжете, соответствующего амплитуде плетизмографического сигнала, составляющей заданный процент от максимальной амплитуды, при этом сенсорный блок связан с электронным блоком, к выходу которого подключен блок создания давления. Заявленное изобретение позволяет повысить достоверность оценки функции эндотелия вне зависимости от артериального давления пациента. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к функциональной диагностике, и позволяет на ранних этапах выявлять наличие сердечно-сосудистых заболеваний и проводить контроль эффективности проводимой терапии. Изобретение позволят проводить оценку состояния эндотелия и на основании этой оценки решить вопрос ранней диагностики сердечно-сосудистых заболеваний. Изобретение может быть использовано при проведении широкомасштабной диспансеризации населения.

В последнее время все большую актуальность приобретает задача раннего выявление сердечно-сосудистных заболеваний. Для этого используется широкий спектр диагностических средств и методов, описанных в патентной и научной литературе. Так, патент США №5,343,867 раскрывает способ и устройство для ранней диагностики атеросклероза с использованием импедансной плетизмографии для выявления особенностей пульсовой волны в сосудах нижних конечностей. Показано, что параметры кровотока зависят от приложенного к изучаемой артерии извне давления. Максимальная амплитуда плетизмограммы во многом определяется величиной трансмурального давления, представляющего собой разницу между артериальным давлением внутри сосуда и давлением, приложенным снаружи с помощью манжеты тонометра. Максимальная амплитуда сигнала определяется при нулевом значении трансмурального давления.

С позиций структуры и физиологии артериальных сосудов это можно представить следующим образом: давление с манжеты передается на внешнюю стенку артерии и уравновешивает внутриартериальное давление с внутренней стенки артерии. При этом податливость артериальной стенки резко возрастает, и проходящая пульсовая волна растягивает артерию на большую величину, т.е. прирост диаметра артерии при том же пульсовом давлении становится большим. Этот феномен легко увидеть на осциллометрической кривой, снятой при регистрации артериального давления. На этой кривой максимальные осцилляции возникают, когда давление в манжете равно среднему артериальному давлению.

В патенте США №6322515 раскрыт способ и устройство для опеределния ряда параметров сердечно-сосудистой системы, используемые в том числе для оценки состояния эндотелия. В качестве сенсора для определения пульсовой волны здесь использованы фотодиоды и фотоприемники, проведен анализ фотоплетизмографических (ФПГ) кривых, зарегистрированных на пальцевой артерии до и после проведения пробы с реактивной гиперемией. При регистрации этих кривых на палец поверх оптического сенсора накладывалась манжета, в которой создавалось давление 70 мм рт.ст.

В патенте США №6939304 раскрыт способ и устройство для неинвазивой оценки функции эндотелия с использованием ФПГ сенсора.

В патенте США №6908436 раскрыт способ оценки состояния эндотелия с помощью измерения скорости распространения пульсовой волны. Для этого используется двухканальный плетизмограф, датчики устанавливаются на фалангу пальца, окклюзия создается с помощью располагаемой на плече манжеты. Изменение состояния артериальной стенки оценивается по задержке распространения пульсовой волны. Величина задержки в 20 мс и более рассматривается как проба, подтверждающая нормальную функцию эндотелия. Определение задержки проводится путем сравнения с ФПГ кривой, зарегистрированной на руке, на которой не проводилась окклюзионная проба. Однако недостатками известного способа является определение задержки по измерению смещения в области минимума непосредственно перед систолическим подъемом, т.е. в области, которая является в значительной степени вариабельной.

Наиболее близким аналогом к заявленным способу и устройству являются способ и устройство для неинвазивного определения изменения физиологического состояния пациента, описанные в патенте РФ №2220653. Известный способ заключается в проведении контроля периферического артериального тонуса путем размещения на датчиках пульса манжеты и повышения давления в манжете до 75 мм рт.ст., последующего измерения артериального давления с повышением давления в манжете выше систолического в течение 5 минут, дальнейшей регистрации пульсовой волны методом ФПГ на двух руках, после чего проводят амплитудный анализ ФПГ кривой в отношении полученных замеров до и после пережатия, определяют прирост ФПГ сигнала. Известное устройство включает датчик для измерения давления с манжетой, нагревательный элемент для нагрева поверхности лоцируемого участка тела и процессор для обработки измеренных сигналов.

Однако известные способ и устройство не позволяют обеспечить высокую достоверность проведенных исследований в виду низкой точности замеров и зависимости их от колебаний давления пациента.

Нарушение функции эндотелия возникает при наличии таких факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) как гиперхолестеринемия, артериальная гипертензия, курение, гипергомоцистеинемия, возраст и другие. Установлено, что эндотелий является органом-мишенью, в котором патогенетически реализуются факторы риска развития ССЗ. Оценка состояния эндотелия является "барометром", взгляд на который позволяет осуществить раннюю диагностику ССЗ. Такая диагностика позволит отойти от подхода, когда необходимо провести ряд биохимических тестов (определение уровня холестерина, липопротеидов низкой и высокой плотности, гомоцистеина и др.) для выявления наличия фактора риска. Экономически более обосновано для скринирования населения на первом этапе использовать интегральный показатель риска развития заболевания, каким является оценка состояния эндотелия. Оценка состояния эндотелия также чрезвычайно актуальна для объективизации проводимой терапии.

