Blood flow oscillations - new diagnostic language in microvascular research
https://doi.org/10.24884/1682-6655-2014-13-1-83-99
Abstract
Oscillatory processes in microhaemocirculation are presented. Clinical and physiological aspects of cardiac, breath-dependent, myogenic, neurogenic and endothelial blood flow oscillations are discussed.
About the Author
A. I. Krupatkin
Priorov's Central Institute of Traumatology and Orthopedics
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Кирилина Т. В., Красников Г. В., Танканаг А. В. и др. Респираторнозависимые колебания кровотока в системе микроциркуляции кожи человека // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2009. № 2. С. 58-62.
2. Киселев А. Р., Беспятов А. Б., Посненкова О. М. и др. Внутренняя синхронизация основных 0,1 Гц-частотных ритмов в системе вегетативного управления сердечнососудистой системы // Физиология человека. 2007. Т. 33. № 2. С. 69-75.
3. Козлов В. И., Мельман Е. П., Нейко Е. М., Шутка Б. В. Гистофизиология капилляров. СПб.: Наука, 1994. 234 с.
4. Крупаткин А. И. Клиническая нейроангиофизиология конечностей (периваскулярная иннервация и нервная трофика). М.: Научный мир, 2003. 328 с.
5. Крупаткин А. И. Новые возможности оценки иннервации микрососудов кожи с помощью спектрального анализа колебаний микрогемодинамики // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2004. № 4. С. 52-59.
6. Крупаткин А. И. Патент на изобретение РФ № 2277861. Способ диагностики нарушений антидромной функции сенсорных пептидергических нервных волокон.
7. Крупаткин А. И. Влияние сенсорной пептидергической иннервации на осцилляции кровотока кожи человека в диапазоне 0,047-0,069 Гц // Физиология человека. 2007. Т. 33. № 3. С. 48-54.
8. Крупаткин А. И. Колебательные структуры кровотока отражают динамику информационных процессов в микрососудистых сетях // Физиология человека. 2010. Т. 36. № 2. С. 101-113.
9. Крупаткин А. И., Сидоров В. В. Функциональная диагностика состояния микроциркуляторно тканевых систем: колебания, информация, нелинейность: рук-во для врачей. М.: ЛИБРОКОМ, 2013. 496 с.
10. Тимофеев А. Б., Тимофеев Г. А., Фаустова Е. Е., Федорова В. Н. Механические колебания и резонансы в организме человека. М.: Физматлит, 2008. 312 с.
11. Тюрина М. Й., Красников Г. В., Танканаг А. В. и др. Формирование респираторно-зависимых колебаний скорости кровотока в микроциркуляторном русле кожи человека в условиях контролируемого дыхания // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2011. № 3. С. 31-37.
12. Тюрина М. Й., Красников Г. В., Танканаг А. В. и др. Спектры девиации частоты сердечных сокращений человека при контролируемом дыхании // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2011. № 2. С. 64-70.
13. Поленов С. А., Дворецкий Д. П., Чернявская Г. В. Вазомоторные эффекты нейропептидов // Физиол. журн. им. И. М. Сеченова. 1995. Т. 81. № 6. С. 29-47.
14. Bergersen T. K., Hisdal J., Walloe L. Perfusion of the human finger during cold-induced vasodilatation // Am. J. Physiol. Regul. Integrtive Comp. Physiol. 1999. Vol. 276. № 45. Р. R731-R737.
15. Bernardi L., Hayoz D., Wenzel R. et al. Synchronous and baroceptor-sensitive oscillations in skin microcirculation: evidence for central autonomic control // Am. J. Physiol. Heart Circul. Physiol. 1997. Vol. 273. № 42. Р. H1867-H1878.
16. Bernjak A., Clarkson P. B. M., McClintock P. V. E., Stefanovska A. Low-frequency blood flow oscillations in congestive heart failure and after f1-blockade treatment // Microvasc. Res. 2008. Vol. 76. P. 224-232.
17. Bollinger A., Yanar A., Hoffmann U., Franzeck U. K. Is High-Frequency Flux Motion due to Respiration or to Vasomotion Activity? // Progress in Applied Microcirculation.: Basel, Karger, 1993. Vol. 20. P. 52-58.
18. Brain S. D., Grant A. D. Vascular actions of calcitonin gene-related peptide and adrenomedullin // Physiol. Rev. 2004. Vol. 84. P. 903-934.
19. Colantuoni A., Bertuglia S., Coppini G., Donato L. Superposition of arteriolar vasomotion waves and regulation of bloodflow in skeletal muscle microcirculation // Adv. Exp. Med. Biol. 1990. Vol. 277. P. 549-558.
20. Colantuoni A., Bertuglia S., Marchiafava P. L. Phentolamine suppresses the increase of arteriolar vasomotion frequency due to systemic hypoxia in hamster skeletal muscle microcirculation // Autonomic Neuroscience. 2001. Vol. 90. № 1-2. Р. 148-151.
