microcirculationРегионарное кровообращение и микроциркуляцияRegional blood circulation and microcirculation1682-66552712-9756Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University10.24884/1682-6655-2021-20-1-17-24microcirculation-922Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ (КЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ)ORIGINAL ARTICLES (CLINICAL INVESTIGATIONS)Взаимосвязь параметров капиллярного кровотока, измеренных in vivo, и микрореологических параметров крови, измеренных in vitro, при артериальной гипертензии и ишемической болезни сердцаRelationship between capillary blood flow parameters measured in vivo and microrheologic parameters of blood measured in vitro in arterial hypertension and coronary heart diseaseКадановаИ. М.KadanovaI. M.

Каданова Ирина Михайловна – студентка I курса магистратуры Физического факультета

119991, Москва, Ленинские горы, д. 1

Kadanova Irina M. – a 1-year master of the Physics Department

1, Leninskie Gory, Moscow, 119991

kadanovairina@mail.ruНезнановА. И.NeznanovA. I.

Незнанов Антон Игоревич – студент I курса магистратуры Физического факультета

119991, Москва, Ленинские горы, д. 1

 

Neznanov Anton I. – a 1-year master of the Physics Department

1, Leninskie Gory, Moscow, 119991

neznanov.ai@mail.ruЛуговцовА. Е.LugovtsovA. Е.

Луговцов Андрей Егорович – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник международного учебно-научного лазерного центра и физического факультета

119991, Москва, Ленинские горы, д. 1

Lugovtsov Andrei E. – PhD, senior researcher at the International Educational and Scientific Laser Center and the Physics Department

1, Leninskie Gory, Moscow, 119991

anlug1@gmail.comГурфинкельЮ. И.GurfinkelYu. I.

Гурфинкель Юрий Ильич – доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией микроциркуляции крови отдела внутренних болезней медицинского научно-образовательного центра

119991, Москва, Ленинские горы, д. 1

Gurfinkel Yury I. – PhD, leading researcher, Head of the Blood Microcirculation Laboratory, Department of Internal Diseases of the Medical Research and Educational Center

1, Leninskie Gory, Moscow, 119991

yugurf@yandex.ruПигуренкоА. А.PigurenkoA. A.

Пигуренко Александра Алексеевна – студентка I курса магистратуры Факультета фундаментальной медицины

119991, Москва, Ленинские горы, д. 1

Pigurenko Alexandra A. – a 1-year master of the Faculty of Fundamental Medicine

1, Leninskie Gory, Moscow, 119991

pigurenko-alexandra-101-16-17@yandex.ruДячукЛ. И.DyachukL. I.

Дячук Лариса Ивановна – кандидат медицинских наук, зав. кардиологическим отделением медицинского научно-образовательного центра

119991, Москва, Ленинские горы, д. 1

Dyachuk Larisa I. – PhD, Head of the Cardiology Department at the Medical Research and Educational Center

1, Leninskie Gory, Moscow, 119991

cardio-heart@yandex.ruПриезжевА. В.PriezzhevA. V.

Приезжев Александр Васильевич – кандидат физико-математических наук, доцент, руководитель лаборатории биомедицинской фотоники физического факультета

119991, Москва, Ленинские горы, д. 1

Priezzhev Alexander V. – PhD, Associate Professor, Head of the Biomedical Photonics Laboratory at the International Educational and Scientific Laser Center and the Physics Department

1, Leninskie Gory, Moscow, 119991

avp2@mail.ruФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова»РоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation2021210320212011724Copyright © Каданова И.М., Незнанов А.И., Луговцов А.Е., Гурфинкель Ю.И., Пигуренко А.А., Дячук Л.И., Приезжев А.В., 20212021Каданова И.М., Незнанов А.И., Луговцов А.Е., Гурфинкель Ю.И., Пигуренко А.А., Дячук Л.И., Приезжев А.В.Kadanova I.M., Neznanov A.I., Lugovtsov A.Е., Gurfinkel Y.I., Pigurenko A.A., Dyachuk L.I., Priezzhev A.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/922Введение

Введение. При сердечно-сосудистых заболеваниях нарушается микроциркуляция крови, а также ее микрореологические свойства, которые характеризуются способностью эритроцитов к агрегации и дезагрегации. Поэтому исследования взаимосвязи нарушения агрегации эритроцитов и микроциркуляции при патологиях представляют интерес как для развития теоретических представлений о токе крови, так и для клинической практики.

