Laser Doppler flowmetry in the assessment of skin microcirculatory disorders in patients with diabetic polyneuropathy. Part 1

Диабетическая полинейропатия (ДПН) — одно из наиболее распространенных осложнений сахарного диабета (СД), характеризующееся поражением нервных волокон и приводящее к снижению трудоспособности и качества жизни [1]. Выделяют следующие формы ДПН: 1) диффузная, включающая дистальную (сенсорную, моторную и сенсорно-моторную) и автономную нейропатию (кардиоваскулярную, гастроинтестинальную, урогенитальную, судомоторную, нарушение распознавания гипогликемий); 2) мононейропатии; 3) радикулопатия [2]. Наиболее распространенной является диффузная сенсорно-моторная нейропатия [3]. Показано, что она диагностируется как минимум у 20% лиц с СД 1 типа в течение 20 лет от начала заболевания и у 10–15% людей с впервые выявленным СД 2 типа. При этом через 10 лет после манифестации это осложнение развивается у 50% пациентов [4].

Описан патогенетический порочный круг: поражение микроциркуляции приводит к ДПН, которая, в свою очередь, способствует ухудшению регуляции вазодилатации и вазоконстрикции, вызывая дальнейшее повреждение нервов [5]. Таким образом, патогенез ДПН включает разнообразные сосудистые и метаболические нарушения. К ним относится эндотелиальная дисфункция, которая может быть важным фактором, влияющим на развитие как микроангиопатических, так и нейропатических осложнений при СД [6; 7]. Анализ микроциркуляции может быть полезен для изучения функции эндотелия, отражающей гомеостаз сердечно-сосудистой системы [8], а также понимания динамики и механизмов изменений, влияющих на нервные волокна, микрососудистое русло и их взаимодействие между собой.

К методам, которые позволяют объективно оценивать нарушения микроциркуляции, относится лазерная допплеровская флоуметрия (ЛДФ) [9]. Она основана на измерении допплеровского сдвига, вызванного рассеянием когерентного монохроматического света движущимися клетками крови [10]. Полученный сигнал пропорцио-

нален произведению средней скорости и концентрации эритроцитов и называется индексом перфузии [11]. Для оценки микроциркуляции наиболее доступной считается кожа, которая является самым большим органом, отражающим системное функционирование микрососудистого русла [12].

Исследование кожной микроциркуляции с помощью метода ЛДФ проводится как в состоянии покоя (без применения провокационных воздействий на систему микроциркуляции), так и с применением функциональных проб (тепловой, окклюзионной, фармакологических и др.). Тема первой части обзора посвящена анализу литературных источников, описывающих изменения микрогемодинамики в покое у лиц с ДПН. Обычно анализируются либо непосредственно уровень кровотока в покое (базовая перфузия), либо микроциркуляторные ритмы (физиологические колебания микроциркуляции в коже), этому и будет посвящен обзор. Исследованию реактивности микрососудистого русла на фоне функциональных проб будет посвящена вторая его часть.

Патогенез диабетической полинейропатии

Ключевым компонентом патологических механизмов развития ДПН, является гипергликемия, приводящая к многочисленным изменениям в организме.

Углеводы — это важные субстраты для получения энергии в клетке. Однако, если они присутствуют в избыточном количестве, то не могут быть полностью расщеплены в ходе реакций полного окисления. Стоит отметить, что нервная ткань является инсулин-независимой, поэтому в неё свободно поступает большое количество глюкозы. Её избыток не может использоваться для синтеза АТФ из-за перегрузки ферментов гликолиза и цикла Кребса, поэтому он вступает в полиоловый путь метаболизма, превращаясь в конечном результате в сорбитол с помощью альдозоредуктазы [13]. Образующиеся молекулы многоатомного спирта накапливаются в клетке и повышают внутри неё осмолярность, что стимулирует поступление большого количества воды. Возникает набухание и повреждение шванновских клеток и нервных волокон. Также в результате полиолового пути метаболизма глюкозы используется донор водорода НАДФН, поэтому он становится менее доступным для других биологических процессов, таких как синтез NO и восстановление глутатиона [14]. Снижение глутатиона, который является антиоксидантом, приводит к увеличению активных форм кислорода, что усиливает окислительный стресс и повреждение клеток [14].