Задача, на решение которой направлены заявленные изобретения, заключается в создании физиологически обоснованного, неинвазивного способа и устройства для достоверного определения состояния эндотелиальной функции обследуемого пациента, обеспечивающих дифференцированный подход в зависимости от состояния пациента и основанных на системе преобразования, усиления и регистрации ФПГ сигнала при действии оптимальной величины заданного давления или локально приложенного к лоцируемой артерии усилия до и после проведения окклюзионной пробы.

Технический результат, который достигается при использовании заявленных устройства и способа, состоит в повышении достоверности оценки функции эндотелия вне зависимости от артериального давления пациента.

Технический результат в части способа достигается за счет того, что осуществляют снижение трансмурального давления в конечности, проводят регистрацию амплитуды плетизмографических сигналов при различных давлениях, определение давления, при котором амплитуда ПГ сигнала максимальна, снижение давления до величины, соответствующей заданному % от максимальной амплитуды, проведение окклюзионной пробы, в ходе которой в манжете, накладываемой проксимально от лоцируемого участка конечности, создают давление, превышающее систолическое давление испытуемого, по меньшей мере, на 50 мм рт.ст., а окклюзию осуществляют в течение, по меньшей мере, 5 минут.

Технический результат усиливается за счет того, что трансмуральное давление снижают путем наложения на участок конечности манжеты, в которой создают давление.

Давление на ткани конечности повышают дискретно с шагом 5 мм рт.ст. и длительностью шага 5-10 сек, регистрируют амплитуду ПГ сигнала.

Для снижения трансмуралъного давления в лоцируемой артерии используют механическое усилие, локально приложенное к тканям конечности.

Для снижения трансмуралъного давления в лоцируемой артерии уменьшают гидростатическое давление путем поднятия конечности на заданную высоту относительно уровня сердца.

После выбора величины трансмуралъного давления, при котором амплитуда ПГ сигнала составляет 50% от максимальной величины прироста ПГ сигнала, в окклюзионной манжете, установленной проксимально от лоцируемой артерии, создают супрасистолическое давление, регистрируют плетизмографический сигнал.

После, по меньшей мере, 5 минутной экспозиции окклюзионной манжеты, установленной проксимально от лоцируемой артерии, давление в ней сбрасывают до нуля, а регистрацию изменений ПГ сигнала осуществляют одновременно по двум референсному и испытуемому каналам в течение, по меньшей мере, 3 минут.

Зарегистрированный плетизмографический сигнал после проведения окклюзионной пробы анализируют с одновременным использованием амплитудного и временного анализа по данным, полученным по двум референсному и испытуемому каналам.

При проведении амплитудного анализа сравнивают величины амплитуды сигнала в референсном и испытуемом канале, скорость нарастания амплитуды сигнала в испытуемом канале, отношение амплитуд сигналов полученного максимума при различных величинах трансмуралъного давления, с максимальной величиной сигнала, полученного после проведения окклюзионной пробы.

При проведении временного анализа сравнивают плетизмографические кривые, полученные по референсному и испытуемому каналам, проводят процедуру нормирования сигнала, а затем определяют время запаздывания или фазовый сдвиг.

Технический результат в части устройства достигается за счет того, что устройство включает сенсорный блок, выполненный двухканальным и имеющим возможность регистрации пульсовых кривых с периферических артерий, блок создания давления, выполненный с возможностью создания в манжете нарастающего ступенчато давления, и электронный блок, выполненный с возможностью определения давления в манжете, соответствующего максимальной амплитуде ПГ сигнала и управления блоком создания давления для установления давления в манжете, соответствующего амплитуде ПГ сигнала, составляющей заданный процент от прироста максимальной амплитуды, при этом сенсорный блок связан с электронным блоком, к выходу которого подключен блок создания давления.

Технический результат усиливается за счет того, что блок создания давления выполнен с возможностью создания ступенчато нарастающего давления в манжете с шагом 5 мм рт. ст. и длительностью шага 5-10 секунд.

Сенсорный блок в каждом канале включает инфракрасный диод и фотоприемник, расположенные с возможностью регистрации проходящего через лоцируемую область светового сигнала.

Сенсорный блок в каждом канале включает инфракрасный диод и фотоприемник, расположенные с возможностью регистрации отраженного от лоцируемой области рассеянного светового сигнала.

Сенсорный блок включает импедансометрические электроды, или датчики Холла, или эластичную трубку, заполненную электропроводящим материалом.

Фотоприемник связан с фильтром, имеющим возможность выделения из общего сигнала пульсовой составляющей.

Сенсорный блок включает средство для поддержания заданной температуры лоцируемого участка тела.

Устройство включает жидкокристаллический дисплей для отображения результатов оценки функции эндотелия и/или соединенный с электронным блоком интерфейс для передачи данных о функции эндотелия в компьютер.

