microcirculationРегионарное кровообращение и микроциркуляцияRegional blood circulation and microcirculation1682-66552712-9756Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University10.24884/1682-6655-2018-17-4-33-38microcirculation-258Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ (КЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ)ORIGINAL ARTICLES (CLINICAL INVESTIGATIONS)Нелинейный анализ флуктуаций показателей микроциркуляции сосудов симметричных органов у человека на основании данных лазерной допплеровской флоуметрииNonlinear analysis of fluctuations of microcirculation parameters in symmetrical organs of humans by laser doppler flowmetryМезенцеваЛ. В.MezentsevaL. V.

д-р биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории системных механизмов эмоционального стресса,

125315, Москва, Балтийская ул., д. 8

Dr. Biol. Sciences, senior researcher of system mechanisms of emotional stress Laboratory,

125315, Moscow, Baltiyskaya street, 8

l.v.mezentseva@mail.ruФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт нормальной физиологии имени П. К. Анохина»РоссияFederal State Scientific Institution «Research Institute of Normal Physiology Anokhin»Russian Federation2018190220191743338Copyright © Мезенцева Л.В., 20192019Мезенцева Л.В.Mezentseva L.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.microcirc.ru/jour/article/view/258

Цель– изучение нелинейной динамики показателей микроциркуляции сосудов симметричных органов у человека.

Материал и методы

Материал и методы. Измерения параметров микроциркуляции проведены у 5 здоровых добровольцев (возраст – 50–70 лет) методом лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ). Датчики ЛДФ-сигнала устанавливали на симметричных сторонах нижних частей правого и левого плеча в точках, расположенных на 3 см выше локтевого сгиба. Оценивали степень хаотичности параметров микроциркуляции как нелинейного динамического процесса с помощью показателя Хаусдорфа, относительной энтропии и характеристик фазовых портретов. Кроме того, оценивали составляющие амплитудно-частотного спектра флуктуаций кровотока (миогенной, нейрогенной, дыхательной и сердечной) и корреляционные взаимосвязи между всеми показателям микроциркуляции симметричных сторон наблюдения.

Результаты

Результаты. Обнаружена асимметрия корреляционных взаимосвязей показателей нелинейной динамики и составляющих амплитудно-частотного спектра флуктуаций кровотока правой и левой сторон наблюдения. Показатель Хаусдорфа слева коррелировал не только со средним значением перфузии и коэффициентом вариации той же стороны (r1 = –0,68; r2 =–0,51), но и с показателем корреляционной размерности хаоса противоположной стороны измерения (r=0,49). Аналогично энтропия слева коррелировала не только со средним значением перфузии и коэффициентом вариации слева (r1 =0,43; r2 =0,60), но также с энтропией и корреляционной размерностью хаоса правой стороны измерения (r1 =0,48; r2 =–0,41). Нейрогенная компонента слева положительно коррелировала с миогенной компонентой той же стороны измерения (r=0,71), а справа – с миогенной компонентой противоположной стороны (r=0,57). Асимметрия корреляционных взаимосвязей обнаружена также для дыхательной и сердечной составляющих спектра.

Выводы

Выводы. Полученные данные иллюстрируют специфичность регуляции микрокровотока парных органов, обусловленную наличием функциональной асимметрии. Физиологические механизмы, лежащие в основе этой асимметрии, требуют дальнейших экспериментальных и клинических исследований. 

Purpose – the study the nonlinear dynamics of microcirculation parameters in human symmetrical organs.

Material and Methods

Material and Methods. Parameters of microcirculation were measured in healthy volunteers (aged between 50 and 70 years) by means of laser Doppler flowmetry (LDF). LDF signal transducers were fixed symmetrically on the lower parts of the right and left shoulders (3 cm above the elbow bend). The degree of chaoticity of microcirculation parameters as a nonlinear dynamic process was estimated using Hausdorff’s index, relative entropy and characteristics of phase portraits. Along with components of the amplitude-and-frequency range for blood flow fluctuations (myogenic, neurogenic, respiratory, and cardiac) was estimated and correlations between all characteristics of microcirculation in both sides of the body were done.