Кроме того, глюкоза реагирует с аминовыми остатками белков и нуклеиновых кислот без участия каких-либо ферментов с образованием конечных продуктов гликирования [15]. Этот процесс приводит к изменению конфигурации и функций молекул, сшиванию компонентов внутри- и внеклеточного матрикса, из-за чего нарушается работа клеток. Например, гликирование коллагена и эластина вызывает образование меж- и внутримолекулярных связей, тем самым повышая жесткость кровеносных сосудов и уменьшая их способность к расширению. Взаимодействие глюкозы с факторами свертывающей системы и поверхностью форменных элементов крови может усиливать тромбообразование и атеросклероз. Гликирование ДНК увеличивает экспрессию некоторых факторов (VEGF, MCP-1 и ICAM-1), влияющих на жизнедеятельность различных клеток. Ковалентное связывание сахаров с тубулином ингибирует ГТФ-зависимую полимеризацию, нарушая аксональный транспорт [16]. Взаимодействие продуктов гликирования со специальными рецепторами приводит к активации ядерного фактора kB (NF-kB) и НАДФH-оксидазы, что вызывает сужение сосудов, воспаление и дегенерацию нейронов [14].

При СД также снижается количество миоинозитола, который используются для поддержания в нейронах пониженной концентрации ионов натрия, необходимой для работы Na+, K+-АТФазы [14]. Нарушение работы этого фермента приводит к снижению скорости нервной проводимости и отсутствию нормальных ответов на раздражители [17]. В нейронах ганглиев задних корешков большое количество глюкозы и жирных кислот усиливает продукцию НАДH и ФАДH2 во время гликолиза и цикла трикарбоновых кислот. Они стимулируют комплексы электронно-транспортной цепи, при этом образуются активные формы кислорода, которые вызывают окислительный стресс, стимулируют протеинкиназу C [18], митоген-активируемую протеинкиназу, Jun-N-терми-нальную киназу и NF-kB, что приводит к продукции многочисленных провоспалительных цитокинов и хемокинов [19]. Данные изменения способствуют интенсификации апоптоза, усиливая повреждение нейронов.

В результате процессов, описанных выше, глюкоза в избыточном количестве повреждает сосуды, кровоснабжающие нервы, приводя к уменьшению образования NO-синтазы, дисфункции эндотелия, недостаточной вазомоторной реакции на эндотелий-зависимые стимулы, гиалинизации сосудистой стенки, снижении плотности капилляров, увеличению жесткости прекапиллярных сосудов, утолщению базальной мембраны, ишемии и гипоксии [6; 7]. Также увеличивается проникновение белков плазмы в межклеточное пространство, что приводит к увеличению интерстициального давления и сдавлению нервных волокон. Ишемия вызывает повреждение нерва и нарушение его функции. Кроме того, сама по себе нейропатия может вносить вклад в изменение работы микрососудистого русла, в основном из-за повреждения С-волокон [7]. Существует так называемый «порочный» круг: нарушение перфузии вызывает дисфункцию периферических нервов, что приводит к нарушению регуляции микроциркуляции и, как следствие, к повреждению нервов [5]. Таким образом, уровень перфузии, который можно зарегистрировать с помощью ЛДФ, может отражать изменения нервных волокон при СД.

Оценка базового кожного кровотока при ДПН

Предположение об увеличении кровотока по артери-оло-венулярным шунтам и анастомозам и его связи с развитием синдрома диабетической стопы было выдвинуто еще в 80-х гг. XX века [20]. Однако оставалось неясным, происходит это нарушение вследствие дефекта нервных волокон или является отражением микрососудистого повреждения. В исследовании Jorneskog G. было показано, что по сравнению со здоровыми лицами у пациентов с СД 1 типа как с ДПН и микрососудистыми осложнениями, так и без них выявлено снижение капиллярного кровотока, измеренного посредством капилляроскопии — микроскопии, позволяющей оценить морфологию, плотность капилляров и скорость движения крови [21]. В то же время между этими группами не обнаружено различий кожной перфузии с помощью ЛДФ [21], который, как считается, регистрирует кровоток не только в капиллярах, но и в артериолах, метартериолах и венулах [22]. Однако авторы изучали комплексный вклад поздних осложнений СД, но не акцентировали внимание на ДПН.