Техническая сущность заявленных изобретения и возможность достижения технического результата, достигаемого в результате их использования, будет более понятна при описании примера осуществления со ссылками на позиции чертежей, где на фиг.1 проиллюстрирована динамика показателей объемного кровотока и диаметра плечевой артерии в ходе проведения окклюзионной пробы, на фиг.2 приведена схема формирования ФПГ сигнала, на фиг.3 представлена ФПГ кривая, на фиг.4 показано семейство ФПГ кривых, полученных при различных величинах трансмурального давления у пациентов контрольной группы, фиг.5 показывает влияние изменения гидростатического давления на амплитуду ФПГ сигнала, а на фиг.6 представлена принципиальная блок-схема заявленного устройства.

Электронный блок обеспечивает определение давления в манжете 1, соответствующего максимальной амплитуде ПГ сигнала, и управление блоком создания давления для установления давления в манжете 1, соответствующего амплитуде ПГ сигнала, составляющей заданный процент (50%) от максимального прироста амплитуды. Возможно выполнение сенсорного блока в нескольких вариантах: в первом варианте инфракрасный светодиод 2 и фотоприемник 3 расположены с возможностью регистрации проходящего через лоцируемую область светового сигнала, по разные стороны от лоцируемого участка конечности, во втором - инфракрасный светодиод 2 и фотоприемник 3 расположены с возможностью регистрации отраженного от лоцируемой области рассеянного светового сигнала, по одну сторону от лоцируемого сосуда.

Кроме того, сенсорный блок может быть выполнен на основе импедансометрических электродов, или датчиков Холла, или эластичной трубки, заполненной электропроводящим материалом.

Оценка функции эндотелия осуществляется на основе регистрации ПГ сигнала, полученного с помощью сенсорного блока, установленного на верхних конечностях обследуемого пациента, с последующим электрическим преобразованием полученного сигнала, в ходе линейного нарастания давления в манжете 1 (или величины локально приложенного к лоцируемой артерии усилия) до получения максимальной амплитуды сигнала, после чего величина давления в манжете или локально приложенное усилие фиксируется, и окклюзионная проба проводится при фиксированной величине давления или усилия. При этом сенсорный блок устанавливается на внутренней стороне манжеты 1 или располагается на конце устройства, создающего усилие в области проекции артерии на поверхность кожи. Для автоматического задания этого давления используется обратная связь по амплитуде ПГ сигнала, поступающего с цифроаналогового преобразователя 8 через контроллер 9 на компрессор 11 блока создания давления.

Окклюзионная проба проводится с использованием манжеты, установленной проксимально (плечо, предплечье, запястье) относительно лоцируемои артерии (плечевая, радиальная или пальцевая). При этом сигнал, полученный с другой конечности, на которой не проводится окклюзионная проба, является референсным.

Заявленный способ определения состояния эндотелиальной функции обследуемого пациента включает два основных этапа: первый позволяет получить ряд плетизмографических кривых, зарегистрированных при различных давлениях в манжете 1 (или усилий прикладываемых к лоцируемои артерии), и второй этап - это непосредственно сама окклюзионная проба. Результатом первого этапа является информация о вязкоэластичных свойствах артериального русла и выбор давления или усилия для проведения окклюзионного теста. Изменения амплитуды ПГ сигнала при действии приложенного давления или усилия свидетельствуют о тонусе гладких мышц артерии и состоянии ее эластических компонентов (эластин и коллаген). Локально приложенное давление или усилие сопровождается изменением трансмурального давления, величина которого определяется разницей между артериальным давлением и приложенным извне давлением или усилием. При уменьшении трансмурального давления тонус гладких мышц снижается, что сопровождается увеличением просвета артерии, соответственно, при повышении трансмурального давления происходит сужение артерии. В этом состоит миогенная регуляция кровотока, направленная на сохранение оптимального давления в системе микроциркуляции. Так, при изменении давления в магистральном сосуде от 150 мм рт.ст. до 50 мм рт.ст. в капиллярах давление остается практически без изменений.

Изменение гладкомышечного тонуса реализуется не только в виде сужения или дилатации артерии, но и приводит соответственно к увеличению жесткости или податливости артериальной стенки. При снижении трансмурального давления гладкомышечный аппарат сосудистой стенки в той или иной степени релаксирует, что на ФПГ проявляется в виде увеличения амплитуды сигнала. Максимальная амплитуда имеет место при трансмуральном давлении, равном нулю. Схематически это представлено на фиг.4, где на приведенной S-образной кривой деформирования видно, что максимум приращения объема определяется при трансмуральном давлении, близком к нулю. При равных волнах пульсового давления, приложенных к различным участкам кривой деформирования, максимальный плетизмографический сигнал наблюдается в области, близкой к нулевой величине трансмурального давления. У пациентов контрольной группы, сопоставимой по возрасту и величине диастолического давления с группой лиц с клиническими проявлениями ишемической болезни, возрастание амплитуды сигнала при изменении трансмурального давления может составлять более 100% (фиг.4). Тогда как в группе больных ИБС это приращение амплитуды не превышает 10-20%.

