2005
АТЕРОСКЛЕРОЗ
Научно-практический журнал
Т.1, № 1
ЖЕСТКОСТЬ СОСУДИСТОЙ СТЕНКИ И АТЕРОСКЛЕРОЗ
Ю.П. Никитин, И.В. Лапицкая
Научно-исследовательский институт терапии СО РАМН, Новосибирск
В эпидемиологических и клинических исследованиях выявлена тесная взаимосвязь между
увеличением жесткости сосудистой стенки крупных артерий и атеросклерозом, а также с его
факторами риска, включающими артериальную гипертензию, возраст, сахарный диабет, пол,
ожирение, дислипидемию и др. Основная цель данного обзора – показать значимость изменений
эластических свойств артерий для процессов атерогенеза. Кроме того, в обзоре представлены
структурные и функциональные свойства больших артерий, а также суммированы методы и
показатели, используемые для оценки артериальной жесткости.
Очевидно, что до настоящего времени патогенез
многих сердечно-сосудистых заболеваний
и их осложнений до конца не изучен. За прошедшее
столетие было проведено достаточное
количество клинических исследований, в результате
которых определилась важная роль эластичных
свойств артерий в патофизиологии атеросклероза
и связанных с ним патологических
состояний.
СТРОЕНИЕ СОСУДИСТОЙ СТЕНКИ И ВЛИЯНИЕ
ЭЛАСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СОСУДА
НА ГЕМОДИНАМИКУ
Все кровеносные сосуды, кроме истинных
капилляров, в своей структуре содержат эластические,
коллагеновые и гладкие мышечные клетки
(ГМК). Стенки крупных артерий имеют три
основные оболочки: внутреннюю, среднюю и
наружную, соответствующие эндокарду, миокарду
и эпикарду сердца.
Наружная оболочка, адвентиция, состоит из
соединительной ткани и содержит в основном
жесткий белок – коллаген.
Средняя оболочка, медия, образована 40–60
вложенными друг в друга концентрическими
эластическими мембранами, пространства между
которыми заполнены основным веществом, клетками
соединительной ткани, включающими коллаген
и упругий белок – эластин, и характерными
для сосудистой системы ГМК.
Внутреннюю оболочку образуют эндотелий,
подэндотелиальный слой, или интима, и внутренняя
эластическая мембрана. Эндотелий представлен
соответствующими клетками. Подэндотелиальный
слой состоит из тонких
эластических и коллагеновых волокон, а также
соединительно-тканных клеток и основного вещества,
внутренняя эластическая мембрана – из
эластических волокон.
Эластические волокна артерий создают эластическое
напряжение, противодействующее кровяному
давлению, растягивающему сосуд. Коллагеновые
волокна средней и наружной оболочек
оказывают большее сопротивление, чем эластические
волокна. Они начинают противодействовать
давлению, когда сосуд растянут до определенной
степени, что позволяет защитить его от
повреждений и разрывов. ГМК, соединяясь с
эластическими и коллагеновыми волокнами, определяют
сосудистый тонус, а также изменение
просвета сосуда. В крупных артериях гладкие
мышцы влияют главным образом на эластические
свойства сосуда, фактически не меняя его
просвет и, следовательно, гемодинамическое сопротивление
[1].
В зависимости от функционального назначения
все артериальные сосуды подразделяются на
типы, среди которых выделяют амортизирующие
или сосуды эластического типа, к которым относятся
аорта, легочный ствол и прилегающие к
ним артерии, и артерии мышечного типа, такие
как плечевая, бедренная, лучевая и некоторые
другие. Артерии одного типа плавно переходят в
сосуды другого типа. В проксимальной аорте
преобладает эластин, в то время как в дистальной
– обратное соотношение. В периферических
артериях преобладающими компонентами
являются коллаген и гладкомышечные клетки.
Артериальная система обладает двумя различными
функциями – амортизирующей и проводящей.
Амортизирующая роль определяется
эластическими свойствами сосудов, благодаря
которым во время движения крови создается
эффект «компрессионной камеры», обеспечиваю3
Стр.1
Атеросклероз • 2005 № 1
щий преобразование пульсирующего кровотока
в восходящей аорте в непрерывный, хотя и не
равномерный, в периферических артериях [1–3].
Нарушение амортизирующих свойств является
первичным и возникает в условиях, когда в сосудистой
стенке повышается содержание коллагена
и изменяется ее экстрацеллюлярный матрикс
[2, 4]. Проводящая функция артерий, отвечающая
за доставку крови тканям и органам, определяется
преимущественно шириной просвета артерий
и очень низким сопротивлением потоку
крови в крупных артериях [5]. Длительное повреждение
проводящей функции артерий возникает
главным образом при их сужении или окклюзии
[6, 7].
