Изучено функциональное состояние эндотелия микрососудов, тромбоцитов, эритроцитов, реологические свойства крови у 45 здоровых людей 60-74 лет. Агрегационная активность тромбоцитов определялась методом турбудиметрической агрегатометрии, вязкость крови и плазмы — методом ротационной вискозиметрии, агрегационная активность эритроцитов и индекс деформируемости эритроцитов — расчетные показатели из результатов вискозиметрии. О функциональном состоянии эндотелия микрососудов судили на основании данных пробы с реактивной гиперемией и внутрикожным введение адреналина с регистрацией показателя объемной скорости кожного кровотока. Насыщение подкожной жировой клетчатки кислородом изучено методом полярографии. Показано, что в развитии циркуляторной гипоксии имеет важное значение увеличение адреналин-индуцированной агрегации тромбоцитов, снижение деформируемости эритроцитов, а также нарушение синтеза эндотелием релаксирующих факторов.
Необходимым условием существования любой биологической системы и в том числе человека, является адекватное обеспечение тканей кислородом. Кислород в процессе жизнедеятельности расходуется на энергетическое обеспечение органов и тканей, поддержание их функциональной активности, репаративно-пластические процессы, обеспечение защитно-приспособительных механизмов, то есть практически любой физиологический процесс требует наличия должного количества кислорода. В свою очередь кислородная недостаточность организма (гипоксия), возникающая в результате неблагоприятного воздействия экзогенных и эндогенных факторов, приводит к метаболическим, функциональным и морфологическим нарушениям, вплоть до гибели биологической структуры. Важной предпосылкой и в то же время следствием нарушения обеспечения органов и тканей человека кислородом является процесс старения. Возникающая с возрастом органно-тканевая гипоксия служит причиной прогрессирования возрастных изменений, патогенетической основой и важным компонентом целого ряда заболеваний (4,5,11). Поэтому проблема изучения механизмов развития органно-тканевой гипоксии способов ее коррекции у лиц пожилого возраста является несомненно актуальной. Определяющая роль в обеспечении адекватного кровоснабжения, а значит обеспечения кислородом органов и тканей организма принадлежит системе микроциркуляции. Именно на уровне сосудов микроциркуляторного русла происходит транскапиллярный обмен кислорода, углекислого газа, субстратов и продуктов метаболизма, ионов, биологически активных веществ. Снабжение тканей кислородом является одной из наиболее ответственных функций системы микроциркуляции, так как запасов кислорода в организме нет. Поэтому состояние капиллярного кровотока должно жестко синхронизировать доставку кислорода относительно потребности в нем. Состоятельность указанного процесса зависит от структуры и количества микрососудов ( артериол, прекапилляров, капилляров, посткапилляров, венул, артериовенуллярных шунтов), способности приносящих артериол в достаточной степени реагировать на изменяющиеся потребности тканей в энергообеспечении, реологических свойств крови, ее тромбогенного потенциала (2,7,12) . В проведеннях нами ранее исследованиях показано (12), что с возрастом уменьшается количество функционирующих капилляров, появляются зоны полной облитерации капилляров — «поля плешивости», отмечается неравномерность калибра микрососудов, то есть имеет место значительное изменение структуры капиллярного русла. В этих условиях определяющее значение в обеспечении адекватного кислородного снабжения тканей приобретает состояние внутрисосудистого гомеостаза: функциональное состояние эндотелия микрососудов, форменных элементов крови, реологические свойств крови. Роль эндотелия в поддержании стабильности внутрисосудистого гомеостаза на сегодняшний день определена и не вызывает сомнений. Доказано, что эндотелий является «эндокринным» и «паракринным» органом, играющим ведущую роль в регуляции сосудодвигательных реакций. Эндотелиоциты содержат целый ряд ферментных каскадов, обеспечивающих деградацию биогенных аминов (адреналина, норадреналина, серотонина и др.), нуклеотидов, эйкозаноидов, кининов