Анализ механизмов функциональной реализации морфологических различий строения сосудов гемомикроциркуляторного русла

В современном понимании системы обеспечения сосудистой трофики гемомикроциркуляторное русло представляет собой последовательное соединение артериол, прекапилляров, капилляров, посткапилляров и венул, упорядоченных по своему расположению в тканях, а также наличие артериоло-венулярных анастомозов. Дифференцировка различных звеньев микроциркуляторного русла основывается не только на величине просвета сосудов, но и на особенностях строения их стенок и выполняемых функций. Основным обменным звеном системы кровообращения человека является капиллярное русло, в котором в настоящее время описано наличие трех типов капилляров, различие которых устанавливается особенностями строения их стенок. При этом морфологические различия строения стенки капилляров определяют существенные отличия в выполняемых ими функциях, что вызывает ряд критических замечаний по обоснованности объединения капилляров в один вид сосудов только на основе отсутствия различий диаметра. Кроме того, при формировании объективной морфофункциональной оценки организации гемомикроциркуляторного русла органа и/или ткани требуется оценка топографоанатомических закономерностей архитектоники и взаиморасположения различных типов капилляров в сосудистой сети органов и тканей, которые могут быть определены с помощью современных методов морфометрии. Результатами дальнейших исследований этой направленности могут стать новые знания о закономерностях организации кровоснабжения, позволяющие детализировать роль различных микрососудов в организации микрогемодинамики и обменных процессов в органах и тканях в норме и при патологии, а также найти важное прикладное использование в разработке новых методов селективной доставки лекарственных препаратов к очагу патологического процесса при различных заболеваниях человека.

1. Ивонин А. Г., Пименов Е. В., Оборин В. А., и др. Направленный транспорт лекарственных препаратов: современное состояние вопроса и перспективы // Известия Коми научного центра УРО РАН. 2012.1(9). С. 46–55.

2. Барбарович А. С., Барбарович А. А., Литвинов Г. Е., Пальцева М. Ф. Наноматериалы: доставка лекарственных препаратов // Актуальные проблемы медицины: сб. науч. ст. 2022. Т. 3. С. 3–6.

3. Куприянов В. В. Пути микроциркуляции. Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1969. 260 с.

4. Чуян Е. Н., Трибрат Н. С., Ананченко М. Н., Раваева М. Ю. Тканевая микрогемодинамика: влияние низкоинтенсивного электромагнитного излучения миллиметрового диапазона: монография. Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2017. 445 с.

5. Мчедлишвили Г. И. Микроциркуляция крови: Общие закономерности регулирования и нарушений. Л.: Наука, 1989. 295 С.

6. Петренко В. М. Сетевидная конструкция микроциркуляторного русла // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. 2010. Т. 1, №13. С. 37–46.

7. Мизёва И. А. Пространственно-временной анализ колебаний кровотока в микроциркулярном русле человека по данным оптических и термометрических измерений: автореф. дис. ... д-ра физ.-мат. наук: 1.5.2 / Мизёва Ирина Андреевна. Пермь, 2022. 36 с.

8. Johnson PC. Overview of the microcirculation. In Handbook of Physiology: Microcirculation. 2nd edition. San Diego; 2008. P. 11-24. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-374530-9.00022-X.

9. Dotinga BM, Mintzer JP, Moore JE, et al. Maturation of intestinal oxygenation: a review of mechanisms and clinical implications for preterm neonates. Frontiers in Pediatrics. 2020;8:354. https://doi.org/10.3389/fped.2020.00354.

10. Байтингер В. Ф., Селянинов К. В. Микроциркуляторное русло в реперфузируемых лоскутах: современные возможности коррекции гемодинамических расстройств (часть III) // Вопросы реконструктивной и пластической хирургии. 2021. Т. 24, №2. С. 41–47. https://doi.org/10.52581/1814-1471/77/04.

11. Zambach SA, Cai C, Helms HCC, et al. Precapillary sphincters and pericytes at first-order capillaries as key regulators for brain capillary perfusion. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2021;118(26). https://doi.org/10.1073/pnas.2023749118.

12. Schmid-Schönbein GW, Murakami H. Blood flow in contracting arterioles. International Journal of Microcirculation, Clinical and Experimental. 1985;4(4):311-328.

13. Rahman M, Siddik AB. Anatomy, Arterioles. StatPearls LLC: Treasure Island, FL, USA; 2021. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.25885.87526.

14. Davis MJ, Hill MA, Kuo L. Local regulation of microvascular perfusion. Microcirculation. Academic Press; 2008. P. 161-284. https://doi.org/10.1002/cphy.cp020406.

15. Zoladz JA, Semik D, Zawadowska B, et al. Capillary density and capillary-to-fibre ratio in vastus lateralis muscle of untrained and trained men. Folia histochemica et cytobiologica. 2005;43(1):11-17. https://doi.org/10.5603/4623.

