Медицина/Клиническая медицина

Гурков А.С., Лобов Г.И.

Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия

Микроциркуляция в тканях кисти у пациентов

с хронической почечной недостаточностью,

находящихся на лечении программным гемодиализом

 

В настоящее время в России более 20 тысяч больных, страдающих хронической почечной недостаточностью в терминальной стадии (ТХПН),  обеспечено заместительной почечной терапией в виде программного гемодиализа [1].  Проведение программного гемодиализа предусматривает создание постоянного сосудистого доступа, который выполняется в большинстве случаев в виде нативной артериовенозной фистулы (АВФ)  [3, 13]. При формировании АВФ создается анастомоз между артерией и веной, чаще всего первичный анастомоз создается в нижней трети предплечья по типу «конец  v. cephalica  - бок  a. radialis». Гидродинамическое сопротивление сформированного анастомоза существенно ниже по сравнению с сопротивлением сосудов кисти, в связи с этим основная масса крови, поступающая по лучевой артерии, сбрасывается через анастомоз в v. cephalica. Кровоток в лучевой артерии, составляющий обычно 20-30 мл/мин, сразу после создания АВФ повышается выше анастомоза до 200-300 мл/мин [8, 15]. После  формирования АВФ в лучевой артерии ниже анастомоза регистрируется ретроградный кровоток, скорость которого по мере «созревания» АВФ возрастает, Значительная часть крови, поступающая в кисть по локтевой артерии, не принимает участия в обменных процессах и сбрасывается по пальмарной дуге в лучевую артерию, а из нее - в вену.  Изменившийся характер кровотока приводит к ишемии тканей кисти, хронической гипоксии и способствует развитию синдрома «обкрадывания». В связи с этим необходимо периодически обследовать пациентов на предмет развивающейся ишемии в тканях кисти и, при необходимости, корректировать кровоток в предплечье и кисти хирургическим путем. Оптимальным методом в данном случае является метод лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ), позволяющий непосредственно производить оценку микрокровотока в тканях. Несмотря на то, что ЛДФ-метрия является относительным способом контроля микроциркуляции, он имеет серьезные преимущества перед другими в первую очередь по той причине, что является неинвазивным [6, 11]. 

Нами были обследованы 62 пациента в возрасте от 28 до 65 лет с артериовенозной фистулой в нижней трети предплечья. Исследование микроциркуляции проводили у каждого пациента на подушечке второго пальца несколько раз: первое - за 1 день до операции по формированию АВФ с целью оценки исходных параметров перфузии тканей кисти, последующие – через 3 дня, через 1, 6, 12 и 24 месяца после создания АВФ. Применяли одноканальный лазерный анализатор кровотока ЛАКК-02, исполнение 4 («ЛАЗМА», Россия).

В ходе исследования регистрировали и рассчитывали следующие показатели ЛДФ-сигнала: показатель микроциркуляции (ПМ (в перфузионных единицах, пф.ед.), среднеквадратическое отклонение амплитуды колебания перфузии от среднего значения ПМ (δ, пф. ед.),  коэффициент вариации, который характеризует соотношение между изменчивостью перфузии и средней перфузией в зондируемом участке тканей (Кv, %) и амплитудно-частотные характеристики от-раженного сигнала, на основе которых определяли величины миогенного (МТ) и нейрогенного (НТ) тонуса сосудов микроциркуляторного русла и показатель шунтирования (ПШ). Для анализа амплитудно-частотных характеристик использовали вейвлет-преобразование, осуществляемое программой, поставляемой производителем в комплекте с прибором.  Полученные данные обработаны статистически с помощью про-граммы StatSoft STATISTICA 6.1.478 и представлены в статье в виде средних значений с их стандартным отклонением (M±SE). При обработке полученных результатов для определения различий между данными, полученными в разные сроки после формирования АВФ, использо-вали критерий Манна-Уитни.

Показатель микроциркуляции (ПМ) в коже подушечки второго пальца, измеренный у пациентов до оперативного вмешательства,  колебался от 11,76 до 27,17 пф.ед., и в среднем составил  17,14±5,21 пф.ед.   ПМ тканей кисти, измеренный через 3 дня после формирования АВФ, достоверно уменьшался и составил 14,32±4,37 пф.ед., т.е в среднем был на 16% ниже исходного,  при этом у 17 пациентов уменьшение ПМ составило более 25%. С течением времени после операции показатель микроциркуляции продолжал снижаться, через 1 месяц он составил 13,56±3,82 пф.ед., через 6 месяцев - 11,45±3,24 пф.ед., через 12 - 10,07±3,31 пф.ед., а через 24 –  8,29±2,74 пф.ед., т.е. несколько менее 50% от исходного (у 14 пациентов – менее 35% от исходного). Подобная динамика ПМ позволяет сделать заключение о существенном, а у части пациентов – критическом, снижении уровня микрокровотока в тканях кисти на конечности с функционирующей АВФ.

