CC BY
445
обзоры литературы
УДК 611.132
ю.э. терегулов123, с.д. маянская12, е.т. терегулова1
1Казанская государственная медицинская академия - филиал РМАНПО МЗ РФ, 420012, г. Казань, ул.
Бутлерова, д. 36
2Казанский государственный медицинский университет, 420012, г. Казань, ул. Бутлерова, д. 49
Республиканская клиническая больница МЗ РТ, 420064, г. Казань, Оренбургский тракт, д. 138
Изменения эластических свойств артерий и гемодинамические процессы
терегулов Юрий Эмильевич — доктор медицинских наук, доцент, заведующий кафедрой функциональной диагностики, доцент кафедры госпитальной терапии, заведующий отделением функциональной диагностики, тел. +7-917-264-70-04, e-mail: [email protected] Маянская Светлана дмитриевна — доктор медицинских наук, профессор кафедры госпитальной терапии, профессор кафедры кардиологии, рентгенэндоваскулярной и сердечно-сосудистой хирургии, тел. +7-905-316-99-66, e-mail: [email protected] терегулова Елена теодоровна — кандидат медицинских наук, ассистент кафедры кардиологии, рентгенэндоваскулярной и сердечнососудистой хирургии, тел. +7-917-265-27-52, e-mail: [email protected]
В статье представлен обзор литературы о влиянии изменений эластических свойств артерий на гемодинамические процессы. Рассмотрено строение стенки артериальных сосудов, факторы, определяющие их упруго-вязкие свойства. Показаны причины изменений жесткости артерий, методы оценки упруго-эластических свойств артериальной стенки и всей артериальной системы в целом. Описаны гемодинамические изменения, связанные с увеличением артериальной жесткости, их роль в формировании артериальной гипертензии и сердечно-сосудистых катастроф.
Ключевые слова: жесткость артериальной стенки, интегральная жесткость артериальной системы, скорость пульсовой волны, индекс аугментации, пульсовое давление, артериальная гипертензия.
yu.e. teregulov123, s.d. mayanskaya1-2, е.т. teregulova1
1Kazan State Medical Academy - Branch Campus of the RMACPE MOH Russia, 36 Butlerov Str., Kazan,
Russian Federation, 420012
2Kazan State Medical University, 49 Butlerov Str., Kazan, Russian Federation, 420012
Republican Clinical Hospital of the Ministry of Health of the Republic of Tatarstan, 138 Orenburgskiy trakt,
Kazan, Russian Federation, 420064
Changes in elastic properties of arteries and hemodynamic processes
Teregulov Yu.E. — D. Med. Sc., Associate Professor, Head of the Department of Functional Diagnostics, Associate Professor of the Department of Hospital Therapy, tel. +7-917-264-70-04, e-mail: [email protected]
Mayanskaya s.D. — D. Med. Sc., Professor of the Department of Hospital Therapy, Professor of the Department of Cardiology, Roentgen-endovascular and cardio-vascular Surgery, tel. +7-905-316-99-66, e-mail: [email protected]
teregulova E.T. — Cand. Med. Sc., Assistant Lecturer of the Department of Cardiology, Roentgen-endovascular and cardio-vascular Surgery, tel. +7-917-265-27-52, e-mail: [email protected]
The article presents a review of the literature on the impact of changes in the elastic properties of arteries on hemodynamic processes. The structures of the walls of blood vessels, and the factors that determine their viscoelastic properties were considered. The reasons for changes in arterial stiffness, methods for evaluating the elastic properties of the arterial wall and the entire arterial system as a whole are shown. We describe the hemodynamic changes associated with increased arterial stiffness, and their role in the formation of hypertension and cardiovascular events.
Key words: stiffness of the arterial wall, integral stiffness of the arterial system, pulse wave velocity, augmentation index, pulse pressure, arterial hypertension.
РЕМЕННЫЕ ВОПРОСЫ ДИДГН
Жесткость сосудистой стенки определяется сложным взаимодействием между устойчивыми и динамическими изменениями структурных и клеточных элементов сосудистой стенки. На эти изменения влияют гемодинамические силы и различные факторы, такие как гормоны, вазоактивные вещества, хлорид натрия, уровень глюкозы и т. д. [1]
Строение стенки артериальных сосудов от аорты и до артериол достаточно универсально. Артериальный сосуд — это трехоболочечная структура, которая на различных участках артериального русла имеет разные количественные соотношения компонентов ее составляющих, различную толщину стенки и просвета сосуда. Это является морфологической основой важных физических свойств и физиологических реакций артериального русла [2]. Артериальная стенка имеет внутреннюю (интима), среднюю (медиа) и наружную (адвентиция) оболочки. Интима состоит из двух слоев: эндотелий, непосредственно контактирующего с кровью, и внутренняя эластическая мембрана, представленная как сеть ветвящихся эластических волокон, которые наиболее хорошо выражены в мелких артериях. Медиа является самым толстым слоем стенки сосуда, ее строение и свойства существенно различаются в разных областях системы кровообращения. Артериальные сосуды подразделяют на артерии эластического и мышечного типов по особенностям строения средней оболочки [2, 3]. Аорта и ее крупные ветви относятся к артериям эластического типа. Средняя оболочка у них состоит из множества циркулярных слоев эластической ткани, разделенных тонкими слоями соединительной ткани, коллагено-вых волокон и небольшого числа гладкомышечных клеток, которые в косом направлении соединяют эластические слои. В артериях мышечного типа в средней оболочке преобладают спирально расположенные гладкие мышцы, которые размещаются в виде слоев, разделенных небольшим количеством коллагена, соединительной и эластической ткани. Таким образом, в грудной аорте доля гладких мышц составляет 25 %, а в мельчайших артериях и арте-риолах она достигает 60 % [3].
Адвентиция состоит из продольно расположенных в одной плоскости параллельно друг другу коллаген-эластических мембраноподобных структур, благодаря которым адвентиция обладает определенным модулем упругости. Главной ее задачей является сопротивление растяжению стенки сосуда за счет преобладания коллагеновых волокон [4].