21. Cui J., Sathishkumar M., Wilson T. E. et al. Spectral characteristics of skin sympathetic nerve activity in heat-stressed humans // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2006. Vol. 290. № 4. Р. H1601-H1609.
22. Cui J., Wilson T. E., Crandall C. G. Orthostatic challenge does not alter skin sympathetic nerve activity in heat-stressed humans // Auton. Neurosci. 2004. Vol. 116. № 1-2. Р. 54-61.
23. Cogliati C., Magatelli R., Montano N. Detection of low- and high-frequency rhythms in the variability of skin sympathetic nerve activity // Am. J. Physiol. 2000. Vol. 278. P. H1256-H1263.
24. Durand S., Zhang R., Cui J. et al. Evidence of a myogenic response in vasomotor control of forearm and palm cutaneous microcirculations // J. Appl. Physiol. 2004. Vol. 97. P. 535-539.
25. Gibbins I. L., Wattchow D., Coventry B. Two immunohistochemically identified populations of calcitonin-gene-related peptide (CGRP) - immunoreactive axons in human skin // Brain Res. 1987. Vol. 414. P. 143-148.
26. Guild S.-J., Barrett C. J., McBryde F. D. et al. Quantifying sympathetic nerve activity: problems, pitfalls and the need for standartization // Exp. Physiol. 2010. Vol. 95. P. 41-50.
27. Haddock R. E., Hill C. E. Rhythmicity in arterial smooth muscle // J. Physiol. 2005. Vol. 566. Pt. 3. P. 645-656.
28. Haynes W. G., Stauss H. M., Kregel K. C. Modulation of sympathetic effector organs by acoustic stimulations in humans // FASEB J. 1999. Vol. 13. P. 450-457.
29. Kamiya A., Michikami D., Iwase S., Mano T. Decoding rule from vasoconstrictor skin sympathetic nerve activity to nonglabrous skin bloodflow in humans at normothermic rest // Neurosci. Lett. 2008. Vol. 439. P. 13-17.
30. Kastrup J., Buhlow J., Lassen N. A. Vasomotion in human skin before and after local heating recorded with laser Doppler flowmetry. A method for indication of vasomotion // Int. J. Microcirc. Clin. Exp. 1989. Vol. 8. P. 205-211.
31. Kvandal P., Stefanovska A., Veber M. et al. Regulation of human cutaneous circulation evaluated by laser Doppler flowmetry, iontophoresis, and spectral analysis: importance of nitric oxide and prostangladines // Microvasc. Res. 2003. Vol. 65. P. 160-171.
32. 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.
33. Kvernmo H. D., Stefanovska A., Kirkeboen K. A., Kvernebo K. Oscillations in the Numan Cutaneous Blood Perfusion Signal Modified by Endothelium-Dependent and Endothelium-Independent Vasodilators // Microvascular. Research. 1999. Vol. 57. P. 298-309.
34. Keller D. M., Davis S. L., Low D. A. et al. Carotid baroreceptor stimulation alters cutaneous vascular conductance during whole-body heating // J. Physiol. 2006. Vol. 577. Pt. 3. P. 925-933.
35. Lambertz M., Vandenhouten R., Grebe R., Langhorst P. Phase transitions in the common brainstem and related systems investigated by nonstationary time series analysis // J. Auton. Nerv. Syst. 2000. Vol. 78. P. 141-157.
36. Li J., Maile M. D., Sinoway A. N., Sinoway L. I. Muscle pressor reflex: potential role of vanilloid type 1 receptor and acid-sensing ion channel // J. Appl. Physiol. 2004. Vol. 97. № 5. Р. 1709-1714.
37. Lysiak J. J., Nguyen Q. A., Turner T. T. Fluctuations in rat testicular interstitial oxygen tensions are linked to testicular vasomotion: persistence after repair of torsion // Biol. Reprod. 2000. Vol. 63. № 5. Р. 1383-1389.
38. Chambers R., Zweifach B. W. Functional activity of the blood capillary bed, with special reference to visceral tissue // Ann NY Acad Sci. 1944. Vol. 46. P. 683-694.
39. Macefield V. G., Wallin G. Respiratory and cardiac modulation of single sympathetic vasoconstrictor and sudomotor neurons to human skin // J. Physiol. 1999. Vol. 516. № 1. Р. 303-312.
40. Malpas S. C. The rhythmicity of sympathetic nerve activity // Progress in Neurobiology. 1998. Vol. 56. P. 65-96.
41. Malpas S. C. Neural influences on cardiovascular variability: possibilities and pitfalls // Am. J. Physiol. 2002. Vol. 282. P. H6-H20.
42. Meyer C., de Vries G., Davidge S. T., Mayes D. C. Reassessing the mathematical modeling of the contribution of vasomotion to vascular resistance // J. Appl. Physiol. 2002. Vol. 92. P. 888-889.