Временную изменчивость перфузии характеризует параметр σ, он отражает среднюю модуляцию кровотока в тканях. Принято считать, что увеличение σ соответствует более глубокой модуляции микрокровотока. У пациентов с АВФ переменная составляющая ЛДФ-граммы тканей кисти несколько снижалась в абсолютном выражении (σ  уменьшилась с 1,73±0,82 до 1,51±0,68 пф.ед.). Однако это не является основанием для вывода об ухудшении модуляции микроциркуляторного кровотока в кисти.  Изменения σ нельзя интерпретировать однозначно, целесообразнее ориентироваться на соотношение величин ПМ и σ, то есть на коэффициент вариации (Кv). В нашем исследовании Кv  в тканях кисти у пациентов с ТХПН до оперативного вмешательства составил в среднем 10,24±4,43%, после формирования АВФ Кv достоверно возрастал и продолжал увеличиваться на протяжении всего времени наблюдения (через 24 месяца после формирования АВФ Кv  достиг 18,01±7,84%). Известно, что увеличение величины Кv отражает улучшение  состояния микроциркуляции в результате активации нейрогенного и миогенного механизмов контроля микрокровотока и эндотелиальной секреции [4]. Однако подобное заключение правомерно лишь при не изменяющейся величине ПМ.  В нашем исследовании показатель перфузии существенно снижался на протяжении всех 24 месяцев наблюдения, в то время как σ изменялась незначительно. Подобную динамику показателей микроциркуляции в тканях кисти у пациентов с АВФ  следует интерпретировать как усиление роли активных факторов в контроле микроциркуляции в кисти, направленных на компенсацию ухудшения микрокровотока, вызванного созданием АВФ и снижением притока артериальной крови.

Параметры М, σ и Kv дают общую оценку состояния микроциркуляции крови. Более детальный анализ функционирования микроциркуляторного русла проводится на втором этапе обработки ЛДФ-грамм при исследовании структуры  ритмов колебаний перфузии крови. Величины амплитуд колебаний микрокровотока в конкретных частотных диапазонах позволяют оценивать состояние функционирования определенных механизмов контроля перфузии. Вейвлет-анализ ЛДФ-грамм пациентов с АВФ  показал выраженное изменение пассивных факторов контроля микроциркуляции в тканях кисти. Кардиальный компонент тонуса микрососудов (Ас) возрастал с 0,29±0,12  пф.ед. (исходно) до 0,49±0,19 пф.ед. через 24 мес. после формирования АВФ. Увеличение кардиального компонента в переменной составляющей ЛДФ-граммы при повышении перфузии (рост ПМ) обычно означает увеличение притока в микроциркуляторное русло артериальной крови [4]. В нашем наблюдении ПМ существенно снижался, и возрастание Ас (на фоне стабильного артериального давления)  может свидетельствовать лишь о снижении тонуса прекапилляров в тканях кисти у пациентов с АВФ.

В свою очередь, второй пассивный фактор контроля микроциркуляции - дыхательный компонент тонуса микрососудов) (Ад) за 24 месяца наблюдения увеличился с 0,37±0,11 пф.ед. до  0,61±0,25 пф.ед. В соответствии с представлениями о роли пассивных факторов в регуляции микрокровотока [4,7], увеличение амплитуды дыхательной волны на ЛДФ-грамме следует расценивать как показатель снижения микроциркуляторного давления в тканях кисти у пациентов с АВФ.

Не менее важным является функциональное состояние активных или  тонусформирующих компонентов модуляции микроциркуляторного кровотока (нейрогенного, миогенного и эндотелиального). Регистрируемые амплитуды осцилляций кровотока прямо связаны с величинами просвета микрососудов, а, следовательно, и с мышечным тонусом. Снижение амплитуды осцилляций свидетельствует о повышении тонуса сосудистой стенки, и наоборот, повышение амплитуды  является следствием снижения сосудистого тонуса [4, 8]. 