Цель – провести анализ взаимосвязи параметров капиллярного кровотока, измеренных in vivo, и микрореологических параметров крови, измеренных in vitro, при артериальной гипертензии (АГ) и ишемической болезни сердца (ИБС).

Материалы и методы

Материалы и методы. В работе были исследованы 3 группы людей: пациенты с АГ, пациенты с АГ+ИБС и здоровые доноры. Измерения характерного времени агрегации и индекса агрегации проводились in vitro методом лазерной агрегометрии. Анализ скорости капиллярного кровотока (СКК) и оценка наличия и отсутствия агрегатов эритроцитов в капиллярах ногтевого ложа испытуемых проводились in vivo с использованием цифровой капилляроскопии (ЦК).

Результаты

Результаты. Агрегация эритроцитов для групп пациентов с АГ и АГ+ИБС повышена по сравнению с контрольной группой. Так, характерное время агрегации статистически значимо уменьшается в среднем на (38±13) %. Сопоставление результатов, полученных с использованием методов in vitro и in vivo, показало, что индекс агрегации для лиц с высокой СКК достоверно ниже, чем у лиц с низкой СКК. Тенденция состоит в увеличении количества агрегатов в капиллярах при снижении СКК.

Заключение

Заключение. У групп пациентов с АГ и АГ+ИБС агрегация эритроцитов повышена по сравнению с контрольной группой. Взаимосвязь между параметрами, измеренными in vitro и in vivo, проявляется для пациентов, разделенных на подгруппы в соответствии с параметрами, измеренными с помощью ЦК. Полученные результаты исследований позволяют сделать вывод о применимости используемых методов в клинической практике.

Introduction

Introduction. Blood microcirculation and its microrheologic properties are impaired in cardiovascular diseases. Microrheologic properties are characterized by the red blood cells (RBC) ability to aggregate and disaggregate. Therefore, the correlation studies between RBC aggregation and microcirculation disorders in pathologies are of interest for the development of theoretical concepts related to blood flow and for clinical practice.

Aim

Aim. To analyze the correlation between capillary blood flow parameters measured in vivo and microrheologic blood parameters measured in vitro in patients suffering arterial hypertension (AH) and coronary heart disease (CHD).

Materials and methods

Materials and methods. We studied 3 groups of people: patients suffering AH, patients suffering AH+CHD and healthy donors. The characteristic aggregation time and aggregation index were measured in vitro by laser aggregometry. Analysis of capillary blood velocity (CBV) and assessment of the presence and absence of RBC aggregates in the nail bed capillaries were performed in vivo using vital digital capillaroscopy (VDC).

Results

Results. RBC aggregation for groups of patients suffering AH and AH+CHD was increased compared to the control group. Thus, in these patients groups, the characteristic aggregation time significantly decreases by an average of (38±13) %. Comparison of the results obtained using in vitro and in vivo methods showed the aggregation index for individuals with high CBV was significantly lower than for individuals with low CBV. The tendency is that the number of aggregates in the capillaries increases with a decrease in CBV.

Conclusion

Conclusion. RBC aggregation is increased in groups of patients suffering AH and AH+CHD compared to the control group. The correlation between parameters measured in vitro and in vivo is evident for patients divided into subgroups according to parameters measured using the VDC. The obtained results allow us to conclude that the used methods are applicable in clinical practice.

