Preview

Регионарное кровообращение и микроциркуляция

Расширенный поиск

Микроциркуляция и гемореология: точки взаимодействия

https://doi.org/10.24884/1682-6655-2017-16-2-90-100

Полный текст:

Аннотация

Транспорт дыхательных газов и всего спектра веществ для метаболизма клеток является скоординированной функцией крови и системы кровообращения. Поэтому цель обзора - рассмотреть основные теоретические и экспериментальные исследования по микроциркуляции и гемореологии с акцентом на механизмы их взаимосвязи, а также влияние отдельных гемореологических характеристик на эффективность микрососудистой перфузии тканей. Выполнен анализ важной роли микрореологической характеристики эритроцитов - деформируемости в регионарном кровообращении и микроциркуляции, показаны сигнальные молекулярные механизмы, ассоциированные с изменением этого параметра красных клеток крови. Приведены данные, свидетельствующие о роли эритроцитов в регуляции тонуса артериол и функциональной плотности капилляров. Обсужден механизм этой регуляции, связанный с выделением сигнальной молекулы - аденозинтрифосфата (АТФ), и его стимулирование синтеза оксида азота эндотелиальными клетками. В обзоре выполнен комплексный анализ участия основных гемореологических характеристик в регуляции микрососудистой перфузии и, в том числе, показана роль оптимальной вязкости цельной крови, вязкости плазмы и гематокрита в обеспечении эффективной тканевой перфузии и оксигенации.

Об авторах

А. В. Муравьев
Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского
Россия


П. В. Михайлов
Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского
Россия


И. А. Тихомирова
Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского
Россия


Список литературы

1. Ивенс И., Скейлак Р. Механика и термодинамика биологических мембран. М.: Мир, 1982. 304 с.

2. Каро К., Педли Т., Шротер Р., Сид У. Механика кровообращения. М.: Мир, 1981. 623 с.

3. Козлов В. И. Гистофизиология системы микроциркуляции // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2003. № 3(7). С. 79-85.

4. Куприянов В. В., Караганов Я. Л., Козлов В. И. Микроциркуляторное русло. М.: Медицина, 1975. 216 с.

5. Кузник Б. И. Клеточные и молекулярные механизмы регуляции системы гемостаза в норме и патологии. Чита: Экспресс-издательство, 2010. 832 с.

6. Муравьев А. В., Чепоров С. В. Гемореология (экспериментальные и клинические аспекты реологии крови). Ярославль: ЯГПУ, 2009. 178 с.

7. Муравьев А. В. Тихомирова И. А., Маймистова А. А. Роль микрореологических свойств эритроцитов в неньютоновском поведении цельной крови // Росс. журн. биомеханики. 2010. Т. 14. № 4(50). С. 96-104.

8. Муравьев А. В., Михайлова С. Г., Тихомирова И. А. Роль внутриклеточных сигнальных систем в изменениях микрореологических свойств эритроцитов // Биолог. мембраны. 2014. Т. 31. № 4. С. 270-277.

9. Селезнев С. А., Вашетина С. М., Мазуркевич Г. С. Комплексная оценка кровообращения в экспериментальной патологии. Л.: Медицина, 1976. 207 с.

10. Чернух А. М. Воспаление. М.: Медицина, 1979. 448 с.

11. Adderley S. P., Sprague R. S., Stephenson A. H. Regulation of cAMP by phosphodiesterases in erythrocytes // Pharmacol. Rep. 2010. Vol. 62. № 3. P. 475-482.

12. Anderson J. P., Morrow J. S. The interaction of calmodulin with human erythrocyte spectrin. Inhibition of protein 4.1-stimulated actin binding // J. Biol. Chem. 1987. Vol. 262 (13). P. 6365-6372.

13. Aoki T., Suzuki Y., Nishio K. et al. Behavior of stimulated leukocytes in the pulmonary microcirculation of perfused rat lungs // Adv. Exp. Med. Biol. 1997. № 428. P. 355-362.

14. Baskurt O. K. In vivo correlates of altered blood rheology // Biorheology. 2008. Vol. 45. № 6. P. 629-638.

15. Bevan J., Halpern W., Mulvany M., editors. The Resistance Vasculature. Totowa, N. J.: Humana Press, 1991. Р. 476.

16. Boivin P. Molecular interactions of membrane proteins and erythrocyte deformability // Pathol. Biol. 1984. Vol. 32. P. 717-735.

