Śródbłonek naczyniowy człowieka pełni funkcje strukturalne i funkcjonalne w organizmie. W przekrojach histologicznych śródbłonek wydaje się mały, składający się z cienkiej warstwy komórek o grubości 1-2 mikronów, umieszczonych na warstwie komórek mięśni gładkich (media) i grubej warstwie tkanki łącznej (przydanka). Traktowany jako całość, śródbłonek zapewnia szeroki obszar wymiany informacji między krwią a tkanką mięśni gładkich naczyń krwionośnych. Według jednego z szacunków, pole przekroju poprzecznego 700m2 i masa 1000-1500 gramów u mężczyzny o wadze 70 kg jest porównywalne pod względem masy z wątrobą1. Zdrowy śródbłonek pozwala na mechaniczną i chemiczną transdukcję sygnału w celu utrzymania homeostazy naczynia krwionośnego. Dysfunkcja śródbłonka jest brakiem równowagi tych mediatorów i pierwszym krokiem w chorobie naczyniowej, obecnym przed histologicznymi dowodami miażdżycy. Istnieje nieinwazyjna metoda in vivo do ilościowego określania funkcji rozszerzającej naczynia krwionośne tętnic ludzkich. Ta metoda, zależna od śródbłonka, rozszerzając naczynia krwionośne za pośrednictwem przepływu (FMD), jest szeroko stosowana w badaniach klinicznych.
Śródbłonek działa jako składnik strukturalny układu krwionośnego i wytwarza składniki macierzy zewnątrzkomórkowej, takie jak glikozaminoglikany i fibronektyna2. Długotrwałe zmiany w przepływie krwi i ostre uszkodzenie tętnicy mogą prowadzić do zmian strukturalnych. Funkcjonalnie komórki śródbłonka naczyń uczestniczą w regulacji napięcia naczyń, procesach zapalnych, przeciwzakrzepowej i przeciwzakrzepowej. Komórki śródbłonka wpływają na zwężenie naczyń krwionośnych poprzez endotelinę, podczas gdy rozszerzenie naczyń krwionośnych odbywa się za pośrednictwem tlenku azotu (NO), prostacykliny i czynnika hiperpolaryzacyjnego pochodzącego ze śródbłonka (EDHF)3-6.
Dysfunkcja śródbłonka to upośledzenie któregokolwiek z tych mediatorów i pierwszy krok w miażdżycy. Nic dziwnego, że jako mechanizm choroby wiąże się z wieloma klinicznie ważnymi schorzeniami, takimi jak choroba wieńcowa, nadciśnienie tętnicze i cukrzyca7-11. Co ważne, dysfunkcję śródbłonka można zaobserwować u osób bez zdiagnozowanej choroby sercowo-naczyniowej i jest ona predyktorem przyszłych zdarzeń sercowo-naczyniowych7,12,13. Jedna miara dysfunkcji śródbłonka, w połączeniu z wynikiem Framinghama, może dostarczyć dodatkowych informacji prognostycznych, przewyższając każdą z tych miar osobno14.
Miary dysfunkcji śródbłonka mogą obejmować bezpośrednią infuzję środka farmakologicznego. Na przykład wlew międzywieńcowy acetylocholiny w połączeniu z angiografią ilościową wykazuje rozszerzenie naczyń krwionośnych u osób z nienaruszonym śródbłonkiem. Jednak osoby z uszkodzeniem śródbłonka doświadczają paradoksalnego zwężenia naczyń krwionośnych. 15 W tętnicach obwodowych możliwa jest infuzja środka farmakologicznego z pomiarem przepływu za pomocą pletyzmografii cechometryczno-odkształceniowej16.
Czynniki, które bezpośrednio wpływają na śródbłonek i wywołują sygnał chemiczny, nazywane są zależnymi od śródbłonka środkami rozszerzającymi naczynia krwionośne. Acetylocholina, na przykład, działa na receptory muskarynowe na komórkach śródbłonka, prowadząc do zwiększenia wewnątrzkomórkowego stężenia wapnia, aktywacji syntazy tlenku azotu i rozszerzenia naczyń krwionośnych. Środki, które wpływają na rozszerzenie naczyń krwionośnych bez udziału śródbłonka, nazywane są środkami niezależnymi od śródbłonka. Nitrogliceryna, na przykład, aktywuje rozpuszczalną cyklazę guanylową i cykliczną guanozyno-3',-5'-monofazfatową (cGMP), która pośredniczy w rozszerzaniu naczyń krwionośnych w ścianie naczynia poprzez kinazy białkowe regulujące wewnątrzkomórkowe stężenie wapnia17.