микроциркуляцияагрегация эритроцитовлазерная агрегометрияцифровая капилляроскопияартериальная гипертензияишемическая болезнь сердцаmicrocirculationred blood cells aggregationlaser aggregometrydigital capillaroscopyarterial hypertensioncoronary heart diseaseРабота выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 20-45-08004This work is supported by Russian Science Foundation (Grant № 20-45-08004)ReferencesRibera-Casado JM, Ageing and the cardiovascular system. Z Gerontol Geriat. 1999;(32):412–419. Doi: 10.1007/s003910050138.Ribera-Casado JM, Ageing and the cardiovascular system. Z Gerontol Geriat. 1999;(32):412–419. Doi: 10.1007/s003910050138.Baskurt OK, Meiselman HJ. Blood rheology and hemodynamics. Semin Thromb Hemost. 2003;29(5):435–450. Doi: 10.1055/s-2003-44551.Baskurt OK, Meiselman HJ. Blood rheology and hemodynamics. Semin Thromb Hemost. 2003;29(5):435–450. Doi: 10.1055/s-2003-44551.Schmid-Schonbein H, Rieger H, Gallasch G, Schachtner H. Pathological red cell aggregation (clump aggregation). Molecular and electrochemical factors. Bibl Anat. 1977; (16 Pt 2):484–489.Schmid-Schonbein H, Rieger H, Gallasch G, Schachtner H. Pathological red cell aggregation (clump aggregation). Molecular and electrochemical factors. Bibl Anat. 1977; (16 Pt 2):484–489.Ионова В. Г., Суслина З. А. Реологические свойства крови при ишемических нарушениях мозгового кровообращения // Невролог. журн. – 2002. – № 7. – С. 4–10.Ionova VG, Suslina ZA. Rheological properties of blood in ischemic disorders of cerebral circulation. Neurological J. 2002;3(7):4–10. (In Russ.).Фирсов Н. Н., Джана¬шия П. Х. Введение в экспериментальную и клиническую гемореологию. М.: ГОУ ВПО РГМУ, 2004.Firsov NN, Dzhanashiya PKh. Introduction to experimental and clinical rheology. Moscow, Izdatel’stvo RGMU, 2004. (In Russ.).Kwaan HC, Bongu A. The hyperviscosity syndromes. Semin. Thromb. Hemost. 1999;25(2):199–208. Doi: 10.1055/s2007-994921.Kwaan HC, Bongu A. The hyperviscosity syndromes. Semin. Thromb. Hemost. 1999;25(2):199–208. Doi: 10.1055/s2007-994921.Stoltz JF, Stoltz JF, Donner M. Erythrocyte aggregation: experimental approaches and clinical implications. Int Angiol. 1987;6(2):193–201.Stoltz JF, Stoltz JF, Donner M. Erythrocyte aggregation: experimental approaches and clinical implications. Int Angiol. 1987;6(2):193–201.Zannad F, Stoltz JF. Blood rheology in arterial hypertension. J. Hypertens. Suppl. 1992;10(5):69–78.Zannad F, Stoltz JF. Blood rheology in arterial hypertension. J. Hypertens. Suppl. 1992;10(5):69–78.Соколова И. А. Агрегация эритроцитов. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2010. – № 4. – С. 4–26. Doi: 10.24884/1682-6655-2010-9-4-4-26.Sokolova IA. Erythrocyte aggregation. Regional blood circulation and microcirculation. 2010;9(4):4–26. (In Russ.). Doi: 10.24884/1682-6655-2010-9-4-4-26.Knisely MH, Bloch EH. Microscopic observation of intravascular agglutination of red cells and consequent sludging of the blood in human diseases. Anat. Rec. 1942;82(3):426.Knisely MH, Bloch EH. Microscopic observation of intravascular agglutination of red cells and consequent sludging of the blood in human diseases. Anat. Rec. 1942;82(3):426.Shin S, Yang Y, Suh JS. Measurement of erythrocyte aggregation in a microchip-based stirring system by light transmission. Clinical Hemorheology and Microcirculation. 