Wstęp
Nadciśnienie tętnicze (NT) jest jedną z najpowszechniejszych chorób cywilizacyjnych na świecie, w tym również w Polsce. Zgodnie z danymi przedstawionymi przez Światową Organizację Zdrowia (WHO, World Health Organization) w 2011 roku łącznie 1,28 miliarda osób dorosłych na całym świecie chorowało na NT, z czego połowa nie była świadoma swojej choroby. Uważa się, że około 10 milionów zgonów rocznie wynika z nieprawidłowo wysokich wartości ciśnienia krwi [1]. Szacuje się, że liczba osób cierpiących na NT przekroczy 1,5 miliarda do 2025 roku. Klasyfikuje to NT jako poważny problem służby zdrowia na całym świecie [2].
Wyniki badania WOBASZ II wskazują, że u ponad 40% dorosłej populacji Polski zdiagnozowano NT. Ciągły wzrost nowo diagnozowanego NT, obok cukrzycy, dyslipidemii i palenia tytoniu, stanowi jeden z głównych czynników ryzyka sercowo-naczyniowego [3]. Niekontrolowane NT przyczynia się do rozwoju poważnych uszkodzeń narządów, takich jak niewydolność serca, zawał serca, udar mózgu, uszkodzenie aorty czy nadciśnieniowa encefalopatia. Powikłania narządowe poprzedza uszkodzenie naczyń i mikrokrążenia [4].
Główną rolę w patologii naczyń odgrywa uszkodzenie dwóch składowych budujących ich ścianę: komórek śródbłonka oraz mięśni gładkich. W NT początkowo obserwuje się uszkodzenie małych naczyń, w tym naczyń mikrokrążenia — tzw. naczyń oporowych, tworzonych przez tętniczki, włośniczki i żyłki, których średnica nie przekracza kilkuset mikrometrów [5]. Naczynia mikrokrążenia pośredniczą pomiędzy układem naczyń tętniczych oraz żylnych i są odpowiedzialne za zaopatrzenie tkanek w tlen oraz substancje odżywcze, a także chronią przed znacznymi wahaniami ciśnienia hydrostatycznego, które mogłyby wpłynąć na wymianę substancji w kapilarach [5, 6]. U pacjentów z NT mikrokrążenie skóry ulega uszkodzeniu jako jedne z pierwszych [7].
Ciśnienie tętnicze krwi jest zależne od oporu naczyniowego i rzutu serca. Opór naczyniowy jest regulowany na poziomie tętniczek, na które wpływają zarówno czynniki hormonalne, jak i nerwowe. Zarówno wzrost oporu naczyniowego, jak również większy przepływ krwi skutkują — na drodze autoregulacji — silniejszym skurczem naczyń. Długotrwałe rozciąganie komórek mięśni gładkich ściany naczyniowej prowadzi do strukturalnych zmian w tych komórkach oraz w macierzy komórkowej [8–10]. Dochodzi do ciągłego zmniejszenia się średnicy lub nawet całkowitego zamknięcia światła naczynia na skutek zmniejszania się stosunku grubości błony środkowej do światła naczynia [9–14]. Dodatkowo, wzrost napięcia mięśni gładkich ściany naczyniowej, utrzymanych przewlekle w NT, prowadzi do remodelingu, zwanego eutroficznym koncentrycznym modelowaniem, wokół naczynia o zmniejszonej średnicy [14]. W mikrokrążeniu u pacjentów z NT obserwuje się zmniejszenie gęstości sieci naczyń włosowatych, nawet o 10–20%, w jednostce objętości skóry, spojówek, mięśni szkieletowych. Prawdopodobną przyczyną tego zjawiska jest niszczenie już istniejącej sieci naczyń na skutek działania sił hemodynamicznych [14–16].
Drugą przyczyną tego zjawiska jest zaburzenie procesu angiogenezy wywołane dysfunkcją śródbłonka naczyń (endothelium) [5]. Wewnętrzne ściany wszystkich naczyń w organizmie człowieka, w tym naczynia mikrokrążenia, pokryte są przez komórki śródbłonka [5]. Długotrwale utrzymujące się podwyższone ciśnienie w naczyniach mikrokrążenia (> 30 mm Hg), na skutek stresu mechanicznego, uszkadza komórki śródbłonka. Śródbłonek pełni liczne funkcje w organizmie człowieka, w tym m.in. endokrynne związane z wydzielaniem substancji odpowiedzialnych za regulację procesów krzepnięcia, fibrynolizy, agregacji płytek krwi, angiogenezy, procesów immunologicznych i zapalnych, włącznie z funkcją związaną z autoregulacją napięcia naczyń [5]. Jego dysfunkcja zaburza zatem angiogenezę i sprzyja rozrzedzeniu sieci naczyń. Zjawisko to, u pacjentów z NT, może zostać zahamowane i ulec cofnięciu po zastosowaniu terapii hipotensyjnej [17, 18].
Główną rolę w utrzymaniu prawidłowego napięcia ściany naczyń odgrywa, wydzielany przez śródbłonek tlenek azotu (NO, nitric oxide). Prowadzi on do powiększenia światła naczynia na drodze rozkurczu mięśni gładkich naczyń, co skutkuje obniżeniem oporu naczyniowego [5]. W przypadku wzrostu ciśnienia tętniczego w naczyniach oporowych pod wpływem NT dochodzi do obrzęku komórek śródbłonka, niszczenia ściany naczynia oraz nasilenia kaskady procesu zapalnego w śródbłonku [5, 10]. W efekcie homeostaza naczyniowa, utrzymywana przez substancje wazokonstrykcyjne (głównie endoteliny) i wazodylatacyjne (głównie NO) wydzielane przez śródbłonek, zostaje zaburzona. Zaburzone zostają także inne procesy regulowane przez endothelium, czego skutkiem jest m.in. zwiększone ryzyko zakrzepowo-zatorowe czy zwiększona produkcja wolnych rodników, nasilająca kaskadę destrukcji endothelium. Skutkiem dysfunkcji komórek śródbłonka jest obserwowana stymulacja proliferacji mięśni gładkich oraz nasilenie produkcji macierzy komórkowej [5, 10]. Opisane procesy dotyczące przebudowy naczyń mikrokrążenia wywołane siłami hemodynamicznymi oraz nieodłącznym w patogenezie NT uszkodzeniem śródbłonka, związane z zaburzeniem głównie jego funkcji endokrynnych, prowadzą do obkurczenia naczyń oporowych, długotrwałego wzrost systemowego oporu naczyniowego, uszkodzenia mikrokrążenia i w efekcie zmniejszenie gęstości kapilar [5, 11].
