Methods of endothelial dysfunction diagnosis

Endothelial dysfunction is a pathological state, which is characterized by progressive damage of endothelial cells and is accompanied by disturbances of their functions. Endothelial dysfunction is an important pathogenetic factor of various diseases. So, development of its diagnostic methods is of great need. At present, there are various methodological approaches to the assessment of endothelial dysfunction. The purpose of this review is to consider the advantages and disadvantages of modern methods of endothelial dysfunction diagnosis. In this article different non-invasive methods of peripheral macro- and microvascular reactivity assessment aimed at identification of changes in vasomotor endothelial function are discussed. The spectrum of endothelial dysfunction markers-various substances produced by endothelial cells or affecting them - is reviewed in the special section dealing with biochemical diagnostic methods. In this section of the article, biochemical markers are divided into groups according to the functions of endothelium and disorders they characterize. The results of studies showing changes of these markers levels in different diseases are presented. In addition, data regarding factors of endothelial damage, which can be used to predict the development and subsequent progression of endothelial dysfunction and cardiovascular risk are discussed. Special section is devoted to the possibilities of using cytological study of circulating endothelial cells to characterize processes of endothelial damage and regeneration as a morphological substrate of dysfunction. Review and systematization of currently existing methods for detection of endothelial dysfunction is necessary for optimization of diagnostic algorithms.

эндотелий, эндотелиальная дисфункция, функциональная диагностика, лабораторная диагностика, биохимические маркеры, endothelium, endothelial dysfunction, functional diagnostics, laboratory diagnostics, biochemical markers

1. Билецкий С. В., Билецкий С. С. Эндотелиальная дисфункция и патология сердечно-сосудистой системы // Внутренняя мед. 2008. Т. 2. № 8. С. 36-41.

2. Бувальцев В. И. Дисфункция эндотелия как новая концепция профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний // Международ. мед. журн. 2001. № 3. С. 202-209.

3. Власик Т. Н., Плющ О. П., Мазуров А. В. и др. Определение фактора Виллебранда с помощью иммуноферментного анализа с использованием моноклональных антител. Применение метода для диагностики болезни Виллебранда //Гематол. и трансфузиол. 2005. № 2. С. 20-25.

4. Захарова Н. Б., Дурнов Д. А., Михайлов В. Ю. и др. Диагностическое значение исследования фактора роста эндотелия сосудов в сыворотке крови // Фундамент. исслед. 2011. № 11. Ч. 1. С. 215-220.

5. Ибрагимов О. Б., Цибулькин А. П., Минуллина И. Р. и др. Определение активности фактора Виллебранда при помощи лазерного анализатора агрегации тромбоцитов // Клин. лаборатор. диагностика. 1998. № 3. С. 13-15.

6. Крупаткин А. И. Новые возможности оценки иннервации микрососудов кожи с помощью спектрального анализа колебаний микрогемодинамики // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2004. Т. 3. № 4. С. 52-59.

7. Крупаткин А. И., Сидоров В. В. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови: рук-во для врачей. М.: Медицина, 2005. 256 с.

8. Лапшина Л. А., Кравчун П. Г., Титова А. Ю., Глебова О. В. Значение определения нитритов-нитратов как маркеров дисфункции эндотелия при сердечно-сосудистой патологии // Укратський медичний часопис. 2009. № 6. С. 49-53.

9. Мясоедова Е. Е., Омельяненко М. Г. Метод приготовления препаратов десквамированных эндотелиоцитов периферической крови// Бюлл. Федерального ин-та пром. собственности Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. 2007. Т. 22. № 1. C. 30.

10. Никитина В. В., Захарова Н. Б. Диагностическое значение показателей активности внутрисосудистого воспаления и эндотелиальной дисфункции у больных с хронической ишемией головного мозга // Цитокины и воспаление. 2011. Т. 10. № 3. С. 30-34.

11. Петрищев Н. Н., Беркович О. А., Власов Т. Д. и др. Диагностическая ценность определения десквамированных эндотелиальных клеток в крови // Клин. лаборат. диагностика. 2001. №1. С. 50-52.

12. Петрищев Н. Н., Васина Л. В., Луговая А. В. Содержание растворимых маркеров апоптоза и циркулирующих аннексин V-связанных апоптотических клеток в крови больных острым коронарным синдромом // Вестник Санкт-Петербург. ун-та. 2008. Сер. 11. Вып. 1. С. 14-23.