Жесткость, упругость и податливость сосудистой стенки зависят от относительного вклада двух белков: коллагена и эластина. Эластин по своим свойствам близок к резине. Модуль упругости Юнга эластических волокон составляет 3*105 Нм-2. Коллаген формирует гораздо более жесткие волокна, его модуль упругости Юнга примерно в 3 000 превышает модуль упругости эластина и составляет 108 Нм-2. Модуль Юнга гладкомышечных клеток близок к эластическим волокнам, но зависит от состояния расслабления или сокращения и может изменяться в 20 раз [3].
Стенки артериальных сосудов имеют различное содержание упругих элементов, что определяет их механические свойства и функциональные различия. Так, в грудной аорте соотношение эластина и коллагена составляет от 2 до 1,5, в брюшной аорте коллаген преобладает над эластином, а в периферических артериях этот показатель близок к 0,5 [2].
Соотношение эластина и коллагена обычно стабильно поддерживается медленным, но динамическим процессом их производства и деградации. Воспалительный процесс может вызвать нарушение регуляции данного равновесия, что приводит к перепроизводству атипичного коллагена и уменьшению количества нормального эластина и в результате способствует повышению сосудистой жесткости. Увеличение давления внутри сосуда при гипертонии также стимулирует чрезмерное производство коллагена. Это проявляется в виде утолщения комплекса интима-медиа в 2-3 раза в возрасте от 20 до 90 лет и гипертрофией гладких мышц. У сосудов с повышенной жесткостью при гистологическом исследовании интимы выявляются поврежденные и беспорядочно лежащие эндотелиальные клетки, повышенное содержание коллагена, поврежденные молекулы эластина, инфильтрация сосудистых гладкомышечных клеток макрофагами и мононуклеарными клетками, повышенное содержание матриксных металлопротеиназ, трансформирующего фактора роста, внутриклеточных участков адгезии молекул и цитокинов [1].
С возрастом происходит постепенное увеличение диаметра просвета центральных артерий вместе с утолщением и уплотнением сосудистой стенки. Изменения наиболее заметны в аорте и ее крупных проксимальных ветвях и менее выражены в периферических артериях мышечного типа. Восходящая аорта с 20-летнего возраста до 60 лет увеличивает свой диаметр на 9 % за каждые 10 лет [1, 5]. При артериальной гипертензии (АГ) расширение аорты возникает значительно быстрее и ассоциируется с увеличением жесткости ее стенок [6].
В юности аорта расширяется примерно на 10 % с каждым ударом сердца, в то время как мышечные артерии расширяются только 2-3 % с каждым сердечным сокращением. Такая разница в степени растяжения может объяснить различия, которые возникают при старении между артериями эластического и мышечного типа. Эластин является наиболее инертным веществом в организме и обладает периодом полураспада в несколько десятилетий. На опытах с натуральным каучуком было показано, что при 10 % его растяжении разрушение структуры происходит при 8 х 108 циклов (что соответствует 30 годам при ЧСС 70 уд/мин), а при 3 % расширение как у артерий мышечного типа для разрушения структуры необходимо 3 х 109 циклов, что соответствует 100 годам жизни. В связи с тем, что эластин является резиноподобным веществом, эти данные можно аппроксимировать и на свойства эластина. Гистологические исследования подтвердили данное предположение, было показано повреждение эластина в средней оболочке проксимального отдела аорты и незначительные изменения в дистальных артериях мышечного типа у пациентов пожилого возраста [7, 8, 9].
В стенке сосуда имеется внеклеточный матрикс, который состоит из коллагена, эластина, глико-протеинов и протеогликанов. Волокна коллагена и эластина обеспечивают структурную целостность и эластичность и регулируются матриксными метал-лопротеиназами (ММП), которые способны разрушать коллаген и эластин. Клетки сосудистого эндотелия, а также клетки воспаления (макрофаги и полиморфонуклеарные нейтрофилы), синтезируют коллагеназы (ММП-1, ММП-8, ММП-13) и эластазы (ММП-7). Активация гелатиназ (ММР-2) приводит к дальнейшему разрушению базальной мембраны
внеклеточного матрикса и стимулированию хемо-тактических агентов. Уплотнять внеклеточный ма-трикс и повышать жесткость стенки сосуда могут отложения хондроитинсульфата, гепаринсульфа-та, протеингликанов и фибронектина. Нормальная структура коллагена, которая обеспечивает прочность стенки сосуда при растяжении, представляет собой поперечно-связанные нити, что придает им устойчивость к гидролитическим ферментам. Разрушение этих межмолекулярных соединений вызывает распад коллагенового матрикса. Кроме того, медленная скорость гидролитического обновления приводит к повышению содержания коллагена с более неорганизованным и дисфункциональным распределением волокон. Молекулы эластина также стабилизированы поперечными связями, разрушение которых ММП способствует ослаблению структуры эластина и предрасполагает к минерализации кальцием и фосфором, что также способствует увеличению артериальной жесткости. Нарушения производства эластина и молекулярных восстановительных механизмов дополнительно способствуют потере сосудистой эластичности [1].
Артериальная жесткость также обусловлена конечными продуктами гликозилирования (AGEs), которые возникают в результате неферментативного протеинового гликолиза стойких поперечных связей между молекулами коллагена, что приводит к накоплению структурно неорганизованных молекул коллагена. Связанный с AGEs коллаген становится более жестоким и менее восприимчивым к гидролитическому процессу. Кроме того, AGEs может увеличить сосудистую жесткость, активируя ММП. Молекулы эластина также восприимчивы к AGEs. Подавляя активность оксида азота и увеличивая количество оксидантов, AGEs может также затронуть эндотелиальную функцию клеток, вызывая эндотелиальную дисфункцию, что приводит к снижению эндотелий-зависимого расширения просвета сосуда, ухудшению ответа на сосудистое повреждение, отрицательному влиянию на ангиогенез и способствовать формированию атеросклеротических бляшек [10].