Kolejnym skutkiem wzrostu oporu naczyniowego jest uszkodzenie większych naczyń. Ten proces na początku objawia się zwiększeniem sztywności naczyń, zmianami w obrazie fali tętna, w wyniku sił hemodynamicznych. Dalsze zaburzenia i uszkodzenia ściany prowadzą do rozwoju blaszek miażdżycowych. Rozwój miażdżycy sprzyja występowaniu licznych powikłań narządowych u pacjentów z NT [4]. Uszkodzenia związane z rozwojem chorób i zdarzeń sercowo-naczyniowych wpływają nie tylko na jakość, ale także na długość życia pacjentów [19].
Wczesne wykrycie zmian w mikrokrążeniu, jako pierwszych symptomów uszkodzenia wywołanego przez NT, jest więc kluczowe w ocenie pacjentów z tą jednostką chorobową w celu uniknięcia rozwoju ciężkich powikłań narządowych.
Celem pracy było dokonanie systematycznego przeglądu dostępnych metod badawczych wykorzystywanych w grupie pacjentów z NT, które pozwalają na ocenę powikłań NT na etapie uszkodzenia mikrokrążenia.
Materiał i metody
Kryteria włączenia
Do przeglądu włączono artykuły oryginalne i poglądowe oraz streszczenia z materiałów konferencyjnych, opublikowane do marca 2022 roku, w języku angielskim i/lub języku polskim. Artykuły omawiały treści dotyczące różnych metod badania mikrokrążenia, ich zasady działania, zastosowania, zalety i wady. Włączono badania z udziałem dorosłych, zdrowych ochotników oraz dorosłych pacjentów chorujących na NT, u których oceniano mikrokrążenie różnymi metodami diagnostycznymi.
Kryteria wyłączenia
Odrzucono opisy przypadków oraz badania przeprowadzone in vitro lub na organizmach zwierzęcych.
Strategia wyszukiwania artykułów
Do wyszukiwania artykułów wykorzystano bazę danych PubMed. Wyszukiwanie oraz selekcja artykułów przeprowadzono okresie marzec–czerwiec 2022 roku. Posłużono się następującymi hasłami MeSH: (“Investigative Techniques”[MeSH Terms] OR “Diagnostic Techniques and Procedures”[MeSH Terms]) AND “Hypertension”[MeSH Terms] AND (“Microcirculation”[MeSH Terms] OR “Microvascular Rarefaction”[MeSH Terms]), uzyskując 1131 wyników. Dodatkowo rozszerzono wyszukiwania artykułów na podstawie metody kuli śniegowej, uzyskując dodatkowo 8 artykułów. Ograniczono wyszukiwanie do badań z udziałem ludzi w wieku powyżej 18 lat, badań klinicznych, prac poglądowych, streszczeń z konferencji, publikacji w języku angielskim lub polskim, uzyskując 394 wyniki. Duplikujące się prace odrzucono. Tytuły i abstrakty były analizowane przez trzech odrębnych badaczy. Po zapoznaniu się z pełną treścią artykułu podejmowano decyzję o włączeniu artykułu do przeglądu. W przypadku wątpliwości i odrębności zdań badaczy decyzję o włączeniu artykułu do przeglądu podejmował czwarty (odrębny) badacz. Ostateczna pula artykułów wyniosła 47. W prezentowanym przeglądzie wymieniono tylko te metody, które zostały opisane i zbadane w grupie pacjentów z NT. Algorytm włączania badań do przeglądu przedstawiono na rycinie 1.
Wyniki i Dyskusja
Metody oceny mikrokrążenia u pacjentów z nadciśnieniem tętniczym
Metody oceniające mikrokrążenie w większości wykorzystują zjawisko krótkotrwałej okluzji i/lub dylatacji naczynia, która pozwala na ocenę ukrwienia i zmian przepływu krwi w badanej tkance. Nieinwazyjne metody oceny mikrokrążenia skóry często są poszerzane o dodatkowe elementy, takie jak: podanie ogólnoustrojowo leków lub przeprowadzenie testów prowokacyjnych [20]. Wśród najpopularniejszych testów wymienia się:
- • test pookluzyjnej reakcji przekrwiennej (PORH, post-occlusive reactive hyperemia) — opiera się na zastosowaniu okluzji naczynia, a następnie obserwacji obiektywnymi metodami tymczasowego zwiększenia przepływu skórnego (przekrwienie reaktywne) po zwolnieniu blokady przepływu. Dochodzi do zależnego od śródbłonka rozszerzenia prekapilar, co pozwala na rekrutację większej ilości naczyń włosowatych skóry, w których zazwyczaj w sytuacji spoczynku, przepływ jest wolniejszy. Okluzję naczynia wykonuje się przy użyciu mankietu do pomiaru ciśnienia tętniczego, zazwyczaj na ramieniu. Okluzja trwa minimum 5 minut. Za prawidłowy wynik testu obserwuje się wzrost przepływu/perfuzji tuż po zaprzestaniu okluzji tętnicy. U pacjentów z NT obserwuje się upośledzony przepływ krwi po zaprzestaniu okluzji [21, 22];
- • test okluzji żylnej (VO, venous occlusion test) — opiera się na ocenie stopnia przekrwienia biernego badanego obszaru. Okluzję naczyń żylnych wykonuje się za pomocą mankietu sfingomanometru napełnionego w mniejszym stopniu niż w przypadku PORH. Niższe wartości ciśnienia pozwalają na zablokowanie przepływu jedynie w obrębie naczyń żylnych;
- • wazodylatacja wywołana ciśnieniem (PIV, pressure-induced vasodilatation) — opiera się na wywołaniu chwilowego rozszerzenia naczyń na skutek zewnętrznego ucisku na skórę. Etiologia obserwowanej w teście reakcji przekrwiennej jest wieloczynnikowa, tłumaczy się ją reakcją obronną organizmu na krótkotrwałe niedokrwienie tkanek. Reakcja ta jest upośledzona szczególnie w grupie osób starszych, czyli w populacji w której niezwykle często występuje NT;
- • test przekrwienia termicznego (LTH, local thermal hyperemia) — opiera się na zwiększeniu przepływu krwi w mikrokrążeniu na skutek wzrostu temperatury. Skórę ogrzewa się specjalną sondą, a największy efekt wazodylatacyjny obserwuje się przy temperaturze około 42–44ºC. W teście obserwuje się dwufazową odpowiedź. Faza pierwsza to szybki szczyt (peak) przepływu, jest ona zależna od odruchu aksonu. Faza druga (plateau) jest zależna od uwalnianego przez śródbłonek NO. Właściwości wazodylatacyjne mikrokrążenia u pacjentów z NT są obniżone [23];
- • jonoforeza substancji wazoaktywnych (m.in. acetylocholina, nitroprusydek sodu, L-arginina) — test farmakologiczny do oceny reaktywności naczyń. Jego mechanizm opiera się o nałożenie na skórę rozpuszczonych wymienionych substancji w formie zjonizowanej. Jony te przenikając przezskórnie, za pomocą prądu elektrycznego w okolicę naczyń [20].