и превращение ангиотензина I в ангиотензин II. Эндотелий также синтезирует простациклин, оксид азота, предсердный натрийуретический фактор, активатор плазминогена, ингибитор активатора плазминогена, эндотелиальный фактор роста и целый ряд других веществ, имеющих большое значение как для обеспечения сосудодвигательных реакций, так и для регуляции активности свободно-радикального окисления, внутрисосудистого тромбообразования, активности локальных воспалительных и аутоиммунных реакций. В связи с огромным разнообразием и значимостью эндотелиальных функций их изменение прямо влияет не только на состояние сосудистой стенки, но и на жизнедеятельность организма в целом. Вместе с тем, процессы, происходящие в организме при старении, и в том числе хроническая гипоксия в свою очередь влияет на функциональное состояние эндотелия (6,11,17). Существуют экспериментальные данные о том, что хроническая гипоксия в течение 10-12 дней приводила к уменьшению эндотелиальной синтазы оксида азота у новорожденных поросят (4). По другим данным, у крыс, содержащихся в гипоксической среде в течение 3 недель, синтез оксида азота увеличивался (4). Этот материал свидетельствует о взаимосвязи тканевой гипоксии и функционального состояния эндотелия. Наряду с функциональным состоянием эндотелия, важное значение для увеличения скорости капиллярного кровотока имеют реологические свойства крови. Накопленные за последние десятилетия сведения свидетельствуют о том, что повышенная вязкость крови является независимым фактором риска самых различных заболеваний вследствие нарушения микроциркуляции. На уровне микроциркуляторного русла изменения вязкости крови и свойств эритроцитов особенно значимы, поскольку показано, что уменьшение вязкости крови в 2 раза на уровне крупного сосуда приводит к уменьшению вязкости в капиллярной системе в 6х109 раз. Так как сопротивление на уровне микроциркуляторного русла составляет 70% общего сосудистого сопротивления, реологические свойства крови имеют наибольшее значение на уровне микроциркуляции (4,12,17). Основными факторами, создающими феномен вязкости крови, являются объемная концентрация эритроцитов, свойства и состав плазмы, клеточная агрегация и деформируемость клеточных элементов (4,12). Основным показателем, определяющим вязкость крови на уровне микроциркуляторного русла, является объемная концентрация и функциональное состояние эритроцитов (4,8). От агрегационной активности и деформируемости зависит способность красных кровяных телец поддерживать гомогенный кровоток в капиллярном русле, а значит обеспечивать доставку кислорода тканям. Эритроциты в сдвиговом потоке испытывают два типа воздействия: вращение и ориентацию. Способность эритроцита изменять свою форму в ответ на деформирующее усилие определяет его ригидность, или деформируемость. Деформируемость эритроцита в наибольшей степени зависит от состояния его мембраны (1,4,8). Эластичность мембраны определяет ее сопротиление различного рода деформациям, в то время как вязкость мембраны характеризует сопротивление скорости деформации. Не менее важное значение в нарушении внутрисосудистого гомеостаза играет и функциональное состояние тромбоцитов — центрального звена гемокоагуляции (7,8,9). И хотя механические свойства тромбоцитов, вследствие их небольшого размера и малочисленности играют в этом процессе малую роль, агрегационная активность кровяных пластинок и их чувствительность к проагрегантам могут оказать существенное влияние на состояние кровотока на уровне микроциркуляторного русла (4,7,8,11). Таким образом, все рассмотренные показатели имеют важное значение в обеспечении кровоснабжения тканей на уровне капиллярного кровообращеня тесно взаимодействуют на этапах поддержания либо нарушения его стабильности и поэтому требуют изучения в определении значимости каждого из них в развитии циркуляторной гипоксии на уровне микроциркуляции. Целью настоящего исследование было изучение функционального состояния эндотелия, эритроцитов, тромбоцитов, реологических свойств крови в развитии тканевой гипоксии при старении.
Материал и методы исследования.