В исследовании Netten P.M. и соавт. выявлено увеличение перфузии, оцененной методом ЛДФ, при СД 1 типа и ДПН (26,2±2,2 ПЕ) по сравнению со здоровыми лицами (18,6±2,8 ПЕ, p<0,05) и пациентами с СД без ДПН (16,1±2,0 ПЕ, p<0,01). По результатам капилляроскопии при ДПН были так же выше количество капилляров (10,2±0,6/0,5 мм2) и капиллярный кровоток (0,32±0,05 мм/с), чем в группе пациентов без нейропатии (8,7±1,2/0,5 мм2 и 0,23±0,03 мм/с, p<0,05) и контрольной группе (8,3±0,3/0,5 мм2 и 0,23±0,02 мм/с) [23]. Авторы сделали предположение, что это свидетельствует в пользу гипердинамической гипотезы развития ДПН и диабетических язв: увеличение капиллярного кровотока приводит к усилению фильтрации, отеку тканей и сдавлению нервов [23]. Однако позже обнаружено, что у лиц с СД 2 типа и ДПН кровоток, измеренный с помощью видеокапилляроскопии, был ниже, чем у пациентов без ДПН: 222 и 313 мкм/с, соответственно (р<0,03) [24]. Эти нарушения были наиболее выражены у лиц с ДПН и язвой стопы в анамнезе. Авторы заключают, что ДПН при СД 2 типа приводит к увеличению шунтирующего кровотока, но из-за потери прекапиллярными резистентными сосудами способности к расширению увеличения капиллярного кровотока не наблюдается [24]. Jan Y.K. и соавт. показали, что кожная перфузия, измеренная с помощью ЛДФ, как на тыльной, так и на подошвенной поверхности стопы выше у 18 пациентов с СД 2 типа и ДПН по сравнению с 8 здоровыми добровольцами (p<0,05) [25].

Таким образом, в двух исследованиях авторы обнаружили увеличение перфузии, измеренное методом ЛДФ в покое, при СД и ДПН [23; 25]; в одном исследовании различий не было выявлено [21]. Тогда как данные, полученные с помощью видеокапилляроскопии, оказались разнонаправленными. Стоит отметить, такие различия могут быть обусловлены тем, что метод ЛДФ основан на другом принципе и, в отличие от капилляроскопии, позволяет регистрировать кровоток не только в капиллярах, но и в артериолах, метартериолах и венулах. Также неоднозначные результаты могут быть связаны с разной степенью нарушения кровоснабжения в зависимости от тяжести течения СД, метрологическими и методологическими отличиями в проведении исследований. В описанных работах не исследовалась ассоциация выраженности поражения нервных волокон и уровня базовой перфузии. Таким образом, измерение кровотока в покое не всегда позволяет получить однозначный ответ на поставленные в исследовании вопросы, что может быть связано с большой индивидуальной вариабельностью базовой перфузии, которая зависит от многих факторов: пола, возраста, этнических различий [26], времени суток и года, приёма пищи [27], кофеин-содержащих напитков [28], психоэмоционального состояния [29]. Для повышения информативности измерения часто применяются различные методы обработки сигнала ЛДФ и функциональные тесты, что позволяет снизить вариабельность параметров микроциркуляции и оценить состоятельность регуляторных механизмов [30].

Анализ ритмов микроциркуляции при ДПН

В исследованиях часто используется анализ ритмов кожной микроциркуляции — периодических или спонтанных колебаний уровня перфузии, которые связаны с различными механизмами регуляции. Для этого к полученному сигналу применяется Вейвлет-преобразование, позволяющее выделять частотные интервалы, которые связаны с работой определенной структуры: сердца (пульсовая волна — 0,8–1,6 Гц), дыхательной системы (0,15–0,4 Гц), миоцитов сосудов (миогенный ритм, вазомоции; 0,07–0,15 Гц), нервов (нейрогенный ритм; 0,02–0,052 Гц) и эндотелия (0,0095-0,02 Гц; 0,01 Гц — NO-зависимая активность; 0,007 Гц — NO-независимая активность, вероятно, простагландин-зависимая) [22; 31; 32].

В исследовании Sun P.C. и соавторов сравнивались колебания перфузии на ноге у здоровых лиц (n = 25) и у 3-х групп пациентов с СД 2 типа: без ДПН (n = 26), с субклинической (n = 27) и клинической ДПН (n = 24). Показано, что амплитуда эндотелиальных ритмов была ниже у пациентов с ДПН по сравнению с пациентами без ДПН и контрольной группой (р<0,05). Также снижение нейрогенных колебаний ассоциировано с повышением шанса наличия ДПН у пациентов с СД (отношение шансов = 3,51 (95% доверительный интервал = 1,19–10,31), p = 0,02) [33]. В другой работе данный коллектив изучал изменение ритмов микроциркуляции при судомоторной дисфункции (автономная ДПН, клинически проявляющаяся ангидрозом конечностей и гипергидрозом тела и лица). Функция потоотделения оценивалась путем измерения кожного симпатического ответа. Сравнивалась микроциркуляция в 3 группах: без судомоторной дисфункции (n = 27), с судомоторной дисфункцией (n = 23) и в группе риска развития диабетической стопы