Laserowy przepływomierz dopplerowski (LDF)
Laserowy przepływomierz dopplerowski (LDF, laser Doppler flowmetry) to nieinwazyjna metoda oceny mikrokrążenia, wykorzystująca efekt Dopplera. Badanie polega na ocenie przepływu krwinek czerwonych w czasie rzeczywistym w objętości około 1 mm3 tkanek. Urządzenie emituje monochromatyczne fale świetlne, które oddziałują z elementami statycznymi oraz poruszającymi się erytrocytami. Część fal ulega odbiciu po zetknięciu z poruszającymi się krwinkami czerwonymi. W efekcie dochodzi do zmiany częstotliwości drgań fotonów. Detektor rejestruje zmiany częstotliwości, generując napięcie wprost proporcjonalne do liczby i prędkości erytrocytów. Aparat do wykonania LDF przekształca fale w sygnał elektryczny, który zostaje zobrazowany w formie spektrum przepływu (dopływu krwi w badanym obszarze w jednostce perfuzyjnej), w wartościach bezwzględnych PU (perfusion units) [24].
Badanie można przeprowadzić na powierzchni każdego narządu, jednak zazwyczaj wybiera się skórę. Prostota i nieinwazyjność metody powodują, że wykorzystuje się ją w ocenie wpływu leczenia niefarmakologicznego i farmakologicznego na mikrokrążenie w różnych jednostkach chorobowych, w tym NT. Niestety, metoda charakteryzuje się słabą rozdzielczością przestrzenną, ponieważ obejmuje niewielki obszar tkanki badanej, jak również słabą powtarzalnością pomiarów. Wartości oceniające przepływ krwi w zależności od badanego obszaru mogą się różnić nawet w 100% i być zależne od warunków środowiskowych (m.in. temperatura, tytoń, kofeina), co dodatkowo utrudnia prawidłowe wykonanie pomiarów [24].
LDF jest od wielu lat używana do oceny zmian w sieci mikrokrążenia u pacjentów z NT, głównie do oceny odpowiedzi na zastosowane leczenie niefarmakologiczne i farmakologiczne. Cesarone i wsp., oceniając mikrokrążenie u pacjentów z NT, zauważyli, że przepływ krwi w badanym obszarze oraz odpowiedź mikrokrążenia były znacznie niższe w grupie pacjentów z NT niż w grupie osób zdrowych. Parametry te uległy istotnej poprawie po farmakoterapii nifedypiną [25]. Nahid i wsp. oceniali mikrokrążenie w trzech różnych grupach: starsze osoby zdrowe, osoby z wieloletnim NT oraz młodsze osoby zdrowe. Zastosowano test prowokacyjny PORCH, oceniający reaktywne przekrwienie (definiowane jako tymczasowy wzrost przepływu krwi po uwolnieniu tymczasowej niedrożności tętnicy). Faza poniedokrwienna w teście była rejestrowana przez LDF jako wzrost odbieranego przez urządzenie sygnału (maksymalny przepływ po okluzji), następnie sygnał wracał do wartości początkowych, jak sprzed testu. Test ten pozwalał na ocenę prawidłowej lub nieprawidłowej funkcji mikrokrążenia w badanym obszarze. W opisanym badaniu uzyskano istotną statystycznie różnicę w teście reaktywnego przekrwienia pomiędzy grupą pacjentów z NT i odpowiednio z grubą starszych lub młodszych osób bez chorób współistniejących. Nie zaobserwowano różnic pomiędzy grupami zdrowych uczestników badania. Autorzy wnioskowali zatem, że dysfunkcja mikrokrążenia obserwowana w NT nie jest zależna od wieku [26]. Sieg-Dobrescu i wsp. porównywali przepływ krwi w różnych grupach pacjentów z NT leczonych lekami hipotensyjnymi przez minimum 6 miesięcy. Pacjentów losowo przydzielono do jednej z dwóch grup: A — pacjenci, którzy zaprzestali terapii hipotensyjnej (z czego A1: powrócili do leczenie po 8 tygodniach, A2: pozostali bez leczenia) oraz B — pacjenci, którzy utrzymali dotychczasowe leczenie. Wyniki uzyskano po wykonaniu testu reaktywnego przekrwienia i okluzji naczynia przez 5 minut. Odpowiedź przekrwienia skóry i obserwowany w LDF przepływ krwi znacznie się zmniejszyły w grupach A1 i A2, ale w grupie A1 powrócił do wartości wyjściowych po ponownym włączeniu leczenia. W grupie B przepływ krwi oceniany przez LDF po teście nie uległ zmianom. Obserwowany przez badaczy spadek poniedokrwiennego przepływu krwi, po zaprzestaniu terapii hipotensyjnej u pacjentów z NT, jest tłumaczony rozwojem dysfunkcji śródbłonka i/lub przebudowy naczynia [27].