Подобную динамику изменения амплитуды ПГ сигнала при разных значениях трансмурального давления можно связать только с особенностями вязкоэластичных свойств артериального русла у здоровых и больных стенозирующим атеросклерозом различной локализации. Гладкомышечный тонус артерий можно рассматривать преимущественно как вязкостный компонент, тогда как волокна эластина и коллагена представляют собой чисто эластический компонент структуры сосудистой стенки. Снижая гладкомышечный тонус при подходе к нулевым значениям трансмурального давления, мы как бы уменьшаем вклад вязкостного компонента гладких мышц в кривую деформирования. Подобный прием позволяет не только проводить более детальный анализ кривой деформирования эластических компонент артериальной сосудистой стенки, но и в более выгодных условиях регистрировать феномен реактивной гиперемии, после проведения окклюзионного теста.

Величину прироста диаметра приводящей артерии связывают с функционированием эндотелиальных клеток. Возрастание напряжения сдвига после окклюзионной пробы приводит к возрастанию синтеза оксида азота (NO). Возникает так называемая "поток-индуцированная дилатация". При нарушении функции эндотелиальных клеток способность продуцировать оксид азота и другие вазоактивные соединения снижена, что приводит к отсутствию феномена поток - индуцированной дилатации сосудов. В этой ситуации полноценной реактивной гиперемии не возникает. В настоящее время этот феномен используется для выявления нарушения функции эндотелия, т.е. эндотелиальной дисфункции. Индуцированная потоком дилатация сосуда определяется следующей последовательностью событий: окклюзия, увеличение потока крови, воздействие напряжения сдвига на эндотелиальные клетки, синтез оксида азота (как адаптация к увеличению кровотока), эффект воздействия NO на гладкую мышцу.

Максимальная величина кровотока достигается через 1-2 секунды после снятия окклюзии. При этом нужно отметить, что при одновременном мониторировании величины кровотока и диаметра артерии первоначально увеличивается величина кровотока, и только после этого меняется диаметр сосуда (фиг.1). После быстрого (несколько секунд) достижения максимума скорости кровотока увеличивается диаметр артерии, достигая максимума через 1 минуту. После чего возвращается к исходной величине в течение 2-3 минут. На примере особенностей состояния эластического модуля артериальной стенки у больных артериальной гипертензией можно сделать предположение о возможном участии исходной жесткости артерии в проявлении ответа эндотелиальных клеток на окклюзионную пробу. Нельзя исключить того, что при одинаковой продукции окиси азота эндотелиальными клетками проявление ответа гладкомышечными клетками артерии будет определятся исходным состоянием модуля эластичности артериальной стенки. Для нормализации проявления ответа гладкомышечного аппарата артериальной стенки желательно иметь исходную жесткость артерий у различных пациентов, если не идентичной, то по возможности близкой. Одним из вариантов такой унификации исходного состояния артериальной стенки является подбор величины трансмурального давления, при которой отмечается ее наибольшая податливость.

Оценку результатов окклюзионной пробы по параметрам реактивной гиперемии можно проводить не только на плечевой артерии, но и на более мелких сосудах.

Для определения потокозависимой дилатации был использован оптический метод. В основе метода находится прирост оптической плотности, связанный с пульсовым увеличением объема крови лоцируемой артерии. Приходящая пульсовая волна растягивает стенки артерии, увеличивая диаметр сосуда. Так как при ФПГ оптический сенсор регистрирует не изменение диаметра артерии, а прирост объема крови, который равен квадрату радиуса, то это измерение можно проводить с большей точностью. На фиг.2 представлен принцип получения ФПГ сигнала. Фотодиод регистрирует световой поток, прошедший через лоцируемый участок ткани пальца. С каждой пульсовой волной артерия пальца, расширяясь, увеличивает объем крови. Гемоглобин крови в значительной степени поглощает ИК излучение, что приводит к возрастанию оптической плотности. Проходящая по артерии пульсовая волна изменяет ее диаметр, что является основным компонентом пульсового приращения объема крови в лоцируемом участке.

На фиг.3 представлена ФПГ кривая. На кривой можно видеть два пика, первый из которых связан с сокращением сердца, второй - с отраженной пульсовой волной. Данная кривая получена при установке оптического датчика на последнюю фалангу указательного пальца.

Перед началом измерений компрессор 11 по сигналу контроллера 9 создает в манжете 1 давление. Нарастание давления осуществляется ступенчато с шагом 5 мм рт.ст., длительность каждого шага составляет 5-10 сек. С возрастанием давления снижается трансмуральное давление, а при равенстве давления в манжете и давления в лоцируемой артерии - становится равным нулю. На каждом шаге производится регистрация ФПГ сигнала, поступающего с фотоприемника 3. Сигнал с выхода преобразователя 4 усиливается в усилителе 5 и подвергается фильтрации в фильтре 6 для вырезания помех с промышленной частотой 50 Гц и ее гармоник. Основное усиление сигнала осуществляется масштабируемым (инструментальным) усилителем 7. Усиленное напряжение подается на аналого-цифровой преобразователь 8 и далее через USB - интерфейс 10 в компьютер. Контроллер 9 определяет давление, при котором амплитуда сигнала максимальна. Для улучшения соотношения сигнал/шум применяется синхронное детектирование.