Артериальная эластичность зависит как от структурных изменений, так и тонуса гладких мышц сосуда. На тонус гладких мышц влияет механическая деформация эндотелиальных клеток внутрисосуди-стым давлением крови и воздействие паракриновых медиаторов, таких как ангиотензин II, эндотелин и оксид азота (1Ю) [11]. Ангиотензин II ^п) стимулирует формирование коллагена, вызывает ремодели-рование матрикса и гипертрофию гладкомышечных клеток сосудов, снижает передачу сигналов, зависимую от 1Ю, увеличивает окислительные процессы и уменьшает синтез эластина. AII способствуют увеличению воспалительной реакции, стимулируя выработку цитокинов и факторов роста в матриксе. AII вызывает синтез альдостерона, который также способствует увеличению сосудистой жесткости за счет стимулирования гипертрофии сосудистых гладких мышц и фиброза. Кроме того, альдостерон увеличивает производство эндотелина-1, обладающего вазоконстриктивным и фиброзным действием на артериальные сосуды [1, 12].
Функциональные механизмы могут также способствовать увеличению артериальной жесткости. По мнению ряда авторов, эндотелиальная дисфункция, вызывая нарушение потокозависимой вазодилата-ции, способствует увеличению артериальной жесткости [13, 14]. В то же время наши исследования не
подтверждают значимую роль эндотелиальной ва-зорегулирующей функции в формировании жесткости артериальной системы у здоровых лиц и больных системной красной волчанкой [15, 16]. Среди регуляторных механизмов основную роль в формировании жесткости сосудов играет активность симпатической нервной системы [17].
Представлены данные о связи артериальной жесткости с гиперхолестеринемией, в том числе при семейной ее форме [18, 19]. Ряд авторов считает, что снижение эластичности сосудов свидетельствует о прогрессировании атеросклероза и ассоциируется с общей распространенностью атеросклеротического процесса [20, 21, 22]. Это мнение подтверждается исследованиями с использованием ангиографии, где было показано, что жесткость сосудистой стенки увеличивается пропорционально числу пораженных атеросклерозом коронарных артерий [23].
Пищевая соль способствует увеличению сосудистой жесткости с возрастом, а диеты с низким содержанием натрия улучшают артериальную эластичность [12]. Хлористый натрий стимулирует тонус гладких мышц и приводит к изменению структуры сосудистой стенки. Увеличивается средний слой за счет гипертрофии гладких мышц, повышения количества коллагена и эластина. Натрий также снижает вазодилатирующую функцию эндотелия, уменьшая производство оксида азота, стимулируя ингибитор 1Ю-синтазы — асимметричный диметиларгинин и увеличивая деятельность оксидазы NADPH [1, 14].
Большой интерес вызывает влияние на жесткость новых потенциальных кардиоваскулярных детерминант, таких как маркеры воспаления, метаболические нарушения, уровни оксидантной/ антиоксидантной активности и др. В отдельных работах показана связь артериальной жесткости с гипергомоцистеинемией, повышенным уровнем С-реактивного протеина, воспалительной реакцией при системных васкулитах [21, 24, 25].
Упругие свойства стенки артерий нелинейны, при растяжении жесткость артериальных сосудов нарастает. Нелинейность увеличивается при патологических состояниях и, прежде всего, при перерастяжении сосуда. При малых деформациях сосудистой стенки большая волокна коллагена расслаблена, при этом все напряжение создается волокнами эластина, упругие свойства которого близки к линейной зависимости. При растяжении волокна коллагена выпрямляются и начинают принимать участие в формировании напряжения, жесткость сосуда быстро увеличивается [3, 26, 27].
Упруго-вязкие свойства сосудов при физиологических условиях обусловлены не только структурными элементами составляющими стенку, но и активным состоянием гладкомышечных клеток. Если сосуд находится в обычном состоянии, сокращение гладких мышц стенки крупных артерий повышает модуль упругости сосуда. При его перерастяжении коллаген сосудистой стенки полностью принимает нагрузку на себя и в этом случае сокращение гладких мышц не изменит жесткость стенки, поскольку модуль упругости сократившихся гладких мышц меньше модуля упругости коллагена [3, 26]. Данное явление позволяет объяснить, почему у пожилых пациентов и больных с АГ расширение восходящего отдела аорты сопровождается высокой жесткостью [3, 6].
Артериальная система обладает двумя основными функциями: проводящей и демпфирующей [28, 29, 30]. Нарушение проводящей функции проявля-
ется при стенозе или спазме сосуда. Демпфирующая функция (гидравлический фильтр) обеспечивает превращение пульсирующего артериального кровотока в непрерывный за счет сглаживания ос-цилляций давления, обусловленных циклическим выбросом крови из левого желудочка. Эта способность определяется эластическими свойствами артериальной стенки и получила название «функция Windkessel» [30, 31, 32].
Поток крови, действуя на сосуд, растягивает его, создавая напряжение стенки (т), которое имеет прямую зависимость от радиуса сосуда и обратную от толщины стенки: Т = Р*г/1п(мм рт. ст.), где Р — трансмуральное давление; r — внутренний радиус сосуда; h — толщина стенки сосуда. Таким образом, во время систолы желудочков кинетическая энергия потока крови частично переходит в потенциальную энергию растянутой аорты, стенки которой в диастолу под действием упругих сил сокращаются, увеличивая диастолический кровоток. По мере удаления от аорты и крупных артерий к более дистальным сосудам снижается демфирующая способность артерий [3, 27].