17. Bor-Kucukatay M., Wenby B., Meiselman H. J., Baskurt O. K. Effects of nitric oxide on red blood cell deformability // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2003. Vol. 284. № 5. P. 1577-1584.

18. Chasis J. A., Mohandas N. Erythrocyte membrane deformability and stability: two distinct membrane properties that are independently regulated by skeletal protein associations // J. Cell. Biol. 1986. Vol. 103. P. 343-350.

19. Chien S., Lang L. A. Physicochemical basis and clinical implications of red cell aggregation // Clin. Hemorhelogy. 1987. Vol. 7. P. 71-91.

20. Chien S., Sung L.P. Molecular basis of red cell membrane rheology. Part 1 // Biorheology. 1990. Vol. 27. P. 327-344.

21. Cicco G., Cicco S. Hemorheological aspects in the microvasculature of several pathologies // Adv. Exp. Med. Biol. 2007. Vol. 599. P. 7-15.

22. Cokelet G. B., Meiselman H. J. Rheological comparison of hemoglobin Solutions and erythrocyte suspensions // Science. 1968. Vol. 162. P. 275-277.

23. Cook N. S., Ubben D. Fibrinogen as a major risk factor in cardiovascular diseases // Trends Pharmacol. Sci. 1990. № 11. P. 444-451.

24. Dintenfass L. Theoretical aspects and clinical applications of the blood viscosity equation containing a term for the internal viscosity of the red cell // Blood Cells. 1977. Vol. 3. P. 367-374.

25. Golias C., Tsoutsi E., Matziridis A. et al. Review. Leukocyte and endothelial cell adhesion molecules in inflammation focusing on inflammatory heart disease // In Vivo. 2007. № 21 (5). Р. 757-769.

26. Govekar R. B., Zingde S. M. Protein kinase C isoforms in human erythrocytes // Ann Hematol. 2001. Vol. 80. P. 531-534.

27. Ellis C. G., Milkovich S., Goldman D. What is the efficiency of ATP signaling from erythrocytes to regulate distribution of O(2) supply within the microvasculature? // Microcirculation. 2012. Vol. 19. P. 440-450.

28. Fuller G., Shields D. Molecular Basis of Medical Cell Biology, Appleton & Lange, Stamford, Connecticut, 2000. 272 p.

29. Fung Y. C., Zweifach B. W. Microcirculation: Mechanics ofbloodflow in capillaries // Annu Rev. Fluid Mech. 1971. № 3. Р. 189-210.

30. Hamlin S. K., Benedik P. S. Basic concepts of hemorheology in microvascular hemodynamic // Crit. Care Nurs. Clin. North Am. 2014. Vol. 26. № 3. P. 337-344.

31. Kass D. A., Champion H. C., Beavo J. A. Phosphodiesterase type 5: expanding roles in cardiovascular regulation // Circ Res. 2007. Vol. 101. P. 1084-1095.

32. Kaul D. K., Fabry M. E. In vivo studies of sickle red blood cells // Microcirculation. 2004. Vol. 11. P. 153-165.

33. Kesmarky G., Kenyeres P., Rabai M., Toth K. Plasma viscosity: a forgotten variable // Clin. Hemorheol. Microcirc. 2008. Vol. 39. P. 243-246.

34. Kleinbongard P., Schulz R., Rassaf T. et al. Red blood cells express a functional endothelial nitric oxide syntheses // Blood. 2006. Vol. 107. P. 2943-2951.

35. Koller A. Kaley G. Endothelial regulation of wall shear stress and blood flow in skeletal muscle microcirculation // Am. J. Physiol. 1991. Vol. 260. P. 862-868.

36. Kon K., Maeda N., Shiga T. Erythrocyte deformation in shear flow: influences of internal viscosity, membrane stiffness, and hematocrit // Blood. 1987. Vol. 69. P. 727-734.

37. Kuebler W. M., Kuhnle G. E., Groh J., Goetz A. E. Leukocyte kinetics in pulmonary microcirculation: intravital fluorescence microscopic study // J. Appl. Physiol. 1994. Vol. 76. Р. 65-71.

38. Kuhnle G. E., Kuebler W. M., Groh J., Goetz A. E. Effect of bloodflow on the leukocyte-endothelium interaction in pulmonary microvessel // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1995. № 152 (4 Pt 1). Р. 1221-1228.

39. Lowe G. D. Blood rheology in vitro and in vivo // Baillieres Clin. Haematol. 1987. Vol. 1. № 3. P. 597-636.

40. Liu S.C., Palek J. Spectrin tetramer-dimer equilibrium and the stability of erythrocyte membrane skeletons // Nature (Lond). 1980. Vol. с285. P. 586-588.