Процедура проведения оценки эндотелиальной функции делится на две части:

1) снижение трансмурального давления с помощью приложенного к части пальца давления (манжета с воздухом, эластичный окклюдер, механическое сдавливание) или путем изменения гидростатического давления за счет поднятия конечности на определенную высоту. Последняя процедура полностью может заменить навязывание усилия извне на стенку сосуда. В упрощенном варианте оценки состояния эндотелия можно исключить сложную схему автоматики, и только поднимая и опуская руку определять среднее давление по максимуму амплитуды плетизмографического сигнала, выйти на линейный участок кривой податливости (50% от максимального прироста) и затем провести окклюзионную пробу. Единственным недостатком такого подхода является необходимость позиционирования руки и проведение окклюзии с приподнятой рукой.

При снижении трансмурального давления возрастает пульсовая составляющая ФПГ, что соответствует увеличению податливости исследуемой артерии. При воздействии последовательностью нарастающих давлений, приложенных к пальцу, можно, с одной стороны, увидеть выраженность ауторегуляторной реакции, а с другой - выбрать оптимальные условия (по величине трансмурального давления) для съема информации при проведении окклюзионной пробы (выбор наиболее крутого участка на кривой податливости артерии);

2) создание окклюзии артерии путем приложения супрасистолического давления (на 30 мм рт.ст) в течение 5 минут. После быстрого сброса давления в манжете, установленной на лучевой артерии, проводится регистрация динамики ФПГ кривой (амплитудный и временной анализ). Регистрацию изменений ПГ сигнала осуществляют одновременно по двум референсному и испытуемому каналам в течение, по меньшей мере, 3 минут. При проведении амплитудного анализа сравнивают величины амплитуды сигнала в референсном и испытуемом канале, скорость нарастания амплитуды сигнала в испытуемом канале, отношение амплитуд сигналов, полученного максимума при различных величинах трансмуралъного давления, с максимальной величиной сигнала, полученного после проведения окклюзионной пробы. При проведении временного анализа сравнивают плетизмографические кривые, полученные по референсному и испытуемому каналу, проводят процедуру нормирования сигнала, а затем определяют время запаздывания или фазовый сдвиг.

Максимальные величины амплитуды ФПГ сигналов отмечались при нулевом трансмуральном давлении (давление, приложенное к сосуду извне, равно среднему артериальному давлению). Расчет велся следующим образом - диастолическое давление плюс 1/3 пульсового давления. Этот ответ артерии на давление извне не является эндотелийзависимым. Прием выбора давления, прикладываемого извне к артерии, не только позволяет проводить пробу с реактивной гиперемией по динамике ФПГ сигнала в наиболее оптимальной области податливости артерии, но и обладает собственной диагностической ценностью. Снятие семейства ФПГ кривых при различных величинах трансмурального давления позволяет получить информацию о реологических характеристиках артерии. Эта информация позволяет разграничить изменения, связанные с ауторегуляторным эффектом гладкомышечного аппарата стенки артерии в виде увеличения диаметра, от эластических свойств артерии. Увеличение диаметра артерии приводит к возрастанию постоянного компонента), за счет большего объема крови, находящегося в лоцируемой области. Пульсовая составляющая сигнала отражает приращение объема крови в систолу. Амплитуда ФПГ определяется податливостью артериальной стенки при прохождении пульсовой волны давления. Просвет артерии как таковой не влияет на амплитуду ФПГ сигнала. Полного параллелизма между приращением диаметра сосуда и податливостью стенки при изменении трансмурального давления не наблюдается.

При низком трансмуральном давлении артериальная стенка становиться менее жесткой по сравнению с ее механическими свойствами, определяемыми при физиологических значениях артериального давления.

Оптимизация проведения теста по величине трансмурального давления значительно увеличивает его чувствительность, позволяя выявлять патологию на самых ранних стадиях нарушения функции эндотелия. Высокая чувствительность теста позволит эффективно оценивать проведение фармакологической терапии, направленной на коррекцию нарушений эндотелиальной функции.

При увеличении давления в манжете до 100 мм рт.ст. отмечался постоянный рост сигнала, максимальная амплитуда сигнала определялась при 100 мм рт.ст. Дальнейшее повышение давления в манжете приводило к снижению амплитуды ФПГ сигнала. Снижение давления до 75 мм рт.ст. сопровождалось снижением амплитуды ФПГ сигнала на 50%. Давление в манжете также меняло форму ФПГ сигнала (см. фиг.3).

Изменение формы ФПГ сигнала заключалось в резком увеличении скорости нарастания систолического подъема с одновременной задержкой момента начала подъема. Эти изменения формы отражают влияние манжеты на прохождение пульсовой волны давления. Этот феномен происходит из-за вычитания из пульсовой волны давления, величины давления манжеты.

Подъем руки относительно "точки равенства давлений" (уровень сердца) позволяет отказаться от использования приложенного извне давления (напряжения) с помощью манжеты. Подъем руки с "точки равенства давлений" до позиции вытянутой вверх увеличивает амплитуду ФПГ. Последующее опускание руки на исходный уровень снижает амплитуду до исходного уровня.