 Исходя из ангиоархи-тектоники микроциркуляторного русла кожи и длины волны лазера, которая позволяет проникать в кожу на глубину не более 1 мм, следует, что в зондируемый объем ткани попадает комплекс микрососудов, включающий в себя артериолы, прекапиллярные сфинктеры, капилляры, венулы и  арте-риоловенулярные анастомозы.  Из всех микрососудов данной области гладкомышечный компонент с преимущественно гуморальным механизмом регуляции тонуса имеют прекапиллярные сфиктеры, а в артериоловену-лярных анастомозах преобладает нейрогенная регуляция тонуса [5]. Гладкомышечные клетки этих двух типов микрососудов и являются точкой приложения активных факторов контроля микроциркуляции (эндотелиальный, миогенный и нейрогенный механизмы). Поскольку имеются отличия в регуляции тонуса артериоловенулярных анастомозов (преобладает симпатическая адренергическая регуляция) и прекапиллярных сфинктеров (симпатическая иннервация отсутствует), вейвлет-анализ ЛДФ-граммы позволяет независимо оценивать миогенный и нейрогенный тонус и соотношение шунтового и нутритивного кровотока в тканях.

Что касается нейрогенного контроля микрокровотока в коже кисти у пациентов с ТХПН после формирования АВФ, то он претерпевал существенные изменения как сразу же после оперативного вмешательства, так и в последующем. Если амплитуда нейрогенных колебаний в переменной составляющей ЛДФ-граммы (Ан) до формирования АВФ в среднем составляла 1,12±0,57  пф.ед., то после оперативного вмешательства Ан снизилась до 1,01±0,45 пф.ед., а через 24 месяца после создания АВФ   Ан уменьшилась до 0,72±0,36 пф.ед. В соответствии с представлениями о роли нейрогенного механизма колебаний кровотока [8, 10, 12], уменьшение их амплитуды является индикатором констрикции  артериоловенулярных шунтов в тканях.

Совершенно иная картина наблюдалась в отноше-нии миогенного контроля микроциркуляции. Амплитуда миогенных колебаний (Ам) увеличилась сразу же после формирования у пациентов АВФ  и возрастала на протяжении всего времени наблюдения (0,49±0,18 пф. ед. до операции и  1,39±0,47 пф. ед. через 24 месяца после формирования АВФ), т.е. отмечалась явно выраженная тенденция к увеличению вклада миогенного компонента в модуляцию микрокровотока.  Известно, что возрастание миогенных колебаний в ЛДФ-грамме свидетельствует о вазодилатации прекапиллярных сфинктеров, регулирующих приток крови в нутритивное русло [2, 4, 9, 14]. Анализируя данные ЛДФ-метрии, можно констатировать, что в тканях кисти пациентов с АВФ причинами дилатации прекапилляров являются как снижение микроциркуляторного давления (об этом свидетельствует увеличение амплитуды дыхательной волны на ЛДФ-грамме), так и изменение метаболизма в тканях кисти, имеющие место при снижении микроциркуляторного кровотока.

В связи с пространственной локализацией воздействий нейрогенного и миогенного механизмов контроля микрокровотока, представляется возможным рассчитать миогенный (МТ) и нейрогенный (НТ) тонус и показатель шунтирования (ПШ) в микроциркуляторном русле. Анализ полученных результатов показывает, что у пациентов с АВФ миогенный  тонус снижался с 11,18±3,67 отн.ед исходно до 7,04±2,11  отн.ед через 24 месяца после формирования АВФ, а нейрогенный –повышался на протяжении всего времени наблюдения с 5,39±2,13 отн.ед до 12,54±3,31 отн.ед. Что касается ПШ, рассчитываемого по формуле: ПШ = МТ/НТ, то этот показатель снизился с исходных 2,07±0,74 отн.ед. до 0,57±0,21  отн.ед через 24 месяца после формирования АВФ. Подобная динамика ПШ неоспоримо свидетельствует о  перераспределении кровотока в тканях кисти пациентов с АВФ в пользу нутритивного звена микроциркуляторного русла.   

Эндотелий микрососудов в физиологических условиях вносит достаточно серьезный вклад в регуляцию кровотока в микроциркуляторном русле. Эндотелиальный выброс NO включен в физиологическую регуляцию мышечного тонуса и играет важную роль в регуляции давления и распределения потока крови. У пациентов с ТХПН после формирования АВФ амплитуда эндотелиальных колебаний (Аэ) на протяжении первых шести месяцев не претерпевала существенных изменений. Однако к концу первого года функционирования АВФ и в последующем изменения Аэ становились достоверными и заключались в уменьшении амплитуды волн эндотелиального происхождения, что свидетельствует о вовлечении эндотелия в процесс регуляции микрокровотока в тканях кисти. Основным стимулом для усиления образования NO, по-видимому, является возрастающее напряжение сдвига при дилатации прекапиллярных сфинктеров и увеличении скорости тока крови по этим сосудам (с учетом констрикции артериоловенулярных шунтов). Как правило, изменения Аэ расцеваются как проявления дисфункции сосудистого эндотелия [4, 11], однако в данном случае при существенном снижении микроциркуляторного кровотока в коже кисти у пациентов с АВФ, зарегистрированные изменения Аэ являются одним из проявлений компенсаторной реакции сосудов микроциркуляторного русла на уменьшение кровотока и снижение микроциркуляторного давления.