Было обследовано 45 практически здоровых 60-74 лет. Контрольная группа состояла из 22 практически здоровых испытуемых 20-29 лет. Отбор в группы проводился на основании тщательного сбора анамнеза, а также данных текущих клинических, инструментальных и лабораторных обследований. Из обследования исключались люди, имеющие в анамнезе заболевания, способные повлиять на результаты проводимого исследования. В группу практически здоровых пожилых людей были включены лица, у которых на основании тщательного обследования выявлены соответствующие возрасту изменения со стороны всех органов и систем, а также отсутствовали острые и хронические заболевания любой этиологии. Изучение функционального состояния эндотелия производилось методом лазерной допплеровской флоуметрии на аппарате «Transonik» (США) по разработанной нами методике. Оценивалась объемная скорость кожного кровотока на средней трети внутренней поверхности предплечья в исходном состоянии, а также после создания реактивной гиперемии и внутрикожного введения адреналина. Первая из этих проб характеризует способность эндотелия к синтезу эндотелиальных факторов релаксации, а вторая — чувствительность к вазоконстрикторам, поскольку показано, что при эндотелиальной дисфункции повышается чувствительность к гуморальным констрикторным веществам. Реактивная гиперемия создавалась путем пережатия сосудов плеча в течение 3 минут с давлением в манжете на 50 мм.рт.ст превышающем уровень систолического артериального давления. Оценивались уровень максимальной объемной скорости кровотока после пережатия, время его наступления и время восстановления показателей. Адреналин вводился подкожно на 5 мм выше датчика кожного флоуметра в дозе 0,1 мл (разведение 1х10-6 моль/л ). Изучались время наступления и величина минимальной скорости объемного кровотока кожи после введения адреналина, а также время восстановления исходных показателей. Агрегационная активность тромбоцитов была изучена на двухканальном лазерном анализаторе агрегации тромбоцитов 230LA (Биола, Москва) турбудиметрическим (13) методом. Рассматриваются спонтанная и индуцированная агрегация тромбоцитов с использованием в качестве индукторов АДФ в конечной концентрации 5х 10-6 моль/л, адреналина в конечной концентрации 1х 10-6 моль/л и коллагена в конечной концентрации 1х 10-6 моль/л. На кривых светопропускания и среднего размера агрегатов оценивается степень и скорость агрегации тромбоцитов. Вязкость крови определялась с помощью ротационного вискозиметра АКР-2(Россия) при скоростях сдвига 10-200 сек-1. Изучались вязкость цельной крови и вязкость плазмы. Функциональное состояние эритроцитов определялось с помощью ротационного вискозиметра АКР-2(Россия) при скоростях сдвига 10-200 сек-1 с расчетом индекса деформируемости и индекса агрегации эритроцитов. Напряжение кислорода в тканях изучалось методом полярографии с использованием полярографа LP-7 (Чехословакия) по методике Коркушко О.В., Иванова Л.А., разработанной в НИИ геронтологии. Изучалось напряжение кислорода в подкожно-жировой клетчатке средней трети внутренней поверхности предплечья с применением функциональной пробы с пережатием сосудов плеча. Уровень давления в манжетке во время пережатия составлял 200 мм.рт.ст, время пережатия — 10 минут. Изучались латентный период снижения кислорода, снижение уровня PO2 за 1мин, 2 мин, за время пережатия; латентный период повышения PO2 после пережатия, время повышения PO2 на 75%, время восстановления уровня PO2 . Согласно данным Коркушко О.В. и Иванова Л.А. (21), последние три показателя характеризуют зависимость кислородного обеспечения тканей от состояния капиллярного кровообращения. Полученные данные обработаны методами вариационной статистики с помощью компьютерной программы «Ехсе1».
Результаты исследования. Как уже указывалось выше, внутрикапиллярное кровообращение в наибольшей степени зависит от следующих показателей: реологических показателей, функционального состояния эндотелия и форменных элементнов крови, в частности, агрегационной активности эритроцитов и тромбоцитов. Результаты изучения реологических свойств крови свидетельствуют о возраст-зависомом увеличении вязкости цельной крови и плазмы (таблица 1). Как уже было отмечено, вязкость крови на уровне микроциркуляторного русла преимущественно зависит от состояния эритроцитов, поскольку диаметр красных кровяных телец соизмерим с диаметром капилляра и любые изменения свойств эритроцитов препятствуют нормальному прохождению их через капилляры, а значит нарушают доставку кислорода тканям.
