Brachial artery vascular wall condition in patients with chronic obstructive pulmonary disease

Cover Page

Abstract

Aim. To study the structural and biomechanical characteristics of brachial artery in subjects with chronic obstructive pulmonary disease of varying severity and to compare the ultrasonographic data with the data of subjects of comparable age without signs of pulmonary disease. Methods. 109 patients with chronic obstructive pulmonary disease of varying severity aged 55-75 years and 31 patients of comparison group without any obstructive pulmonary diseases, but having concomitant arterial hypertension not exceeding 1st degree, were examined. All patients underwent a clinical interview, a threefold blood pressure measurement with a three-minute interval, the respiratory function study by spirometry, and ultrasonography of the right brachial artery. Patients with chronic obstructive pulmonary disease were subdivided to two groups according to the results of spirometry following administration of a bronchodilator based on the forced expiratory volume in one second (FEV 1) percentage to expected values. 55 patients with FEV 1 over 50% of expected values were pooled to the first group. The second group consisted of 54 patients with FEV 1 of 50% of expected values and lower. All groups were matched for sex, age and blood pressure level. Results. A reduction of brachial artery intima and adventitial layers thickness was found in patients with chronic obstructive pulmonary disease. The vascular wall in those subjects was prone to stretching, had decreased elasticity and increased tensility. In addition, there was an evidence of smooth muscular layer tone decrease in the brachial artery wall. Conclusion. In patients with chronic obstructive pulmonary disease aged 55-75 years, regardless of the severity of the disease, initial biomechanical and later structural and anatomical changes of the brachial artery associated with normal blood pressure, caused by chronic hypoxia were registered.

