Endotel a smykové napětí Jan Malík 3. Interní klinika VFN a 1. LF UK Praha
Cévní stěna
Endotel
Rizikové faktory Endoteliální dysfunkce Fatty streaks, rozšíření intimy Aterosklerotické pláty Nestabilní pláty, ruptura plátu
Funkce a dysfunkce endotelu Fyziol. funkce Vazodilatace Antitrombotická Protizánětlivá Antioxidační Endotel. dysfunkce Vazokonstrikce Protrombotická Prozánětlivá Prooxidační
Koagulace při EDF Endoteliální dysfunkce: Pokles t-pa Vzestup PAI-1, von Willebrand factor trombogenní prostředí v tepnách nestabilní plát
oxid dusnatý ZÁNĚT při EDF: cytoadhezivní molekuly (ICAM,VCAM, E-selektin) Důsledek: Adherence monocytů, průnik přes endotel Zvýšení permeability endotelu se zvýšením průniku oxldl částic
Vazomotorika Konstrikce: angiotenzin II endotelin-1 tromboxan A2 PG H2 Dilatace: oxid dusnatý (NO) bradykinin EDHF (endotheliumderived hyperpolarizing factor)
NO-syntáza (NOS): NO oxid dusnatý Konstitutivní NOS Stálá produkce udržující kalibr tepen Při zablokování vazokonstrikce L-Name (N(G)-nitro L-arginine methyl ester) L-NMMA (N(G)-monomethyl L-arginine ADMA (asymetrický dimetylarginin) Inducibilní NOS: Receptorově stimulovaná (acetylcholin, bradykinin, substance-p, adenosin ) Při zvýšení průtoku (smykové napětí)
Detekce proudění krve
Aktivace inducibilní NOS zvýšením průtoku SSRI = shear-stress responsive elements: Cytoskeleton, intercell. junkce(gap), kaveoly
Detekce tlaku s kolmým vektorem
Jaký je smysl změn průsvitu tepen? Lokální regulace průtoku: Konstrikce: úspora energie/srdečního výdeje, zabránění krvácení Dilatace: svalová práce, zánět Systémové vlivy: Kontrola krevního tlaku, srdečního výdeje
Průtok tepnou (Q) Q = PP /PVR.viskozita PVR: periferní vaskulární rezistence (tonus rezistenčních arteriol-kalibr, délka tepny) PP: perfúzní tlak (systémový arteriální tlak centrální žilní tlak)
Porovnání celkového průsvitu jednotlivých cév
Viskozita Krev není newtonská kapalina 35-55%obj. tvoří erytrocyty (=hematokrit)
Viskozita krve
Viskozimetry Kapilární Rotační
Wall shear stress (WSS) Smykové napětí WSS = rychlost x viskozita krve průměr
Pulzatilní krevní tlak Shear stress vektor
WSS-REGULACE PRŮSVITU CÉV Zákon o zachování normálního WSS Endotel NO Vazodilatace WSS průtoku Lokální autoregulační mechanismus průsvitu cévy směrem k normalizaci WSS 10-40 dyn/cm 2 WSS
Některé oblasti tepen však nejsou schopny reakce na změnu WSS místa, kde nejčastěji dochází k rozvoji atero plátů
Kde nejčastěji vznikají aterosklerotické pláty? i.v. Evansova modř zevní stěny bifurkací + oblouky polygonální endotelie
Nízký, oscilující WSS =lokální rizikový faktor aterosklerózy Atero v oblouku tepny
WSS a ateroskleróza Ultrasonografie s barevným doppler.mapováním Flow reversal v bifurkaci karotidy za incip. atero plátem
Model: Tok v bifurkaci Proudění laminární vs turbulentní
Bifurkace mladých jedinců Bifurkace starších jedinců Thomas 2005
Spirálovitá/helikální kontrakce Spirálovitý/helikální proud v tepnách
Ejekce krve z LK do Ao Časná systola Midsystola Pozdní systola
ENDOTELIÁLNÍ DYSFUNKCE - Kvantifikace in vivo
Kvantifikace funkce endotelu Stanovení molekul produkovaných endotelem v periferní krvi: ICAM-1, VCAM, vwf Funkční (zobrazovací) metody
Funkční metody (1) Endotel-dependentní podnět (ischemie, acetylcholin...) Odpověď: změna průsvitu tepny změna průtoku tepnou Kvantitativní koronarografie před a po i.c. aplikaci acetylcholinu, koronární rezerva
Funkční metody (2) Flow-mediated dilatation (FMD): přechodné zvýšení průtoku tepnou vede k dilataci tepny USG zobrazení a. brachialis Hodnoceni: procento dilatace klid ischemie hyperemie dilatace čas 15 4-5 1 2-4 Celermajer 1992
Vyšetření FMD v naší laboratoři
FMD standardní podmínky lačnění 12 h., nekouření 2h., ne káva, čaj Absence interkurentního onemocnění 10-20 min.klid na lůžku před vyšetřením Žádné pravidelné léky, vitaminy Klidná místnost s regulovanou teplotou 23-25 C Opak. vyš.: stejná dení doba, fáze cyklu..
HodnotyFMDu15zdravychjedincupri FMD in 15 healthy males repeatability 2vysetrenich (2 ex.) 12 10 8 (%) 6 4 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Subject number Ex 1 MERENI1 MERENI2 Ex.2
Peak blood flow Vrcholový průtok pažní tepnou po vypuštění tlakové manžety (ml/min) Vyšetření současně s FMD
Dialyzační cévní zkrat =model vysokoprůtokového oběhu
Chirurgické založení zkratu Perif. cévní resistence Průtok WSS Lumen tepny Perif. cévní resistence
Normální průtok a. brachialis: 80-150ml/min Obvyklý průtok dobře fungujícím zkratem: na předloktí 400-700 ml/min na paži 800-1500 ml/min = 10-25% normálního CO
Metodika výpočtu smykové rychlosti WSR = 4 * v / d v rychlost toku d průměr cévy
Dlouhodobá adaptace přívodné tepny: výsledky (1) 5,4 5,2 p < 0,001 p = 0,28 5,0 4,8 4,6 4,4 4,2 4,0 3,8 3,6 P 3,4 3,2 Baseline Rok 1 Rok 2 Průměr Průměr ± SEM Průměr ± SD
Dlouhodobá adaptace přívodné tepny: výsledky (2) 2600 2400 2200 2000 1800 p < 0,001 p < 0,05 ) -1 1600 1400 1200 W 1000 800 600 400 200 Průměr Průměr ± SEM Průměr ± SD Baseline Rok 1 Rok 2