43. Meyer M. F., Rose C. J., Hulsmann J.-O. et al. Impaired 0,1-Hz vasomotion assessed by laser Doppler anemometry as an early index of peripheral sympathetic neuropathy in diabetes // Microvasc. Res. 2003. Vol. 65. P. 88-95.
44. Michard F. Changes in arterial pressure during mechanical ventilation // Anesthesiology. 2005. Vol. 103. № 2. Р. 419-428.
45. Muck-Weymann M. E., Albrecht H. P., Hiller D. et al. Breath-dependent laser Doppler fluxmotion in skin // Vasa. 1994. № 4. P. 229-235.
46. Muck-Weymann M. E., Tritt K., Hornstein O. P. et al. Rhythmical changes of the cutaneous blood flow in the forehead region under the condition of hypnoid relaxation // Vasa. 1998. Vol. 27. № 4. Р. 220-223.
47. Nakata A., Takata S., Yuasa T. et al. Spectral analysis of heart rate, arterial pressure and muscle sympathetic nerve activity in normal humans // Am. J. Physiol. 1998. Vol. 274. P. H1211-H1217.
48. Nilsson H., Aalkjaer C. Vasomotion: mechanisms and physiological importance // Molecular Interventions. 2003. Vol. 3. № 2. Р. 79-89.
49. Ochs G., Schenk M., Struppler A. Painful dysaesthesias following peripheral nerve injury: a clinical and electrophysiological study // Brain Res. 1989. Vol. 496. № 1/2. Р. 228-240.
50. Perlitz V., Cotuk B., Lambertz M. et al. Coordination dynamics of circulatory and respiratory rhythms during psychomotor drive reduction // Autonomic Neuroscience: Basic and Clinical. 2004. Vol. 115. P. 82-93.
51. Perlitz V., Lambertz M., Cotuk B. et al. Cardiovascular rhythms in the 0.15-Hz band: common origin of identical phenomena in man and dog in the reticular formation of the brain stem? // Pflugers Arch. 2004. Vol. 448. № 6. Р. 579-591.
52. Pittman R. N. Regulation of tissue oxygenation. San Rafael (CA). Mogran and Claypool Life Sciences. 2011. 89 p.
53. Rucker M., Vollmar B., Roesken F. et al. Microvascular transfer-related abrogation of capillary flow motion in critically reperfused composite flaps // Br. J. Plast. Surg. 2002. Vol. 55. P. 129-135.
54. Schmid-Schonbein H., Ziege S., Grebe R. et al. Synergetic Interpretation of Patterned Vasomotor Activity in Microvascular Perfusion: Discrete Effects of Myogenic and Neurogenic Vasoconstriction as well as Arterial and Venous Pressure Fluctuations // Int. J. Microcir. 1997. Vol. 17. P. 346-359.
55. Scotland R. S., Chauhan S., Davis C. et al. Vanilloid receptor TRPV1, sensory C-fibers, and vascular autoregulation: a novel mechanism involved in myogenic constriction // Circ. Res. 2004. Vol. 95. № 10. Р. 1027-1034.
56. Silverman D. G., Stout R. G., Lee F. A., Ferneini E. M. Detection and characterization of cholinergic oscillatory control in the forehead microvasculature in response to systemic alpha-agonist infusion in healthy volunteers // Microvasc. Res. 2001. Vol. 61. P. 144-147.
57. Silverman D. G., Stout R. G. Distinction between atropine-sensitive control of microvascular and cardiac oscillatory activity // Microvasc. Res. 2002. Vol. 63. P. 196-208.
58. Stauss H. M., Anderson E. A., Haynes W. G. Frequency-response characteristics of sympathetically mediated vasomotor waves in humans // Am. J. Physiol. 1998. Vol. 274. № 43. Р. H1277-H1283.
59. Stefanovska A., Bracic M. Physics of the human cardiovascular system // Contemporary Physics. 1999. Vol. 40. № 1. Р. 31-35.
60. Thorn C. E., Kyte H., Slaff D. W., Shore A. C. An association between vasomotion and oxygen extraction // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2011. Vol. 301. № 2. Р. H442-H449.
61. Tsai A. G., Intaglietta M. Evidence of flowmotion induced changes in local tissue oxygenation // Int. J. Microcirc. Clin. Exp. 1993. Vol. 12. P. 75-88.
62. Wilson T. E., Dyckman D. J., Ray C. A Determinants of skin sympathetic nerve responses to isometric exercise // J. Appl. Physiol. 2006. Vol. 100. № 3. Р. 1043-1048.
63. Young C. N., Keller D. M., Crandall C. G., Fadel P. J. Comparing resting skin sympathetic nerve activity between groups: caution needed // J. Appl. Physiol. 2009. Vol. 106. P. 1751-1752.
Review
For citations:
Krupatkin A.I. Blood flow oscillations - new diagnostic language in microvascular research. Regional blood circulation and microcirculation. 2014;13(1):83-99. (In Russ.) https://doi.org/10.24884/1682-6655-2014-13-1-83-99
Views:
708
Email this article 
