Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Умеренков Д. А., Ермолинский П. Б., Луговцов А. Е., Дячук Л. И., Приезжев А. В. Оптические измерения микрореологических параметров крови и анализ их связи с её вязкостью при сердечно-сосудистых заболеваниях // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2024. Т. 24, вып. 4. С. 361-373. DOI: 10.18500/1817-3020-2024-24-4-361-373, EDN: BXMCHU

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
25.12.2024
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 29)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Биофизика и медицинская физика
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
535.8:612.114
DOI: 
10.18500/1817-3020-2024-24-4-361-373
EDN: 
BXMCHU

Оптические измерения микрореологических параметров крови и анализ их связи с её вязкостью при сердечно-сосудистых заболеваниях

Авторы: 
Умеренков Данила Алексеевич, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Ермолинский Петр Борисович, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Луговцов Андрей Егорович, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Дячук Лариса Ивановна, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Приезжев Александр Васильевич, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Аннотация: 

Реология крови и перфузия тканей и органов определяются многими параметрами, такими как вязкость крови, агрегация и деформируемость эритроцитов, агрегация тромбоцитов. При различных сердечно-сосудистых заболеваниях (ССЗ) эти параметры могут меняться. Целью данной работы было исследование взаимосвязи между вязкостью цельной крови и микрореологическими параметрами крови у пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС), фибрилляцией предсердий (ФП) и хронической сердечной недостаточностью. Было показано, что для пациентов с ФП наблюдается отрицательная корреляция (r = –0.39) между вязкостью крови и деформируемостью эритроцитов. Однако для пациентов с ИБС наблюдается обратная (положительная) (r = 0.37), по сравнению с пациентами с ФП, корреляция между вязкостью крови и деформируемостью эритроцитов. Это может говорить о том, что при различных заболеваниях могут наблюдаться противоположные корреляции между вязкостью крови и её микрореологическими параметрами. Также для пациентов с ИБС и ФП наблюдались положительные корреляции между индексом агрегации эритроцитов (см. определение ниже), скоростью агрегации тромбоцитов и средним радиусом их агрегатов (r = 0.41–0.45). То есть при увеличении агрегации эритроцитов также повышаются параметры, характеризующие скорость агрегации тромбоцитов. Полученные результаты выявили новые данные о корреляции между вязкостью цельной крови и микрореологическими параметрами как эритроцитов, так и тромбоцитов у пациентов с ССЗ, поскольку долгое время считалось, что именно тромботическое звено гемостаза главным образом определяет вязкость крови. Они могут послужить важными предварительными данными для выяснения взаимосвязи между характеристиками крови в контексте ССЗ.