Таблица 1 — Реологические показатели у практически здоровых людей разного возрастаПоказатель Вязкость цельной крови, сП Вязкость плазмы,сП ИДЭ ИАЭ Группа, лет 200 с-1 100 с-1 50 с-1 10 с-1 20-29 лет 3,28+/-0,11 3,41+/-0,20 3,62+/-0,32 4,21+/-0,21 1,21+/-0,11 1,33+/-0,04 1,11+/-0,02 60-74 года 3,51+/-0,17* 3,64+/-0,21 3,95+/-0,29 4,93+/-0,17** 1,73+/-0,07** 1,27+/-0,04 1,37+/-0,12**
Примечание: ** — Р * 0,01 по сравнению с группой молодых * — Р * 0.05 по сравнению с группой молодых
Поэтому выявленное в старшей возрастной группе повышение агрегационной активности эритроцитов при снижении их деформируемости (таблица 1) вносит существенный вклад в замедление скорости капиллярного кровотока. Учитывая, что деформируемость эритроцита в наибольшей степени зависит от состояния поверхностной мембраны клетки (1), и в проведенных нами исследованиях показано, что при старении изменяется липидный состав поверхностных мембран форменных элементов крови в пользу преобладания в мембране холестерина (1,7 ), изменение липидного состава мембраны может быть одной из основных причин нарушения эластических свойств эритроцитов. Наряду с нарушением эластичности, изменение липидного состава мембраны приводит к снижению поверхностного заряда эритроцитов, что, как показано нами ранее, в свою очередь способствует замедлению капиллярного кровотока и развитию сладж-феномена (8). Следующим показателем, имеющим крайне важное значение для поддержания стабильности внутрисосудистого гомеостаза, является функциональное состояние эндотелия микрососудов. Напомним, что эндотелий определяет адекватность сосудодвигательных реакций, обладает антиагрегантной, противовоспалительной, антипролиферативной активностью. Потеря этих свойств при развитии эндотелиальной дисфункции является патогенетической основой развития сердечно-сосудистой патологии. Результаты проведения функциональных проб для выявления функциональной состоятельности эндотелия показали, что у пожилых людей значительно ниже, чем у молодых людей, прирост объемной скорости кровотока кожи при создании реактивной гиперемии. Увеличен латентный период начала прироста скорости кровотока, продолжительность реакции снижена (таблица 2).
Таблица 2 — Изменение объемной скорости кожного кровотока у практически здоровых людей разного возраста при проведении пробы с реактивной гиперемией (РГ)Показатель Исходная Vоб (мл/мин/100г) Vоб на пике РГ (мл/мин/100г) Время наступления пика, сек Время восстановления, сек Группа 20-29 лет здоровые 1,4+/-0,2 6,5+/-0,3 5,5+/-0,3 109,5+/-6,3 60-74 лет здоровые 1,2+/-0,1 5,2+/-0,1** 6,5+/-0,3* 88,5+/-3,3**
Примечание: ** — Р < 0,01 при сравнении с группой молодых * — Р < 0,05 при сравнении с группой молодых
В то же время, при проведении пробы с внутрикожным введением адреналина в старшей группе отмечался более выраженный спазм микрососудов, о чем свидетельствует значительное, в сравнении с молодыми, уменьшение ОСК после введения адреналина. Имело место также сокращения времени латентного периода наступления вазоспазма и увеличение продолжительности реакции ( таблица 3).
Таблица 3 — Изменение объемной скорости кожного кровотока у практически здоровых людей разного возраста при проведении пробы с внутрикожным введением адреналина Показатель Исходная Vоб (мл/мин/100г) Vоб на пике адреналина (мл/мин/100г) Время наступления пика, сек Время восстановления, сек Группа 20-29 лет здоровые 1,4+/-0,1 0,8+/-0,1 46,2+/-2,1 67,3+/-2,7 60-74 лет больные ИБС 1,2+/-0,1 0,4+/-0,1* 38,4+/-0,6** 75,4+/-4,1**
Примечание: ** — Р < 0,01 при сравнении с группой молодых * — Р < 0,05 при сравнении с группой молодых
Полученные данные свидетельствуют о нарушении с возрастом способности эндотелия к выработке эндотелиальных вазодилятаторов, а также о повышенной реакции эндотелия на воздействие гуморальных вазоконстрикторов, что позволяет говорить о наличии эндотелиальной дисфункции в старшей возрастной группе. Не менее значима в нарушении капиллярного кровообращения и роль тромбоцитов. В проведенных нами ранее исследованиях было показано наличие морфологических предпосылок к повышению агрегационной активности тромбоцитов у лиц пожилого возраста (7,8). В настоящем исследовании выявлено увеличение с возрастом максимального уровня всех типов индуцируемой агрегации и скорости реакции. Более того у части (30%) пожилых людей имела место спонтанная агрегация, что позволяет говорить о высокой вероятности внутрисосудистого тромбообразования. Следует отметить, что повышение чувствительности тромбоцитов к гуморальным вазоконстрикторам (адреналину) и высокая активность их взаимодействия с коллагеном имеют важное значение для выявления степени риска развития ИБС, поскольку определяют потенциальную возможность тромбоатерогенеза. Согласно полученным результатам вероятность развития заболевания в обследованной группе пожилых людей достаточно велика.