Важным фактором, влияющим на величину трансмурального давления, является сила тяжести. Трансмуральное давление в пальцевой артерии поднятой руки меньше давления в той же артерии, находящейся на уровне сердца, на произведение величин плотности крови, ускорения силы тяжести и расстояния от "точки равенства давлений":

где Ptrh - трансмуральное давление в пальцевой артерии поднятой руки,

Ptrho - трансмуральное давление в пальцевой артерии, находящейся на уровне сердца, p - плотность крови (1,03 г/см), g - ускорение силы тяжести (980 см/сек), h - расстояние от точки равенства давлений до пальцевой артерии поднятой руки (90 см). При данном расстоянии от "точки равенства давлений" давление у стоящего человека с поднятой рукой на 66 мм рт.ст. ниже среднего давления в пальцевой артерии, измеренного на уровне сердца.

Таким образом, уменьшить трансмуральное давление можно, увеличивая прикладываемое извне давление или снижая давление в сосуде. Снизить давление в пальцевой артерии достаточно легко. Для этого необходимо поднять кисть выше уровня сердца. Постепенно поднимая руку, мы снижаем трансмуральное давление в пальцевой артерии. При этом амплитуда ФПГ сигнала резко возрастает. В поднятой руке среднее давление в пальцевой артерии может снизиться до 30 мм рт.ст., тогда как при нахождении кисти руки на уровне сердца оно равно 90 мм рт.ст. Трансмуральное давление в артериях голени может быть в четыре раза больше, чем в артериях поднятой руки. Влияние гидростатического давления на величину трансмурального давления можно использовать в функциональной пробе по оценке вязкоэластических свойств артериальной стенки.

Заявленные изобретения имеют следующие преимущества:

1) давление для проведения окклюзионной пробы выбирается индивидуально для каждого пациента,

2) обеспечивается информация о вязкоэластических свойствах артериального русла (по зависимости амплитуды ПГ сигнала от давления (усилия)),

3) обеспечивается улучшение соотношения сигнал/шум,

4) окклюзионная проба проводится в наиболее оптимальной области податливости артерии,

5) изобретения позволяют получить информацию о реологических характеристиках артерии за счет снятия семейства ФПГ кривых при различных значениях трансмурального давления,

6) изобретения увеличивают чувствительность теста, а следовательно, достоверность оценки функции эндотелия,

7) позволяют выявить патологию на самых ранних стадиях нарушения функции эндотелия,

8) позволяют достоверно оценить эффективность проводимой фармакотерапии.

1. Способ неинвазивного определения функции эндотелия, включающий проведение окклюзионной пробы, в ходе которой в манжете, накладываемой проксимально от лоцируемого участка конечности, создают давление, превышающее систолическое давление испытуемого, а окклюзию осуществляют в течение 5 мин, отличающийся тем, что на первом этапе производят снижение трансмурального давления в конечности, регистрируют амплитуды плетизмографических сигналов при различных давлениях, определяют давление, при котором амплитуда плетизмографического сигнала максимальна, затем снижают давление до величины, соответствующей заданному проценту от максимальной амплитуды, на втором этапе проводят окклюзионную пробу, причем создают давление, превышающее систолическое давление испытуемого, по меньшей мере, на 50 мм рт.ст, далее после проведения окклюзионной пробы регистрированный плетизмографический сигнал, анализируют с одновременным использованием амплитудного и временного анализа по данным, полученным по референсному и испытуемому каналам.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что трансмуральное давление снижают путем наложения на участок конечности манжеты, в которой создают давление.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что давление на ткани конечности повышают дискретно с шагом 5 мм рт.ст. и длительностью шага 5-10 с, одновременно регистрируют амплитуду плетизмографического сигнала.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для снижения трансмуралъного давления в лоцируемой артерии уменьшают гидростатическое давление путем поднятия конечности на заданную высоту относительно уровня сердца.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после выбора величины трансмурального давления, при котором амплитуда плетизмографического сигнала составляет 50% от максимально возможной величины, в окклюзионной манжете, установленной проксимально от лоцируемой артерии, создают супрасистолическое давление, регистрируют плетизмографический сигнал.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что после по меньшей мере 5-минутной экспозиции окклюзионной манжеты, установленной проксимально от лоцируемой артерии, давление в ней сбрасывают до нуля, а регистрацию изменений плетизмографического сигнала осуществляют одновременно по двум, референсному и испытуемому, каналам в течение, по меньшей мере, 3 мин.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что при проведении амплитудного анализа сравнивают величины амплитуды сигнала в референсном и испытуемом каналах, скорость нарастания амплитуды сигнала в испытуемом канале, отношение амплитуд сигналов, полученного максимума при различных величинах трансмурального давления с максимальной величиной сигнала, полученного после проведения окклюзионной пробы.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что при проведении временного анализа сравнивают плетизмографические кривые, полученные по референсному и испытуемому каналам, проводят процедуру нормирования сигнала, а затем определяют время запаздывания или фазовый сдвиг.