Снижение демпфирующей функции артериальной системы возникает при снижении растяжимости артериальной стенки, то есть при увеличении ее жесткости. Причиной снижения эластичности крупных артериальных сосудов является атеросклероз, артериосклероз и кальцификация сосудистой стенки. При атеросклерозе поражается интима сосуда, где откладываются липидные бляшки. Артериосклероз связан с возрастными изменениями стенки артериальных сосудов, когда возникают изменения в средней оболочке сосудистой стенки (медиа), которые отражаются увеличением толщины комплекса интима-медиа с возрастом [12, 33].
При увеличении жесткости возникает ряд нежелательных явлений. Во-первых, происходит пиковое повышение систолического АД за счет того, что кинетическая энергия потока крови из левого желудочка в аорту не переходит в потенциальную энергию растягивающейся стенки аорты, а реализуется в артериальном давлении. При этом происходит увеличение постнагрузки на ЛЖ, что способствует развитию гипертрофии миокарда, увеличению потребления кислорода, нарушению диастолической функции ЛЖ, снижению сердечного выброса и развитию сердечной недостаточности [34, 35]. Во-вторых, уменьшение диастолической отдачи стенки аорты приводит к снижению ДАД. Учитывая, что уровень ДАД определяет распределение коронарного кровотока и коронарную перфузию, его снижение способствует возникновению недостаточности коронарного кровообращения [31, 32, 34]. В-третьих, повышение САД и пАд увеличивает гидродинамический удар, что в свою очередь ускоряет повреждение артерий и вызывает развитие разрывов стенок сосудов с формированием острых окклюзий или геморрагий [35, 36, 37]. В-четвертых, известно, что в гидравлической системе для движения жидкости по жестким трубкам требуется больше энергии, а эластическая отдача артериальных стенок в диастолу уменьшает рабочую нагрузку на сердце. Таким образом, чем более растяжима система, тем эффективнее работает гидравлический фильтр и, соответственно, с увеличением жесткости артериальной системы происходит увеличение энергозатрат, способствуя развитию сердечной недостаточности [3, 4, 38]. В-пятых, увеличение жесткости крупных артериальных ство-
лов приводит к распространению пульсирующего кровотока на микроциркуляторное русло, вызывая повреждение мозга с развитием деменции и почек со снижением их функции [33].
Сердечный выброс генерирует волну давления, которая распространяется вдоль артериальных сосудов. Волны давления движутся по артериальному дереву с определенной скоростью, которая связана с механическими свойствами сосудистой стенки: чем она ригиднее или толще и чем меньше радиус сосуда, тем выше скорость распространения пульсовой волны (СПВ). Нисходящая пульсовая волна при распространении генерирует волну отражения, которая возникает на участках сосудистого русла с повышенным волновым сопротивлением в местах разветвления сосудов и при снижении эластичности в дистальных отделах. При этом основная и отраженная волны наслаиваются, образуя общую волну давления. Суммарная амплитуда и форма пульсовой волны определяется амплитудой и временным параметром между компонентами волн. Это время зависит от СПВ, расстояния от уровня отражения волны и длительности сердечного выброса. Амплитуда отраженных волны составляет 30-40 % величины основных волн за счет трения [37, 39].Отра-женные волны от места деления брюшной аорты на две подвздошные артерии направлены к сердцу и при нормальной жесткости артериальной системы достигают корня аорты приблизительно через 0,2 сек. от начала систолы левого желудочка, что совпадает с периодом изгнания крови в аорту. Таким образом, отраженные волны от бифуркации аорты увеличивают САД в аорте [3, 40, 41]. Однако в наибольшей степени волны отражаются от артериол, при этом время возврата волны к корню аорты составляет уже 0,4 сек. и наслаивается на диастоли-ческую часть пульсовой волны в аорте. Вторичные волны вновь отражаются аортальными клапанами, постепенно затухая. Вследствие многократного отражения с наложением волн в диастоле формируется дикротический подъем давления [37, 39]. Таким образом, у лиц с неизмененными артериальными сосудами множественные отраженные волны, возвращающиеся в аорту во время диастолы, способствуют повышению ДАД и тем самым более эффективной коронарной перфузии.
У молодых лиц пульсовая волна поглощается эластичными сосудами и в высокорезистивном микрососудистом русле отсутствует пульсация кровотока, что обеспечивает защиту органа от ударной волны. К микрососудистому руслу относят малые артерии (400^), артериолы (100^) и капилляры. В органах, где наблюдается более низкорезистивный микрососудистых кровоток, прежде всего в почках и головном мозге, пульсовая волна может распространяться более глубоко в сторону капилляров. В малом круге кровообращения сопротивление обычно так низко, что пульсации простираются до капилляров и даже могут регистрироваться в легочных венах [33, 42].
При увеличении СПВ происходит раннее появление отраженных волн, что приводит к нарастанию амплитуды АД в систолу, снижению дикротиче-ской волны в диастолу и повышению пАд [33, 43]. В свою очередь повышение САД и ПАД обеспечивает рост напряжения аортальной стенки и стенки левого желудочка, вызывая развитие ГЛЖ и ухудшение перфузии миокарда, а также приводит к распространению пульсирующего кровотока на микрососудистое русло, прежде всего головного мозга
и почек, вызывая их повреждение. Клиническими проявлениями этих гемодинамических изменений являются развитие АГ, предрасположенность к стенокардии и сердечной недостаточности, дегенерация мозга и почек с интеллектуальной деградацией и почечной недостаточностью [33, 44].
Множество исследование посвящено оценке СПВ как маркера сердечно-сосудистого риска у больных с АГ. Чем выше артериальная жесткость по показателям СПВ, тем больше риск смертности. Риск смерти был максимальным при СПВ больше 13 м/с [20]. Проспективные исследования показали, что по мере роста СПВ учащались как нефатальные проявления ИБС, так и нарастала общая и сердечно-сосудистая смертность, которая при СПВ более 17,7 м/с достигла двукратного увеличения. Прирост СПВ на 1 м/с сопровождался повышением риска смерти на 19 %, независимо от уровней САД и ПАД [45, 46, 47].