16. Emrani Z, Karbalaie A, Fatemi A, et al. Capillary density: An important parameter in nailfold capillaroscopy. Microvascular Research. 2017;109:7-18. https://doi.org/10.1016/j.mvr.2016.09.001.

17. Corliss BA, Mathews C, Doty R, et al. Methods to label, image, and analyze the complex structural architectures of microvascular networks. Microcirculation. 2019;26(5):e12520. https://doi.org/10.1111/micc.12520.

18. Egginton S. Physiological factors influencing capillary growth. Acta physiologica. 2011; 202(3):225-239. https://doi.org/10.1111/j.1748-1716.2010.02194.x.

19. Honig CR, Feldstein ML, Frierson JL. Capillary lengths, anastomoses, and estimated capillary transit times in skeletal muscle. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 1977; 233(1):H122-H129. https://doi.org/10.1152/ajpheart.1977.233.1.H122.

20. Fujino H, Kondo H, Murakami S, et al. Differences in capillary architecture, hemodynamics, and angiogenic factors in rat slow and fast plantarflexor muscles. Muscle & nerve. 2012;45(2):242-249. https://doi.org/10.1002/mus.22267.

21. Schmid-Schönbein GW, Granger DN. Molecular basis for microcirculatory disorders. Springer Science & Business Media; 2013. https://doi.org/10.1007/978-2-8178-0761-4.

22. Eltanahy AM, Franco C, Jeyaraj P, et al. Ex vivo ocular perfusion model to study vascular physiology in the mouse eye. Experimental Eye Research. 2023;233:109543. https://doi.org/10.1016/j.exer.2023.109543.

23. Aycan K, Ulcay T, Kamaşak B. The morphology of the afferent and efferent domain of the sheep glomerulus. Folia Morphologica. 2021;80(4):881-887. https://doi.org/10.5603/FM.a2020.0124.

24. Fahrig C, Heidrich H, Voigt B, et al. Capillary microscopy of the nailfold in healthy subjects. International Journal of Microcirculation. 1995;15(6):287-292. https://doi.org/10.1159/000179077.

25. Feldstein ML, Henquell L, Honig CR. Frequency analysis of coronary intercapillary distances: site of capillary control. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 1978;235(3):H321-H325. https://doi.org/10.1152/ajpheart.1978.235.3.H321.

26. Marín-Padilla M. Cerebral microvessels. Neuroscience in the 21st Century: From Basic to Clinical. Cham: Springer International Publishing; 2022. P. 2249-2270. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-6434-1_137-1.

27. Pandiri AR. Overview of exocrine pancreatic pathobiology. Toxicologic pathology. 2014; 42(1):207-216. https://doi.org/10.1177/0192623313509907.

28. Duran WN, Sanchez FA, Breslin JW. Microcirculatory exchange function. Microcirculation. Academic Press. 2008; 81-124. https://doi.org/10.1002/cphy.cp020404.

29. Дзасохов А. С. Микроциркуляторное русло как новый объект терапии злокачественных новообразований (научный обзор) // Вестник новых медицинских технологий. 2015. Т. 9, №1. С. 3–7. https://doi.org/10.12737/10407.

30. Сорокина Л. А., Котельников И. Н., Марчелло Мальпиги (1628-1694): “De pulmonibus epistolae”, или «Два письма о легких» // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2011. Т. 10, №4. С. 91–94.

31. Okada H, Takemura G, Suzuki K, et al. Three-dimensional ultrastructure of capillary endothelial glycocalyx under normal and experimental endotoxemic conditions. Critical care. 2017;21:1-10. https://doi.org/10.1186/s13054-017-1841-8.

32. Козлов В. И. Система микроциркуляции крови: клинико-морфологические аспекты изучения // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2006. Т. 5, №1. С. 84–101.

33. Risau W. Differentiation of endothelium. The FASEB Journal. 1995;9(10):926–933. https://doi.org/10.1096/fasebj.9.10.7615161.

34. Ono S, Egawa G, Kabashima K. Regulation of blood vascular permeability in the skin. Inflammation and regeneration. 2017; 37:1-8. https://doi.org/10.1186/s41232-017-0042-9.

35. Ribatti D, Ico B, Vacca A, et al. Endothelial cell heterogeneity and organ specificity. Journal of hematotherapy & stem cell research. 2002;11(1):81-90. https://doi.org/10.1089/152581602753448559.

36. Egorova AV, Baranich TI, Brydun AV, et al. Morphological and Histophysiological Features of the Brain Capillary Endothelium. Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. 2022;58(3):755-768. https://doi.org/10.1134/S0022093022030115.

37. Aird WC. Phenotypic Heterogeneity of the Endothelium: I. Structure, Function, and Mechanisms. Circulation Research. 2007;100(2):158–173. https://doi.org/10.1161/01.RES.0000255691.76142.4a.

38. Alahmari A. Blood-brain barrier overview: structural and functional correlation. Neural plasticity. 2021; 2021. https://doi.org/10.1155/2021/6564585.