Laserowy skaner dopplerowski (LDI)
Laserowy skaner dopplerowski (LDI, laser Doppler imaging) to metoda oceny mikrokrążenia bazująca na LDF. LDI pozwala ocenić i zobrazować perfuzję w dużym obszarze skóry, znacznie większym niż w LDF. Dzięki tej modyfikacji możliwa jest ocena zmienności przepływów w mikrokrążeniu. Z uwagi na konieczność skanowania większego obszaru wadą metody jest gorsza rozdzielczość czasowa.
Aellen i wsp. oceniali mikrokrążenie, a dokładniej gęstość naczyń kapilarnych, na podstawie wideokapilaroskopii oraz LDI w trzech grupach pacjentów: A — osoby zdrowe, B — pacjenci z NT, C — pacjenci z NT i cukrzycą typu 2. Autorzy nie zaobserwowali istotnych różnic pomiędzy badanymi grupami. Dodatkowe współwystępowanie cukrzycy typu 2 nie miało wpływu na pogorszenie funkcji mikrokrążenia [28].
Analiza kontrastu obrazu spekli laserowych (LSCI)
Analiza kontrastu obrazu spekli laserowych (LSCI, laser speckle contrast imaging) to metoda oceny mikrokrążenia i śródbłonka mikrokrążenia będąca połączeniem LDF i LDI, a cechująca się bardzo dobrą rozdzielczością czasową (pomiar jest szybki — natychmiastowy), przestrzenną (duży obszar badany) i powtarzalnością pomiarów [29, 30]. W metodzie wykorzystuje się laser oraz kamerę CCD o wysokiej rozdzielczości. Laserem naświetla się docelowy obszar skóry, a następnie dochodzi do rejestracji dwuwymiarowego obrazu ukrwienia zbudowanego z różnych ziarnistości (spekli). Różnorodność spekli i zmiany ich intensywności w tej samej lokalizacji umożliwiają obliczenie prędkości tych elementów. Uzyskane w obrazie kontrasty (rozmycia) interpretuje się jako perfuzję. Im niższy kontrast, tym wyższa jest wartość perfuzji. Metoda LSCI umożliwia uzyskanie nawet do 100 obrazów perfuzji na sekundę. Ukrwienie wyrażone jest w tych samych jednostkach perfuzji (PU), co w metodzie LDF czy LDI [29–31].
Lazaridis i wsp. oceniali funkcję mikrokrążenia skóry, wykorzystując LSCI oraz test prowokacyjny PORCH w grupie pacjentów z nieleczonym, niedawno zdiagnozowanym NT, maskowanym NT oraz w grupie zdrowych ochotników. Status NT determinował stan mikrokrążenia. Pacjenci z nieleczonym oraz maskowanym NT nie różnili się od siebie i stwierdzano u nich upośledzoną funkcję mikrokrążenia skóry. Autorzy przedstawiają LSCI jako nową metodę, która może być przydatna w ocenie mikrokrążenia wśród pacjentów z NT [32].
Żylna pletysmografia okluzyjna (VOP)
Żylna pletysmografia okluzyjna (VOP, venous occlusion plethysmography) to metoda oceniająca zmianę objętości kończyny po okluzji żylnej (kończyny górnej — okolicy przedramienia, rzadziej kończyny dolnej). Wywołane okluzją zmiany ciśnienia hydrostatycznego w naczyniach pozwalają na zmierzenie przepływu krwi oraz przepuszczalności naczyń w mięśniach szkieletowych badanej kończyny. Okluzja żylna ramienia (za pomocą mankietu na poziomie 40 mm Hg) jest przerywana w kilkusekundowych odstępach. Sprawia to, że napływ tętniczy pozostaje niezmieniony, a krew żylna może przepłynąć do przedramienia. Obserwuje się liniowy wzrost objętości przedramienia w czasie. Objętość przedramienia jest mierzona przez pletysmograf. Wynik badania prezentowany jest jako przepływ w jednostce ml/100 ml objętości przedramienia/minutę. Podobnie jak w przypadku testu przekrwienia opisywanego wyżej prawidłowo po zahamowaniu okluzji obserwuje się wzrost przepływu [33].
Badanie głównie wykorzystuje się w grupie tzw. naczyniowych pacjentów, do oceny pojemności żylnej, diagnozowania zakrzepicy żylnej czy do oceny procesu rekanalizacji naczyń żylnych. Niewiele jest badań oceniających mikrokrążenie na podstawie VOP u pacjentów z NT.
Junqueira i wsp. w grupie pacjentów z NT badali korelację pomiędzy markerami zapalenia, takimi jak białko C-reaktywne (CRP, C-reactive protein), endotelina, adiponektyna, cząsteczka adhezji międzykomórkowej (I-CAM, intercellular adhesion molecule) i cząsteczka adhezji komórkowej naczyń (V-CAM, vascular cell adhesion molecule), a parametrami oceniającymi mikrokrążenie, uzyskanymi za pomocą VOP. Porównywano pacjentów z opornym i łagodnym do umiarkowanego NT z pacjentami z prawidłowymi wartościami ciśnienia tętniczego. Najniższy odsetek maksymalnego przepływu krwi zaobserwowano w grupie pacjentów z opornym NT. Nie zaobserwowano różnic między grupami po lokalnym podaniu nitrogliceryny. Pacjenci z ciężkim NT i niekontrolowanym poziomem ciśnienia krwi charakteryzowali się znacznym upośledzeniem reaktywności naczyniowej ocenianym w VOP [34].