Ключевые слова: 
агрегация
эритроциты
тромбоциты
вязкость
деформируемость
сердечно-сосудистые заболевания
Благодарности: 
Все эксперименты, проведенные методами вискозиметрии, лазерной агрегометрии и эктацитометрии, а также приобретение расходных материалов, забор и сдача крови, разработка протоколов, получение разрешения этического комитета выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 23-45-00027). Измерения вязкости цельной крови производились на ротационном вискозиметре Lamy Rheology RM100 CP1000 (Lamy Rheology Instruments, Франция), приобретенном в рамках программы развития МГУ имени М. В. Ломоносова.
Список источников: 
  1. Nader E., Skinner S., Romana M., Fort R., Lemonne N., Guillot N., Connes P. Blood rheology: Key parameters, impact on blood flow, role in sickle cell disease and effects of exercise. Frontiers in Physiology, 2019, vol. 10, article no. 1329 (1–10). https://doi.org/10.3389/fphys.2019.01329
  2. Chien S. Determinants of blood viscosity and red cell deformability. Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation, 1981, vol. 41, pp. 7–12.
  3. Baskurt O. K., Meiselman H. J. Blood rheology and hemodynamics. Seminars in Thrombosis and Hemostasis, 2003, vol. 29, pp. 435–450. https://doi.org/10.1055/s-2003-44551
  4. Meiselman H. J. Red blood cell aggregation: 45 years being curious. Biorheology, 2009, vol. 46, pp. 1–19. https://doi.org/10.3233/BIR-2009-0522
  5. Baskurt O., Neu B., Meiselman H. J. Red blood cell aggregation. CRC Press, 2011. 318 p. https://doi.org/10.1201/b11221
  6. Filkova A. A., Martyanov A. A., Garzon Dasgupta A. K., Panteleev M. A., Sveshnikova A. N. Quantitative dynamics of reversible platelet aggregation: Mathematical modelling and experiments. Scientific Reports, 2019, vol. 9, article no. 6217 (1–9). https://doi.org/10.1038/s41598-019-42701-0
  7. Maslianitsyna A., Ermolinskiy P., Lugovtsov A., Pigurenko A., Sasonko M., Gurfinkel Y., Priezzhev A. Multimodal diagnostics of microrheologic alterations in blood of coronary heart disease and diabetic patients. Diagnostics, 2021, vol. 11, article no. 76 (1–8). https://doi.org/10.3390/diagnostics11010076
  8. Lowe G. D. O., Lee A. J., Rumley A., Price J. F., Fowkes F. G. R. Blood viscosity and risk of cardiovascular events: The Edinburgh Artery Study. British Journal of Haematology, 1997, vol. 96, pp. 168–173. https://doi.org/10.1046/j.1365-2141.1997.8532481.x
  9. Gori T., Wild P. S., Schnabel R., Schulz A., Pfeiffer N., Blettner M., Münzel T. The distribution of whole blood viscosity, its determinants and relationship with arterial blood pressure in the community: Cross-sectional analysis from the Gutenberg Health Study. Therapeutic Advances in Cardiovascular Disease, 2015, vol. 9, pp. 354–365. https://doi.org/10.1177/1753944715589887
  10. Porro B., Conte E., Zaninoni A., Bianchi P., Veglia F., Barbieri S., Andreini D. Red blood cell morphodynamics: A new potential marker in high-risk patients. Frontiers in Physiology, 2021, vol. 11, article no. 603633 (1–11). https://doi.org/10.3389/fphys.2020.603633
  11. Fowlkes S., Murray C., Fulford A., De Gelder T., Siddiq N. Myeloproliferative neoplasms (MPNs)–Part 1: An overview of the diagnosis and treatment of the “classical” MPNs. Canadian Oncology Nursing Journal, 2018, vol. 28, pp. 262–268. https://doi.org/10.5737/23688076284262268
  12. World Health Organization. 2023. The top 10 causes of death. Available at: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/the-top-10-causesof-death (accessed July 9, 2024).
  13. Tikhomirova I., Petrochenko E., Muravyov A., Malysheva Y., Petrochenko A., Yakusevich V., Oslyakova A. Microcirculation and blood rheology abnormalities in chronic heart failure. Clinical Hemorheology and Microcirculation, 2017, vol. 65, pp. 383–391. https://doi.org/10.3233/CH-16206
  14. Wei K., Kaul S. The coronary microcirculation in health and disease. Cardiology Clinics, 2004, vol. 22, pp. 221–231. https://doi.org/10.1016/j.ccl.2004.02.005
  15. Del Buono M. G., Montone R. A., Camilli M., Carbone S., Narula J., Lavie C. J., Crea F. Coronary microvascular dysfunction across the spectrum of cardiovascular diseases: JACC state-of-the-art review. Journal of the American College of Cardiology, 2021, vol. 78, pp. 1352–1371. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2021.07.042
