Реологические и электрические свойства крови и взаимосвязь с регуляцией тонуса микрососудов у пациентов с сахарным диабетом II типа

Цель – исследование направлено на оценку нарушения реологических и электрических свойств крови, вязкости плазмы и проводимости крови у пациентов с сахарным диабетом II типа (СД2) в сравнении с данными контрольной группы здоровых лиц. При этом также проводили изучение, на основе вейвлет-анализа пульсаций температуры кожи, реакций кожного кровотока на холодовую нагрузку у пациентов с СД2. Выполняли оценку взаимосвязи указанных выше параметров с показателями вязкости и проводимости крови, полученными в результате моделирования экспериментальных данных математическими уравнениями.

Материалы и методы. Вязкость цельной крови измеряли вискозиметром Contraves LS30 (Швейцария) у 9 здоровых лиц и у 13 пациентов с СД2. Определяли изменение во времени электрической проводимости цельной крови σ при нестационарном течении в прямоугольном и трапециевидном вискозиметрическом потоке Куэтта, при электрическом поле 2 кГц. Амплитуды пульсаций температуры кожи (АСТК) регистрировали прибором «Микротест» («ФМ-Диагностика», Россия). Был использован метод вейвлет-анализа низкоамплитудных колебаний температуры кожи в соответствии с миогенным (0,05–0,14 Гц), нейрогенным (0,02–0,05 Гц) и эндотелиальным (0,0095–0,02 Гц) механизмами контроля тонуса сосудов (WAST-метод).

Результаты. Вязкость крови увеличилась в группе пациентов с СД2, тогда как ее электрическая проводимость снизилась по сравнению с контролем. Для описания кинетики проводимости крови применяли два сигмоидальных уравнения. Обе модели включают индексы проводимости (σ₁ , σ₂ , σ₃ ), а также временные индексы. Проанализированы корреляции Пирсона между этими параметрами и ASTP в частотных диапазонах, соответствующих миогенным, нейрогенным и эндотелиальным механизмам регуляции тонуса микроциркуляции. Корреляционный анализ выявил хорошие отношения ASTP – (σ₁, σ₂ , σ₃ ) в нейрогенном диапазоне через 3 мин после холодового теста, в то время как корреляция ASTP – (σ₁ , σ₂ , σ₃ ) в миогенном частотном диапазоне до холодового теста была отрицательной (r<–0,8, p<0,5).

Заключение. Результаты дополняют исследования механизмов регуляции микрососудов и эндотелиальной дисфункции у пациентов с сахарным диабетом II типа, а также их взаимосвязи с реологическими и электрическими свойствами крови.

1. Velcheva I, Stoyneva Z, Antonova N, Damianov P, Kostova V, Dimitrova V. Skin hemodynamics and temperature oscillations in diabetic patients. Relation to blood rheology. J. Clin. Hemorheology and Microcirculation. 2013;167. Doi: 10.3233/CH-131750.

2. Velcheva I, Damianov P, Mantarova S, Antonova N. Cold pressor test: Effects on cardiac autonomic control and cerebral hemodynamic response in patients with diabetes mellitus type 2. Series on Biomechanics, 2012;27(1–2):64–69. ISSN:1313-2458.

3. Allen J, Howell K. Microvascular imaging: techniques and opportunities for clinical physiological measurements. Physiol Meas. 2014;(35):91–141. Doi: 10.1088/0967-3334/35/7/R91.

4. Kvandal P, Landsverk A, Bernjak A, Stefanovska A, Kvernmo D, Kirkebøen A. Low-frequency oscillations of the laser Doppler perfusion signal in human skin. Microvasc Res. 2006;72(3):120–127. Doi: 10.1016/j.mvr.2006.05.006.

5. Shusterman V, Anderson P, Barnea O. Spontaneous skin temperature oscillations in normal human subjects. Am J Physiol. 1997;(273):1173–1181.

6. Podtaev S, Morozov M, Frick P. Wavelet-based correlations of skin temperature and blood flow oscillations. Cardiovasc Eng. 2008;8(3):185–189. Doi: 10.1007/s10558-008-9055-y.

7. Isii Y, Matsukawa K, Tsuchimochi H, Nakamoto T. Icewater hand immersion causes a reflex decrease in skin temperature in the contralateral hand, J Physiol Sci. 2007;57(4):241– 248. Doi: 10.2170/physiolsci.RP007707.

8. Smirnova E, Podtaev S, Mizeva I, Loran E. Assessment of endothelial dysfunction in patients with impaired glucose tolerance during a cold pressor test. Diab Vasc Dis Res. 2013; 10(6):489–497. Doi: 10.1177/1479164113494881

9. Kostova V, Antonova N, Chaushev N, Velcheva I, Ivanov I. Oscillations in skin temperature after cold test in patients with type 2 diabetes mellitus and rheological properties of the blood, J Series on Biomechanics. 2015;29(1):11–16.

10. Antonova N, Tsiberkin K, Podtaev S, Paskova V, Velcheva I, Chaushev N. Comparative study between microvascular tone regulation and rheological properties of blood in patients with type 2 diabetes mellitus. Clinical Hemorheology and Microcirculation. 2016;64(4):837–844. Doi: 0.3233/CH-168000,837-844.

11. Antonova N, Riha P, Ivanov I. Time dependent variation of human blood conductivity as a method for an estimation of RBC aggregation. Clinical Hemorheology and Microcirculation. 2008;(39):69–78.

12. Kaliviotis E, Ivanov I, Antonova N, Yianneskis M. Erythrocyte aggregation at non-steady flow conditions: A comparison of characteristics measured with electrorheology and image analysis. Clinical Hemorheology and Microcirculation. 2010;44(1):43–54. Doi: 10.3233/CH-2009-1251.

13. Ройтман E., Фирсов Н., Дементьева М. и др. Термины, понятия и подходы к исследованиям реологии крови в клинике. Тромбоз, гемостаз и реология. – 2000. – Т. 3, № 3. – C. 5– 12.

14. Dintenfass L. Red cell rigidity, «Tk» and filtration. Clinical Hemorheology. 1985;(5):241–244.

15. Paskova V, Antonova N, Ivanov I, Velcheva I, Chaushev N. Rheological and electrical behaviour of blood in patients with diabetes mellitus type 2. Series on Biomechanics. 2019;33(1):51–58.

16. Antonova N. Methods in hemorheology and their clinical applications. Clinical Hemorheology and Microcirculation. 2016;(64):509–515. Doi: 10.3233/CH-168001.

17. Frick P, Grossmann A, Tchamitchian P. Wavelet analysis of signals with gaps, J Math Physcs. 1998;(39):4091–4107. Doi: 10.1063/1.532485.

18. Zilberman-Kravits D, Harman-Boehm I, Shuster T, Meyerstein N. Increased red cell aggregation is correlated with HbA1C and lipid levels in type 1 but not type 2 diabetes. Clinical Hemorheology and Microcirculation. 2006; 35(4):463–471.

19. Desouky O. Rheological and electrical behavior of diabetes mellitus, Romanian J. Biophys. 2009;19(4):239–250.

20. Kruchinina MV, Gromov AA, Generalov VM, Kruchinin VN. Possible differential diagnosis of the degrees of rheological disturbances in patients with type 2 diabetes mellitus by dielectrophoresis of erythrocytes, J. Pers. Med. 2020;(10):60. Doi: 10.3390/jpm10030060.