Results

Results. Asymmetry of correlation relationships of nonlinear dynamics parameters and components of the amplitude-andfrequency range for blood flow fluctuations of right and left sides of the body was revealed. Hausdorff index in the left side correlated not only with the average value of perfusion and with the coefficient of variation in the same side (r1 = –0,68; r2 =–0,51), but also with correlation dimension of chaos in the opposite side (r=0,49). Similarly, entropy in the left side correlated not only with the average value of perfusion and coefficient of variation in the left (r1 =0,43; r2 =0,60), but also with the entropy and correlation dimension of chaos in the right side (r1 =0,48; r2 =–0,41). The neurogenic component in the left side positively correlated with the myogenic component in the same side (r=0,71). A positive correlation was observed between the neurogenic component in right side and myogenic component in the opposite side (r=0,57). Asymmetry of correlation relationships was also revealed for the respiratory and cardiac components.

Conclusions

Conclusions. Our results illustrate the specific regulation of blood flow in micro vessels of paired organs, which is associated with functional asymmetry. The physiological mechanisms for this asymmetry require further experimental and clinical studies. 

нелинейный анализмикроциркуляцияасимметриялазерная допплеровская флоуметрияnonlinear analysismicrocirculationasymmetrylaser Doppler flowmetryReferencesЛазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови / под ред. А. И. А. И. Крупаткина, В. В. Сидорова. – М.: Медицина, 2005.Laser Doppler flowmetry of blood microcirculation, ed. A. I. Krupatkin, A. V. Sidorov. M., Medicine, 2005. (In Russ.).Лазерная допплеровская флоуметрия в оценке состояния и расстройств микроциркуляции крови / В. И. Козлов, Г. А. Азизов, О. А. Гурова, Ф. Б. Литвин. – М.: Медицина, 2012.Kozlov VI, Azizov GA, Gurova OA, Litvin FB. Laser Doppler flowmetry in the assessment of the state and disorders of the blood microcirculation. M., Medicine, 2012. (In Russ.).Крупаткин А. И., Сидоров В. В., Кутепов И. А. Исследование информационных процессов в микрососудистых сетях с помощью вейвлет-анализа колебательных структур кровотока // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2009. – Т. 8. – № 3. – С. 21–31.Krupatkin AI, Sidorov VV, Kutepov IA. The study of information processes in microvascular nets by wavelet-analysis of oscillatory blood flow. Regionarnoe krovoobrashchenie i micrtsirkulyatsiya. 2009;8(3):21–31. (In Russ.).Мезенцева Л. В., Перцов С. С., Хугаева В. К. Анализ персистентности флуктуаций почечного кровотока крыс // Биофизика. – 2015. – Т. 60, № 6. – С. 1186–1190.Mezentseva LV, Pertsov SS, Hugaeva VK. The Persistence of Blood Flow Oscillations in the Rat Kidney. Biophysics. 2015;60(6):988–991. (In Russ.). Doi: 10.1134/S0006350915060196.Мезенцева Л. В., Перцов С. С., Хугаева В. К. Сравнительный анализ персистентности флуктуаций капиллярного кровотока правой и левой почки крысы // Биофизика. – 2016. – Т. 61, № 4. – С. 777–781.Mezentseva LV, Pertsov SS, Hugaeva VK. A Comparative Analysis of the Persistence of Capillary Blood Flow Oscillations in the Left and Right Rat Kidneys. Biophysics. 2016;61(4):656–660. (In Russ.).Михайличенко Л. А. Эндотелиальный компонент в механизмах регуляции тонуса сосудов парных образований по данным лазерной допплеровской флоуметрии // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2008. – Т. 28, № 4. – С. 71–79.Mikhailichenko LA. Endothelial component in mechanisms of regulation of a tone of vessels of pair formations according to laser Doppler flowmetry. Regional Haemodynamics and Microcirculation. 