ANALYSIS OF THE AMPLITUDE-FREQUENCY SPECTRUM OF FLUCTUATIONS OF BLOOD FLOW IN CHILDREN WITH TYPE 1 DIABETES

Full Text

Type 1 diabetes mellitus, microcirculatory disorders, diabetic microangiopathy, laser Doppler flowmetry. Сахарный диабет типа 1 (СД 1) в детском и подростковом возрасте протекает тяжело, со склонностью к прогрессированию и сопровождается глубокими нарушениями обменных процессов и микроциркуляции [1]. Специфические дегенеративные изменения развиваются во всех элементах сосудистой стенки с ослаблением микроцир-куляторной ауторегуляции [4]. С помощью метода лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) возможно неинвазивно выделить и проанализировать регуляторные факторы, контролирующие микрогемодинамику [3]. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучить особенности амплитудно-частотного спектра кровотока у детей с СД 1. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ В исследование были включены 63 ребенка (33 мальчика и 30 девочек) в возрасте от 10 до 17 лет с верифицированным диагнозом СД 1. Средний возраст больных составил (13,19 ± 3,93) лет, средняя длительность заболевания - (4,24 ± 3,47) года, средний возраст дебюта СД-(7,75 ± 4,44) лет. Дети были разделены на 2 группы в зависимости от стажа заболевания: в первую группу вошли 33 ребенка (17 мальчиков и 16 девочек) с длительностью СД 1 до 3 лет, во вторую группу - 30 детей с длительностью заболевания более 3 лет (16 мальчиков и 14 девочек). Контрольную группу, сопоставимую по возрасту и полу, составили 26 практически здоровых детей. Для исследования состояния микроциркуляторного русла использовался метод ЛДФ с помощью двухканального лазерного допплеровского флоуметра ЛАКК-ОП (НПП «ЛАЗМА», Россия, Москва). Первый датчик устанавливался на тыльную поверхность предплечья в зоне Захарьина - Геда-зону без артериовенозных анастомозов (АВА), второй - на ладонной поверхности дистальной фаланги 2 пальца кисти (зона с АВА). Исследование проводилось в положении лежа в стандартных условиях (при одинаковой температуре воздуха, в одинаковое время суток). Сигнал записывался в течение 10 минут. Проводилась оценка базального кровотока с определением показателей: средней перфузии (М), среднего колебания перфузии (s) и коэффициента вариации (Kv). Анализировался амплитудно-частотный спектр колебаний перфузии с использованием вейвлет-преобразования. Оценивалась амплитуда колебаний в функциональных частотных диапазонах: эндотелиальной активности (Аэ), нейрогенной активности (Ан), миоген-ной активности (Ам), респираторного ритма (Ад) и кардиоритма (Ас). Проводилось нормирование амплитуд колебаний относительно средней модуляции кровотока ^/3s) и средней перфузии (А/М). Вычислялся нейрогенный тонус (НТ), миогенный тонус (МТ), эндотелиально-зависимый компонент тонуса (ЭТ), а также показатель внутрисосудистого сопротивления (ВСС) и показатель шунтирования (ПШ) по стандартной методике [3]. Статистическая обработка полученных результатов проводилась на персональном компьютере (IntelCore i7-3612QM, 2,1 GHz) с использованием статистического пакета STATISTICA 10.0 (StatSoft, Tulsa, USA). Характер распределения значений количественных признаков оценивался с помощью критерия Шапиро-Уилка. Результаты представлены в виде медианы (Ме) и ин-терквартильного размаха [25-й и 75-й процентили]. 58 Выпуск 3 (59). 2016 Наличие статистически значимого различия количественного признака в нескольких несвязанных группах определялось с помощью критерия Крускала-Уоллиса с последующей оценкой критерием Манна-Уитни с поправкой Бонферрони. Статистически значимыми считались различия при p < 0,05. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Показатели базовой микроциркуляции и амплитудно-частотного спектра кровотока у детей с СД 1 при регистрации в зоне Захарьина - Геда представлены в табл. 1. У детей со стажем заболевания менее 3 лет (1-я группа) при оценке базовой микроциркуляции в зоне Захарьина - Геда выявлено статистически значимое повышение среднеквадратического отклонения колебаний перфузии (ст) (р = 0,02) без значимого различия показателей средней перфузии (М) и коэффициента вариации (Kv) относительно контрольной группы. При этом не выявлено статистически значимых отличий в активных тонус-формирующих диапазонах (Аэ, Ан, Ам). Однако отмечалась тенденция к повышению коэффициентов Аэ/М и Ам/М, характеризующих напряженность эндотелиального и миогенного механизмов регуляции кровотока. При оценке пассивных механизмов регуляции кровотока у детей на ранних стадиях заболевания наблюдалось уменьшение степени выраженности колебаний кардиоритма (Ас/3ст) (р = 0,008) в сочетании с повышенной напряженностью регуляции кровотока со стороны респираторных колебаний (Ад/М) (р = 0,046). При этом отмечалось выраженное снижение отношения Ас/Ад по сравнению с группой контроля (р = 0,0003). Полученные результаты позволяют говорить об отсутствии выраженных изменений перфузии у детей с СД 1 со стажем заболевания менее трех лет при регистрации ЛДФ-граммы в зоне Захарьина - Геда. Повышение модуляции кровотока за счет преимущественной активации пассивных механизмов регуляции говорит о начальных признаках застойно-гиперемической формы расстройства микроциркуляции у данной категории больных [3]. При анализе базовой микроциркуляции в зоне Захарьина - Геда у детей с СД 1 со стажем заболевания более 3 лет (2-я группа) наблюдалось повышение средней перфузии (р=0,034) в сочетании со снижением коэффициента вариации (р = 0,02) относительно контрольной группы и снижение среднеквадратического Таблица 1 Показатели базовой микроциркуляции и амплитудно-частотного спектра колебаний кровотока у детей с СД 1 при регистрации в зоне Захарьина - Геда (зона без АВА) Показа тель Контрольная группа (n = 26) Г руппа 1 Стаж СД1 менее 3 лет (n = 33) Группа 2 Стаж СД1 более 3 лет (n = 30) Значение р M 5,37 [3, 9; 6, 21] 5,6 [4, 5; 6, 68] 6,64 [4, 36; 8, 71]* р1-3 = 0,034 ст 0,86 [0, 7; 0, 97] 1,09 [0, 82; 1, 56]* 0,845 [0, 7; 0, 96]** р 1-2 = 0,02; р2-э = 0,035 Kv 15,94 [13, 36; 20, 62] 27,06 [14, 97; 28, 71] 12,89 [9, 81; 16, 34]*,** р1-э = 0,02; р2-3 = 0,0004 Аэ 0,23[0, 19; 0, 37] 0,3[0, 18; 0, 42] 0,16 [0, 12; 0, 21]*,** р1_3 = 0,008; р2-э = 0,006 ЭТ 3,32 [2, 86; 4, 0] 4,22 [3, 03; 5, 1] 4,67 [3, 38; 6, 08]* р1-3 = 0,004 Аэ/3ст 10,02 [8, 31; 11, 68] 7,91 [6, 52; 10, 99] 7,16 [5, 52; 9, 95]* р1-3 = 0,04 Аэ/М 4,36 [3, 54; 7, 82] 5,54 [2, 31; 9, 93] 2,61 [1, 6; 4, 18] *,** р1_3 = 0,013; р2-3 = 0,019 Ан 0,26 [0, 21; 0, 4] 0,28 [0, 19; 0, 6] 0,21 [0, 16; 0, 3] НТ 3,24 [2, 3; 3, 57] 3,89 [2, 6; 6, 09] 3,87 [2, 87; 4, 29] Ан/3ст 10,26 [9, 33; 14, 44] 8,55 [5, 5; 12, 82] 8,62 [7, 81; 11, 67] Ан/М 6,07 [4, 78; 6, 83] 5,07 [3, 8; 10, 72] 3,62 [1, 84; 6, 88] Ам 0,27 [0, 19; 0, 42] 0,4 [0, 24; 0, 6] 0,23 [0, 17; 0, 34] МТ 3,2 [2, 69; 3, 58] 3,63 [2, 22; 6, 09] 3,29 [2, 19; 4, 88] Ам/3ст 10,43 [9, 28; 12, 37] 9,19 [5, 5; 14, 96] 7,84 [5, 97; 13, 63] Ам/М 5,64 [3, 46; 8, 38] 7,45 [4, 43; 11, 58] 2,66 [1, 95; 6, 5]** р2-3 = 0,02; р1-3 = 0,073 Ад 0,17 [0, 11; 0, 24] 0,22 [0, 17; 0, 38]* 0,185 [0, 13; 0, 26] р1-2 = 0,014 Ад/3ст 5,57 [4, 57; 7, 04] 6,72 [5, 16; 10, 43] 7,74 [6, 57; 10, 04]* р1-3 = 0,007 Ад/М 2,88 [2, 15; 4, 36] 4,89 [3, 14; 6, 07]* 3,3 [2, 98; 3, 52] р1-2 = 0,046 Ас 0,3 [0, 25; 0, 4] 0,26 [0, 22; 0, 5] 0,26 [0, 24; 0, 51] Ас/3ст 12,01 [10, 47; 15, 82] 8,5 [6, 72; 11, 75]* 14,02 [11, 03; 18, 29]** р1-2 = 0,008; р2-3 = 0,0003 Ас/М 6,17 [5, 01; 8, 57] 6,07 [3, 56; 8, 64] 5,62 [3, 25; 8, 94] Ас/Ад 2,13 [1, 71; 3, 29] 1,26 [1, 0; 1, 64]* 1,7 [1, 22; 2, 35]** р1-2 = 0,0003; р2-3 = 0,021 ПШ 0,963 [0, 95; 1, 08] 0,92 [0, 65; 1, 17] 0,94 [0, 88; 1, 09] ВСС 0,57 [0, 56; 0, 64] 0,46 [0, 38; 0, 63] 0,66 [0, 59; 0, 85]*,** р1_3 = 0,02; р2-3 = 0,003 *р < 0,05 - статистически значимые различия с контрольной группой; **p < 0,05 - статистически значимые различия с группой 1. Выпуск 3 (59). 2016 59 ЩШгорСз [ЩсмеТКЩ отклонения перфузии и коэффициента вариации при сравнении с 1 -й группой (р = 0,035; р = 0,0004). Анализ амплитудно-частотного спектра ЛДФ-грам-мы у детей 2-й группы показал статистически значимое снижение эндотелиальной активности (Аэ, Аэ/3ст, Аэ/М) в сравнении с группой контроля. Выявлено снижение регуляции кровотока со стороны эндотелиальной и ми-огенной активности (Аэ/М, Ам/М) при увеличении стажа заболевания (р = 0,019; р = 0,02). При этом наблюдалось выраженное увеличение эндотелиально-зависимого компонента микрососудистого тонуса (р = 0,004). Также отмечалось увеличение степени выраженности респираторных и сердечных колебаний по отношению к среднему колебательному процессу (Ад/3ст; Ас/3ст) (р = 0,007; р = 0,021) и увеличение ВСС (р = 0,003). Анализ ЛДФ-грамм, полученных при записи в зоне Захарьина - Геда у детей с СД 1 со стажем более 3 лет, позволяет сделать вывод об истощении компенсаторных механизмов при прогрессировании заболевания за счет уменьшения вклада активных тонус-формирующих факторов и увеличения амплитуд дыхательных и сердечных ритмов, что в сочетании с увеличением ВСС говорит о прогрессирующих микроциркуляторных нарушениях. В табл. 2 представлены показатели базовой микроциркуляции и амплитудно-частотного спектра кровотока у детей с СД 1 при регистрации в ладонной поверхности дистальной фаланги 2 пальца кисти (зона с АВА). При анализе базовой микроциркуляции в зоне, богатой АВА, у детей со стажем заболевания менее 3 лет не выявлено статистически значимого различия с показателями контрольной группы. При этом наблюдалось снижение эндотелиально-зависимого компонента тонуса (р = 0,012). В амплитудно-частотном спектре выявлена тенденция к повышению активности в тонус-фор-мирующих диапазонах, однако статистически значимой разницы с контрольной группой не наблюдалось. Базовая микроциркуляция у детей с СД 1 со стажем заболевания более 3 лет характеризовалась снижением средней перфузии (р = 0,042) и повышением коэффициента вариации (р = 0,049) при сравнении с контрольной группой, а также повышением среднеквадратического отклонения перфузии при сравнении с 1-й группой (р = 0,039). При анализе амплитудно-частотного спектра ЛДФ-граммы у детей с СД 1 при увеличении стажа заболевания наблюдалось выраженное снижение Таблица 2 Показатели базовой микроциркуляции и амплитудно-частотного спектра колебаний кровотока у детей с СД 1 при регистрации в зоне ладонной поверхности дистальной фаланги 2 пальца кисти (зона, богатая АВА) Показа тель Контрольная группа (n = 26) Группа 1 Стаж СД1 менее 3 лет (n = 33) Группа 2 Стаж СД1 более 3 лет (n = 30) Значение р M 19,52 [16,43; 20,681 17,12 [14,21; 21,571 15,42 [12, 77; 19, 4]* р1-3 = 0,042 ст 2,13 [1, 6; 2, 68] 1,83 [1,49; 2,141 2,64 [1, 99; 3, 34]** Д2-3 = 0,039 Kv 11,07 [7, 12; 19, 49] 11,87 [7,02; 14,191 19,07 [8, 76; 30, 17]*,** р1-3 = 0,049; р2-3 = 0,027 Аэ 0,56 [0,33; 1,111 0,59 [0,23; 0,931 0,79 [0,32; 1,251 ЭТ 3,34 [2,61; 3,821 1,49 [0, 83; 4, 57]* 3,29 [2, 67; 5, 27]** р1-2 = 0,012; р2-3 = 0,011 Аэ/3ст 9,98 [8, 72; 12, 77] 10,39 [6,67; 13,131 10,14 [6,31; 12,471 Аэ/М 2,71 [1,42; 6,331 3,49 [1,11; 6,551 5,08 [2,81; 10,991 Ан 0,59 [0,37; 1,071 0,61 [0,27; 1,071 0,76 [0,46; 1,391 НТ 3,88 [2,71; 4,541 2,84 [2,07; 4,691 3,3 [2,01; 5,231 Ан/3ст 8,57 [7,35; 12,281 11,76 [7,12; 16,081 10,19 [6,33; 16,561 Ан/М 2,71 [1,89; 6,091 3,61 [1,3; 6,01 5,87 [2,42; 11,71 Ам 0,52 [0,38; 0,991 0,7 [0,3; 0,971 0,5 [0,28; 0,651 МТ 4,24 [2,99; 4,641 3,82 [2,31; 4,971 5,5 [4, 04; 7, 3]*,** р1-э = 0,021 ; р2-3 = 0,0006 Ам/3ст 7,84 [7,2; 11,131 8,72 [6,72; 14,441 6,06 [4, 56; 8, 19]*,** р1_3 = 0,016; р2-3 = 0,0004 Ам/М 3,58 [1,69; 6,031 3,23 [1,39; 6,211 3,39 [1,89; 5,091 Ад 0,29 [0,21; 0,341 0,25 [0,18; 0,31 0,31 [0,23; 0,381 Ад/3ст 4,54 [3,71; 5,551 4,67 [3,28; 6,071 4,44 [2,85; 6,361 Ад/М 1,48 [1,14; 2,041 1,44 [1,06; 1,991 1,7 [1,35; 2,691 Ас 0,56 [0,42; 0,841 0,6 [0,42; 0,981 0,66 [0, 59; 1, 63]* р1-3 = 0,05 Ас/3ст 8,58 [7,4; 12,371 10,94 [8,73; 15,561 12,21 [7,82; 17,131 Ас/М 3,26 [2,85; 4,31 3,93 [2,19; 6,251 5,35 [2, 95; 11, 77]* р1-3 = 0,028 Ас/Ад 2,09 [1,5; 2,721 2,5 [2,18; 3,231 2,71 [2, 0; 4, 71]* р1-3 = 0,048 ПШ 1,03 [0,91; 1,171 1,1 [0,9; 1,371 1,32 [0,96; 2,21 р1-3 = 0,053 ВСС 0,41 [0,29; 0,521 0,46 [0,43; 0,611 0,54 [0,32; 0,781 *р < 0,05 - статистически значимые различия с контрольной группой; **р < 0,05 - статистически значимые различия с группой 1. 60 Выпуск 3 (59). 2016 миогенной активности микрососудов (р = 0,0004), повышение миогенного тонуса (0,0006) и эндотелиальнозависимого компонента тонуса (р = 0,011). Также выявлено повышение показателя шунтирования крови у данной категории больных (р = 0,053). При оценке пассивных механизмов регуляции кровотока у детей 2-й группы обнаружено увеличение напряженности регуляции кровотока со стороны сердечных колебаний (р = 0,028) и повышение отношения Ас/Ад при сравнении с группой контроля (р = 0,048). Полученные результаты свидетельствуют об усилении вазомоторных механизмов регуляции тканевого кровотока за счет эндотелиальной активности у больных со стажем СД 1 менее трех лет и снижении амплитуд колебаний в тонус-формирующем диапазоне при увеличении стажа заболевания. Повышение миогенного тонуса в сочетании с увеличением показателя шунтирования у детей со стажем заболевания более трех лет свидетельствуют о повышении тонуса метартериол и прекапи-лярных сфинктеров в микроциркуляторном русле и, как следствие, снижении нутритивного кровотока. Увеличение отношения Ас/Ад в сочетании со снижением перфузии говорит о признаках застойно-ишемической формы расстройства микроциркуляции в дистальных отделах верхних конечностей у данной категории больных [3]. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Нарушения микроциркуляции у детей с СД 1, выявленные с помощью лазерной допплеровской фло-уметрии, имеют стадийный характер. 2. У детей с СД 1 со стажем заболевания менее трех лет наблюдается увеличение средней модуляции кровотока преимущественно за счет пассивных механизмов регуляции кровотока в зоне без АВА и снижение эндотелиально-зависимого компонента тонуса в зоне, богатой АВА. 3. При увеличении стажа заболевания наблюдается уменьшение амплитуд активных тонусформирующих факторов в эндотелиальном и миогенном диапазонах и увеличение амплитуд дыхательных и сердечных ритмов в сочетании с увеличением ВСС в зоне без АВА. 4. У детей с СД 1 со стажем более 3 лет выявлено повышение миогенного и эндотелиально-зависимого компонента сосудистого тонуса и признаки застойноишемической формы расстройства микроциркуляции в дистальных отделах верхних конечностей.

About the authors

N. V. Malyuzhinskaya

The Volgograd State Medical University

K. V. Kozhevnikova

The Volgograd State Medical University

Email: kozhevnikova .kv@yandex .ru

O. V. Polyakova

The Volgograd State Medical University

A. N. Zhidkih

The Volgograd State Medical University

References

Supplementary files