— с трещинами на коже (n = 18). Общий спектр колебаний (усредненный по времени в интервале от 0,0095 до 0,145 Гц) и эндотелиальный ритм были снижены только в группе риска. Пациенты без симпатического кожного ответа имели более низкую амплитуду нейрогенного ритма (р<0,05), но более высокий миогенный ритм (р<0,01), чем группа с его наличием [34]. Таким образом, автономная ДПН обнаруживается у пациентов с СД даже без клинических признаков. Авторы считают, что обнаружение изменений микроциркуляторных ритмов позволит выявлять группы риска и предупреждать развитие опасных осложнений [34].

В работе Meyer M. и соавт. изучалась зависимость ритмов микроциркуляции от кардиоваскулярной автономной нейропатии (КАН) при СД 1 (n = 20) и 2 типа (n = 22). Снижение амплитуды миогенного ритма чаще встречалось при отклонении хотя бы одного теста на КАН, по сравнению с нормальными показателями (82,4% против 47,2%, р = 0,035). Амплитуда ритма была ниже у пациентов с СД 1 типа с нарушенной вариабельностью сердечного ритма (0,03±0,03 мм/с против 0,20±0,07 мм/с; p = 0,027). Авторы считают, что снижение ритма 0,1 Гц — ранний признак ДПН, поскольку он коррелирует с признаками КАН [35]. Lefrandt J.D. и соавт. сравнивали ритмы на нижней конечности в 3-х группах: СД и ДПН (n = 18), СД без ДПН (n = 18), здоровые лица (n = 18). Нейрогенный симпатический ритм (0,04 Гц) был ниже при ДПН, чем у пациентов без ДПН и здоровых людей (р<0,001) [36].

Таким образом, амплитуда нейрогенного ритма микроциркуляции уменьшается при поражении нервных волокон. Однако при ДПН обнаружено снижение и других ритмов, например, эндотелиального и миогенного, этому авторы не дают точного объяснения. Изучение ритмов часто применяется при исследовании кожной микроциркуляции, однако остаются вопросы, связанные с их научной интерпретацией и практическим применением выявляемых феноменов [37].

Заключение

Исследования, посвященные изучению взаимосвязи ДПН и изменений кожной микроциркуляции, начались в 1980-х гг. и продолжаются до сих пор, так как ответы на многие вопросы не были получены. Показано, что поражение нервов отражается на перфузии кожи, однако неизвестно, в какой последовательности происходят повреждения: сначала вовлекаются сосуды, из-за чего нарушается питание нервной ткани, или нервные волокна, что способствует изменению регуляции кровотока. Ряд исследований демонстрирует, что метод ЛДФ позволяет выявлять нарушения кожной микроциркуляции у пациентов с ДПН. Однако, несмотря на его активное применение в научных работах, он так и не вошел в широкую клиническую практику [10]. Возможно, это обусловлено тем, что ЛДФ не является совершенным методом, а получаемый конечный сигнал обладает высокой вариабельностью

[10; 30; 38; 39]. Вероятно, повысить его информативность можно при сочетании с другими методами оценки сердечно-сосудистой системы (фотоплетизмография, транскутанная оксиметрия, капилляроскопия, конфокальная микроскопия роговицы, исследование скорости пульсовой волны и др.) [40]. Кроме того, широкую распространенность в настоящее время получила оценка реактивности кожного микрососудистого русла в ответ на функциональные пробы (температурные, фармакологические, окклюзионные, дыхательные, ортостатические и другие), которые точнее, чем базовая перфузия, отражают изменения регуляции кровоснабжения. Эта тема будет подробно разобрана во второй части обзора.

Результаты исследований позволяют предположить, что комбинация ЛДФ с другими способами диагностики поражения нервной системы может улучшить динамическое наблюдение за состоянием пациентов с СД. Таким образом, взаимосвязь нарушений кожной микроциркуляции и ДПН демонстрирует перспективы разработки нового подхода к диагностике и оценке выраженности функциональных нарушений нервных волокон при СД.

Источник финансирования. Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта Президента Российской Федерации, внутренний номер гранта МК-1786.2020.7 (соглашение № 075-15-2020-354).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов (The authors declare no conflict of interest).

(In Russ).]

(In Russ).] doi: 10.18786/2072-0505-2016-44-2-249-259.