Fotopletyzmografia (PPG)
Fotopletyzmografia (PPG, photopletysmography) to nieinwazyjna, optyczna metoda pozwalająca ocenę mikrokrążenia na podstawie zmiany objętości krwi w łożysku naczyniowym badanej tkanki — naczyniach położonych blisko powierzchni skóry. W PPG mierzy się niewielkie wahania związane z intensywnością światła podczerwieni, które są związane z wahaniami perfuzji badanej tkanki. W metodzie przykłada się do skóry sondę emitującą światło w zakresie czerwieni lub bliskiej podczerwieni. Fale świetlne ulegają zmiennej absorbancji w zależności od elementów, jakie napotkają na swojej drodze (m.in. elementy morfotyczne krwi, barwniki zawarte w skórze). Pochłaniane to jest zależne od stanu wypełnienia naczyń w badanym obszarze skóry. Odbite i rozproszone fale powracają do sondy, gdzie otrzymany efekt mierzony jest za pomocą fotodetektora. Wyniki badania obejmują formę krzywej, która stanowi przedstawienie zmian objętości krwi przepływającej przez badany obszar [35].
Zheleznykh i wsp. u pacjentów z NT oceniali wpływ wdrożenia terapii hipotensyjnej (perindopril + indapamid) na mikrokrążenie/funkcję śródbłonka za pomocą PPG. W tym celu wyznaczyli wskaźnik okluzji (occlusion index), który dostarczał informacji o funkcjonowaniu śródbłonka, oraz wskaźnik odbicia (reflection index), którego wartość wskazywała na remodeling ścian naczyń. Aby wyznaczyć te wartości, autorzy zmierzyli i poddali analizie falę tętna rejestrowaną za pomocą PPG przed zamknięciem przepływu krwi w tętnicy promieniowej i po nim. Parametry oceniane w PPG uległy poprawie po wdrożeniu interwencji lekowej [36]. Pojawiają się wyniki badań wykazujące korelację między falami zbadanymi w PPG a skurczowym ciśnieniem krwi ze skurczowym ciśnieniem krwi. Połączenie PPG z urządzeniami mobilnymi rzuca nowe światło na metody pomiaru ciśnienia tętniczego. Być może w niedalekiej przyszłości PPG zastąpi tradycyjny pomiar ciśnienia i z jego pomocą pacjenci będą mogli efektywnie wykrywać, jak również monitorować NT [37–39].
Metoda jest nieinwazyjna, tania, nie wymaga doświadczenia, a jej dodatkowym atutem jest możliwość zintegrowania z urządzeniami przenośnymi. Jednak z uwagi na liczne czynniki mogące mieć wpływ na uzyskany obraz krzywej przepływu krwi badanego obszaru (m.in. kolor skóry, czynniki kliniczne) oraz konieczność kalibracji sprzętu dla indywidualnych pacjentów metoda ta wciąż nie jest traktowana jako uznana/rekomendowana w grupie pacjentów z NT [39].
Spektroskopia bliskiej podczerwieni (NIRS)
Spektroskopia bliskiej podczerwieni (NIRS, near-infrared spectroscopy) to metoda oceny mikrokrążenia wykorzystywana w ocenie przepływu mózgowego, m.in. w okresie okołooperacyjnym [40]. W badaniu ocenie podlega zmiana utlenowania hemoglobiny. NIRS polega na ciągłym, nieinwazyjnym pomiarze optycznym, wykorzystując prawo Lamberta-Beera. Urządzenie emituje fale o długości w przedziale 700–1,300 nm. Penetrują one przez napotkane narządy na głębokość 20–25 mm. Detektor wychwytuje zmiany absorpcji światła dla hemoglobiny, mioglobiny i cytochromu aa3 w mikrokrążeniu, co pozwala na ocenę stanu oksygenacji tkanki. W praktyce wyróżnia się dwa typy NIRS. Pierwszy typ, tzw. NIRS nieabsorpcyjna, daje możliwość m.in. oceny prędkości krwi płynącej w mikrokrążeniu. Drugi typ, NIRS absorpcyjna, umożliwia wyznaczenie stopienia utlenowania i odżywienia tkanek [41].
Prac opisujących wykorzystanie NIRS do oceny mikrokrążenia w grupie pacjentów stricte z NT jest niewiele. Jones i wsp. wykorzystali NIRS do oceny reaktywnego niedokrwienia (PORCH) w mięśniach szkieletowych w grupie pacjentów z NT oraz zdrowych. Czas do osiągnięcia szczytu (tzw. peak) po zahamowaniu okluzji w grupie pacjentów z NT był istotnie dłuższy niż w grupie osób z prawidłowymi wartościami ciśnienia tętniczego. NT wiązało się z upośledzoną odpowiedzią naczynia na okluzję w mikrokrążeniu mięśni szkieletowych. Badacze przedstawili NIRS jako nieinwazyjne narzędzie, które pozwoli wykryć zmiany w mikrokrążeniu u pacjentów z NT [52]. Wciąż brakuje badań, które ocenią rzeczywistą wartość prognostyczną opisanej metody.
Ortogonalna polaryzacja spektralna (OPS)
Ortogonalna polaryzacja spektralna (OPS, orthogonal palaryzation sprectroscopy) to metoda, w której wykorzystuje się spolaryzowane światło o długości 548 nm. Ta długość odpowiada absorbancji światła zarówno przez hemoglobinę utlenowaną, jak i odtlenowaną. Dzięki temu hemoglobina zyskuje funkcję środka kontrastowego umożliwiającego obrazowanie mikrokrążenia i ocenę perfuzji. Emitowane światło przechodzi pierwszą polaryzację dzięki pomocy zestawu soczewek, a następnie jest kierowane w stronę badanego obszaru. Gdy światło uderza w tkankę, odbija się od niej i po przejściu przez soczewkę ulega ponownej, drugiej polaryzacji. Około 10% światła wniknie głęboko w tkani i zostanie rozproszone. Dwukrotnie zdepolaryzowane światło trafia do analizatora, który przekazuje je do wideokamery CCD, gdzie powstają właściwe obrazy mikrokrążenia. Obserwacja ruchu krwinek za pomocą analizy komputerowej umożliwia ocenę perfuzji badanego obszaru [43, 44]. Metoda ta pozwala również na ocenę średnicy oraz gęstości kapilar.