Full Text

Ремоделирование сосудов большого и малого круга кровообращения при сердечно-сосудистой и лёгочной патологии привлекает всё большее внимание исследователей. Это связано с тем, что морфофункциональные изменения артериальных сосудов ведут, с одной стороны, к нарушениям функций органов-мишеней, с другой - сами могут быть результатом патофизиологических процессов, формирующихся при той или иной патологии. Сосуды становятся органом-мишенью при различных заболеваниях (артериальной гипертензии, атеросклерозе, сахарном диабете и др.), что сказывается на их вязкоупругих свойствах [6]. Эти изменения в дальнейшем служат основой формирования эндотелиальной дисфункции и сосудистой ригидности, что приводит к развитию сердечнососудистых осложнений [4]. Однако при хронической обструктивной болезни лёгких (ХОБЛ) структурно-функциональное состояние артерий большого круга кровообращения в настоящее время изучено недостаточно, а полученные данные неоднозначны [2]. Целью исследования было изучение структурных и биомеханических характеристик плечевой артерии (ПА) у пациентов с ХОБЛ разной степени тяжести и сравнение этих ультразвуковых характеристик с данными лиц этой же возрастной группы без бронхолёгочной патологии. Были обследованы 109 больных ХОБЛ II-IV степени тяжести по критериям GOLD (Global Initiative for chronic Obstructive Lung Disease - Глобальная инициатива по ХОБЛ, 2011), средний возраст составил 61,4±1,01 года, соотношение мужчин и женщин было 1,2:1, они вошли в первую и вторую группы. Критерий включения в исследование - возраст больных от 55 до 75 лет, критерии исключения - другие хронические заболеваниям лёгких и внутренних органов в стадии обострения, а также острые заболевания. Группа сравнения (третья группа) состояла из 31 пациента без ХОБЛ, с артериальной гипертензией не выше I степени, средний возраст 59,7±0,6 года, 48,4% мужчин и 51,6% женщин. Группы были сопоставимы по полу и возрасту (р=0,054 и р=0,065 соответственно). Всем пациентам проводили клиническое интервью, трёхкратное измерение артериального давления (АД) с 3-минутным перерывом, исследование функции внешнего дыхания методом спирографии на аппарате «Spirovit SP-260» («Schiller Medical», Швейцария) с использованием комплексной программы «Schiller PC Spirometry». Больные ХОБЛ были разделены на две группы по результатам бронходилатационного теста на основании величины измеренного объёма форсированного выдоха за 1-ю секунду (ОФВ1) в процентах по отношению к должным величинам. В первую группу вошли 55 больных ХОБЛ, имеющие показатели ОФВ1 более 50% должных величин. Среднее значение ОФВ1 у них было 68,6±1,8% по отношению к должным величинам. Средний возраст больных в этой группе составил 59,5±1,3 года, среднее значение систолического АД - 127,4±2,2 мм рт.ст., диастолического АД - 79,4±1,4 мм рт.ст. Вторая группа состояла из 54 пациентов с уровнем ОФВ1 50% и ниже по сравнению с должными величинами. Показатель ОФВ1 был равен 31,5±1,4% должных величин. Средний возраст больных во второй группе - Таблица 1 Сравнение исходных морфометрических показателей плечевой артерии в трёх группах* Показатели Третья группа (сравнения) Первая группа Вторая группа р Систолический диаметр, мм 3,99±0,10 3,70±0,11 3,79±0,10 р**=0,17 Диастолический диаметр, мм 3,88±0,10 3,48±0,12 3,58±0,11 р1-3=0,016 р2-3=0,069 р1-2=0,49 Толщина комплекса «интима- медиа», мм 0,45±0,02 0,40±0,01 0,43±0,01 р1-3=0,022 р2-3=0,28 р1-2=0,17 Толщина комплекса «интима- медиа» с адвентицией, мм 0,77±0,04 0,66±0,02 0,68±0,02 р1-3=0,004 р2-3=0,018 р1-2=0,40 Масса артерии, относительные единицы 311,7±40,9 222,1±27,1 250,0±30,3 р**=0,29 Примечание: *данные представлены в виде М±m, где М - средняя арифметическая, m - средняя ошибка средней арифметической; **по результатам однофакторного дисперсионного анализа. Таблица 2. Сравнение биомеханических показателей плечевой артерии в трёх группах* Показатели Третья группа (сравнения) Первая группа Вторая группа р Прирост диаметра в систолу, % 2,87±0,23 7,17±0,80 6,16±0,56 р1-3=0,000009 р2-3=0,0004 р1-2=0,235 Податливость сосуда, см/мм рт.ст. 0,065±0,004 0,168±0,028 0,148±0,021 р1-3=0,001 р2-3=0,008 р1-2=0,51 Ер, мм рт.ст. на единицу относительной деформации 1719,5±116,3 1157,3±130,7 1143,5±113,1 р1-3=0,003 р2-3=0,0001 р1-2=0,94 СРПВ, см/с 134,0±11,6 95,7±8,0 99,4±7,7 р1-30,016 р2-3=0,052 р1-2=0,74 CN в диастолу, условные единицы 12,00±0,84 9,14±0,52 9,82±0,49 р1-3=0,006 р2-3=0,03 р1-2=0,34 CN в систолу, условные единицы 12,28±0,86 9,62±0,52 10,28±0,49 р1-3=0,010 р2-3=0,046 р1-2=0,36 Примечание: *данные представлены в виде М±m, где М - средняя арифметическая, m - средняя ошибка средней арифметической; Ер - модуль Петерсона; СРПВ - скорость распространения пульсовой волны; CN - циркумферентное напряжение. 63,3±1,4 года, средний уровень систолического АД - 128,0±1,9 мм рт.ст., диастолического АД - 80,8±1,3 мм рт.ст. По возрасту и величине АД группы были сопоставимы. В группе сравнения среднее значение систолического АД составило 128,6±2,0 мм рт.ст., диастолического АД - 81,0±1,2 мм рт.