9. Устройство для неинвазивного определения функции эндотелия, включающее сенсорный блок, выполненный двухканальным и имеющим возможность регистрации пульсовых кривых с периферических артерий, блок создания давления, выполненный с возможностью создания в манжете нарастающего ступенчато давления, и электронный блок, выполненный с возможностью определения давления в манжете, соответствующего максимальной амплитуде плетизмографического сигнала, и управления блоком создания давления для установления давления в манжете, соответствующего амплитуде плетизмографического сигнала, составляющей заданный процент от максимальной амплитуды, при этом сенсорный блок связан с электронным блоком, к выходу которого подключен блок создания давления.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что блок создания давления выполнен с возможностью создания ступенчато нарастающего давления в манжете с шагом 5 мм рт.ст и длительностью шага 5-10 с.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что каждый канал сенсорного блока включает инфракрасный диод и фотоприемник, расположенные с возможностью регистрации проходящего через лоцируемую область светового сигнала.

12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что каждый канал сенсорного блока включает инфракрасный диод и фотоприемник, расположенные с возможностью регистрации отраженного от лоцируемой области рассеянного светового сигнала.

13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что сенсорный блок включает импедансометрические электроды, или датчики Холла, или эластичную трубку, заполненную электропроводящим материалом.

14. Устройство по п.11, отличающееся тем, что фотоприемник связан фильтром, имеющим возможность выделения из общего сигнала пульсовой составляющей.

Изобретение относится к медицине и физиологии и может быть использовано для комплексной оценки уровня физической работоспособности практически здоровых лиц старше 6 лет разного уровня тренированности, не имеющих ограничений по состоянию здоровья.

Изобретение относится к медицине, а именно к функциональной диагностике, и может быть использовано для неинвазивного определения функции эндотелия

ЭНДОТЕЛИЙ - клеточная выстилка внутренней поверхности кровеносных, лимфатических сосудов и эндокарда.

Эндотелий идентичен плоскому эпителию, но развивается из мезенхимы (см.) и генетически не имеет отношения к эпителиальной ткани (см.). Термин «эндотелий» ввел в 1865 году Гис (W. His Senior).

Структура эндотелия в значительной степени обусловливает особенности гемодинамики (см.). Клетки эндотелия имеют диаметр 20-40 мкм в зависимости от особенностей строения кровеносных сосудов (см.), толщину 0,1-1,0 мкм; в зоне ядра толщина клеток увеличивается в 4-5 раз. Ядро расположено центрально, оно более или менее крупное, круглой или овальной формы. Края клеток сравнительно плотно смыкаются или соединяются с помощью зубчатых связей вплоть до пальцевых сцеплений (интердигитация) либо наползают друг на друга наподобие чешуи. В соответствии с этим клетки эндотелия, соединяясь, могут образовывать сплошную линию или окончатые межэндотелиальные щели. Ширина межэндотелиальных щелей варьирует от 100 до 200 нм. В цитоплазме клеток эндотелия имеются набор органелл, микрофиламенты и микротрубочки, составляющие строму эндотелия, а также множество пузырьков, или везикул, диаметром 600-700 нм, из которых одни открываются на наружную (базальную) поверхность, другие - на внутреннюю (люминальную), обращенную в просвет сосуда, а третьи свободно лежат в цитоплазме, не связываясь с плазматическими мембранами. При слиянии везикул образуются трансцеллюлярные канальцы. При значительном истончении слоя цитоплазмы в клетках появляются сквозные отверстия, или истинные поры (например, в эндотелии капилляров почечных клубочков). Поры, закрытые тонкой плазматической мембраной (до 40 нм), или диафрагмой, называют фенестрами. Они встречаются в кровеносных капиллярах почки, эндокринных желез, костного мозга, кишечных ворсинок (см. Капилляры). Фенестры можно обнаружить и в устьях плазмалеммных везикул на базальной поверхности клеток эндотелия (диафрагмированные везикулы).

На внутренней поверхности эндотелия имеются клеточные выросты (микроворсинки), мозаично распределены дифференцированные микрозоны, отличающиеся строением, концентрацией анионов, плотностью. Наружная поверхность эндотелия граничит с базальной мембраной. Компоненты базальной мембраны в виде гликопротеидов проникают в межэндотелиальные щели. В сосудах среднего и крупного калибра под эндотелием лежит субэндотелиальный слой, являющийся составной частью внутренней оболочки стенки сосуда.

Специфические особенности эндотелия сосудов различного типа и разных органов обусловливают разнообразие его функций. Эндотелий обеспечивает обменные процессы между кровью и тканями путем переноса веществ посредством везикул, а также через поры, фенестры и межэндотелиальные щели (см. Капиллярное кровообращение, Микроциркуляция), причем низкомолекулярные соединения и ионы переносятся по межклеточным промежуткам, а макромолекулы - с помощью везикул. В эндотелии образуются коллаген, ДНК, актин, простациклин, фибри-нолизин, плазминоген и другие вещества. Эндотелий обладает антигенной активностью и способностью к фагоцитозу (см.); влияет на реологические свойства крови (см. Кровь, Реология); характеризуется хорошо выраженной способностью к пролиферации. Изменения формы, расположения эндотелиальных клеток или локальные изменения поверхностного электрического заряда (особенно в фенестрированных капиллярах, например, почечных клубочков) под влиянием внешних или внутренних патологических факторов приводят к нарушению их проницаемости (см.). Эндотелий может стать источником развития ангиоэндотелиомы (см.).