He i wsp. przeprowadzili randomizowane podwójnie zaślepione badanie, oceniające, czy zmniejszanie spożycia soli oddziaływało na stopień rozrzedzenia naczyń włosowatych. Grupę badaną stanowili pacjenci rasy białej, czarnej oraz żółtej z nieleczonym NT. OPS wraz z badaniem kapilaroskopii służyły do oceny gęstości kapilar. We wszystkich grupach etnicznych zmniejszenie spożycia soli z 9,7 do 6,5 g/dzień wiązało się ze wzrostem gęstości naczyń włosowatych, ocenianych w obu metodach. Autorzy interpretując wyniki, wskazują, że nawet niewielka interwencja, taka jak ograniczenie spożycia soli, może mieć wpływ na mikrokrążenie i perfuzję tkanek [45]. Z tego powodu tak istotna jest ocena mikrokrążenia na wczesnym etapie, gdy zaistniałe zmiany mogą się jeszcze cofnąć. Badań w grupie pacjentów z NT jest niewiele, uzyskane wyniki są zależne od artefaktów ruchowych i zmian ciśnienia krwi, a przeprowadzenie badania czasochłonne, dlatego metoda ta nie jest powszechnie wykorzystywana w tej grupie pacjentów.
Optyczna tomografia koherencyjna (OCT)
Optyczna tomografia koherencyjna (OCT, optical coherence tomography) to nieinwazyjna metoda oceny mikrokrążenia o wysokiej rozdzielczości i czułości. Wykorzystuje zjawisko interferencji światła. Światło bliskiej podczerwieni nakierowuje się na badany obszar. Fale odbite od tkanek są analizowane, pozwalając na określenie głębokości, na jakiej nastąpiło odbicie. Umożliwia to stworzenie przestrzennej mapy badanej tkanki. Metoda jest głównie wykorzystywana przez okulistów w ocenie struktur oka (siatkówka oraz naczyniówka) jako OCT angiografia (OCTA) [46].
Donati i wsp. wykorzystali OCTA do oceny mikrokrążenia oka u pacjentów z NT w celu zbadania roli metody do wczesnego diagnozowania NT. Grupę badaną stanowili pacjenci z NT, a grupę kontrolną zdrowi ochotnicy. Wyniki wykazały istotne zmniejszenie gęstości warstwy naczyniowej w grupie badanej. Dodatkowo w tej grupie u pacjentów stwierdzono większą strefę beznaczyniową niż u osób zdrowych. Średnia grubość naczyniówki w okolicy dołkowej była znacznie cieńsza w grupie pacjentów z NT. Gęstość naczyń siatkówki istotnie różniła się pomiędzy dwoma grupami, dlatego autorzy sugerują, że OCTA może stać się istotnym badaniem przesiewowym identyfikującym markery wczesnego uszkodzenia w NT [57]. Metaanaliza 11 badań oceniających wybrane parametry OTCA w grupie pacjentów z NT wykazała, że oczy osób z NT mają niższą powierzchniową i głębokościową gęstość naczyniową w okolicy plamki niż oczy osób bez NT. Autorzy również przedstawiają OCTA jako metodę korzystną w ocenie mikrokrążenia w tej grupie chorych [48]. Zmiany obserwowane w mikrokrążeniu oka są zatem spójne z tymi obecnymi w mikrokrążeniu skóry pacjentów z NT — wszędzie dochodzi do rozrzedzenia sieci naczyniowej.
Kapilaroskopia
Kapilaroskopia (capillaroscopy) to nieinwazyjna metoda pozwalająca na określenie struktury mikrokrążenia skóry i błon śluzowych przy pomocy mikroskopu świetlnego. Ocenie głównie podlegają naczynia włosowate wałów paznokciowych palców II–V obu rąk. W trakcie badania oceniane są stan płytki paznokciowej, liczba i jakość pętli włośniczkowych, ich rozpieszczenie w polu widzenia, typ morfologiczny, napięcie, przejrzystość skóry, widoczność podbrodawkowego splotu żylnego [49, 50].
U osób zdrowych obraz mikrokrążenia w obrębie wałów paznokciowych w powtórnych badaniach nie ulega istotnym zmianom. Odstępstwa od tej reguły mogą świadczyć o patologii. Kapilaroskopia jest prostą i powtarzalną metodą oceny mikrokrążenia [50].
Mishra i wsp. porównywali pacjentów z nowo rozpoznanym NT oraz pacjentów normotensyjnych stosując kapilaroskopię. W grupie badanej średnia gęstość kapilar (MCD, mean capillary density) była znacznie niższa niż w grupie kontrolnej. Ponadto, zaobserwowano częstsze występowanie zmian morfologicznych u pacjentów z NT (m.in. meandrujące kapilary, obszar beznaczyniowy, poszerzone kapilary czy mikrokrwotoki). MCD była mniejsza u pacjentów z NT i retinopatią oraz mikroalbuminurią, częściej również występowało poszerzenie kapilar czy obszary beznaczyniowe. Autorzy sugerują przydatność kapilaroskopii we wczesnym wykrywaniu powikłań sercowo-naczyniowych [51].
W cytowanym już badaniu He i wsp. wykazano, że redukcja spożycia soli w diecie istotnie wpływała na wzrost gęstości kapilar w grupie pacjentów trzech ras z NT (czarnej, białej i żółtej). Wyniki kapilaroskopii były spójne z danymi uzyskanymi w badaniu OPS [45].
Wideokapilaroskopia
Wideokapilaroskopia (videocapillaroskopy) to nowoczesna odmiana badania kapilaroskopowego, w której do oceny mikrokrążenia wykorzystuje się kamerę wyposażoną w odpowiednią soczewkę, z możliwością przesyłania obrazu na monitor komputera. Zasady dotyczące przeprowadzenia badania są identyczne ze stosowanymi w tradycyjnej kapilaroskopii. Podczas badania oceniane są: czynnościowa gęstość kapilar (liczba naczyń z przepływającymi krwinkami czerwonymi na danym obszarze tkanki), średnice pętli w wałach paznokciowych, prędkość przepływu czerwonych krwinek. Metoda daje możliwość uzyskania większego powiększenia niż tradycyjna kapilaroskopia, umożliwia modyfikowanie obrazu za pomocą specjalnego oprogramowania, przechowywanie wyników, możliwość wydruku oraz pozwala na późniejsze ich porównanie i przesyłanie [52, 53].