2009; 41(3):197–207. Doi: 10.3233/CH-2009-1172.Shin S, Yang Y, Suh JS. Measurement of erythrocyte aggregation in a microchip-based stirring system by light transmission. Clinical Hemorheology and Microcirculation. 2009; 41(3):197–207. Doi: 10.3233/CH-2009-1172.Семенов А. Н., Луговцов А. Е., Ли К. и др. Использование методов диффузного рассеяния света и оптического захвата для исследования реологических свойств крови: агрегация эритроцитов при сахарном диабете // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер.: Физика. – 2017. – № 2. – С. 85–97. Doi: 10.18500/1817-3020-2017-17-2-85-97.Semenov AN, Lugovtsov AE, Li K, Fabrichnova AA, Kovalev YuA, Priezzhev AV. Ap¬plying methods of diffuse light scattering and optical trapping for as-sessing blood rheological parameters: erythrocytes aggregation in dia¬betes mellitus. Izvestiya Saratovskogo university. Novaya seriya. Seriya: Fizika [Proceedings of the Saratov University. New Series. Series Physics]. 2017;17 (2):85–97. (In Russ.). Doi: 10.18500/1817-3020-2017-17-2-85-97.Gurfinkel YuI, Priezzhev AV, Sasonko ML, Kuznetzov MI. Importance of image processing in digital optical capillaroscopy for early diagnostics of arterial hypertension. BioPhotonics, International Conference Proceedings. 2015;20(22):1–4. Doi: 10.1109/BioPhotonics.2015.7304025.Gurfinkel YuI, Priezzhev AV, Sasonko ML, Kuznetzov MI. Importance of image processing in digital optical capillaroscopy for early diagnostics of arterial hypertension. BioPhotonics, International Conference Proceedings. 2015;20(22):1–4. Doi: 10.1109/BioPhotonics.2015.7304025.Baskurt OK, Boynard M, Cokelet GC, Connes P, Cooke BM, Forconi S, Liao F, Hardeman M, Jung F, Meiselman H. New guidelines for hemorheological laboratory techniques. International Expert Panel for Standardization of Hemorheological Methods. 2009;42(2):75–97. Doi: 10.3233/CH-2009-1202.Baskurt OK, Boynard M, Cokelet GC, Connes P, Cooke BM, Forconi S, Liao F, Hardeman M, Jung F, Meiselman H. New guidelines for hemorheological laboratory techniques. International Expert Panel for Standardization of Hemorheological Methods. 2009;42(2):75–97. Doi: 10.3233/CH-2009-1202.Масляницына А. И., Каданова И. М., Незнанов А. И. и др. Микрореологические свойства крови и капиллярный кровоток при артериальной гипертензии и сахарном диабете второго типа: исследование оптическими методами in vitro и in vivo. Комплекс. проблемы сердечно-сосуд. заболеваний. – 2020. – № 2. – С. 53–63. Doi: 10.17802/2306-1278-2020-9-2-53-63.Maslianitsyna AI, Kadanova IM, Neznanov AI, Ermolinskiy PB, Gurfinkel YuI, Pigurenko АA, Dyachuk LI, Lugovtsov AE, Priezzhev AV. Microrheologic properties of blood and capillary blood flow in case of artertial hypertension and type 2 diabetes mellitus: in vitro and in vivo optical assessment. Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2020;9(2):53–63. (In Russ.). Doi: 10.17802/2306-1278-2020-9-2-53-63.Ermolinskiy P, Lugovtsov A, Maslyanitsina A, Semenov A, Priezzhev A, Dyachuk L. In vitro assessment of microrheological properties of erythrocytes in norm and pathology with optical methods. Series on Biomechanics. 2018;32(3):20–25.Ermolinskiy P, Lugovtsov A, Maslyanitsina A, Semenov A, Priezzhev A, Dyachuk L. In vitro assessment of microrheological properties of erythrocytes in norm and pathology with optical methods. Series on Biomechanics. 2018;32(3):20–25.Baskurt O, Meiselman H. Erythrocyte aggregation: basic aspects and clinical importance. Clinical Heomohreology and Microcirculation. 