Выявлено, что СПВ на аорте коррелирует с наличием и выраженностью ИБС, атеросклероза периферических и цереброваскулярных артерий. У лиц пожилого и старческого возраста (60-100 лет) в по-пуляционной выборке показана корреляция СПВ по аорте с толщиной комплекса интима-медиа сонных артерий и количеством атеросклеротических бляшек, в том числе среди лиц без предшествующих сердечно-сосудистых заболеваний [22]
При изолированной систолической АГ найдены взаимосвязи повышенной СПВ с диастолической дисфункцией миокарда [33, 48].
СПВ является более сильным предиктором сердечно-сосудистых осложнений, чем курение, уровень глюкозы, общий холестерин и другие маркеры [49].
В то же время необходимо учитывать, что при оценке СПВ на участке артериальной системы, который включает периферические артерии мышечного типа, жесткость зависит и от вазомоторного тонуса, который определяется эндотелиальной функцией, тонусом симпатической нервной системы и ренин-ангиотензиновой системой [50]. Это явление объясняет, почему не определена прогностическая значимость СПВ на периферических артериях. СПВ на каротидно-радиальном сегменте у больных с АГ не зависела от возраста, однако была связана с уровнем ДАД и фракцией выброса левого желудочка [51, 52].
На величину СПВ также влияет ЧСС. При увеличении ЧСС от 60 до 90 в минуту показатель СПВ на каротидно-феморальном сегменте возрастает с 6,2 до 7,6 м/с [53]. Это связано с тем, что сосудистая стенка имеет упруго-вязкие свойства и сопротивление к деформации возрастает с увеличением скорости деформации сосудистой стенки, которая зависит от ЧСС. Эту закономерность нельзя не учитывать при анализе динамики СПВ, если происходит изменение ЧСС [54].
Прирост давления в систолу за счет наложения отраженных волн оценивается индексом аугментации ^^^ При увеличении жесткости аорты отраженная волна, как было изложено выше, приходится на позднюю систолу и вызывает прирост САД.
AIx рассчитывается в процентах к ПАД:
AIx (%) =
Р„
Р1 х 100
пад
где Р1 — первый пик в пульсовой волны в систолу, Р2 — второй пик в систолу за счет отраженной волны.
По мнению ряда авторов, являясь маркером сосудистой ригидности, AIx находится в прямой за-
висимости от возраста и к 75 годам достигает более 30 % [55, 56]. В то же время в других исследованиях получены данные нелинейной связи Aix с возрастом. Отмечено отсутствие существенного прироста этого индекса у пожилых при старении [57, 58].
AIx может служить независимым предиктором коронарных событий, т. к. тесно взаимосвязан с основными факторами риска атеросклероза — холестерином крови, уровнем АД, курением и наличием сахарного диабета. У больных Аг AIx прямо коррелировал с выраженностью ГЛЖ [59].
Предлагают также оценивать AIx в динамике под воздействием вазоактивных препаратов для выявления эндотелиальной дисфункции как наиболее раннего маркера сердечно-сосудистого риска [19].
Определение СПВ и AIx позволяет выявить изменения упругих свойств стенки на локальном участке артерии. Этот подход, несомненно, дает ценную информацию о состоянии артерий у пациента и позволяет прогнозировать развитие сосудистых осложнений. Но так как локальные изменения в артериях возникают неравномерно, методы оценки локальной или регионарной жесткости не позволяют определить влияние этих показателей на развитии артериальной гипертензии, количественно оценить динамику процесса при лечении этих состояний. Для этих целей необходимо изучить интегральную (системную) жесткость артериальной системы [60].
Определение интегральной жесткости артериальной системы является сложной задачей, так как зависит от многих факторов: УО, ЧСС, АД, продолжительности фаз сердечного цикла. Наиболее адекватно задача по расчету интегрального показателя жесткости артериальной системы может быть решена с использованием математической модели сердечно-сосудистой системы. А.Э Терегуловым была предложена математическая модель сердечно-сосудистой системы на основе упругого резервуара Франка [61]. По данной модели может быть проведен расчет коэффициента объемной упругости (кОу), который отражает упругие свойства всей сердечно-сосудистой системы [60].
Результатом повышения интегральной жесткости артериальной системы является развитие АГ с повышенным ПАД [60, 62].
При АГ увеличение ПАД ассоциируется с поражением органов мишеней. В исследовании PIUMA показано, что высокое ПАД, как маркер повышения жесткости артериальной системы, является независимым предиктором сердечно-сосудистой смертности у пациентов с АГ [12, 36, 63]. В то же время доказано, что старение, даже при нормальном артериальном давлении, приводит к увеличению пульсового давления и риску развития сосудистых катастроф [12]. Таким образом, пульсовое давление является мерой возрастной сосудистой жесткости и определяет сердечно-сосудистые риски в пожилом возрасте. В Фремингемском исследовании было показано, что у пожилых пациентов пульсовое давление является самым сильным факторам риска сердечно-сосудистой смертности, выше, чем систолическое, диастолическое и средне гемодина-мическое давление [64].
Большой вклад в увеличении жесткости у пожилых пациентов оказывает кальцификация стенок аорты, которая ассоциируется с гипертрофией миокарда и диастолической дисфункцией левого желудочка [12, 65].
У пожилых лиц даже при нормальном артериальном давлении увеличение жестокости артериаль-
ной системы приводит к дополнительной нагрузке на левый желудочек с развитием гипертрофии миокарда и диастолической дисфункции [12].
Получены убедительные данные о роли повышения жесткости артерий в прогрессировании и клиническом течении АГ. Так, выявлено, что увеличение артериальной жесткости предшествует развитию АГ независимо от уровня АД [66].
Изменения эластических свойств сосудистой стенки регистрируются у больных АГ уже на ранних стадиях заболевания [67]. Сила связи жесткости артерий с уровнем АД увеличивается по мере про-грессирования АГ [68, 69]. Аортальная жесткость обладает независимой прогностической значимостью в отношении фатальных и нефатальных сердечно-сосудистых событий у больных АГ [70].