41. Manno S., Takakuwa Y., Mohandas N. Modulation of erythrocyte membrane mechanical function by protein 4.1 phosphorylation // J. Biol. Chem. 2005. Vol. 280. P. 7581-7587.

42. Martini J. B., Carpentier A., Negrete Ch. Beneficial effects due to increasing blood and plasma viscosity // Clin. Hemorheol. Microcirc. 2006. Vol. 35. № 1-2. P. 51-57.

43. Menger M. D., Kerger H., Geisweid A. et al. Leukocyte-endothelium interaction in the microvasculature of postischemic striated muscle // Adv. Exp. Med. Biol. 1994. Vol. 361. P. 541-545.

44. Houslay M. D., Kolch W. Cell-Type Specific Integration of Cross-Talk between Extracellular Signal-Regulated Kinase and cAMP Signaling // Mol. Pharm. 2000. Vol. 58. Is. 4. P. 659-668.

45. Minetti G., Ciana A., Balduini C. Differential sorting of tyrosine kinases andphosphotyrosine phosphatases acting on band 3 during vesiculation of human erythrocytes // Biochem. J. 2004. Vol. 377 (Pt 2). P. 489-497.

46. Michel C. C., Curry F. E. Microvascular permeability // Physiol. Rev. 1999. № 79. Р. 703-761.

47. Mohandas N. Molecular bases for red cell membrane viscoelastic properties // Biochim. Soc. Trans. 1992. Vol. 20. P. 776-782.

48. Mohandas N., Chasis J. A. Red blood cell deformability, membrane material properties and shape: regulation by transmembrane, skeletal and cytosolic proteins and lipids // Semin Hematol. 1993. Vol. 30. P. 171-192.

49. Mohandas N., Gallagher P. G. Red cell membrane: past, present, and future // Blood. 2008. Vol. 112. № 10. P. 3939-3944.

50. Mortensen S. P., Saltin B. Regulation of the skeletal muscle blood flow in humans // Exp. Physiol. 2014. Vol. 99. P. 1552-1558.

51. Muravyov A. V., Tikhomirova I. A. Role of molecular signaling pathways in changes ofred blood cell deformability // Clin. Hemorheol. Microcirc. 2013. Vol. 53. P. 45-59.

52. Muravyov A. V., Tikhomirova I. A. Signaling pathways regulating red blood cell aggregation // Biorheology. 2014. Vol. 51. P. 135-145.

53. Neu B., Sowemimo-Coker S. O., Meiselman H. J. Cellcell affinity of senescent human erythrocytes // Biophys J. 2003. Vol. 85. Р. 75-84.

54. Nunomura W., Takakuwa Y. Regulation of protein 4.1R interactions with membrane proteins by Ca2+ and calmodulin // Front Biosci. 2006. Vol. 1. № 11. P. 1522-1539.

55. Pasini E. M., Kirkegaard M., Salerno D. et al. Deep coverage mouse red blood cell proteome. A first comparison with the human red blood cell // Molecular & Cellular Proteomics. 2008. Vol. 7. P. 1317-1330.

56. Pfafferott C., Nash G. B., Meiselman H. J. Red blood cell deformation in shear flow. Effects of internal and external phase viscosity and of in vivo aging // Biophys J. 1985. Vol. 47. P. 695-704.

57. Popel A. S., Johnson P. C. Microcirculation and Hemorheology // Annu Rev. Fluid Mech. 2005. Vol. 37. Р. 43-69.

58. Salazar Vazquez B. Y., Martini J., Negrete C. A. Microvascular benefits of increasing plasma viscosity and maintaining blood viscosity: counterintuitive experimental findings // Biorheology. 2009. Vol. 46. № 3. P. 167-179.

59. Salazar Vazquez B. Y., Cabrales P., Tsai A. G., Intaglietta M. Nonlinear cardiovascular regulation consequent to changes in blood viscosity // Clin. Hemorheol. Microcirc. 2011. Vol. 49. P. 29-36.

60. Schmid-Schonbein G. W., Granger D., editors. Molecular Basis of Microcirculatory Disorders. Springer France Editions. 2003. 640 p.

61. Secomb T. W. Mechanics of red blood cells and blood flow in narrow tubes // Pozrikidis C., editor. Modeling and Simulation of Capsules and Biological Cells. Boca Raton: Chapman & Hall/CRC. 2003. P. 163-196.