2008;28(4):71–79. (In Russ.).Михайличенко Л. А., Мезенцева Л. В. Корреляционноспектральный анализ регуляторных механизмов тонуса сосудов парных образований в постнатальном онтогенезе крыс // Бюлл. эксперимент. биол. и мед. – 2014. – Т. 158, № 9. – С. 287–292. Doi: 10.1007/s10517-015-2748-5. Epub 2015 Jan 9.Mikhailichenko LA, Mezentseva LV. Correlation and spectral analysis of the regulation mechanisms of vessel tone of pair formations in postnatal ontogenesis in rats. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2014;158(9):287–293. (In Russ.). Doi: 10.1007/s10517-015-2748-5. Epub 2015 Jan 9.Benedicic M, Bernjak A, Stefanovska A, Bosnjak R. Continuous wavelet transform of laser-Doppler signals from facial microcirculation reveals vasomotion asymmetry. Microvascular Research. 2007;74(1):45–50. Doi: 10.1016/j.mvr.2007.02.007.Benedicic M, Bernjak A, Stefanovska A, Bosnjak R. Continuous wavelet transform of laser-Doppler signals from facial microcirculation reveals vasomotion asymmetry. Microvascular Research. 2007;74(1):45–50. Doi: 10.1016/j.mvr.2007.02.007.Анализатор лазерный микроциркуляции крови для врача общей практики «ЛАКК-ОП»: рук-во по эксплуатации / ООО Научно-производственное предприятие «ЛАЗМА». – М., 2005.Laser analyzer of blood microcirculation for the general practitioner «LAKK-OP». User manual. OOO scientific and production enterprise «LASMA», M., 2005. (In Russ.).Goltsov A, Anisimova A, Zakharkina A et al. Bifurcation in Blood Oscillatory Rhythms for Patients with Ischemic Stroke: A Small Scale Clinical Trial using Laser Doppler Flowmetry and Computational Modeling of Vasomotion. Frontiers in Physiology. 2017;l.8(160):1–11. Doi: 10.3389/fphys.2017.00160.Goltsov A, Anisimova A, Zakharkina A et al. Bifurcation in Blood Oscillatory Rhythms for Patients with Ischemic Stroke: A Small Scale Clinical Trial using Laser Doppler Flowmetry and Computational Modeling of Vasomotion. Frontiers in Physiology. 2017;l.8(160):1–11. Doi: 10.3389/ fphys.2017.00160.Koenigsberger M, Sauser R, Seppey D, Bény J and Meister J. Calcium dynamics and vasomotion in arteries subject to isometric, isobaric, and isotonic conditions. Biophys. J. 2008;95(6):2728–2738. Doi: 10.1529/biophysj.108.131136.Koenigsberger M, Sauser R, Seppey D, Bény J and Meister J. Calcium dynamics and vasomotion in arteries subject to isometric, isobaric, and isotonic conditions. Biophys. J. 2008;95(6):2728–2738. Doi: 10.1529/biophysj.108.131136.Михайличенко Л. А., Тимкина М. И. Микрососуды защечных мешков хомячка в условиях снижения системного давления // Бюлл. эксперимент. биол. и мед. – 2004. – Т. 138, № 12. – С. 617–621.Mikhailichenko LA, Timkina MI. Microvessels of hamster buccal pouches under conditions of reduced systemic blood pressure. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2004;138(12):617–621. (In Russ.).Архипов М. Е., Субботина Т. И., Яшина А. А. Хиральная асимметрия биоорганического мира: теория, эксперимент. Тула: Тульский полиграфист, 2002.Arkhipov ME, Subbotina TI, Yashin AA. Chiral asymmetry of the bioorganic world: theory, experiment. Tula, Tula polygraphist, 2002. (In Russ.).Твердислов В. А., Малышко Е. В., Ильченко С. А. и др. Периодическая система хиральных структур в молекулярной биологии // Биофизика. – 2017. – Т. 62, № 3. – С. 421–434.Tverdislov VA, Malyshko EV, Il’chenko SA, ZHulyabina OA, YAkovenko LV. A periodic system of chiral structures in molecular biology. Biophysics. 2017;62(3):421– 434. (In Russ).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.