Antonios i wsp. w swoich badaniach wykazali, że oceniane w wideokapilaroskopii gęstość naczyń włosowatych oraz maksymalna gęstość naczyń włosowatych były znacząco niższe u pacjentów z NT w porównaniu ze zdrowymi osobami z prawidłowymi wartościami ciśnienia tętniczego. Badacze sugerują, że za niższą gęstość kapilarną w tej grupie chorych odpowiada brak (anatomiczny naczyń włosowatych), a nie czynnościowy brak perfuzji [54].
Zarówno kapilaroskopia, jak i wideokapilaroskopia wałów paznokciowych są skutecznymi narzędziami do obserwacji mikrokrążenia u pacjentów z NT. Jednak, z uwagi na trudności związane z interpretacją obrazu wynikającą z osobniczej różnorodności pętli naczyniowej, jak również wpływu leków (beta-blokery i blokery kanałów wapnia) na morfologię naczyń, badanie wciąż nie znalazło powszechnego zastosowania w diagnostyce NT [49, 55].
Termografia
Termografia (thermography) jest prostą, stosunkowo czułą i nieinwazyjną metodą oceny mikrokrążenia. W trakcie badania ocenia się temperaturę wybranych obszarów ciała. Termograf za pomocą kamery termowizyjnej rejestruje promieniowanie podczerwone, które jest emitowane lub odbijane przez badany obszar, a następnie przetwarza je na cyfrowe obrazy promieniowania w podczerwieni skóry (termografy). Ta graficzna wizualizacja umożliwia stworzenie dwuwymiarowej mapy temperatury skóry. Badanie pozwala zatem na pośrednią ocenę przepływu ciepła w mikrokrążeniu skóry. Zmienność pomiaru temperatury tłumaczy się pulsacyjnym przepływem krwi [56]. Jako wskaźnik choroby przyjmuje się odczytanie przez termograf nieprawidłowej temperatury danego obszaru [57]. Wysoki koszt sprzętu oraz możliwość oceny przepływu tyko w powierzchniowych warstwach skóry sprawia, że metoda jest rzadko wykorzystywana w praktyce klinicznej [57].
Termografia jest narzędziem rzadko wybieranym w badaniu mikrokrążenia u pacjentów z NT. Wyniki dostępnych badań wykazują, że parametry oceniane zarówno w termografii statycznej, jak i dynamicznej mogą być przydatnym narzędziem do oceny zmian w mikrokrążeniu u pacjentów z NT.
Kirubha i wsp. oceniali związek pomiędzy temperaturą (badaną za pomocą termografu), a ciśnieniem krwi. W grupie mężczyzn i kobiet w wieku 18–35 lat wykonywano pomiary ciśnienia krwi (ciśnienie skurczowe, rozkurczowe i puls) za pomocą sfingomanometrów rtęciowego i automatycznego. Zdefiniowano dwa regiony w obrębie przedramienia, w których zaobserwowano zmianę temperatury towarzyszącą zmianie ciśnienia tętniczego zarówno w grupie mężczyzn, jak i kobiet. Wzrost lub spadek ciśnienia krwi korelował odpowiednio ze wzrostem lub spadkiem temperatury badanego obszaru. W badanych regionach przy wzroście lub spadku ciśnienia krwi zaobserwowano większą zmienność temperatury wśród mężczyzn niż wśród kobiet. Autorzy traktują uzyskane wyniki jako wstęp do dalszych badań w kierunku stworzenia bezdotykowego czujnika do pomiaru ciśnienia krwi opartego o termografię podczerwieni [58].
W badaniu Thiruvengadam i wsp. wartości temperatury uzyskane z okolic karku, przedramion czy stóp pacjentów z NT istotnie różniły się od tych uzyskanych wśród pacjentów zdrowych. Ponadto, jak sugerują autorzy, ocena przy użyciu termografu może być użyteczna do obserwacji nadciśnienia, bez konieczności wykonywania pomiarów ciśnienia tętniczego. Autorzy w badaniu w modelu oceny nadciśnienia uzyskali najwyższą dokładność przy połączeniu zmiennych uzyskanych z termografów dynamicznych, statycznych oraz zmiennych z prędkością fali tętna (PWV, pulse wave velocity) [59].
Przezskórny pomiar prężności tlenu (tcpO2)
Przezskórny pomiar prężności tlenu (tcpO2, transcutaneous oxygen measurements) to metoda znana od lat 70. XX wieku. Pierwotnie znalazła zastosowanie na oddziałach intensywnej opieki medycznej jako metoda służąca do monitorowania stężenia parcjalnego tlenu u noworodków. Pomiar tcpO2 określa zdolności organizmu do dostarczania tlenu do tkanek. Jego istotą jest ocena ilości tlenu dyfundującego z naczyń włosowatych poprzez naskórek do elektrody. Pomiar może być wykonany w dowolnej części ciała, najczęściej wybierana jest jednak skóra powierzchni podeszwowej stopy. Za wynik prawidłowy uznaje się wartości tcpO2 w zakresie 50–70 mm Hg [60, 61]. TcpO2 jest starą, dobrze zbadaną, prostą, powtarzalną i niestety czasochłonną metodą oceny mikrokrążenia, która od wielu lat znajduje zastosowanie w ocenie chorób naczyń (m.in. ocena gojenia się ran czy skuteczności rewaskularyzacji) [62].
Cesarone i wsp. użyli kilku metod do oceny mikrokrążenia skóry u pacjentów z NT. Zdolność naczyń włosowatych do dostarczania tlenu do tkanek była oceniana za pomocą tcpO2. Wartości TcpO2 były znacznie niższe w grupie pacjentów z NT niż bez niego. Ponadto zaobserwowano poprawę parametru po włączeniu leczenia blokerem kanału wapniowego — nifedypiną [25].