62. Sheetz M. P. Membrane skeletal dynamics: role in modulation of red cell deformability, mobility of transmembrane proteins, and shape // Semin Hematol. 1983. Vol. 20 (3). P. 175-188.

63. Simchon S., Jan K. M., Chien S. Influence of reduced red cell deformability on regional bloodflow // Am. J. Physiol. 1987. Vol. 253 (4 Pt 2). Р. 898-903.

64. Simmonds M. J., Detterich J. A., Connes P. Nitric oxide, vasodilation and the red blood cell // Biorheology. 2014. Vol. 51. № 2-3. P. 121-134.

65. Skalak R., Ozkaya N., Skalak T. C. Biofluid Mechanics // Annu Rev. Fluid Mech. 1989. Vol. 21. P. 167-204.

66. Sprague R. S., Ellsworth M. L. Erythrocyte-derived ATP and perfusion distribution: role of intracellular and intercellular communication // Microcirculation. 2012. Vol. 19. № 5. P. 430-439.

67. Sridharan M., Bowles E. A., Richards J. P. Prostacyclin receptor-mediated ATP release from erythrocytes requires the voltage-dependent anion channel // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2012. Vol. 302. № 3. P. 553-559.

68. Sriram K., Salazar Vazquez B. Y., Tsai A. G. et al. Autoregulation and mechanotransduction control the arteriolar response to small changes in hematocrit // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2012. Vol. 303 (9). Р. 1096-1106.

69. Stoltz J. F., Donner M. Red blood cell aggregation: measurements and clinical applications // Turkish. J. Med. Sci. 1991. Vol. 15. P. 26-39.

70. Stromqvist M., Backman L., Shanbhag V. P. Effect of spectrin dimer on actin polymerization // FEBS Lett. 1985. Vol. 190. Р. 15-20.

71. Takakuwa Y., Mohandas N., Ishibashi T. Regulation of red cell membrane deformability and stability by skeletal protein network // Biorheology. 1990. Vol. 27 (3-4). P. 357-365.

72. Takakuwa Y. Regulation of red cell membrane protein interactions: implications for red cell function // Curr. Opin. Hematol. 2001. Vol. 8. P 80-84.

73. Tran-Son-Tay R., Kan H. C., Udaykumar H. S. et al. Rheological modelling of leukocytes // Med. Biol. Eng. Comput. 1998. Vol. 36. P. 246-250.

74. Tsai A. G. Acero C., Nance P R. Elevated plasma viscosity in extreme hemodilution increases perivascular nitric oxide concentration and microvascular perfusion // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2005. Vol. 288. № 4. P. 1730-1739.

75. Ulker P., Sati L., Celik-Ozenci C. et al. Mechanical stimulation of nitric oxide synthesizing mechanisms in erythrocytes // Biorheology. 2009. Vol. 46. P. 121-132.

76. Unal C., Sen C., Iscen D., Dalcik H. In vivo observation of leukocyte-endothelium interaction in ischemia reperfusion injury with the dorsal window chamber and the effects of pentoxifylline on reperfusion injury // J. Surg Res. 2007. Vol. 138. P. 259-266.

77. Villela N. R., Salazar Vazquez B. Y., Intaglietta M. Microcirculatory effects of intravenous fluids in critical illness: plasma expansion beyond crystalloids and colloids // Curr. Opin. Anaesthesiol. 2009. Vol. 22. № 2. P. 163-167.

78. Wang L., Olivecrona G., Gotberg M. ADP acting on P2Y13 receptors is a negative feedback pathway for ATP release from human red blood cells // Circ. Res. 2005. Vol. 96. P. 189-196.

79. Zail S. Clinical disorders of the red cell membrane skeleton // Crit. Rev. Oncol. Hematol. 1986. Vol. 5. P. 397-453.


Для цитирования:


Муравьев А.В., Михайлов П.В., Тихомирова И.А. Микроциркуляция и гемореология: точки взаимодействия. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2017;16(2):90-100. https://doi.org/10.24884/1682-6655-2017-16-2-90-100

For citation:


Muravyov A.V., Mikhailov P.V., Tikhomirova I.A. Microcirculation and Hemorheology: points of interaction. Regional blood circulation and microcirculation. 2017;16(2):90-100. (In Russ.) https://doi.org/10.24884/1682-6655-2017-16-2-90-100

Просмотров: 240


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1682-6655 (Print)