Заключение. Увеличение жесткости артерий приводит к нарушению эффективности функционирования сердечно-сосудистой системы и развитию АГ, для которой характерно увеличение ПАД, что в свою очередь определяет рост сердечно-сосудистых осложнений, поражение органов мишеней, включая почки и головной мозг, развитие коронарной недостаточности, гипертрофии миокарда, нарушение систолической и диастолической функций левого желудочка, развитие сердечной недостаточности и в результате увеличение сердечно-сосудистой смертности [71, 72].
ЛИТЕРАТУРА
1. Zieman S.J. Mechanisms, Pathophysiology and Therapy of Arterial Stiffness / S.J. Zieman, V. Melenovsky, D.A. Kass // Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology. — 2005. — 25. — P. 932-943.
2. Мажбич Б.И. Осцилловазометрия артериальных сосудов конечностей / Б.И. Мажбич. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние. — 1990. - 152 с.
3. Каро К. Механика кровообращения / К. Каро, Т. Педли, Р. Шротер, У. Сид. - М.: Мир, 1981. - 624 с.
4. Морман Д. Физиология сердечно-сосудистой системы / Д. Морман, Л. Хеллер, пер. с англ., под ред. Р.В. Болдыроева. — СПб.: Питер, 2000. — С. 102-218.
5. Жирнова О.А. Неинвазивная диагностика нарушения эластических свойств артериальных сосудов / О.А. Жирнова, Н.Ф. Бере-стень, О.Р. Пестовская, Е.Я. Богданова // Angiologia.ru. — 2011. — № 1. — 42 с.
6. Tosello F. Ascending aortic dilatation, arterial stiffness and cardiac organ damage in essential hypertension / F. Tosello, A. Milan, G. Bruno et al // Artery Research. — 2012. — V. 6. — № 4. — P. 162-162.
7. Virmani R. Effect of aging on aortic morphology in populations with high and low prevalence of hypertension and atherosclerosis / R. Virmani, A.P. Avolio, W.J. Mergner et al. // Am J Patho. — 1991. — V. 139. — P. 1119-1129.
8. Boutouyrie P. Opposing effects of aging on distal and proximal large arteries on hypertensives / P. Boutouyrie, S.Laurent, A. Benetos et al // J. Hypertens. — 1992. — V. 10. — P. S87-S91.
9. Nichols W.W. McDonald's Blood Flow in Arteries: Theoretical, Experimental and Clinical Principles / W.W. Nichols, M.F. O'Rourke. — London: HodderArnold, 2005. — 428 р.
10. Chappey O. Advanced glycation end products, oxidant stress and vascular lesions / O. Chappey, C. Dosquet, M.P. Wautier, J.L. Wautier // Eur J Clin Invest. — 1997. — 27 (2). — Р. 97-108.
11. Физиология сосудистых гладких мышц / под ред. М.Ф. Шуба, Н.Г. Кочемасова. — Киев: Наукова думка, 1988. — С. 5-8.
12. Aronov W.S. ACCF/AHA 2011 Expert Consensus Document on Hypertension in the Elderly / W.S. Aronov, J.L. Fleg., C.J. Pepine et al // JACC. — 2011. — V. 57. — № 20. — Р. 2037-2114.
13. Wallace S.M. Isolated systolic hypertension is characterized by increased aortic stiffness and endothelial dysfunction / S.M Wallace, Yasmin, C.M. McEniery et al // Hypertension. — 2007. — V. 50. — P. 228-233.
14. Acelajado M.C. Hypertension in the Elderly / M.C. Acelajado, S. Oparil // Clinics in Geriatric Medicine, 2009. — V. 25. — № 3. — P. 391-412.
15. Интегральная жесткость артериальной системы и функция эндотелия у больных системной красной волчанкой / Ю.Э. Терегу-лов, Д.К. Хусаинова, Д.И. Абдулганиева и др. // Научно-практическая ревматология. — 2015. — № 2 (53). — С. 143-148.
16. Терегулов Ю.Э. Интегральная жестокость артериальной си-
стемы в комплексной оценке гемодинамики у больных артериальной гипертензией и у здоровых лиц: автореф. дис. д-ра мед. наук / Терегулов Юрий Эмильевич. — Казань, 2016. I 40 с.
17. Глезер М.Г. Пульсовое АД: почему это так важно? / М.Г. Глезер. — М.: Медиком, 2013. — 16 с.
18. Aggoun Y. Arterial mechanical changes in children with familial hypercholesterolemia / Y. Aggoun, D. Bonnet, D. Sidi et al. // Arteriocler Thromb Vase Biol. — 2000; 20:2070-5.
19. Wilkinson I.B. Prasad K. Hall IR et al. Increased central pulse pressureand augmentation index in subjectswith hypercholesterolemia / I.B. Wilkinson // J AmCollCardiol. — 2002; 39: 1005-11.
20. Blacher J. Aortic Pulse Wave Velocity as a Marker of Cardiovascular Risk in Hypertensive Patients / J. Blacher, A.P. Guerin, В. Pannier et al. // Hypertension. I 1999: 33:1111-7.
21. Bortolotto L.A. Plasma homocysteine, aortic stiffness, and renal function in hypertensive patients / L.A. Bortolotto, M.E. Safar, E. Billaud et al. // Hypertension. I 1999; 34:837-42.
22. Van Popele NM. Association Between Arterial Stiffness and Atherosclerosis / N.M. Van Popele, D.E. Grobbee, M. Bots et al. // Stroke. I 2001; 32:454-60.
23. Drechsler D. Assessment of Carotid Arteries and Pulse Wave Velocity in Patients with Three-Vessel coronary Artery Disease / D. Drechsler // Polish Heart J. I 2002; 57 (9): 254-9.
24. Booth A.D. Inflammation and arterial stiffness in sy-stematic vasculites: a model of vascular inflammation / A.D. Booth, S. Wallace, C.M. McEniery et al. // Arthritis Rheum. I 2004; 50: 581-857.