Flow Mediated Skin Fluorescence (FMSF)
Obie formy nikotynamidoadeninodinukleotydu, zarówno zredukowana (NADH), jak i utleniona (NAD+), uczestniczą w wielu istotnych reakcjach w komórkach ludzkich. NADH występuje w cytoplazmie, jądrze komórkowym i mitochondriach. W warunkach aerobowych dwa elektrony i proton dostarczane przez NADH są przekazywane do łańcucha transportu elektronów w mitochondriach w celu produkcji cząsteczek trifosforanu adenozyny (ATP) niezbędnych do metabolizmu energetycznego komórki. Stężenie NADH odzwierciedla funkcję mitochondrialną. Jednak w warunkach hipoksji i niedotlenienia utlenianie NADH do NAD+ jest wstrzymane, a NADH stopniowo gromadzi się w komórkach.
NADH absorbuje fale ultrafioletowe w zakresie 320–380 nm i emituje fale fluorescencyjne w zakresie 420–480 nm. Pomiar fluorescencji przy długości fali 460 nm ocenia zawartość NADH w roztworach i tkankach, w tym w ludzkiej skórze. Technika FMSF mierzy nieinwazyjnie fluorescencję skóry przy długości fali 460 nm w stanie spoczynku, podczas przejściowego niedokrwienia i reperfuzji, dając pośrednio wgląd w mikrokrążenie i funkcję mitochondrialną [63].
Urządzenie AngioExpert (Angionica, Polska) uzyskuje dane z FMSF, emitując fale UV o długości fali 340 nm w kierunku skóry i mierząc indukowane fale autofluorescencyjne przy 460 nm odpowiadające widmu emisji NADH. Emitowana fluorescencja o długości fali 460 nm pochodzi z najbardziej powierzchniowej warstwy skóry — do 0,5 mm głębokości. W skrócie, podczas pomiaru FMSM pacjenci pozostawali w pozycji siedzącej z zaleceniem trzymania nieruchomo lewego przedramienia. Po pomiarze mankiet naramienny na tym samym ramieniu był napompowywany przez 100 sekund podczas kontrolowanego niedokrwienia i ponownie rozprężany podczas reperfuzji. Ciśnienie pompowania było ustawione o 60 mm Hg powyżej spoczynkowego ciśnienia skurczowego danej osoby badanej przed testem, kompresując tętnicę ramieniową i indukując niedokrwienie przedramienia dystalnie do miejsca zwężenia [64].
Do kwantyfikacji odpowiedzi FMSF używano następujących parametrów:
- • Bmean [kFU] — średnia fluorescencja skóry w stanie spoczynku;
- • FImax [kFU] — maksymalna fluorescencja w trakcie niedokrwienia;
- • FRmin [kFU] — minimalna fluorescencja podczas reperfuzji;
- • Imax [kFU] — różnica między FImax a Bmean;
- • Rmin [kFU] — różnica między Bmean a FRmin;
- • IRampl [kFU] — amplituda zmiany fluorescencji w trakcie niedokrwienia i reperfuzji;
- • Clmax – współczynnik Imax do IRampl pokazujący względny udział wzrostu NADH w trakcie niedokrwienia w maksymalnej zmianie NADH podczas niedokrwienia i reperfuzji (ryc. 2) [65].
Pawlak-Chomicka i wsp. badali pacjentów z nadciśnieniem tętniczym przed zastosowaniem terapii wybranym lekiem: amlodypiną, perindoprilem, metoprololem lub nebiwololem i po niej. Leczenie przy użyciu amlodypiny, perindoprilu i nebiwololu nie wpłynęło na parametry opisujące wzorzec krzywej FMSF, ale zaobserwowano istotne zmiany w przypadku metoprololu. W trakcie niedokrwienia i reperfuzji zaobserwowano wzrost fluorescencji w stanie spoczynku, co wskazywało na zwiększenie całkowitej zawartości NADH w skórze [66]. Metoda wymaga doświadczonego personelu i odpowiedniego sprzętu.
Podsumowanie
Wczesne wykrycie patologii w obszarze mikrokrążenia jest kluczowe dla pacjentów z NT [7]. Im wcześniej wykryta zostanie patologia, tym wcześniej można wprowadzić odpowiednie leczenie farmakologiczne lub niefarmakologiczne, zwiększając szansę na zahamowanie lub odwrócenie zmian patologicznych [1, 2]. Odpowiednie postępowanie, zwłaszcza we wczesnym stadium, pozwala na zmniejszenie ryzyka sercowo-naczyniowego, co z kolei prowadzi do redukcji hospitalizacji z powodu incydentów sercowo-naczyniowych. To z kolei przekłada się na zmniejszenie kosztów opieki nad tak liczną grupą pacjentów, a także wpływa na poprawę jakości ich życia, mobilności i niezależności [1, 2]. Każda z opisanych w przeglądzie metod ma swoje zalety i wady. Dopplerowskie metody oceny mikrokrążenia (LDF, LDI, LSCI) są nieinwazyjne, a wyniki są stosunkowo łatwe do interpretacji, ale każda z tych metod ma swoje ograniczenia. Dodatkowo wszystkie wymagają testów prowokacyjnych. VOP ma stosunkowo skomplikowany protokół badawczy. NIRS, OPS, OCT, FMSF i termografia wymagają specjalistycznego sprzętu. Kapilaroskopia wydaje się być prostą i powtarzalną metodą, ale istnieją znaczne trudności w interpretacji obrazu naczyń fałdu paznokciowego ze względu na indywidualne zróżnicowanie. TcpO2 to prosta, ale czasochłonna metoda. Fotopletyzmografia wydaje się być obiecująca. Metoda jest nieinwazyjna, tania, nie wymaga doświadczenia i może być synchronizowana z urządzeniami mobilnymi [39]. Możliwe, że uproszczenie procesu kalibracji urządzenia i opracowanie metody umożliwiającej prawidłową interpretację wyniku, niezależnie np. od koloru skóry pacjenta, mogłyby wpłynąć na jej szersze zastosowanie w grupie pacjentów z NT.