Движение крови по кровеносному сосуду в
живом организме – сложное явление, прежде
всего связанное с процессами регуляции кровотока.
Эта регуляция носит многоуровневый
харак тер: саморегуляция, нейрорефлекторная автономная
регуляция, центральный нейро рефлекторный
контроль, гуморальная регуляция и
т. д. [8]. За счет нейрорефлекторной системы управления
сосудов во время выброса ударного
объема крови сечение сосуда в том месте, где
должно быть его сжатие («эффект Бернули»),
наоборот, увеличивается. Причем раскрытие сосуда
происходит с некоторым опережением движению
пульсовой волны. В результате энергия
сокращающегося сердца не затрачивается на
расширение аорты и легочного ствола, а практически
целиком используется на продвижение
крови по сосудам [9, 10]. Таким образом, происходит
уменьшение постнагрузки на сердце и
снижается напряжение стенок левого желудочка,
а также облегчается кровоток по системе коронарных
артерий [1, 7, 11].
МЕТОДЫ ОЦЕНКИ АРТЕРИАЛЬНОЙ ЖЕСТКОСТИ
Для изучения эластических свойств артерий
можно использовать как инвазивные, так и неинвазивные
технологии [12–14].
Среди инвазивных методов оценки выделя ют
рентгеноконтрастное ангиографическое исследование
и гистологическое исследование элементов
сосудистой стенки. Неинвазивные методы
включают плетизмографическое, сфигмографическое,
осциллографическое исследование, магнитно-резонансную
томографию, ульт ра звуковое
исследование (Эхо-КГ высокого разрешения,
дуплексное исследование – Доп лер–Эхо-КГ, динамическое
Эхо-КГ наблюдение, эхосонография,
чреспищеводная Эхо-КГ) и амбулаторный хронометраж
тонов по Короткову.
Существующие методы исследования сосудов
позволяют оценивать различные показатели, отра
жающие эластичность стенки артерий [15–17].
Податливость (C – compliance) определяется
как абсолютное изменение объема на единицу
4
давления. Податливость отображает наклон соотношения
давление/объем.
Растяжимость (D – distensibility) характеризуется
как относительное изменение диаметра
или объема в ответ на повышение давления.
Коэффициент жесткости (β) (SI – stiffness
index) – отношение логарифма (АДС/АДД) и относительного
изменения диаметра сосуда.
Модуль объемной упругости (Е – volume elastic
modulus) – изменение давления, которое требуется
(теоретически) для увеличения объема на
100 % при неизменной длине сосуда.
Модуль эластичности (упругости) (Ep – elas tic
modulus (peterson)) – изменение давления, которое
потребуется для растяжения стенки сосуда
на 100 % при фиксированной длине сосуда.
Эластичный модуль упругости (Es – young’s
elastic modulus) отражает модуль эластичности,
приходящийся на единицу площади, и определяется
как напряжение сосудистой стенки на
сантиметр квадратный толщины стенки, требуемое
для увеличения диаметра на 100 %.
Скорость распространения пульсовой волны
(PWV – Pulse wave velocity) – определяется
соотношением расстояния между проксимальным
и дистальным датчиками и временем задержки
между двумя волнами, которое одинаково
независимо от исследуемого сигнала пульсовой
волны – волны давления, потока или диаметра.
QKd интервал – время прохождения пульсовой
волны от начала зубца Q на ЭКГ до сердца
до V тона по Короткову в плечевой артерии.
Индекс аугментации (AI – augmentation index)
– характеристика отраженной волны давления
(ОВД), соотношение первого и второго систолических
пиков волны давления.
Аугментация давления (AP – augmentation
pres sure) – увеличение давления в сонной артерии
или аорте после пика потока крови в сосуде,
опи сывается как разница между первым и
вторым систолическими пиками на волновой
кривой.
Характеристики импеданса (Zc) – взаимосвязь
абсолютного артериального давления в определенном
месте и абсолютной скорости по тока
в том же месте в условиях отсутствия от раженной
волны давления.
Емкостная податливость (сapacitive compliance)
или индекс эластичности больших артерий
(С1 – “Large artery elasticity index”) – соотношение
между падением давления и падением
объема в артериальном дереве во время экспоненциального
компонента разложения диастолического
давления.
Осцилляторная податливость (oscillatory compliance)
или индекс эластичности малых артерий
(С2 – “Small artery elasticity index”) – отношение
между изменением осцилляторного давления и
осцилляторного объема вокруг экспоненциального
разложения давления в диастолу.
Стр.2
Ю.Н. Никитин, И.В. Лапицкая
Общая артериальная податливость (total arterial
compliance) – метод площадей (“Area method”).
Комплекс
интимы и медии (КИМ) – показатель
соотношения толщины интимы и медии
артерий.
ЭЛАСТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СОСУДОВ
ПРИ АТЕРОСКЛЕРОЗЕ
В большинстве экономически развитых стран
атеросклероз и связанные с ним осложнения
(ишемическая болезнь сердца (ИБС), нарушение
мозгового кровообращения и сосудов нижних
конечностей) выходит на первое место по
заболеваемости и смертности населения. Атеросклероз
обусловливает примерно половину всех
смертных случаев и около 1/3 летальных исходов
у лиц в возрасте 35–65 лет.
Атеросклероз – хроническое заболевание,
характеризующееся нарушениями кровообращения,
связанного со снижением растяжимости и
сужением просвета крупных и средних артерий
вследствие липидной инфильтрации их внутренней
оболочки и разрастанием в их стенках соединительной
ткани.
При атеросклеротическом процессе аорты
происходит нарушение амортизирующей роли и,
следовательно, непрерывный аортальный кровоток.
Кроме того, страдает и проводящая функция,
но благодаря большому просвету артерий,
базальный кровоток в них не изменяется до тех
пор, пока сужение диаметра не достигает 50 %.
[2, 18].
На возникновение заболевания и его осложнения
оказывают влияние различные внутренние
и внешние факторы – факторы риска (ФР).
К числу наиболее значимым модифицируемым
ФР атеросклероза относятся:
– дислипидемия (увеличение содержания холестерина,
триглицеридов, липопротеидов низкой
плотности (ЛНП), липопротеина (а) (ЛП
(a)) и липопротеидов очень низкой плотности
(ЛОНП) и уменьшение липопротеидов высокой
плот ности (ЛВП));
– артериальная гипертензия;
– курение;
– ожирение (часто сопровождающееся инсулинорезистентностью);
–
сахарный диабет (СД);
– гиподинамия;
– нерациональное питание;
– гипергомоцистеинемия;
Немодифицированные факторы:
– возраст 50–60 лет;
– отягощенная наследственность;
– мужской пол.
Крупные клинические и популяционные исследования
выявили тесную взаимосвязь показателей
артериальной эластичности с атеросклеротическими
повреждениями, осложнениями
за бо левания, а также с рядом патологических
сос тояний, которые могут оказывать влияние на
развитие атеросклероза [19–21].
Известно, что на ранних стадиях атеросклеротического
повреждения сосудов отмечается
адгезия лимфоцитов и моноцитов, содержащих
ангиотензинпревращающий фермент (АПФ) к
клеткам эндотелия. При этом показано, что переход
ангиотензина 1 (АТ 1) в (АТ 2) и инактивация
брадикинина под воздействием АПФ может
приводить к локальному спазму артерии,
способствуя усилению атеросклеротического процесса
в стенке сосуда [22]. По мнению некоторых
авторов, локально высвобождающийся
(АТ 2) вызывает миграцию ГМК в стенку сосуда
и их гипертрофию [23], а также способствует выработке
ГМК коллагена [24], что в свою очередь
может влиять на эластичные свойства артерий.
Кроме того, отмечена связь между повышением
уровня АПФ в сыворотке крови и утолщением
интимы и медии артерий [25].
Для выявления ранних стадий атеросклероза
и контроля его прогрессирования широко используется
показатель КИМ [18, 26, 27]. Одним
из таких исследований является патофизиологическая
оценка изменений сосудистой стенки,
выполненная А.В. Врублевским с соавт [27]. Методом
мультиплановой чреспищеводной эхокардиографии
оценивались атеросклеротические
изменения, а также взаимосвязь между нарушением
эластико-тонических свойств и стадией
атероматоза. Анализ данных выявил обратную
корреляционную взаимосвязь стадии и распространенности
атероматоза с показателями эластичности,
систолической экскурсией грудной
аорты (ГА) и прямую с коэффициентами жесткости,
толщиной комплекса интима–медиа и
диаметрами ГА в систолу и диастолу. Таким образом,
по мнению авторов, прогрессирование
атеросклеротического процесса в грудной аорте
служит причиной снижения эластико-тонических
свойств, ремоделирования и гидродинамической
инертности аортальной стенки.
Во многих исследованиях большое значение
придается оценке СПВ, показателю, тесно связанному
с такими суррогатными маркерами атеросклероза,
как индекс аортальной кальцификации,
толщина КИМ сонных артерий и
лодыжечно-брахиальный индекс систолического
давления [28–30].
Независимым маркером атеросклероза аорты
может служить относительно новый показа тель
QKd, отражающий жесткость сосудистой стен ки.
В мультицентровом проспективном исследовании
ERAMS данный показатель был значимо
ниже у лиц с атеросклерозом аорты [31, 32].
Изменения эластических свойств артерий в
зависимости от распространенности атеросклеро5
Стр.3