Т.о., кровоток в системе микроциркуляторных сосудов кожи кисти пациентов после формирования АВФ и в дальнейшем по мере ее функционирования  существенно снижается (есть все основания ставить диагноз: «ишемия тканей кисти»). Однако, местные регуляторные механизмы, несмотря на существенное уменьшение общего микрокровотока, в значительной степени компенсируют его негативные последствия посредством перераспределения потока крови за счет снижения тонуса прекапиллярных сфинктеров на фоне повышения тонуса артериоловенулярных шунтов. Основная масса крови, поступающая в микроциркуляторное русло, направляется в капилляры и принимает участие в обменных процессах в тканях. Более того, третий активный фактор регуляции микрокровотока (эндотелиальный) за счет усиления продукции NO также со временем вовлекается в процесс перераспределения кровотока в тканях кисти в пользу капилляров. В итоге взаимодополняющие изменения активности миогенного, нейрогенного и эндотелиального механизмов контроля микроциркуляции создают ситуацию, при которой поток крови через капилляры тканей кисти у пациентов с АВФ снижается в значительно меньшей степени по сравнению с уменьшением общего микрокровотока. 

 

Литература:

1. Бикбов Б.Т., Томилина Н.А. Состояние заместительной терапии больных с хронической почечной недостаточностью в Российской Федерации в 1998-2007 гг. Нефрология и диализ. 11(3): 144-233. 2009.

2. Козлов В.И. Лазерная допплеровская флоуметрия и анализ коллективных процессов в системе микроциркуляции. Физиология человека. 24(6): 112-121. 1998.

3. Коннер К. Сосудистый доступ для гемодиализа. Нефрология. 13(4): 9 -17. 2009.

4. Крупаткин А.И., Сидоров В.В. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови. М.  Медицина, 2005.

5. Чернух, А. М., Александров П.Н., Алексеев О. В.  Микроциркуляция. M. Медицина. 1984.

6. Bernard F., Vinet A., Verdant C. Skin microcirculation and vasopressin infusion: a laser Doppler study. Crit. Care. 10(2): 135. 2006.

7. Bollinger A., Yanar A., Hoffmann U., Franzeck U. K. Is High-Frequency Flux Motion due to Respiration or to Vasomotion Activity? Progress in  Applied Microcirculation. Basel. Karger. 20: 52-58. 1993.

8. Cal K., Zakowiecki D., Stefanowska J. Advanced tools for in vivo skin analysis. Int. J. Dermatol. 49(5): 492-499. 2010.

9. Delis K.T., Lennox A.F., Nicolaides A.N., Wolfe J.H. Sympathetic autoregulation in peripheral vascular disease. Br. J. Surg. 88(4): 523-528. 2001.

10. Ghiadoni L., Versari D., Giannarelli C., Faita F., Taddei S. Non-invasive diagnostic tools for investigating endothelial dysfunction. Curr. Pharm. Des. 14(35): 3715-3722. 2008.

11. Iabichella M.L., Melillo E., Mosti G. A review of microvascular measurements in wound healing. Int. J. Low. Extrem. Wounds. 5(3): 181-199. 2006.

12. Jünger M., Steins A., Hahn M., Häfner H.M. Microcirculatory dysfunction in chronic venous insufficiency (CVI). Microcirculation. 7(6, Pt 2): 3-12. 2000.

13. Ohira S., Kon T., Imura T. Evaluation of primary failure in native AV-fistulae (early fistula failure). Hemodial. Int. 10(2): 173–179. 2006.

14. Przywara S., Wronski J., Zubilewicz T., Terlecki P., Feldo M. Are the vasodilators needed in critical limb ischemia? Laser Doppler flowmetry study. Rev. Port. Cir. Cardiotorac. Vasc.11(3): 139-42. 2004.

15. Wedgwood K.R., Wiggins P.A., Guillou P.J. A prospective study of end-to-side vs. side-to-side arterovenous fistulas for haemodialysis. Brit. J. Surg. 71: 640-642. 1984.