2013;53(1–2):23–37.Baskurt O, Meiselman H. Erythrocyte aggregation: basic aspects and clinical importance. Clinical Heomohreology and Microcirculation. 2013;53(1–2):23–37.Медведев И. Н., Скорятина И. А., Завалишина С. Ю. Сосудистый контроль над агрегацией форменных элементов крови у больных артериальной гипертонией с дислипидемией // Кардиоваскуляр. терапия и профилактика. – 2016. – 1. – C. 4–9. Doi: 10.15829/1728-8800-2016-1-4-9.Medvedev IN, Skorjatina IA, Zavalishina SY. Vascular control over blood cells aggregation in patients with arterial hypertension with dyslipidemia. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2016;15(1):4–9. (In Russ.). Doi: 10.15829/1728-8800-2016-1-4-9.Baskurt O, Meiselman H. Hemodynamic effects of red blood cell aggregation. Indian Journal of Experimental Biology. 2007;45:25–31.Baskurt O, Meiselman H. Hemodynamic effects of red blood cell aggregation. Indian Journal of Experimental Biology. 2007;45:25–31.Kim S, Popel AS, Intaglietta M, Johnson PC. Aggregate formation of erythrocytes in postcapillary venules. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol. 2005;(288):584–590.Kim S, Popel AS, Intaglietta M, Johnson PC. Aggregate formation of erythrocytes in postcapillary venules. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol. 2005;(288):584–590.Ermolinskiy PB, Lugovtsov AE, Maslyanitsina AI, Semenov AN, Dyachuk LI, Priezzhev AV. Interaction of erythrocytes in the process of pair aggregation in blood samples from patients with arterial hypertension and healthy donors: measurements with laser tweezers. J. of Biomedical Photonics & Eng. 2018;4(3):1–8. Doi: 10.18287/JBPE18.04.030303.Ermolinskiy PB, Lugovtsov AE, Maslyanitsina AI, Semenov AN, Dyachuk LI, Priezzhev AV. Interaction of erythrocytes in the process of pair aggregation in blood samples from patients with arterial hypertension and healthy donors: measurements with laser tweezers. J. of Biomedical Photonics & Eng. 2018;4(3):1–8. Doi: 10.18287/JBPE18.04.030303.Медведев И. Н., Скорятина И. А., Завалишина С. Ю. Сосудистый контроль над агрегацией форменных элементов крови у больных артериальной гипертонией с дислипидемией // Кардиоваскуляр. терапия и профилактика. – 2016. –– № 1. – С. 4–9. Doi: 10.15829/1728-8800-2016-1-4-9.Medvedev IN, Skorjatina IA, Zavalishina SYu. Vascular control over blood cells aggregation in patients with arterial hypertension with dyslipidemia. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2016;15(1):4–9. (In Russ.). Doi: 10.15829/1728-8800-2016-1-4-9.Bogar L. Hemorheology and hypertension: not «chicken or egg» but two chickens from similar eggs. Clin. Hemorheol. Microcirc. 2002;26(2):81–83.Bogar L. Hemorheology and hypertension: not «chicken or egg» but two chickens from similar eggs. Clin. Hemorheol. Microcirc. 2002;26(2):81–83.Guedes AF, Carvalho FA, Moreira C, Nogueira JB, Santos NC. Essential arterial hypertension patients present higher cell adhesion forces, contributing for fibrinogendependent cardiovascular risk. Nanoscale. 2017;9(39):14897– 14906. Doi: 10.1039/c7nr03891gGuedes AF, Carvalho FA, Moreira C, Nogueira JB, Santos NC. Essential arterial hypertension patients present higher cell adhesion forces, contributing for fibrinogendependent cardiovascular risk. Nanoscale. 2017;9(39):14897– 14906. Doi: 10.1039/c7nr03891g

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