ст., то есть не отличалось от данных в первой и второй группах. Всем пациентам проводили ультразвуковое исследование правой ПА на аппарате «Vivid 7» («General Electric Medical Systems», Germany) с использованием линейного датчика с частотой сканирования 7-10 МГц. Регистрировали следующие морфометрические параметры: систолический и диастолический диаметры ПА (мм), толщина комплекса «интима-медиа» изолированно и вместе с адвентициальным слоем (мм). Рассчитывали показатели сосудистой эластичности: прирост диаметра артерии в систолу (%), податливость сосуда (отношение прироста диаметра в систолу к пульсовому АД, см/мм рт.ст.), эластический модуль Петерсона (мм рт.ст. на единицу относительной деформации), скорость распространения пульсовой волны (см/с), а также циркумферентное напряжение стенки в диастолу и систолу (условные единицы), массу артерии (относительные единицы). Статистическая обработка данных проведена с использованием программы Statistica 6.1. Были проанализированы исходные морфометрические показатели ПА в трёх обследованных группах. Результаты представлены в табл. 1. В первой группе диастолический диаметр ПА был достоверно меньше, чем в группе сравнения, во второй группе отмечена только тенденция к уменьшению просвета артерии в диастолу по отношению к группе сравнения. При сравнении первой и второй групп выявлена тенденция к увеличению сосудистого диаметра в диастолу в группе с выраженными обструктивными нарушениями (вторая группа). По величине систолического диаметра ПА все три группы достоверно не различались, хотя отмечена тенденция к его уменьшению от группы сравнения к первой группе. Толщина комплекса «интима-медиа» была достоверно меньше в первой группе по сравнению с третьей группой, достоверной разницы между второй группой и группой сравнения не зарегистрировано. Группы с ХОБЛ также по этому параметру между собой не различались. При измерении толщины комплекса «интима- медиа» вместе с адвентицией сосуда выявлено, что и в первой, и во второй группах суммарная толщина стенки ПА была достоверно меньше, чем в группе сравнения, масса артерии имела тенденцию к снижению. Таким образом, группы с ХОБЛ характеризовались меньшим диаметром ПА и меньшей толщиной сосудистой стенки по сравнению с группой лиц без ХОБЛ, в основном за счёт адвентиции. Считают, что гипоксия вызывает утолщение интимы центральных артерий эластического типа за счёт гипертрофии и гиперплазии эндотелия и субэндотелиальных слоёв [7]. В периферических артериях на примере ПА нами не выявлено утолщения интимы, наоборот, её толщина снижается или имеет тенденцию к снижению, а адвентициальный слой существенно уменьшается. Вероятно, эти изменения ПА связаны с экстрапульмональными проявлениями ХОБЛ наряду с мышечно-скелетными нарушениями: дисфункцией скелетных мышц, снижением мышечной массы [5], что вторично ведёт к гипотрофии сосуда, кровоснабжающего мышцы. Проведён анализ биомеханических показателей ПА в трёх группах. Результаты представлены в табл. 2. При сопоставлении данных первой и второй групп с показателями группы сравнения отмечено, что прирост диаметра в систолу, податливость сосуда, модуль Петерсона, скорость распространения пульсовой волны указывают на большую податливость сосудистой стенки к растягивающему усилию, снижение упругости и повышение растяжимости сосуда. Это подтверждают и величины циркумферентного напряжения стенки ПА в диастолу и систолу. Оно было статистически значимо меньше у пациентов с ХОБЛ, что можно рассматривать как снижение тонуса гладкомышечного слоя стенки ПА. Не было выявлено достоверных различий между двумя группами с ХОБЛ по показателям эластичности и циркумферентного напряжения ПА, однако средние величины этих параметров сосудов несколько выше у больных с более тяжёлыми нарушениями бронхиальной проходимости (вторая группа). В доступной литературе в основном приводят сведения о состоянии показателей артериальной жёсткости и эластичности у больных с артериальной гипертензией. Известно, что существует прямая связь между данными параметрами и уровнем АД [4, 6]. Кроме того, описано повышение артериальной ригидности в сосудах эластического типа при ХОБЛ, ассоциированной с ишемической болезнью сердца [3]. Авторы указывают на существенное повышение показателей жёсткости аорты при ХОБЛ, сочетающейся с ишемической болезнью сердца, при сравнении с изолированной ХОБЛ. В другой работе проводили исследование артериальной ригидности у больных ХОБЛ в сочетании с артериальной гипертензией [1]. Авторы выявили, что с увеличением тяжести течения ХОБЛ при наличии артериальной гипертензии значимо нарастают показатели ригидности аорты. ВЫВОДЫ 1. По нашим данным, у пациентов с хронической обструктивной болезнью лёгких II- IV стадии в возрасте 55-75 лет независимо от её тяжести присутствует снижение артериальной жёсткости плечевой артерии (по данным модуля Петерсона, скорости распространения пульсовой волны и другим показателям), сочетающееся с уменьшением её диаметра, толщины комплекса «интима-медиа» и адвентициального каркаса сосуда. Уменьшается циркумферентное напряжение стенки в систолу и диастолу, что может быть связано со снижением тонуса гладкомышечного слоя. Вероятно, эти глобальные изменения структуры и свойств стенки сосуда обусловлены хронической гипоксией, протекающей в условиях нормального артериального давления. Причём сначала формируются биомеханические, а затем структурно-анатомические изменения плечевой артерии.
×