13. Balciunas M., Bagdonaite L., Samalavicius R., Baublys A. Markers of endothelial dysfunction after cardiac surgery: soluble forms of vascular-1 and intercellular-1 adhesion molecules // Medicina (Kaunas). 2009. Vol. 45. № 6. Р. 434-439.

14. Beer S., Feihl F, Ruiz J. et al. Comparison of skin microvascular reactivity with hemostatic markers of endothelial dysfunction and damage in type 2 diabetes // Vasc. Health. Risk. Manag. 2008. Vol. 4. № 6. Р. 1449-1458.

15. Bohm F., Pernow J. The importance of endothelin-1 for vascular dysfunction in cardiovascular disease // Cardiovasc. Res. 2007. Vol. 76. № 1. Р. 8-18.

16. Boos C. J., Lip G. Y., Blann A. D. Circulating endothelial cells in cardiovascular disease // J. Am. Coll. Cardiol. 2006. Vol. 48. P. 1538-1547.

17. Danese S., Dejana E., Fiocchi C. Immune regulation by microvascular endothelial cells: directing innate and adaptive immunity, coagulation, and inflammation // J Immunol. 2007. Vol. 178. № 10. Р. 6017-6022.

18. Deanfield J. E., Halcox J. P., Rabelink T. J. Endothelial function and dysfunction: testing and clinical relevance // Circulation. 2007. Vol. 115. № 10. Р. 1285-1295.

19. Ghiadoni L., Versari D., Giannarelli C. et al. Noninvasive diagnostic tools for investigating endothelial dysfunction // Curr. Pharm. Des. 2008. Vol. 14. № 35. Р. 3715-3722.

20. Goon P. K., Lip G. Y., Boos C. J. et al. Circulating endothelial cells, endothelial progenitor cells, and endothelial microparticles in cancer // Neoplasia. 2006. Vol. 8. № 2. Р. 79-88.

21. Gori T., Dragoni S., Lisi M. et al. Conduit artery constriction mediated by low flow a novel noninvasive method for the assessment of vascular function // J. Am. Coll. Cardiol. 2008. Vol. 51. № 20. Р. 1953-1958.

22. Hamburg N. M., Keyes M. J., Larson M. G. et al. Cross-sectional relations of digital vascular function to cardiovascular risk factors in the Framingham Heart Study // Circulation. 2008. Vol. 117. № 19. Р. 2467-2474.

23. Itabe H. Oxidized low-density lipoprotein as a biomarker of in vivo oxidative stress: from atherosclerosis to periodontitis // J. Clin. Biochem. Nutr. 2012. Vol. 51. № 1. Р. 1-8.

24. Jansson J. H., Nilsson T. K., Johnson O. Willebrand factor in plasma: a novel risk factor for recurrent myocardial infarction and death // Br. Heart J. 1991. Vol. 66. № 5. Р. 351-355.

25. Khan S. S., Solomon M. A., McCoy J. P. Detection of circulating endothelial cells and endothelial progenitor cells by flow cytometry // Jr. Cytometry. B. Clin. Cytom. 2005. Vol. 64. № 1. Р. 1-8.

26. Kharbanda R. K., Deanfield J. E. Functions of the healthy endothelium // Coron. Artery Dis. 2001. Vol. 12. № 6. Р. 485-491.

27. Klimiuk P. A., Fiedorczyk M., Sierakowski S. et al. Soluble cell adhesion molecules (sICAM-1, sVCAM-1, and sE-selectin) in patients with early rheumatoid arthritis // Rheumatol. 2007. Vol. 36. №5. Р. 345-50.

28. Kvandal P., Landsverk S. A., Bernjak A., et al. Low-frequency oscillations ofthe laser Doppler perfusion signal in human skin // Microvasc. Res. 2006. Vol. 72. № 3. Р. 120-127.

29. Landim M. B., Casella A., Chagas A. C. Asymmetric dimethylarginine (ADMA) and endothelial dysfunction: implications for atherogenesis // Clinics (Sao Paulo). 2009. Vol. 64. № 5. Р. 471-478.

30. Ley K. Adhesion Molecules: Function and Inhibition: Progress in Inflammation Research. Springer, 2007. 309 p.

31. Li D., Mehta J. L. Oxidized L. D. L. A critical factor in atherogenesis // Cardiovasc. Res. 2005. Vol. 68. № 3. Р. 353-354.