Библиогр.: Заварзин А. А. Избранные труды, т. 1-4, М.- JI., 1950-1953; Караганов Я. Л., К е р д и-варенко Н. В. и Левин В. Н, Микроангиология, Кишинев, 1982; Куприянов В. В. Пути микроциркуляции, Кишинев, 1969; X л о п и н Н. Г. Общебиологические и экспериментальные основы гистологии, Л., 1946; Ш а х л а-мов В. А. Капилляры, М., 1971; Щелкунов С. И. Основные принципы клеточной дифференцировки, М., 1977; А 1 t-s с h u 1 R. Endothelium, its development, morphology, function, and pathology, N. Y., 1954; Freudenberg N., Riese К. - H. a. Freudenberg M. A. The vascular endothelial system, Stuttgart - N. Y., 1983; Vascular endothelium and basement membranes, ed. by В. M. Altura, Basel - N. Y., 1980.

Что такое эндотелий?
Эндотелий - это особые клетки, выстилающие внутреннюю
поверхность кровеносных, лимфатических сосудов и сердечных полостей. Он отделяет кровоток от более глубоких слоев сосудистой стенки и служит границей между ними.

Важное значение для нормального функционирования различных систем организма, в том числе и нервной, имеет адекватное получение с помощью кровотока всеми его клетками и нейронами тоже, "питательных" веществ.
Для чего, состояние крупных, мелких и мельчайших сосудов, и, особенно, их внутренней стенки - эндотелия, первостепенно.

Эндотелий - активный орган. Он непрерывно вырабатывает большое количество биологически активных веществ (БАВ). Они важны для процесса свертывания крови, регуляции сосудистого тонуса, стабилизации артериального давления. "Эндотелиальные" БАВ, участвуют в процессе метаболизма мозга, важны для фильтрационной функции почек и сократительной способности миокарда.

Особая роль принадлежит состоянию целостности эндотелия. Пока он не поврежден, он активно синтезирует факторы различные БАВ.
Противо - свертывающие, одновременно расширяют сосуды, и препятствуют росту гладких мышц, которые могут этот просвет суживать.
Здоровым эндотелием синтезируется оптимальное количество оксида азота (NO), который поддерживает сосуды в состоянии дилатации и обеспечивает адекватный кровоток, особенно, мозговой.

NO - активный ангио - протектор, помогает предотвратить патологическую перестройку сосудистой стенки, прогрессирование атеросклероза и артериальной гипертензии, антиоксидант, ингибитор агрегации и адгезии тромбоцитов.

Эндотелий синтезирует факторы, участвующие в свертываемости крови (тромбомодулин, фактор Виллебранда, тромбоспондин).
Таким образом, БАВ, постоянно вырабатываемые эндотелием, являются основой для адекватного кровотока. Они влияют на состояние сосудистой стенки (спазмирование ее или расслабление) и на активность факторов свертывания.

Нормально функционирующий эндотелий препятствует адгезии тромбоцитов (их приклеиванию к стенке сосуда), агрегации тромбоцитов (их склеиванию между собой), снижает коагуляцию крови и спазм кровеносных сосудов.

Но, при изменении его структуры, происходят и функциональные нарушения. Эндотелий "производит" вредные активные вещества - агреганты, коагулянты, сосудосуживающие - больше, чем это необходимо. Они оказывают неблагоприятное влияние на работу всей системы кровообращения, ведут к болезням, включая ИБС, Атеросклероз, артериальную гипертензию и другие.
Нарушение равновесия в производстве активных веществ, называют дисфункцией эндотелия (ДЭ).
ДЭ приводит к микро - и макро - ангиопатии. При сахарном диабете, микроангиопатия приводит к развитию ретино - и нефропатии, макроангиопатия - к развитию атеросклероза с поражением сосудов сердца, головного мозга, периферических артерий конечностей, чаще нижних. Для любой ангиопатии характерна триада "Вирхова" - изменение эндотелия, нарушения системы свертывания и противосвертывания крови, замедлением кровотока.
ДЭ - это дисбаланс между продукцией вазодилатирующих (сосудорасширяющих), антитромботических, ангиопротективных, факторов с одной стороны и вазоконстрикторных (сосудосуживающих), протромбических, пролиферативных - с другой.

ДЭ является, с одной стороны, одним из важных патогенетических механизмов

Чем она более выражена, тем больше страдают мозговые (и всех других органов и тканей) сосуды, особенно мелкие и мельчайшие. Нарушается микроциркуляция и получение клетками необходимого питания.

Косвенно, о степени выраженности ДЭ позволяют судить определенные биохимические показатели крови - уровень содержания факторов, повреждающих эндотелий. Их называют медиаторами повреждения эндотелия.

Своевременное выявление индикаторов повреждения эндотелия позволит вовремя принять меры по их снижению и более эффективно проводить первичную и вторичную профилактику различных болезней системы кровообращения и сосудистых болезней головного мозга.

Verification: 4b3029e9e97268e2