39. Minshall RD, Malik AB. Transport across the endothelium: regulation of endothelial permeability. Handb Exp Pharmacol. 2006;176(1):107-44. https://doi.org/10.1007/3-540-32967-6_4.

40. Pober JS. Physiology and pathobiology of microvascular endothelium. Microcirculation. Academic Press; 2008. P. 37-55. https://doi.org/10.1002/cphy.cp020402.

41. Leiby KL, Raredon MSB, Niklason LE. Bioengineering the blood-gas barrier. Comprehensive Physiology. 2020; 10(2):415. https://doi.org/10.1002/cphy.c190026.

42. Riva CE, Schmetterer L. Microcirculation of the ocular fundus. Microcirculation. Academic Press; 2008. P. 735-765. https://doi.org/10.1002/cphy.cp020416.

43. Esser S, Wolburg K, Wolburg H, et al. Vascular Endothelial Growth Factor Induces Endothelial Fenestrations In Vitro. The Journal of Cell Biology. 1998;140(4):947–959. https://doi.org/10.1083/jcb.140.4.947.

44. Kim SA., Kim SJ, Choi YA, et al. Retinal VEGFA maintains the ultrastructure and function of choriocapillaris by preserving the endothelial PLVAP. Biochemical and biophysical research communications. 2020;522(1):240-246. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2019.11.085.

45. Pavelka M, Roth J. Fenestrated Capillary. Functional Ultrastructure. 2010:258–259. https://doi.org/10.1007/978-3-211-99390-3_133.

46. Stan RV, Tse D., Deharvengt S. J., et al. The Diaphragms of Fenestrated Endothelia: Gatekeepers of Vascular Permeability and Blood Composition. Developmental Cell. 2012;23(6): 1203–1218. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2012.11.003.

47. Stan RV, Kubitza M, Palade GE. PV-1 is a component of the fenestral and stomatal diaphragms in fenestrated endothelia. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1999;96 (23):13203-13207. https://doi.org/10.1073/pnas.96.23.13203.

48. Farquhar MG. Fine Structure and Function in Capillaries of the Anterior Pituitary Gland. Angiology. 1961;12(7): 270–292. https://doi.org/10.1177/000331976101200704.

49. Pasqualini R, Arap W, McDonald DM. Probing the structural and molecular diversity of tumor vasculature. Trends in Molecular Medicine. 2002;12:563–571. https://doi.org/10.1016/s1471-4914(02)02429-2.

50. Braet F, Wisse E. Comparative Hepatology. 2002;1(1): 1. https://doi.org/10.1186/1476-5926-1-1.

51. Szafranska K, Neuman T, Baster Z, et al. From fixeddried to wet-fixed to live–comparative super-resolution microscopy of liver sinusoidal endothelial cell fenestrations. Nanophotonics. 2022;11(10):2253-2270. https://doi.org/10.1515/nanoph-2021-0818.

52. Vilas-Boas V, Cooreman A, Gijbels E, et al. M. Primary hepatocytes and their cultures for the testing of drug-induced liver injury. Advances in Pharmacology. 2019;85:1-30. https://doi.org/10.1016/bs.apha.2018.08.001.

53. Cogger VC, Hunt NJ, Le Couteur DG. Fenestrations in the liver sinusoidal endothelial cell. The liver: biology and pathobiology. 2020:435-443. https://doi.org/10.1002/9780470747919.ch27.

54. Stan RV. Endothelial stomatal and fenestral diaphragms in normal vessels and angiogenesis. Journal of cellular and molecular medicine. 2007;11(4):621-643. https://doi.org/10.1111/j.1582-4934.2007.00075.x.

55. Ribatti D, Nico B, Vacca A, et al. Endothelial Cell Heterogeneity and Organ Specificity. Journal of Hematotherapy & Stem Cell Research. 2002;11(1):81–90. https://doi.org/10.1089/152581602753448559.

56. Janzer RC., Raff MC. Astrocytes induce blood–brain barrier properties in endothelial cells. Nature. 1987;325(6101): 253-257. https://doi.org/10.1038/325253a0.

57. Gifre-Renom L, Daems M, Luttun A, et al. Organspecific endothelial cell differentiation and impact of microenvironmental cues on endothelial heterogeneity. International Journal of Molecular Sciences. 2022;23(3):1477. https://doi.org/10.3390/ijms23031477.

58. Desroches‐Castan A, Tillet E, Ricard N, et al. Bone Morphogenetic Protein 9 Is a Paracrine Factor Controlling Liver Sinusoidal Endothelial Cell Fenestration and Protecting Against Hepatic Fibrosis. Hepatology. 2019;70:1392–1408. https://doi.org/10.1002/hep.30655.

59. Чернух А. М., Александров П. М., Алексеев О. В. Микроциркуляция. М.: Медицина, 1984. 428 с.