  16. Guizouarn H., Barshtein G. Red Blood Cell Vascular Adhesion and Deformability. Vol. II. Frontiers in Physiology, 2022, vol. 13, article no. 849608 (1–13). https://doi.org/10.3389/fphys.2022.849608
  17. Mohaissen T., Proniewski B., Targosz-Korecka M., Bar A., Kij A., Bulat K., Chlopicki S. Temporal relationship between systemic endothelial dysfunction and alterations in erythrocyte function in a murine model of chronic heart failure. Cardiovascular Research, 2022, vol. 118, pp. 2610–2624. https://doi.org/10.1093/cvr/cvab306
  18. Goette A., Bukowska A., Lillig C. H., Lendeckel U. Oxidative stress and microcirculatory flow abnormalities in the ventricles during atrial fibrillation. Frontiers in Physiology, 2012, vol. 3, article no. 236 (1–6). https://doi.org/10.3389/fphys.2012.00236
  19. Klimczak-Tomaniak D., de Bakker M., Bouwens E., Akkerhuis K. M., Baart S., Rizopoulos D., Kardys I. Dynamic personalized risk prediction in chronic heart failure patients: A longitudinal, clinical investigation of 92 biomarkers (Bio-SHiFT study). Scientific Reports, 2022, vol. 12, article no. 2795 (1–10). https://doi.org/10.1038/s41598-022-06698-3
  20. Tromp J. Ouwerkerk W., van Veldhuisen D. J., Hillege H. L., Richards A. M., van der Meer P., Voors A. A. A systematic review and network meta-analysis of pharmacological treatment of heart failure with reduced ejection fraction. Heart Failure, 2022, vol. 10, pp. 73–84. https://doi.org/10.1016/j.jchf.2021.09.004
  21. Bhatt A. S., Vaduganathan M., Ibrahim N. E. Personalizing Comprehensive Disease-Modifying Therapy: Obstacles and Opportunities. Heart Failure, 2022, vol. 10, pp. 85–88. https://doi.org/10.1016/j.jchf.2021.10.008
  22. Uyuklu M., Cengiz M., Ulker P., Hever T., Tripette J., Connes P., Baskurt O. K. Effects of storage duration and temperature of human blood on red cell deformability and aggregation. Clinical Hemorheology and Microcirculation, 2009, vol. 41, pp. 269–278. https://doi.org/10.3233/CH-2009-1178
  23. Cho Y. I., Cho D. J. Hemorheology and microvascular disorders. Korean Circulation Journal, 2011, vol. 41, pp. 287–295. https://doi.org/10.4070/kcj.2011.41.6.287
  24. Shin S., Yang Y., Suh J. S. Measurement of erythrocyte aggregation in a microchip stirring system by light transmission. Clinical Hemorheology and Microcirculation, 2009, vol. 41, pp. 197–207. https://doi.org/10.3233/CH-2009-1172
  25. Semenov A. N., Lugovtsov A. E., Shirshin E. A., Yakimov B. P., Ermolinskiy P. B., Bikmulina P. Y., Priezzhev A. V. Assessment of fibrinogen macromolecules interaction with red blood cells membrane by means of laser aggregometry, flow cytometry, and optical tweezers combined with microfluidics. Biomolecules, 2020, vol. 10, article no. 1448 (1–20). https://doi.org/10.3390/biom10101448
  26. Lopatin V. N., Priezzhev A. V., Aponasenko A. D., Shepelevich N. V., Lopatin V. V., Pozhilenkova P. V., Prostakova I. V. Metody svetorasseyaniya v analize dispersnykh biologicheskikh sred [Methods of light scattering in the analysis of dispersed biological media]. Moscow, FIZMATLIT, 2004. 384 p. (in Russian).
  27. Lugovtsov A. E., Gurfinkel Y. I., Ermolinskiy P. B., Maslyanitsina A. I., Dyachuk L. I., Priezzhev A. V. Optical assessment of alterations of microrheologic and microcirculation parameters in cardiovascular diseases. Biomedical Optics Express, 2019, vol. 10, pp. 3974–3986. https://doi.org/10.1364/BOE.10.003974
  28. Semenov A., Lugovtsov A., Ermolinskiy P., Lee K., Priezzhev A. Problems of red blood cell aggregation and deformation assessed by laser tweezers, diffuse light scattering and laser diffractometry. Photonics, 2022, vol. 9, pp. 238. https://doi.org/10.3390/photonics9040238
  29. Baskurt O. K., Hardeman M. R., Uyuklu M., Ulker P., Cengiz M., Nemeth N., Meiselman H. J. Comparison of three commercially available ektacytometers with different shearing geometries. Biorheology, 2009, vol. 46, pp. 251–264. https://doi.org/10.3233/BIR-2009-0536
Поступила в редакцию: 
09.07.2024
Принята к публикации: 
20.09.2024
Опубликована: 
25.12.2024
  • 107 просмотров