Таблица 4- Параметры индуцированной агрегации тромбоцитов при применении различных индукторов агрегации у практически здоровых людей разного возрастаГруппа, лет Здоровые 20-29 лет Здоровые 60-74 лет
Показатель максим. агрегац, % угол наклона, %/мин максим. агрегац, % угол наклона, %/мин Индуктор Спонтанная 5,4+/-0,1 2,5+/-0,1 7,77+/-0,3** 6,66+/-0,3** Адреналин 14,1+/-1,2 4,1+/-0,1 42,1+/-2,3** 12,1+/-0,8** АДФ 10,1+/-0,1 3,6+/-0,3 35,1+/-0,**2 9,1+/-0,7** Коллаген 14,1+/-1,2 4,1+/-0,1 42,1+/-2,3** 12,1+/-0,8**
Примечание: ** — Р < 0,01 при сравнении с группой молодых * — Р < 0,05 при сравнении с группой молодых
Таким образом, результаты изучения отдельных показателей внутрисосудистого гомеостаза у здоровых пожилых людей свидетельствуют о повышении вязкости крови, агрегационной активности ее форменных элементов, наличии эндотелиальной дисфункции — т.е. о факторах, предрасполагающих к развитию циркуляторной гипоксии на уровне микроциркуляторного русла, что подтверждается результатами, полярографии. Результаты изучения динамики кислорода в подкожной клетчатке методом полярографии при проведении пробы с реактивной гиперемией. свидетельствуют об увеличение продолжительности латентного периода повышения РО2, времени достижения 75% и восстановления РО2 к исходному уровню. Согласно данным Коркушко О.В. и Иванова Л.А. (6), эти показатели характеризуют зависимость насыщения тканей кислородом от состояния капиллярного кровообращения указанная их динамика позволяет говорить о том, что причиной тканевой гипоксии в данном случае явилось нарушение микроциркуляции.
Таблица 5- Динамика РО2 в подкожной клетчатке предплечья при проведении пробы с пережатием сосудов плеча у практически здоровых людей разного возрастаПоказатель Исходный уровень РО2 мм.рт.ст Латент. период повышения РО2, сек Время достижения 75% уровня подъема РО2, сек Время восстановления уровня РО2, сек Возраст, годы
20-29 лет 51,6+/- 2,2 3,6+/- 0,2 67,5+/- 5,1 176,4+/-
12,2
60-74 лет 41,8+/- 1,2** 14,8+/- 0,3** 105,3+/- 10,8** 248,6+/-
21,6**
Примечание: ** — Р * 0,01 по сравнению с группой молодых * — Р * 0.05 по сравнению с группой молодых
Проведенный корреляционный анализ свидетельствует, что наибольшее значение в развитии циркуляторной гипоксии имели повышение адреналин-индуцированной агрегации тромбоцитов, снижение дилятации микрососудов в ответ на создание реактивной гиперемии и уменьшение индекса деформируемости эритроцитов. Именно эти показатели могут быть потенциальнами факторами риска развития сердечно-сосудистой патологии у пожилых людей.
Время восстановления уровня РО2 после пережатия РО2 после пережатия с отдельными показателями, характеризующими состояние капиллярного кровообращения в группе практически здоровых пожилых людей.
Выводы.
Изменение функционального состояния эндотелия микрососудов (нарушение синтеза эндотелиальных вазодилятаторов, повышенная реактивность в ответ на воздействие гуморальных вазоконстрикторов), повышение агрегационной активности эритроцитов и тромбоцитов, вязкости цельной крови и плазмы являются одним из ведущих факторов развития циркуляторной гипоксии при старении.