25. Yasmin McEniery CM. C-reactive protein is associated with arterial stiffness in apparently healthy individuals / McEniery CM Yasmin, S. Wallace // ArterioclerThromb Vase Biol. — 2004; 24; 969-74.
26. Савицкий Н.Н. Биофизические основы кровообращения и клинические методы изучения гемодинамики / Н.Н. Савицкий. — М.: Медицина, 1974. — 307 с.
27. Педли Т. Гидродинамика крупных кровеносных сосудов / Т. Педли; пер с англ. — М: Мир, 1983. — 400 с.
28. Panza J.A. Abnormal endothelium-dependent vascular relaxation in patients with essential hypertension / J.A. Panza, A.A. Quyyumi, J.E. Brush et al. // N Eng J Med. — 1990. -V. 323. — № 5. — Р. 22-27.
29. Boutouyrie P. Common carotid artery stiffness and patterns of left ventricular hypertrophy in hypertensive patients / P. Boutouyrie, S. Laurent, X. Girerd et al. // Hypertension. — 1995. — V. 25 (4 Pt 1). — P. 651-656.
30. Адзерихо И.Э. Артериальная гипертензия: упруго-эластические свойства крупных артериальных сосудов и эффективность антигипертензивной терапии / И.Э. Адзерихо // Медицинские вести. — 2010. — № 10. — С 24-30.
31. Safar M.E. The arterial system in human hypertension. In Textbook of Hypertension, (ed. J.D. Swales) / M.E. Safar, G.M. London. — London: Blackwell Scientific. — 1994. — Р. 85-102.
32. London G.M. Cardiovascular disease in chronic renal failure: pathophysiologic aspects / G.M. London // Semin Dial. — 2003. — V. 16. — № 2. — Р. 85-94.
33. O'Rourke M.F. Mechanical Factors in Arterial Aging / M.F. O'Rourke, J. Hashimoto // Journal of the American College of Cardiology. — 2007. — Vol. 50. — № 1. — P. 1-13
34. Watanabe H. Coronary circulation in dogs with an experimental decrease in aortic compliance / H. Watanabe, S. Obtsuka, M. Kakibana et al. // J Am Col Cardiol. — 1993. — V.21. — № 6. — Р. 1497-1506.
35. Chang К.С. Impaired left ventricular relaxation and arterial stiffness in patients with essential hypertension / К.С. Chang, Y.Z. Tseng, T.S. Kuo et al // Clinical science. — 1994. — V. 87. — № 6. — Р. 641-647.
36. Asmar R. Pulse pressure and aortic pulse wave are markers of cardiovascular risk in hypertensive populations / R. Asmar, A. Rudnichi, I. Blacher et al // Am J Hypertens. — 2001. — V. 14. — № 2. — Р. 91-97.
37. Posadzy-Malaczynska A. Arterial distensibility, intima media thickness and pulse wave velocity after renal transplantation and in dialysis normotensive patients / A. Posadzy-Malaczynska, M. Kosch, M. Hausberg et al. // IntAngiol. — 2005. — V. 24. — № 1. — Р. 89-94.
38. Фолков Б. Кровообращение / Б. Фолков, Э.М. Нил. — М.: Медицина, 1976. — 463 с.
39. Физиология человека: в 3 х томах. Т. 2 / под ред. Р. Шмидта, Г. Тевса. — М.: Мир, 2004. — 314 с.
40. Benetos A. Arterial alterations with aging and high blood pressure. A noninvasive study of carotid and femoral arteries / A. Benetos, S. Laurent., A.P. Hoeks et al. // ArteriosclerThromb. — 1993. — V. 13. — P. 90-97.
41. Asmar R. Pulse wave velocity: Principles and measurement, in Asmar R (ed): Arterial stiffness and pulse wave velocity. Clinical Applications / R. Asmar. — Elsevier, Amsterdam-Lausanne-New York-Oxford-Paris-Shannon-Tokyo, 1999. — Р. 25-55.
42. Christensen K.L. Location of resistance arteries / K.L. Christensen, M.J. Mulvany // J Vasc Res. — 2001. — V. 38. — Р. 1-12.
43. London G.M. Arterial wave reflections and survival in endstage renal failure / G.M. London., J. Blacher., B. Pannier et at. //
Hypertension. - 2001. - V. 38. - Р. 4384-4389.
44. Toutouras P. Pressure-diameter relationship of the human aorta: a new method of determination by the application of a special ultrasonic dimension catheter / P. Toutouras, C.Vlachopoulos // Circulation. - 1995. - V. 92. - Р. 2210-2219.
45. Bortel L. Disparate effects of antihypertensive drugs on large artery distensibility and compliance in hypertension / L. Bortel, M. Kool // Am J Cardiol. - 1995. - V. 76. - Р. 46E-49E.
46. Meaume S. Aortic Pulse Wave Velocity Predicts Cardiovascular Mortality in Subjects > 70 Years of Age / S. Meaume, A. Benetos, O.F. Henry et al. // Arteriosclerosis, Thrombosis and Vasc. Biol. — 2001. - Vol. 21. - P. 2046.
47. Laurent S. Aortic stiffness is an independent predictor of all-cause and cardiovascular mortality in hypertensive patients / S. Laurent, P. Boutouyrie, R. Asmar et al. // Hypertension. - 2001. -V. 37. - Р. 1236-1241.
48. Протасов К.В. Жесткость сосудистой стенки: клинико-патогенетические взаимосвязи с поражением сердца при изолированной систолической и систолодиастолической артериальной гипертонии / К.В. Протасов, А.А. Дзизинский, Д.А. Синкевич // Бюл. ВСНЦ СО РАМН. - 2006. - № 2. - С. 192-198.
49. Blacher J. Aortic pulse wave velocity as a marker of cardiovascular risk in hypertensive patients / J. Blacher, R.G. Asmar, S. Djane // Hypertension. - 2001. - V. 33. - P. 1111-1117.