Istnieje nieinwazyjna, in vivo metoda ilościowego określania dysfunkcji śródbłonka, wprowadzona przez Celermajera i współpracowników, zwana "zależnym od przepływu, zależnym od śródbłonka rozszerzeniem naczyń krwionośnych" (FMD)18. Krótko mówiąc, zmiany w przepływie krwi tętniczej otwierają wrażliwe na stres ścinający kanały jonowe w śródbłonku. Sygnał jest trandukowany przez kaskadę drugiego przekaźnika i aktywuje śródbłonkową syntazę tlenku azotu (eNOS), generując NO. Gatunek ten dyfunduje przez błonę komórkową do sąsiednich komórek mięśni gładkich (SMC). W obrębie SMC sygnał jest transdukowany, obniżając wewnątrzkomórkowe stężenie wapnia i wpływając na wazorelaksację19. Zwiększa się średnica światła tętnicy, co prowadzi do zwiększenia przepływu krwi zgodnego z równaniem Hagena-Poiseulliego. Efekt FMD można znieść poprzez podanie inhibitora syntazy NO, takiego jak monometyloarginina (L-NMMA)20.
Innowacyjna praca Celermajera i wsp. pozwoliła na użycie ultrasonografii w trybie B o wysokiej rozdzielczości do oceny zmiany średnicy tętnicy podczas reaktywnego przekrwienia, które następuje po niedokrwieniu. W tej technice człowiek leży na wznak, a średnica tętnicy ramiennej jest mierzona w płaszczyźnie podłużnej. Mankiet do pomiaru ciśnienia krwi służy do wytwarzania niedokrwienia kończyny. Po zwolnieniu mankietu do pomiaru ciśnienia krwi ponownie mierzy się średnicę tętnicy. Gwałtowna zmiana naprężenia ścinającego jest bodźcem do rozszerzenia naczyń krwionośnych za pośrednictwem NO. Proste równanie opisuje zmianę średnicy w stosunku do średnicy linii bazowej (równanie 1). Pełne omówienie parametrów tego równania, przekrwienia i średnicy linii podstawowej, można znaleźć w sekcjach Protokół i Wyniki.
W wielu badaniach stwierdzono, że procent FMD pozwala przewidzieć zdarzenia sercowo-naczyniowe u pacjenta z rozpoznaną chorobą sercowo-naczyniową21-24. Korelacja między procentową FMD w tętnicy ramiennej a FMD w tętnicach wieńcowych została ustalona przez Andersona i wsp., wykazując związek między pomiarami obwodowymi a bardziej istotnymi klinicznie zmianami niedokrwiennymi serca25. Pryszczyca nie wykazuje maksymalnego rozszerzenia naczyń krwionośnych naczynia. Aby to ocenić, po FMD może nastąpić zależne od śródbłonka, zależne od nitrogliceryny rozszerzenie naczyń krwionośnych tego samego naczynia.
Występują problemy techniczne wpływające na pomiar procentu FMD. Od czasu wprowadzenia tej techniki kilka badań wykazało wysoki stopień zmienności wewnątrzobiektowej i międzyoperatorskiej26. Wykazano, że czynniki fizjologiczne, takie jak palenie papierosów, leki przeciwnadciśnieniowe, pora dnia i stan postu, wpływają na procentowy odsetek FMD. Podobnie, wykazano, że wybory techniczne, takie jak położenie mankietu w stosunku do miejsca pomiaru i czas trwania okluzji, wpływają na pomiar27,28. Opublikowano wytyczne, które opisują obecny konsensus i pozwalają na standaryzację techniki między laboratoriami19,29.
Pomimo rozwijającego się konsensusu co do techniki, rozszerzenie naczyń krwionośnych za pośrednictwem przepływu pozostaje silnie zależne od operatora z długą krzywą uczenia się. Corretti, na przykład, zaleca ultrasonografowi wykonanie 100 skanów pod nadzorem doświadczonego badacza przed podjęciem samodzielnej pracy. Aby utrzymać odpowiedni poziom wiedzy specjalistycznej, zaleca się, aby technik wykonywał 100 skanów rocznie. Dla badaczy z małą populacją prób i ograniczonymi zasobami krzywa uczenia się stanowi barierę wejścia. W tym artykule przedstawimy metodę rozszerzania naczyń krwionośnych tętnicy ramiennej w górnej części ramienia za pośrednictwem przepływu i przedstawimy sugestie techniczne dotyczące zmniejszenia zmienności wewnątrzoperatorskiej.