32. L0land K. H., Bleie O., Borgeraas H. et al. The association between progression of atherosclerosis and the methylated amino acids asymmetric dimethylarginine and trimethyllysine // PLoS One. 2013. Vol. 8. № 5. Р. e64774.

33. Mahe G., Abraham P., Durand S. Laser method can also be usedfor endothelialfunction assessment in clinical practice // J. Atheroscler. Thromb. 2013. Vol. 20. №5. Р. 512-513.

34. Martynowicz H., Janus A., Nowacki D., Mazur G. The role of chemokines in hypertension // Adv. Clin. Exp. Med. 2014. Vol. 23. № 3. Р. 319-325.

35. Mazzuca M. Q., Li W., Reslan O. M., Yu P. et al. Downregulation of microvascular endothelial type B endothelin receptor is a central vascular mechanism in hypertensive pregnancy // Hypertension. 2014. Vol. 64. № 3. Р. 632-643.

36. Messner B., Bernhard D. Smoking and cardiovascular disease: mechanisms of endothelial dysfunction and early atherogenesis // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2014. Vol. 34. № 3. Р. 509-515.

37. Mizia-Stec K. Cytokines and adhesive molecules in detection of endothelial dysfunction // Pharmacol Rep. 2006. Vol. 58. Р. 21-32.

38. Moat S. J. Plasma total homocysteine: instigator or indicator of cardiovascular disease? // Ann. Clin. Biochem., 2008, Vol. 45. Р. 345-348.

39. Nussbaum C., Gloning A., Pruenster M. et al. Neutrophil and endothelial adhesive function during human fetal ontogeny // J. Leukoc. Biol. 2013. Vol. 93. № 2. Р. 175-184.

40. Oliver J. J., Webb D. J., Newby D. E. Stimulated tissue plasminogen activator release as a marker of endothelial function in humans // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2005. Vol. 25. № 12. Р 2470-2479.

41. Page A. V., Liles W. C. Biomarkers of endothelial activation/dysfunction in infectious diseases // Virulence. 2013. Vol. 4. № 6. Р. 507-516.

42. Pizarro S., Garria-Lucio J., Peinado V. I. et al. Circulating progenitor cells and vascular dysfunction in chronic obstructive pulmonary disease // PLoS One. 2014. Vol. 9. № 8. Р. e106163.

43. Schaffer A., Verdoia M., Cassetti E. et al. Relationship between homocysteine and coronary artery disease. Results from a large prospective cohort study // Thromb. Res. 2014. Vol. 134. № 2. P 288-293.

44. Semina E. V., Rubina K. A., Sysoeva V. Y. et al. Novel mechanism regulating endothelial permeability via T-cadherin-dependent VE-cadherin phosphorylation and clathrin-mediated endocytosis// Mol. Cell. Biochem. 2014. Vol. 387. № 1-2. Р. 39-53.

45. Sumagin R., Kuebel J. M., Sarelius I. H. Leukocyte rolling and adhesion both contribute to regulation of microvascular permeability to albumin via ligation of ICAM-1 // Am. J. Physiol. Cell. Physiol. 2011. Vol. 301. № 4. Р. 804-813.

46. Tiong W. N., Sim E. U., Fong A. Y., Ong T. K. Early detection of C-reactive protein and von Willebrand factor levels in Malaysian patients with acute coronary syndrome // J. Cardiovasc. Dis. Res. 2013. Vol. 4. № 1. Р. 3-6.

47. Vita J. A. Endothelial function //Circulation. 2011. Vol. 124. № 25. Р. e906-12.

48. Wu H., Chen H., Hu P. C. Circulating endothelial cells and endothelial progenitors as surrogate biomarkers in vascular dysfunction // Clin. Lab. 2007. Vol. 53. № 5-6. Р. 285-295.

49. Yetgin S., Yenicesu I., Cetin M., Tuncer M. Clinical importance of serum vascular endothelial and basicfibroblast growth factors in children with acute lymphoblastic leukemia // Leuk. Lymphoma. 2001. Vol. 42. №. 1-2. Р. 83-88.

50. Yuan S. Y., Rigor R. R. Regulation of Endothelial Barrier Function. San Rafael (CA) // Morgan and Claypool Life Sciences. 2011. 156 p.