50. Laurent S. Expert consensusdocument on arterial stiffness: methodologicalissues and clinical applications / S. Laurent, J. Cockcroft, L. Van Bortelet al., onbehalf of European Network for Non-invasiveInvestigation of Large Arteries // Ibid. - 2006. -V. 27. - P. 2588-26.
51. Hua Q. The changes and impact factors of carotiddfemoral and carotiddradial pulse wave velocity in patients with essential hypertension / Q. Hua, J. Tan, D. X. Liu // ZhonghuaXinXue Guan Bing ZaZhi. - 2005. - Vol. 33. - P. 1088-1091.
52. Tartiere J.M. Aortic Interaction between pulse wave velocity, augmentation index, pulse pressure and left ventricular function in chronic heart failure / J.M. Tartiere, D. Logeart, M.E. Safar // J. Hum. Hypertens. - 2006. - Vol. 20. - P. 213-219.
53. Hayward C.S. Arterial pulse wave velocity and heart rate / C.S. Hayward, A.P. Avolio, M.F. O'Rourke // Hypertension. - 2002. -V. 40. - P. 8-9.
54. Милягин В.А. Современные методы определения жесткости сосудов / В.А. Милягин, В.Б. Комисаров // Артериальная гипертен-зия. - 2010. - Т. 16, №2. - С. 134-143.
55. Kelly R. Noninvasive determination of ageerelated changes in the human arterial pulse / R. Kelly, C. Hayward, A. Avolio, M. O'Rourke // Circulation. - 1989. - Vol. 80. - P. 1652-1659.
56. O 'Rourke. Arterial Stiffness / M.F. O 'Rourke, G. Mancia // Journal of Hypertension. - 1999. - V. 17 (1). - P. 1-4.
57. Mitchell GF, Parise H, Benjamin EJ et al. Changes in arterial stiffness and wave reflection with advancing age in healthy men and women: the Framingham Heart Study / G.F. Mitchell, H. Parise, E.J. Benjamin et al. // Hypertension. - 2004; 43:1239-45.
58. McEniery C.M. Normal vascular aging: differential effect on wa-ve reflection and aortic pulse wave velocity: the Anglo-Cardiff Collaborative Trial (ACCT) / CM. McEniery, Hall IR Yasmin et al. //
J Am CollCardiol. - 2005; 46:1753-60
59. Hashimoto J. Enhanced radial late systolic pressure augmentation in hypertensive patients with left ventricular hypertrophy / J. Hashimoto, D. Watabe, R. Hatanaka // Am. J. Hypertens. — 2006. — Vol. 19. — P. 27-32.
60. Терегулов Ю.Э. Жесткость артериальной системы как фактор риска сердечно-сосудистых осложнений: методы оценки / Ю.Э. Терегулов, А.Э. Терегулов // Практическая медицина. — 2011. - № 4 (52). - С. 133-137.
61. Терегулов А.Э. Способ определения объемной упругости артериальной системы. Патент № Ru 2373843 C1.
62. Терегулов Ю.Э. Интегральная жесткость артериальной системы у больных с артериальными гипертензиями различного генеза / Ю.Э. Терегулов, Е.Т. Терегулов, Д.К. Хусаинова и др. // Казанский медицинский журнал. — 2014. — Т. 95, № 6. — С. 781-785.
63. Staessen J.A. Пульсовое давление: определение нового фактора риска при проведении клинических исследований / J.A. Staessen // Международные направления в исследовании артериальной гипертензии. — 2001. — № 2. — С. 1-2.
64. Franklin S.S. Single versus combined blood pressure components and risk for cardiovascular disease: the Framingham Heart Study / S.S. Franklin, V.A. Lopez, N. Wong // Circulation. —
2009. — V. 119. — Р. 243-250.
65. Cho In-Jeong Aortic calcification associated with left ventricular hypertrophy and diastolic dysfunction in elderly male patient with hypertension / In-Jeong Cho, Hyuk-Jae Chang, Hyung-Bok Park et al // JACC. — 2015. — V. 65. — № 10. — P. 1171-1171
66. Агафонов A.B. Артериальное ремоделирование у больных артериальной гипертензией пожилого и старшего возраста / A.B. Агафонов, A.B.Туев, Л.А. Некрутенко, Ю.В. Бочкова // Рос. кардиол. журн. I 2005. I № 3. — С. 25-28.
67. Орлова Я.А. Жесткость артерий, как предиктор сердечнососудистых осложнений при ИБС / Я.А. Орлова // Терапевт. арх. —
2010. I Т. 82 (1). — С. 68-73.
68. Mathiassen O.N. Small artery structure is an independent predictor of cardiovascular events in essential hypertension / O.N. Mathiassen, N.H. Buus, I. Sihm // J Hypertens. I 2007; 25:1021-6.
69. Бойцов C.A. Что нового нам дает информация о жесткости стенки артерий и об отраженной пульсовой волне? / С.А. Бойцов // Рос.физиол. журн. им. И.М. Сеченова. I 2009; 95(5): 516-31.
70. Vlachopoulos C. Prediction of cardiovascular events and all-cause mortality with arterial stiffness: a systematic review and meta-analysis / C. Vlachopoulos, K. Aznaouridis, C. Stefanadis // J Am CollCardiol. I 2010; 55:1318-27.
71. Орлова Я.А. Жесткость артерий как интегральный показатель сердечнососудистого риска: физиология, методы оценки и медикаментозной коррекции / Я.А. Орлова, Ф.Т. Агеев // Сердце. — 2006. — Т. 5. — № 2. — С. 65-69.
72. Остроумова О.Д. Жесткость сосудистой стенки у пациентов с артериальной гипертонией / О.Д. Остроумова, А.И. Кочетков, И.И. Копченов и др. // Системные гипертензии. — 2015. — Т. 12. — № 2. — С. 43-48.