About the authors

L N Chudinova

Perm State Medical Academy, Perm, Russia

Email: fuvpgma@mail.ru

References

  1. Кароли Н.А., Долишняя Г.Р., Ребров А.П. Суточное мониторирование артериальной ригидности у мужчин с хронической обструктивной болезнью лёгких с различной тяжестью процесса и в разные фазы заболевания // Бюлл. мед. интернет-конф. - 2013. - Т. 3, №3. - С. 569-571.
  2. Макарова М.А., Авдеев С.Н. Артериальная ригидность и эндотелиальная дисфункция у больных хронической обструктивной болезнью лёгких // Пульмонология. - 2011. - №4. - С. 109-117.
  3. Невзорова В.А., Шекунова О.И., Бродская Т.А. Состояние жёсткости аорты при хронической обструктивной болезни лёгких, сочетающейся с ишемической болезнью сердца // Тер. арх. - 2010. - Т. 82, №3. - С. 18-22.
  4. Терегулов Ю.Э., Терегулов А.Э. Жёсткость артериальной системы как фактор риска сердечнососудистых осложнений: методы оценки // Практ. мед. - 2011. - №4 (11). - http://pmarchive.ru/zhestkostarterialnoj-sistemy-kak-faktor-riska-serdechno-sosudistyxoslozhnenij-metody-ocenki/ (дата обращения: 06.03.13).
  5. Фисенко А.Ю., Черников А.В., Кузьменко Д.И. и др. Коррекция дисфункции скелетных мышц стимулятором быстрого метаболического кластера митохондрий при лечении обострений тяжёлой хронической обструктивной болезни лёгких // Соврем. пробл. науки и образования. - 2012. - №4. - http:// www.science-education.ru/104-6791 (дата обращения: 05.03.2013).
  6. Ховаева Я.Б., Головской Б.В., Баталова А.А. и др. Динамика функционального состояния плечевой артерии у больных нестабильной стенокардией на фоне терапии периндоприлом // Тер. арх. - 2012. - №9. - С. 30-34.
  7. Durmowicz A.G., Stenmark K.R. Mechanisms of structural remodeling in chronic pulmonary hypertension // Pediatr. Rev. - 1999. - Vol. 20. - P. 91-102.

Statistics

Views

Abstract: 326

PDF (Russian): 193

Dimensions

Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX


© 2013 Chudinova L.N.

Creative Commons License

This work is licensed
under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.





This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies