1
LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS MEDICINOS AKADEMIJA
Andrius Pranskūnas
MIKROCIRKULIACIJOS TYRIMAI
SEPSIO METU EKSPERIMENTINĖMIS
IR KLINIKINĖMIS SĄLYGOMIS
Daktaro disertacija Biomedicinos mokslai,
medicina (06B)
2
Disertacija rengta 2007–2011 metais Lietuvos sveikatos mokslų universite-te, Lietuvos sveikatos mokslų universiteto ligoninėje, Leuvardeno medici-nos centre (Olandijoje).
Mokslinis vadovas
prof. dr. Vidas Pilvinis (Lietuvos sveikatos mokslų universitetas, Medicinos akademija, biomedicinos mokslai, medicina – 06B)
3
TURINYS
SANTRUMPOS ... 6
ĮVADAS ... 7
1. DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI ... 11
1.1. Darbo tikslas ... 11
1.2. Darbo uždaviniai ... 11
1.3. Darbo mokslinis naujumas ... 11
2. LITERATŪROS APŽVALGA ... 13
2.1. Mikrocirkuliacijos fiziologija ... 13
2.1.1. Apibrėžimas ir funkcijos ... 13
2.1.2. Struktūra ir išsidėstymas ... 13
2.1.3. Mikrokraujagyslių kraujotakos dėsniai ... 14
2.1.3.1. Puazeilio lygtis ... 14
2.1.3.2. Fahraeus, Fahraeus-Lindqvist ir plazmos separacijos efektai ... 15
2.1.4. Endotelis ... 15
2.1.4.1. Glikokaliksas ... 16
2.1.4.2. Šlyties stresas... 17
2.1.4.3. Azoto monoksidas ... 17
2.1.5. Eritrocitai ... 18
2.1.6. Mikrokraujagyslių kraujotakos reguliacija ... 19
2.2. Patologinės mikrocirkuliacijos apibūdinimas ... 20
2.3. Mikrocirkuliacijos tyrimo metodų apžvalga ... 21
2.3.1. Klinikinė apžiūra ir biologiniai žymekliai ... 22
2.3.2. Mikrokraujagyslių perfuzijos tyrimo metodai ... 22
2.3.2.1. Lazerinis doplermetras ... 22
2.3.2.2. Nago guolio videomikroskopija ... 23
2.3.2.3. OPS ir SDF videomikroskopija ... 23
2.3.3. Audinių įsotinimo deguonimi tyrimo metodai ... 26
2.3.3.1. Veninio kraujo hemoglobino įsotinimas deguonimi ... 27
2.3.3.2. PO2 elektrodai ... 27
2.3.3.3. Atspindžio spektroskopija ... 27
2.3.3.4. Artimosios srities infraraudonųjų spindulių spektroskopija ... 27
2.3.3.5. PCO2 matavimas ... 28
2.3.3.6. Mikrodializė ir pusiausvyros dializė ... 29
2.4. Mikrocirkuliacijos pokyčių kritinių būklių metu apžvalga ... 29
2.4.1. Sunkus sepsis ir sepsinis šokas ... 29
2.4.2. Kardiogeninis šokas ... 30
4
2.5. Atskirų medikamentų poveikio mikrocirkuliacijai sepsio metu apžvalga ... 31
2.5.1. Medikamentai, darantys įtaką sisteminei kraujotakai ... 31
2.5.1.1. Skysčiai ... 31
2.5.1.2. Eritrocitų masės transfuzija ... 31
2.5.1.3. Vazopresoriai ... 32
2.5.1.4. Vazoinotropiniai medikamentai... 32
2.5.2. Specifiniai medikamentai ... 33
2.5.2.1. Kraujagysles plečiantys medikamentai (vazodilatatoriai) ... 33
2.5.2.2. Steroidai... 34 2.5.2.3. Antikoaguliantai ... 34 2.5.2.4. Magnio druska ... 34 2.5.2.5. Vitaminas C ... 35 2.6. Apibendrinimas ... 36 3. TYRIMŲ METODIKA ... 37
3.1. Akies junginės, poliežuvio, tuščiosios ir tiesiosios žarnų gleivinės mikrocirkuliacijos tyrimų eksperimentinio sepsio metu metodika ... 37
3.1.1. Tiriamųjų apibūdinimas ... 37
3.1.2. Gyvūnų paruošimas eksperimentui... 37
3.1.3. Eksperimento protokolas ... 38
3.1.4. Matavimai ir skaičiavimai ... 38
3.2. Bandomosios skysčių infuzijos poveikio mikrocirkuliacijai ir sisteminei hemodinamikai, esant klinikiniams sumažėjusios organų perfuzijos požymiams, tyrimo metodika ... 39
3.2.1. Tiriamųjų apibūdinimas ... 39
3.2.2. Protokolas ... 40
3.2.3. Duomenų rinkimas ... 40
3.3. Magnio druskos poveikio mikrocirkuliacijai klinikinio tyrimo metodika ... 40
3.3.1. Tiriamųjų apibūdinimas ... 40
3.3.2. Protokolas ... 42
3.3.3. Duomenų rinkimas ... 42
3.4. Mikrocirkuliacijos tyrimo metodika ... 43
3.5. Statistinė duomenų analizė ... 46
3.5.1. Akies junginės, poliežuvio, tuščiosios ir tiesiosios žarnų gleivinės mikrocirkuliacijos tyrimai eksperimentinio sepsio metu ... 46
3.5.2. Bandomosios skysčių infuzijos poveikio mikrocirkuliacijai ir sisteminei hemodinamikai, esant klinikiniams sumažėjusios organų perfuzijos požymiams, tyrimas ... 47
5
4. REZULTATAI ... 48
4.1. Akies junginės, poliežuvio, tuščiosios ir tiesiosios žarnų gleivinės mikrocirkuliacijos tyrimų eksperimentinio sepsio metu rezultatai ... 48
4.1.1. Mikrokraujagyslių pasiskirstymo akies junginėje, poliežuvyje, tuščiosios ir tiesiosios žarnų gleivinėje palyginimas atsižvelgiant į vidinį skersmenį ... 50
4.1.2. Mikrocirkuliacijos pokyčių eksperimento metu analizė ... 54
4.1.3. Poliežuvinės srities ir akių junginės, tuščiosios bei tiesiosios žarnų gleivinės mikrocirkuliacijos ryšių analizė ... 59
4.2. Bandomosios skysčių infuzijos poveikio mikrocirkuliacijai ir sisteminei hemodinamikai, esant klinikiniams sumažėjusios organų perfuzijos požymiams, tyrimo rezultatai ... 62
4.2.1. Mikrocirkuliacijos pokyčių analizė ... 63
4.2.2. Sisteminės hemodinamikos pokyčių analizė ... 66
4.2.3. Ryšio tarp sisteminės hemodinamikos ir mikrocirkuliacijos pokyčių analizė ... 74
4.3. Magnio druskos poveikio mikrocirkuliacijai klinikinio tyrimo rezultatai ... 76
4.3.1. Sisteminės hemodinamikos duomenys ... 77
4.3.2. Mikrocirkuliacijos tyrimų rezultatai ... 78
5. REZULTATŲ APTARIMAS ... 82
5.1. Akies junginės, poliežuvio, tuščiosios ir tiesiosios žarnų gleivinės mikrocirkuliacijos tyrimų eksperimentinio sepsio metu rezultatų aptarimas ... 82
5.2. Bandomosios skysčių infuzijos poveikio mikrocirkuliacijai ir sisteminei hemodinamikai, esant klinikiniams sumažėjusios organų perfuzijos požymiams, tyrimo rezultatų aptarimas ... 86
5.3. Magnio druskos poveikio mikrocirkuliacijai klinikinio tyrimo rezultatų aptarimas ... 89
IŠVADOS ... 91
PRAKTINĖS REKOMENDACIJOS ... 92
BIBLIOGRAFIJOS SĄRAŠAS ... 93
6
SANTRUMPOS
AKS – arterinis kraujo spaudimas
APACHE – ūminės fiziologinės būklės ir nuolatinės sveikatos vertinimo modelis AŠP – automatinė švirkštinė pompa
BKMT – bendrasis stambiųjų mikrokraujagyslių tankis BKT – bendrasis kraujagyslių tankis
BSI – bandomoji skysčių infuzija
BSMT – bendrasis smulkiųjų mikrokraujagyslių tankis CVS – centrinis veninis spaudimas
E. coli – Escherichia coli
EKG – elektrokardiograma
FiO2 – įkvėpiamo deguonies koncentracija
FKT – funkcionuojančių kapiliarų tankis
Mg – magnis
MgS – magnio sulfatas MŠT – minutinis širdies tūris NO – azoto monoksidas
OPS – ortogonalus poliarizacijos spektrinis metodas
PaCO2 – anglies dvideginio dalinis slėgis (mm Hg) arteriniame kraujyje
PaO2 – deguonies dalinis slėgis (mm Hg) arteriniame kraujyje
PCO2 – anglies dvideginio dalinis slėgis
PEEP – teigiamas slėgis iškvėpimo pabaigoje pH – šarmų ir rūgščių pusiausvyros rodiklis PKP – perfuzuojamų kraujagyslių proporcija PKPS – plaučių kapiliarų pleištinis spaudimas PKT – perfuzuojamų kraujagyslių tankis PO2 – deguonies dalinis slėgis
PSMP – perfuzuojamų smulkiųjų mikrokraujagyslių proporcija PSMT – perfuzuojamų smulkiųjų mikrokraujagyslių tankis
ScvO2 – centrinis veninis kraujo hemoglobino įsotinimas deguonimi
SDF – kraštinio srauto tamsaus lauko metodas SN – vidutinis kvadratinis (standartinis) nuokrypis SOFA – nuoseklus organų nepakankamumo vertinimas SVi – smūginio tūrio indeksas
SvO2 – mišraus veninio kraujo hemoglobino įsotinimas deguonimi
ŠI – širdies indeksas
ŠNTG – šerdinės ir kojos nykščio temperatūros gradientas ŠSD – širdies susitraukimų dažnis
TMIs – tėkmės smulkiosiomis mikrokraujagyslėmis indeksas VAKS – vidurinis arterinis kraujo spaudimas
7
ĮVADAS
Mikrocirkuliacija yra būtina gyvybei, nes ji užtikrina deguonies ir kitų medžiagų (maisto, hormonų, vaistų) patekimą į audinių ląsteles bei jų išskyrų pašalinimą, todėl normaliai organų perfuzijai yra būtina adekvati mikrocirku-liacija [83]. Jei yra kraujotakos nepakankamumas (pvz., sepsinis šokas, kar-diogeninis šokas), kraujo tėkmė nukreipiama nuo mažiau svarbių organų (odos, raumenų, virškinimo trakto) į gyvybiškai svarbius organus (širdį, sme-genis). Tokiems pacientams, nepaisant palaikomo normalaus vidurinio arteri-nio kraujospūdžio ir minutiarteri-nio širdies tūrio, dažnai pasireiškia dauginis orga-nų disfunkcijos sindromas. Išliekantis mikrocirkuliacijos pablogėjimas yra or-ganų funkcijos nepakankamumo priežastis ir yra susijęs su pacientų miršta-mumu [38, 42, 158]. Dėl šios priežasties labai svarbu atnaujinti normalią ne tik sisteminę kraujotaką, bet ir mikrocirkuliaciją. Mikrocirkuliacija pablogėja ne tik tiems pacientams, kurių kraujotaka nepakankama, bet ir tiems, kuriems yra sepsis [173], bei atliekant didelę riziką keliančias chirurgines operacijas [44, 101].
Suvokiant mikrocirkuliacijos tyrimo svarbą, ilgai buvo ieškoma būdų, kaip tiesiogiai ją pamatyti ir įvertinti. Intravitalinė mikroskopija mikrocirku-liacijai tirti yra puikiausias gyvūnų tyrimo būdas. Tačiau šis metodas netai-komas žmonėms, nes tiriamajam organui taikoma transiliuminacija (šviesa, einanti iš priešingos organo pusės, patenka į mikroskopo objektyvą). Tokiu būdu atliekama gyvūnų skersaruožių raumenų, kepenų krašto, žarnų, odos raukšlių mikroskopija. Be to, naudojami specialūs dažai, kurie dažnai yra neregistruoti ir netinkami žmonėms [40]. Žmonių mikrocirkuliacijos tyri-mams naudojami nago guolio videomikroskopija ir lazerinis doplermetras turi reikšmingų trūkumų. Nago guolio videomikroskopija labai jautri išori-nei temperatūrai ir vazokonstrikciniams medikamentams, o lazerinis dopler-metras, naudojamas odos, raumenų, skrandžio ar žarnų gleivinės kraujotakai tirti, apima reliatyviai didelį kraujotakos plotą ir neparodo mikrocirkulia-cijos heterogeniškumo [122]. Dėl šių priežasčių mikrocirkuliamikrocirkulia-cijos tyrimai su žmonėmis buvo netikslūs. Mikrocirkuliacijos tyrimų revoliucija siejama su naujų tyrimo metodų, tokių kaip ortogonalios poliarizacinės spektrinės (OPS) videomikroskopijos[82] ir modifikuoto jos „įpėdinio“ kraštinio srauto tamsaus lauko (SDF) videomikroskopijos [77], atsiradimu. Šie neinvaziniai metodai leido tiesiogiai stebėti mikrocirkuliaciją prie pat ligonio lovos. Abiejų optinių mikrocirkuliacijos tyrimo metodų metu iš rankomis laikomo mikroskopo skleidžiama poliarizuota žalia šviesa, kurią absorbuoja eritro-citų hemoglobinas, o aplinkiniai audiniai jos neabsorbuodami sukuria kont-rastinę aplinką. Be to, OPS metodas naudoja kryžminę poliarizaciją, o SDF
8
metodas – tamsaus lauko iliuminaciją [168,171]. Taip vizualizuojama maž-daug 1 mm2 ploto ir 1–3 mm gylio tiriamoji sritis. Gaunamuose vaizduose eritrocitai matomi kaip judantys tamsūs kūneliai. Kraujagyslių sienelė tiesiogiai nematoma, tačiau blankus jos kontūras atpažįstamas dėl krauja-gysles užpildančių eritrocitų. Šie metodai taikomi ant atviro organų pavir-šiaus, nago guolio odos, gleivinės.
Poliežuvinė sritis yra lengvai prieinama vieta tirti mikrocirkuliaciją inten-syviosios terapijos skyriuje gydomiems pacientams, tačiau iki šiol galutinai neaišku, ar poliežuvio mikrocirkuliacijos pokyčiai atspindi kitų organų mik-rocirkuliacijos pokyčius. Galimą poliežuvio ir žarnyno mikmik-rocirkuliacijos ryšį rodo tai, kad liežuvis ir žarnynas yra embriogeniniai [112]. Be to, atli-kus poliežuvinės tonometrijos tyrimus, gauta geros dalinio anglies dvide-ginio slėgio (PCO2) koreliacijos tarp poliežuvio ir skrandžio įrodymų [36,
126]. Tyrimų su kiaulėmis metu nustatyta reikšmingai stipri koreliacija tarp poliežuvio ir plonosios žarnos gleivinės mikrocirkuliacijos pokyčių sepsio metu [188]. Tyrėjai naudojo hiperdinaminio sepsio, kurio metu būna padidėjęs minutinis širdies tūris ir sumažėjęs sisteminis kraujagyslių pasi-priešinimas, modelį. Žmonėms, kuriems yra sepsis, atliekant adekvačią skysčių terapiją, būdinga hiperdinaminė būklė [141]. Nėra atlikta tyrimų, kurie rodytų poliežuvio mikrocirkuliacijos ryšius su žarnų gleivinės mikro-cirkuliacija hipodinaminio sepsio metu, kai būna sumažėjęs minutinis šir-dies tūris, padidėjęs kraujospūdis plaučių arterijoje bei padidėjęs sisteminis kraujagyslių pasipriešinimas. Klinikinėje praktikoje hipodinaminis sepsis pasireiškia, jei pacientui yra hipovolemija dėl nepakankamos skysčių terapi-jos arba dėl miokardo funkciterapi-jos slopinimo išsiskyrusiais citokinais [114, 154].
Kadangi poliežuvis gauna arterinio kraujo iš išorinės miego arterijos bei tyrimai su kiaulėmis ir žmonėmis rodo smegenų ir poliežuvio mikrocir-kuliacijos pablogėjimą sepsio metu, vadinasi, galėtų būti ryšys tarp polie-žuvio ir smegenų mikrocirkuliacijos pokyčių [38,175]. Tačiau nėra atlikta tyrimų, kuriais būtų bandyta nustatyti ryšį tarp poliežuvio ir akių junginės, kaip lengvai prieinamos ir arčiausiai smegenų esančios mikrocirkuliacijos vietos, bei tyrimų, kuriais būtų tirta poliežuvio ir daugiau kaip vieno organo koreliacija tuo pačiu metu. Tai svarbu vertinant organų mikrokraujagyslių perfuzijos tarpusavio heterogeniškumą sepsio metu. Taigi mes iškėlėme mokslinę hipotezę (H1), kad poliežuvio mikrocirkuliacija turi ryšį su
potencialiai prieinamų mikrocirkuliacijos tyrimams organų vietų, tokių kaip akių junginė, plonosios bei storosios žarnų gleivinės, mikrocirkuliacija hipodinaminio sepsio metu.
Skysčių infuzija sudaro vieną iš pagrindinių hemodinamiškai nestabilių pacientų gydymo dalių [45]. Pagrindiniai skysčių skyrimo tikslai – hipovo-lemijos koregavimas ir audinių perfuzijos gerinimas [158]. Bandomosios
9
skysčių infuzijos metodas (angl. Fluid challenge) pakeitė vienkartinį spaudi-mo, pvz., centrinio veninio spaudimo (CVS), plaučių kapiliarų pleištinio spaudimo (PKPS), vertinimą sprendžiant apie prieškrūvį. Klinikinėje prak-tikoje bandomoji skysčių infuzija (BSI) naudojama paciento reakcijai į skys-čius nustatyti ir taip išvengti plaučių edemos atsiradimo. Bendrai priimta BSI koncepcija orientuota į širdies funkcinius rezervus ir paremta Franko-Starlingo dėsniu. Praktinis šio metodo trūkumas yra tas, kad ir ligoniams, kuriems nereikia skirti skysčių, t. y. nėra reakcijos (angl. non-responders), skiriama BSI, nes apie paciento reakciją sprendžiama tik atlikus minėtą skysčių mėginį. Kojų pakėlimas ir funkciniai hemodinamikos rodmenys, nustatomi pagal dinaminę kraujotakos ir dirbtinės plaučių ventiliacijos sąveiką, padeda prognozuoti reakciją į skysčių poveikį, tačiau turi kai kurių praktinių apribojimų.
Nauji mikrocirkuliacijos tyrimo būdai, kaip OPS ir SDF videomikrosko-pija, sudaro galimybę tiesiogiai tirti mikrocirkuliaciją prie paciento lovos. Taigi minėti metodai leidžia tiesiogiai nustatyti audinių perfuziją. J. Potte-cher ir kolegų [149] atlikti tyrimai parodė, kad kojų pakėlimas ir skysčių infuzija pagerina mikrocirkuliaciją per pirmąsias 24 val. po atkėlimo į intensyviosios terapijos skyrių pacientams, kuriems buvo prognozuota tei-giama reakcija į skysčius ir kuriems buvo sunkus sepsis ar sepsinis šokas. G. Ospina-Tascon ir kolegos [140] nustatė, kad BSI pagerina mikrokrauja-gyslių perfuziją ankstyvosios, bet ne vėlyvosios, sunkaus sepsio fazės metu. Be to, šis poveikis nepriklausė nuo sisteminės hemodinamikos pokyčių ir skysčių tipo. Taigi nėra galutinai ištirta, kaip BSI įtakoja mikrokraujagyslių perfuziją pacientams, kuriems nėra sepsio, ir kaip tokiems pacientams sis-teminės hemodinamikos pokyčiai yra susiję su mikrokraujagyslių perfuzijos pokyčiais. Mes iškėlėme mokslinę hipotezę, kad BSI gerina mikrokrauja-gyslių perfuziją pacientams, kuriems yra sepsio ir kitokių kritinių būklių sukeltų klinikinių sumažėjusios organų perfuzijos požymių.
Klinikiniais tyrimais ieškoma terapinių priemonių, gerinančių mikrocir-kuliaciją. Daugelis jų orientuoti į pacientus, kuriems yra sunkus sepsis, nes jiems būdingas didelis mirštamumas [190]. Sepsio metu pirmiausia pa-žeidžiama mikrocirkuliacija, todėl jos pablogėjimas būna labiau pastebimas negu kitokios būklės metu. Be to, mikrocirkuliacijos sutrikimo sunkumas yra susijęs su mirštamumu [38, 183], o jos gerėjimas per pirmą parą nuo paguldymo į intensyviosios terapijos skyrių – su organų funkcijos gerėjimu nepriklausomai nuo sisteminės hemodinamikos eigos [184].
Tyrėjai dažnai parodo vienų ar kitų terapinių procedūrų poveikį mikro-cirkuliacijai pasitelkdami teorinį modelį, paremtą Puazeilio lygtimi. Re-miantis ja galima teigti, kad kraujo tėkmės greitis yra tiesiogiai proporcingas varomojo spaudimo (angl. driving pressure) skirtumui išilgai kraujagyslės,
10
jos spinduliui ketvirtajame laipsnyje ir atvirkščiai proporcingas kraujagyslės ilgiui bei dinaminiam kraujo klampumui.
Teoriškai pagal Puazeilio lygtį, kraujagysles plečiantys medikamentai, didindami kraujagyslės spindį, taigi ir kraujotakos greitį ties įeiga į kapi-liarus, turėtų atnaujinti mikrokraujagyslių perfuziją pacientams, kuriems skysčių kiekis yra sunormalintas [27]. Stimuliuojant nuo endotelio priklau-somą kraujagyslių atsipalaidavimą, kai lokaliai vartojama acetilcholino, pavyksta visiškai atgaivinti sustojusią kapiliarų perfuziją ligoniams, kuriems yra sepsis, ir tai paneigia vazoplegijos koncepciją [37]. Tai rodo, kad sepsio metu būna išlikusi vazodilatacinė endotelio reakcija, o mikrokraujagyslių trombozė nėra vyraujanti pablogėjusios mikrocirkuliacijos priežastis. Taigi idealus medikamentas, galintis atnaujinti mikrokraujagyslių perfuziją sepsio metu, turėtų pasižymėti endotelį moduliuojančiomis ir kraujagysles plečiančiomis savybėmis, kaip, pavyzdžiui, azoto monoksido (NO) donorai [182]. Tačiau E. C. Boerma ir kolegų [20] atliktas atsitiktinių imčių kliniki-nis tyrimas nepatvirtino prieš tai mažesnės apimties neatsitiktinių imčių tyrimo rezultatų, kad nitroglicerino infuzija gerina mikrokraujagyslių per-fuziją [174]. Taigi nepasitvirtinus teigiamam nitroglicerino poveikiui mikro-cirkuliacijai, jei ligoniui yra sepsis, toliau ieškoma vazodilatacinių medika-mentų, galinčių tai padaryti.
Magnis ir magnio sulfatas daro periferinį vazodilatacinį poveikį (daž-niausiai plečiant arterioles), nesukeldamas didesnio poveikio širdies inotro-pinei funkcijai net ir tuo atveju, jeigu jo į veną infuzuojamos didesnės dozės [23, 99, 136]. Vazodilatacija sukeliama ne tik per nuo endotelio nepriklau-somą poveikį kraujagyslių lygiesiems raumenims kaip fiziologinis kalcio antagonistas, bet ir stimuliuojant nuo endotelio priklausomą NO atsipalai-davimą [84, 176]. Be to, magnio sulfato infuzija sukelia ir kitokį poveikį, kuris irgi gali gerinti mikrocirkuliaciją, pvz., didina eritrocitų deformavi-mąsi [163], mažina trombocitų agregaciją [80], slopina uždegimą [129], palaiko endotelio vientisumą [54], tačiau iki šiol magnio sulfato poveikis mikrokraujagyslių perfuzijai pacientams, kuriems yra sepsis, dar nebuvo tirtas. Taigi mes iškėlėme mokslinę hipotezę, kad magnio sulfato infuzija gerina mikrocirkuliaciją pacientams, kuriems yra sunkus sepsis arba sepsinis šokas.
11
1. DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI
1.1. Darbo tikslas
Ištirti mikrocirkuliacijos pokyčius sepsio metu eksperimentinėmis ir kli-nikinėmis sąlygomis.
1.2. Darbo uždaviniai
1. Nustatyti mikrocirkuliacijos pokyčius akių junginėje, poliežuvio srityje, plonosios ir storosios žarnų gleivinėje eksperimentinio sepsio metu.
2. Nustatyti ryšį tarp poliežuvio ir akies junginės, plonosios bei storosios žarnų gleivinės mikrocirkuliacijos pokyčių eksperimentinio sepsio metu.
3. Nustatyti ir palyginti mikrocirkuliacijos bei sisteminės hemodina-mikos rodmenis prieš bandomąją skysčių infuziją ir po jos ligo-niams, kuriems yra sepsio ir kitų kritinių būklių sukeltų klinikinių sumažėjusios organų perfuzijos požymių.
4. Įvertinti poliežuvinės srities mikrocirkuliacijos pokyčius prieš mag-nio druskos infuziją ir po jos pacientams, kuriems yra sunkus sepsis arba sepsinis šokas.
1.3. Darbo mokslinis naujumas
Įdiegus tiesioginius mikrocirkuliacijos tyrimo metodus, tokius kaip OPS ir SDF videomikroskopija, atsirado naujų galimybių stebėti ir vertinti mikrocirkuliacijos reakciją į skiriamą gydymą ir prognozuoti baigtis. Nors poliežuvinė sritis yra lengviausiai prieinama mikrocirkuliacijo tyrimo vieta, tačiau nėra atlikta tyrimų, rodančių šios srities mikrocirkuliacijos pokyčių koreliaciją su akies junginės mikrocirkuliacijos pakitimais. Nėra tirti mikrocirkuliacijos pokyčiai vienu metu daugiau kaip dviejuose skirtinguose organuose, naudojant SDF videomikroskopiją. Tai svarbu vertinant bendrą organų mikrocirkuliacijos heterogeniškumą. Akių junginės, kaip galimo smegenų „lango“, mikrocirkuliacija sepsio metu taip pat neištirta. Mūsų eksperimentinis sepsio tyrimas, kuriuo tyrėme keturių organų mikrocirkulia-ciją, naudojant SDF videomikroskopiją, yra naujas ir prieš tai nepublikuotas.
Įrodyta, kad pablogėjusi mikrocirkuliacija yra susijusi su didesniu miršta-mumu [38, 158, 183], todėl pasaulyje ieškoma būdų, kaip pagerinti
mikro-12
cirkuliaciją kritinių būklių metu, ypač, jei yra sunkus sepsis arba sepsinis šokas.
Apie skysčių infuzijos poveikį mikrocirkuliacijai sepsio metu yra publi-kuotos dvi studijos. Viena iš jų parodė, kad kojų pakėlimas ir skysčių infu-zija pagerina mikrocirkuliaciją pacientams, kuriems buvo prognozuota teigiama reakcija į skysčius ir kuriems buvo sunkus sepsis ar sepsinis šokas [149]. Kita nustatė, kad bandomoji skysčių infuzija gerina mikrokraujagys-lių perfuziją ne vėlyvosios, bet ankstyvosios sunkaus sepsio fazės metu. Be to, šis poveikis nepriklausė nuo sisteminės hemodinamikos pokyčių ir skysčių tipo [140]. Mūsų atliktas tyrimas, tiriantis bandomosios skysčių infuzijos poveikį mikrocirkuliacijai tiek sepsio, tiek ir ne sepsio atveju pacientams, kuriems yra klinikinių organų perfuzijos sumažėjimo požymių, yra pirmasis.
Kraujo tėkmės dėsniai rodo, kad vazodilatacija turėtų gerinti kapiliarų kraujotaką. Tačiau klinikiniais tyrimais su vazodilatatoriais kol kas tai ne-įrodyta. Todėl mes iškėlėme ir tikrinome naują netyrinėtą hipotezę, kad va-zodilatacinį poveikį turinti magnio druska gerina mikrocirkuliaciją pacien-tams, kuriems yra sunkus sepsis arba sepsinis šokas.
Mūsų atlikti mikrocirkuliacijos tyrimai yra pirmieji mikrocirkuliacijos tyrimai Lietuvoje, naudojant tiesioginę mikrokraujagyslių videomikros-kopiją klinikinėmis sąlygomis. Mikrocirkuliacijos tyrimai su kiaulėmis Lietuvoje atlikti irgi pirmą kartą.
13
2. LITERATŪROS APŽVALGA
2.1. Mikrocirkuliacijos fiziologija 2.1.1. Apibrėžimas ir funkcijos
Kraujotaka smulkiomis plika akimi nematomomis (<100 µm) kraujagys-lėmis, kurioms priklauso arteriolės, kapiliarai ir venulės, vadinama mikro-cirkuliacija. Pagrindinės mikrocirkuliacijos funkcijos yra deguonies ir kitų medžiagų (maisto, hormonų, vaistų) pristatymas į audinių ląsteles bei jų išskyrų šalinimas. Mikrocirkuliacija taip pat labai svarbi užtikrinant skysčių apykaitą tarp kraujo ir audinių. Kiekvieno organo mikrocirkuliacija vyksta taip, kad užtikrintų jo metabolinius bei funkcinius poreikius, ir gali skirtis nuo kitų organų. Tokiu būdu kapiliarų kiekio organo masės ar ploto vienete, t. y. kapiliarų tankio, skirtumai gali daryti įtaką to organo jautrumui hipoksijai [112].
2.1.2. Struktūra ir išsidėstymas
Kiekviena maitinančioji arterija organe šakojasi 6–8 kartus, kol tampa mažesnio nei 100 µm skersmens. Tokia arterija vadinama arteriole. Arterio-lės 2–5 kartus šakojasi, kol tampa kapiliarais. Stambesnių arteriolių sienelė yra trisluoksnė. Vidinį sluoksnį sudaro endotelis, esantis ant vidinės elasti-nės membranos, vidurinį – lygieji raumenys, išsidėstę žiedine kryptimi, bei elastinė membrana, ir išorinį sluoksnį – elastinės ir kolageninės skaidulos. Metarteriolės (terminalinės arteriolės) jau neturi ištisinio lygiųjų raumenų sluoksnio, o lygiųjų raumenų skaidulos tik protarpiais apjuosia kraujagyslę. Toje vietoje, kur metarteriolė pereina į kapiliarą, susisukusios į žiedą lygiųjų raumenų skaidulos sudaro prekapiliarinį sfinkterį (2.1.2.1 pav.), kuris gali atidaryti arba uždaryti įeigą į kapiliarą. Kapiliarų skersmuo yra mažesnis negu 20 µm [39]. Jų sienelė yra sudaryta iš vieno sluoksnio endotelio ląstelių, kurios išsidėsčiusios ant bazinės membranos. Kapiliarų sienelė neturi lygiųjų raumenų sluoksnio, todėl negali susitraukinėti. Pagrindinė kapiliarų funkcija yra užtikrinti molekulių apykaitą tarp kraujo ir audinių. Venulės sudarytos iš plonesnio ir silpnesnio raumenų sluoksnio [83].
14
2.1.2.1 pav. Struktūrinės mikrocirkuliacijos dalys
(adaptuota pagal A. Guyton ir J. Hall [83])
2.1.3. Mikrokraujagyslių kraujotakos dėsniai 2.1.3.1. Puazeilio lygtis
Kraujo tėkmę kraujagyslėmis daugiausia lemia hidrostatinis spaudimas, kurį sukelia širdies susitraukimai. Besišakojančiose kraujagyslėse tėkmė ir kraujo spaudimas priklauso nuo kraujagyslių pasipriešinimo panašiai kaip elektrinėje grandinėje, kurioje tam tikros varžos rezistoriai sujungti lygia-grečiai. Kiekvienoje kraujagyslėje kraujo tėkmės greitis atvirkščiai propor-cingas jos pasipriešinimui. XIX amžiuje Puazeilis nustatė dėsnį, kuris vėliau virto lygtimi (2.1.3.1.1 pav.). Kraujo tėkmės greitis (θ) tiesiogiai propor-cingas varomojo spaudimo (angl. driving pressure) skirtumui ( P) išilgai kraujagyslės bei jos spinduliui (r) ir atvirkščiai proporcingas kraujagyslės ilgiui (l) bei dinaminiam kraujo klampumui (η). Dinaminis klampumas rodo kraujo (skysčio) savybę, sukeltą vidinės šlyties, atskiroms jo dalims judėti skirtingu greičiu. Jam įtaką daro hematokrito rodmenys, plazmos sudėtis, kraujo ląstelių deformavimasis ir agregacija, tėkmės greitis ir kraujagyslės skersmuo [189].
2.1.3.1.1 pav. Puazeilio lygtis
Pagal šią lygtį kraujagyslės pasipriešinimas (R) atvirkščiai proporcingas kraujagyslės spinduliui ketvirtajame laipsnyje, t. y. sumažėjus kraujagyslės
15
skersmeniui, pasipriešinimas smarkiai padidėja. Kita vertus, padidėjus krau-jagyslės skersmeniui, tėkmė padidėja, jei varomasis spaudimas nesumažėja per daug, t. y. volemija turi būti normali. Puazeilio tėkmės pasiskirstymas pačioje kraujagyslėje yra nevienodas ir atitinka parabolinį profilį. Centre tėkmės greitis didžiausias, o prie sienelės – artimas nuliui. Puazeilio lygtis turi nemažai prielaidų, tačiau ji naudinga loginei mikrokraujagyslių krau-jotakos analizei [186].
2.1.3.2. Fahraeus, Fahraeus-Lindqvist ir plazmos separacijos efektai
Iš sisteminio deguonies pernešimo rodmenų negalima spręsti apie deguo-nies pernešimą mikrokraujagyslėmis. Taip yra todėl, kad hematokrito rod-menys mikrokraujagyslėse yra nevienodai pasiskirstę ir mažesni negu siste-minėje kraujotakoje. Tai lemia mikrocirkuliacijos metu vykstantys Fahraeus [150] ir plazmos separacijos efektai. Dėl eritrocitų mechaninės tarpusavio ir su kraujagyslių sienele sąveikos jie turi polinkį judėti kraujagyslės centru, plazmą nustumdami arčiau sienelės. Kadangi kraujagyslės centre tėkmės greitis didžiausias, tai vidutinis eritrocitų judėjimo greitis yra didesnis negu vidutinis kraujo tėkmės greitis ir todėl eritrocitai per atsišakojančias krauja-gysles prateka greičiau, o jų judėjimo laikas per kraujagyslę yra sutrumpė-jęs. Toks kraujo hematokrito rodmenų mažėjimo besišakojančiose mikro-kraujagyslėse fenomenas vadinamas Fahraeus efektu [150]. Kapiliaruose dėl Fahraeus efekto hematokrito rodmenys įprastai sumažėja maždaug 10 proc. Fahraeus-Lindqvist efektas pasireiškia kraujo klampumo mažėjimu mažė-jant kraujagyslės skersmeniui. Šis fenomenas būdingas 10 – 300 µm skers-mens kraujagyslėms ir tikriausiai yra Fahraeus fenomeno padarinys [150]. Plazmos separacijos (angl. plasma skimming) efektas, kurį pirmasis aprašė Krogh, irgi susijęs su eritrocitų polinkiu judėti centru, nustumiant plazmą prie sienelės. Dėl to į atsišakojančią kraujagyslę patenka jos atsišakojimo kryptį atitinkanti plazmos ir eritrocitų dalis. Eritrocitų pasiskirstymas besiša-kojančiose kraujagyslėse priklauso nuo atsišakojusių kraujagyslių skers-mens [151]. In vitro eksperimentais nustatyta, kad esant sisteminio hemato-krito rodmeniui 50 proc., vazokonstrikcijos metu kapiliarų hematohemato-krito rod-menys buvo apytiksliai 7 proc., o vazodilatacijos metu – 38 proc. [15]. Par-cialinis deguonies slėgis mikrokraujagyslėse taip pat yra mažesnis negu sisteminis ir nevienodai pasiskirstęs [185].
2.1.4. Endotelis
Kraujo klampumui ir reologijai turi įtakos kraujo, kaip suspensijos, ku-rios didžiausią tūrį sudaro eritrocitai, o likusią dalį – kiti suspenduoti
ele-16
mentai (leukocitai, trombocitai), savybės, taip pat plazmos dalys ir endotelio ląstelėmis padengtas vidinis kraujagyslių paviršius [95, 186].
Endotelio ląstelės sudaro labai svarbų fizinį ir funkcinį sluoksnį tarp kraujo ir audinių. Endotelio ląstelės kartu su jos paviršių gaubiančiu sluoksniu (glikokaliksu) reguliuoja kraujagyslių tonusą, išskirdamos dilatatorius (pvz., azoto monoksidą (NO)) ir konstriktorius (pvz., endoteliną), kontroliuoja krau-jo krešėjimą, trombocitų sukibimą, imuninę funkciją, daro įtaką hematokrito rodmenims mikrokraujagyslėse, o reaguodamos į šlyties stresą ar hipoksiją išskiria NO [186]. Endotelis atlikdamas pralaidumo barjerinę funkciją regu-liuoja skysčių ir jame ištirpusių medžiagų srautus per membraną.
Endotelio funkciją galima ištirti vartojant acetilcholino, kuris sukelia nuo endotelio priklausomą kraujagyslių atsipalaidavimą skatindamas NO gamy-bą endotelyje. Jei endotelis yra pažeistas, pasireiškia atvirkštinė reakcija į acetilcholiną, t. y. dominuoja kraujagyslių susitraukimas. Suleidus į arteriją arba lokaliai pavartojus acetilcholino, angiografija arba ultragarsu nustatomi kraujagyslės spindžio pokyčiai [165].
Endotelis savo morfologija, pralaidumu ir funkcija gali skirtis tiek tame pačiame audinyje, tiek ir tarp skirtingų audinių. Pavyzdžiui, smegenų ir kraujo barjerui priklausančios endotelio ląstelės turi glaudžias jungtis be fenestracijų ir su minimale pinocitoze. Tačiau inkstuose, priešingai negu smegenyse, endotelis turi daugiau fenestracijų, kurios padeda atlikti filt-raciją [83].
Be labai svarbaus endotelio struktūros heterogeniškumo, egzistuoja ir iki šiol mažai suprastas funkcijos heterogeniškumas. Pavyzdžiui, adhezijos molekulių ekspresija gali skirtis tiek tame pačiame audinyje, tiek ir tarp skirtingų audinių. Plaučių mikrokraujagyslių endoteliui būdinga intensyvi adhezijos molekulių ekspresija, ypač venose. Dėl to suintensyvėja leukocitų judėjimas palei kraujagyslių sienelę plaučiuose. Ši plaučių kraujagyslių endotelio savybė lemia didesnį žalingą sisteminės uždegimo sukeltos reakci-jos poveikį, pvz., su transfuzija susijusio plaučių pažeidimo[113], sepsio, išeminio ir reperfuzinio pažeidimo atvejais [29].
2.1.4.1. Glikokaliksas
Endotelio paviršių sudaro plonas (0,06–0,11 µm storio) su membrana sujungtų makromolekulių (glikoproteinų, glikolipidų ir proteoglikanų) arba tiesiog membranos išaugų sluoksnis, vadinamas glikokaliksu. Virš glikoka-likso yra papildomas endotelio paviršiaus sluoksnis (0,3–1,0 µm storio), sudarytas iš adsorbuotų plazmos dalių. Kadangi šis sluoksnis kartu yra kraujo plazmos dalis, tai jam galioja kraujo tėkmės gradiento dėsnis, t. y. kuo arčiau endotelio lipidinės membranos, tuo kraujo tėkmė artėja prie
17
nulio, ir, atvirkščiai, didėjant atstumui, tėkmė greitėja. Taip pat šis sluoksnis priklauso pasieniniam plazmos sluoksniui, kuriame nėra judančių kraujo ląstelių. Šis sluoksnis kaip daviklis didesnio greičio kraujo srovės pokyčius paverčia mažesniais ir taip užtikrina saugų kraujo tėkmės sukeltos mecha-ninės jėgos poveikio endoteliui perdavimą [186].
Glikokaliksas, dengdamas endotelio ląsteles, sudaro neigiamai įkrautą ir adheziją mažinantį paviršių, kuris pasižymi antikoaguliacinėmis savybėmis [152].
2.1.4.2. Šlyties stresas
Kraujo tėkmė ir kraujospūdis yra pagrindiniai šlyties stresą ir kraujagys-lių tempimą lemiantys veiksniai. Kraujo tėkmė sukuria išilgai kraujagyslės sienelę veikiančią jėgą, kuri veikdama endotelio ląsteles sukelia šlyties stresą. Šlyties streso vektoriaus kryptis sutampa su kraujo tėkmės kryptimi. Jėga, kuria kraujagyslės sienelė veikia kraują, vadinama trinties jėga, o jos kryptis yra priešinga šlyties stresui. Šlyties stresas tiesiogiai susijęs su krau-jo tėkmės ir greičio savybėmis. Kraukrau-jospūdžio sukelta kraujagyslę plečianti jėga priklauso nuo kraujagyslės skersmens ir sienelės storio [118].
Šlyties streso sukeltas mechaninis stimulas endotelio ląstelėje paverčimas į vidinę signalinę sistemą, kuri turi įtakos ląstelės funkcijai (proliferecijai, apoptozei, migracijai, pralaidumui), citoskeleto remodeliavimui ir genų ekspresijai [121]. Nustatyti receptoriai, vadinami mechanoreceptoriais, kurie sukelia reakciją į šlyties stresą: tirozino kinazės receptoriai, integrinai, jonų kanalai, su G baltymu susiję receptoriai ir kt. [118,121,142].
Svarbi kraujotakos mechaninio poveikio į endotelio ląsteles reikšmė yra susijusi su ūminiu kraujagyslių skersmens reguliavimu. Tai lemia endotelio atpalaiduojamos fiziologiškai aktyvios medžiagos: vazodilatatoriai NO, prostaciklinas (PGI2) ir vazokonstriktorius endotelinas-1 [61]. Deguonies
reaktyvių formų ir su endoteliu susijusio hiperpoliarizuojamojo veiksnio, kuriems įtaką daro šlyties stresas, atpalaidavimas irgi reguliuoja kraujagys-lių skersmenį [118]. Įdomu tai, kad endotelio reakcija į šlyties stresą susijusi ne tik su padidėjusia NO gamyba, bet ir su neigiamu atgaliniu atpalaiduoto NO poveikiu [32]. Patologinė agregacija dažniausiai vyksta pokapiliarinėse venulėse, nes jose šlyties stresas 30–50 kartų mažesnis negu arteriolėse [71].
2.1.4.3. Azoto monoksidas
NO sintetinamas endotelio ląstelėse iš jo pirmtako L-arginino, veikiant fermentui NO sintazės (NOS) endotelinei formai. Šiai reakcijai būtinos pa-pildomos dalys: molekulinis deguonis, tetrahidrobiopterinas bei nikotinami-do dinukleotinikotinami-do fosfatas [73]. Žinomos trys NOS formos: NOS1 randama
18
nervų sistemoje, NOS2 – makrofaguose ir imuniteto ląstelėse, NOS3 – endotelio ląstelėse. NOS1 ir NOS3 aktyvuoja medžiagos, kurios didina intraląstelinį kalcio jonų kiekį, pvz., vazodilatatoriai acetilcholinas ir bradi-kininas. NOS1 aktyvuoja citokinai. Endotelio ląstelėse susidaręs NO difun-duoja į greta esančius kraujagyslių lygiuosius raumenis, kuriuose aktyvuoja guanililciklazę. Susidaręs ciklinis guanozino monofosfatas sukelia lygiųjų raumenų atsipalaidavimą. NO yra pagrindinis vietinės kraujotakos regulia-torius [83]. Be to, jis slopina trombocitų agregaciją, leukocitų prilipimą bei prasiskverbimą, mažina kraujagyslių lygiųjų raumenų ląstelių proliferaciją, užkerta kelią mažo tankio lipoproteinų oksidacijai [93].
2.1.5. Eritrocitai
Eritrocitai didina kraujo pernešamo deguonies talpą, nes deguonies tirpu-mas vandenyje yra mažas. Sudarydami didžiausią kraujo ląstelių dalį (hema-tokritas 35–45 proc.), didžiausią įtaką eritrocitai turi kraujo tėkmei [10]. Leukocitai ir trombocitai turi svarbią biologinę reikšmę, tačiau sudarydami mažesnę frakciją kraujo tėkmei reikšmės turi mažiau. Vidutinis eritrocito skersmuo yra 8 µm [186]. Kapiliaro skersmuo gali būti mažesnis negu 8 µm, todėl eritrocitų galėjimas deformuotis padeda įveikti šį barjerą [151].
Eritrocitai perneša deguonį nuo dujų apykaitos vieneto (alveolių) iki ga-lutinio tikslo (ląstelės) aerobiniam metabolizmui. Be to, jie reguliuoja mikrocirkuliaciją, kad užtikrintų deguonies pernešimą priklausomai nuo jo poreikio. Reaguodami į mažą vietinį parcialinį deguonies slėgį arba mažą pH, eritrocitai atpalaiduoja adenozino trifosfatą (ATP). Kraujagyslėje ATP sukelia vazodilataciją, kuri padidina eritrocitų tėkmę ir deguonies pernešimą [50,63]. Eritrocitų koncentracija, forma ir deformacija turi įtakos kraujo klampumui ir kraujo tėkmei. Pokyčiai, vykstantys transfuzijai skirtai eritro-citų masėje, gali daryti įtaką eritroeritro-citų funkcijai in vivo [97, 191]. Eritroeritro-citų masės sandėliavimo metu dėl vykstančios glikolizės susidaro protonai ir laktatai, sumažėja 2,3-difosfoglicerato ir padidėja hemoglobino deguonies prijungimo afinitetas, dėl to gali sumažėti jo atidavimas [89]. Sandėliavimo metu sumažėjęs eritrocitų pH ir ATP koncentracija yra susijusi su eritrocitų formos pokyčiais – nuo abipus įgaubto iki echinocito [10]. Šie pokyčiai susiję ir su eritrocito deformacijos sumažėjimu [10, 89, 155, 191]. Sande-liuoti eritrocitai linkę jungtis prie endotelio ir užkimšti mikrokraujagysles [124, 155]. Be to, sandėliavimas gali pažeisti eritrocitų vientisumą ir sąlygoti geležies bei laisvo hemoglobino, kurių koncentracija yra susijusi su sandėliavimo trukme, padaugėjimą [8]. Eritrocitų transfuzijos metu į kraujotaką patekęs laisvas hemoglobinas prijungia NO, todėl sumažėja su NO susijusi vazodilatacija ir gali vyrauti vazokonstrikcija kaip hemolizės
19
metu [76]. Nors eritrocitų masės transfuzija padidina deguonies pernešimą, tačiau tik 3 iš 18 tyrimų parodė, kad deguonies suvartojimas padidėja [88]. Studijos, kuriose eritrocitų masės transfuzija ir jų sandėliavimo trukmė buvo siejami su mirštamumu, parodė prieštaringus rezultatus [179, 194].
2.1.6. Mikrokraujagyslių kraujotakos reguliacija
Lygieji kraujagyslių raumenys susitraukdami ir atsipalaiduodami regu-liuoja kraujo tėkmę. Taip proksimaliosios arteriolės, vadinamos pasipriešinimo kraujagyslėmis (angl. resistance vessels), lemia kraujo tėkmę iki kapiliarų, o terminalinės arteriolės ir prekapiliariniai sfinkteriai reguliuoja kraujo pasiskirstymą kapiliaruose [112]. Terminalinė arteriolė, iš jos atsišakojanti grupė kapiliarų ir juos surenkanti venulė formuoja vadinamąjį funkcinį mikrocirkuliacijos vienetą. Mikrocirkuliacijos perfuzinis spaudimas yra įtekėjimo spaudimo iš prekapiliarinių arteriolių ir ištekėjimo spaudimo į pokapiliarines venules skirtumas [15]. Tėkmė kapiliarais teigiamai koreliuoja su arteriolių ir venulių skersmeniu. Dažniausiai spaudimo kritimas vyksta smulkiose arteriolėse, kurių skersmuo yra <40 µm, nes jos reguliuoja tėkmę, keisdamos skersmenį. Vidurinis spaudimas kapiliaruose yra panašesnis į spaudimą venose, o ne arterijose ir yra susijęs su audinių skysčių balanso palaikymu [151].
Vietinis kraujotakos reguliavimas gali būti suskirstytas į du etapus: ūminį ir ilgalaikį (lėtinį). Ūminis reguliavimas atliekamas lokaliai greitai kintant arteriolių, terminalinių arteriolių ir prekapiliarinių sfinkterių skersmeniui (vazodilatacija arba vazokonstrikcija). Jis įvyksta per kelias sekundes arba minutes, kad labai greitai padidintų tėkmę į aplinkinį audinį. Ilgalaikis regu-liavimas vyksta dienomis, savaitėmis, mėnesiais. Šie pokyčiai vyksta kartu didėjant ar mažėjant kraujagyslių dydžiui ir skaičiui audinyje [83].
Ūminiai mikrocirkuliaciją reguliuojantys mechanizmai gali būti miogeni-niai (reakcija į tempimą), metabolimiogeni-niai (reakcija į O2, CO2, laktatų ir H+
koncentracijos pokyčius) ir neurohumoraliniai [95]. Didžiausia dalis tyrimų, susijusių su mikrocirkuliacijos reguliacija, atlikta naudojant skersaruožius skeleto raumenis. Reguliaciniai mechanizmai, leidžiantys mikrokraujagys-lėms reguliuoti savo tėkmę nepriklausomai nuo sisteminio kraujospūdžio pokyčių, vadinami autoreguliacija [112]. Deguonies pernešimas į audinius, kuriems reikia daugiau deguonies, didinamas, o į audinius, kurių metaboliz-mas sumažėjęs – ribojametaboliz-mas [96]. Arterioles, išskyrus terminalines arterioles ir prekapilarinius sfinkterius, daugiausia reguliuoja simpatinė nervų sistema. Terminalines arterioles ir prekapiliarinius sfinkterius dažniausiai reguliuoja vietiniai mechanizmai, kurie dažniausiai susiję su endotelio ląstelėmis. Kai terminalinės arteriolės išsiplečia, kraujotaka kapiliarais pagreitėja, o kai
20
susiaurėja – sulėtėja arba nutrūksta. Endotelio ląstelės mikrocirkuliacijos vienete pasroviui (angl. downstream) reaguodamos į šlyties stresą, ištempi-mą, pO2, įvairias reguliuojančias substancijas (acetilcholiną,
katecholami-nus, prostaglandikatecholami-nus, endoteliną, adenoziną, ATP ir kt.) reguliuoja arteriolių lygiųjų raumenų tonusą prieš srovę (angl. upstream). Endotelio „ląstelė-ląstelė“ (angl. cell-to-cell) signalinė sistema, ypač per tarpląstelines plyšines jungtis, perduoda kryptimi prieš kraujo srovę informaciją apie hemodinami-kos būklę pasroviui. „Ląstelė-ląstelė“ komunikavimo metu per K-ATP kanalų aktyvinimą vyksta kylanti membranos hiperpoliarizacija ir elektrinė sąveika su lygiųjų raumenų ląstelėmis, kurios lemia kraujagyslių tonusą. Pasroviui nenormaliai sumažėjęs pO2 venulėse aktyvina endotelio ląsteles
išskirti azoto monoksidą ir sukelti venulių vazodilataciją, o per „ląstelė-ląstelė“ sąveiką kryptimi prieš srovę, t. y. arteriolėse, lemia vazodilataciją [166]. Mikrocirkuliacijos šuntas gali nutraukti normalų venulių signalinį procesą vazodilatacijai, kuri svarbi lokaliai hipoksijai mažinti [15]. Eritroci-tai Eritroci-taip pat turi didelės įtakos mikrokraujagyslių perfuzijos reguliacijai. Šios ląstelės hipoksijos metu atpalaiduoja ATP ir S-nitrozotiolą, kurie lemia lokalią vazodilataciją ir taip greitina kraujo tėkmę [62]. Kiti veiksniai, turin-tys įtakos kapiliarų kraujotakai, yra kapiliarų rezistentiškumas (priklauso nuo skersmens ir ilgio) ir hemoreologiniai veiksniai (kraujo klampumas ir eritrocitų deformavimasis) [166].
Kraujas neteka nuolat visais kapiliarais. Jis teka kapiliarais pagal principą „vieni atsidaro, kiti užsidaro“ kas kelias sekundes ar minutes. Šis nutrūksta-mos tėkmės kapiliarais fenomenas vadinamas vazomocija. Jis vyksta dėl nutrūkstamos terminalinių arteriolių ir prekapiliarinių sfinkterių kontrakci-jos. Pagrindinis vazomociją reguliuojantis veiksnys yra deguonies koncent-racija audinyje [83].
2.2. Patologinės mikrocirkuliacijos apibūdinimas
Tyrimais nustatyta, kad sepsio metu mikrokraujagyslių perfuzija būna pakitusi. Suleidus endotoksino, greitai sumažėja perfuzuojamų smulkiųjų mikrokraujagyslių tėkmė ir tankis, dar vadinamas funkcionuojančių kapiliarų tankiu (FKT), ir šis poveikis priklauso nuo endotoksino dozės [85]. Sumažėjęs FKT lemia padidėjusį deguonies difuzijos atstumą iki ląstelės. Kadangi kapiliarai, kuriais kraujotaka nevyksta, pasiskirstę nevienodai (heterogeniškai), kai kuriose srityse atsiranda didesnis kapiliarų trūkumas [78]. Taigi, vizualizavus paciento, kuriam yra sepsis, mikrocirku-liaciją, matomi įvairiai pasiskirstę kapiliarai, kuriais vyksta normali kraujo-taka, protarpiais vykstanti kraujotaka ir visiškai sustojusi kraujotaka. Kuo
21
sunkesnė būklė, tuo būna daugiau kapiliarų, kuriuose kraujotaka sustojusi arba vyksta protarpiais, o kapiliarų, kuriuose kraujotaka normali, mažėja.
Sunkiam sepsiui ir sepsiniam šokui būdingi šuntuoti mikrocirkuliacijos vienetai, dėl to pasireiškia vietinė hipoksija. Sisteminės hemodinamikos ir deguonies pernešimo rodmenys gali būti normalūs, tačiau tam tikros mikro-cirkuliacijos vietos gali būti hipoksiškos dėl „nusmigusių“ mikrocirkuliaci-jos vienetų. Deguonies pernešimas yra šuntuojamas iš arterinio kompart-mento į veninį [128]. Daugeliu klinikinių tyrimų nustatyta, kad sepsio metu koreliacijos tarp sisteminės hemodinamikos ir mikrocirkuliacijos nebūna [38, 158, 173, 183, 184]. Sepsio metu skirtingų mikrocirkuliacijos kompo-nentų pažeidimas, sutrikusi autoreguliacija ir heterogeninis indukuojamos NO sintazės aktyvumas tarp atskirų kraujagyslių tinklų lemia heterogeninį kraujotakos pasiskirstymą atskiruose organuose ir tarp jų [95].
Lėtos tėkmės mikrokraujagyslėmis būklės, pvz., hemoraginis ar kardio-geninis šokas, yra susijusios su progresuojančiu arteriolių skersmens mažė-jimu [22]. Tik kai kuriuose kapiliaruose sustoja kraujotaka ir dėl to kapiliarų tėkmės rodmenys ir FKT sumažėja ne taip ryškiai kaip sepsio metu, o kituose kapiliaruose sulėtėjusi kraujotaka išlieka [110]. Šiuo atveju heterogeniškumas nėra toks didelis kaip sepsio metu. Audiniai labiau toleruoja homogeninį kraujotakos pablogėjimą negu heterogeninį. FKT sumažėjimas tiesiogiai susijęs su mirštamumo padidėjimu [38]. Atsinaujinant sisteminei kraujotakai, mikrocirkuliacija tampa labiau heterogeniška dėl reperfuzijos sukelto uždegi-minės reakcijos [110].
Konvekcinis deguonies pernešimas kapiliarais priklauso nuo eritrocitų greičio, kapiliarų hematokrito rodmenų ir hemoglobino įsotinimo deguonimi kapiliaruose [1, 15, 146]. Mikroskopijos metu nustatomi parametrai, tokie kaip tėkmės smulkiosiomis mikrokraujagyslėmis indeksas (TMIs), perfu-zuojamų smulkiųjų mikrokraujagyslių proporcija (PSMP) bei heterogeniš-kumo indeksas, atspindi konvekcinį deguonies pernešimą. Remiantis Fiko lygtimi, galima teigti, kad deguonies difuzija iš kapiliaro į audinio ląstelę atvirkščiai proporcinga difuzijos atstumui. Perfuzuojamų smulkiųjų mikro-kraujagyslių tankis (PSMT) arba FKT ir bendras smulkiųjų mikrokrau-jagyslių tankis (BSMT), kurie nustatomi mikroskopijos būdu, atspindi deguonies difuzijos atstumą.
2.3. Mikrocirkuliacijos tyrimo metodų apžvalga
Mikrocirkuliacijos tyrimai susideda iš deguonies pernešimo, deguonies apykaitos, kapiliarų pralaidumo, uždegimo reguliacijos ir koaguliacijos tyrimų. Didesnį dėmesį skirsime deguonies pernešimo (perfuzijos) ir deguo-nies apykaitos (oksigenacijos) mikrokraujagyslėse tyrimams.
22
2.3.1. Klinikinė apžiūra ir biologiniai žymekliai
Kad mikrokraujagyslių perfuzija pablogėjusi, galima įtarti, jei yra marga oda, akrocianozė, pailgėjęs kapiliarų prisipildymo laikas ar padidėjęs centrinės ir kojų temperatūros gradientas [4, 16, 104]. Šie pablogėjusios odos perfuzijos požymiai yra mažai specifiški ir jautrūs, todėl nustatyti vidaus organų mikrocirkuliacijos sutrikimą yra sunku [16]. Odos vazokonst-rikcija yra fiziologinė reakcija į sumažėjusį minutinį širdies tūrį, siekiant nukreipti sisteminę kraujotaką į gyvybiškai svarbius organus. Vienas kli-nikinis tyrimas parodė, kad kelio odos margumo plotas susijęs su baigtimis pacientams, kuriems yra sepsinis šokas [4]. Kitas klinikinis tyrimas nustatė ryšį tarp subjektyvaus ligonio šaltos odos pojūčio, kurį patiria tyrėjas, pailgėjusio kapiliarų prisipildymo laiko (>4,5 sek.) ir organų funkcijos nepa-kankamumo sunkumo bei laktatų kiekio kraujyje [123]. Tačiau E. C. Boer-ma ir kolegų[16] atliktas klinikinis tyriBoer-mas nerado koreliacijos tarp centrinės ir kojų temperatūros ir mikrokraujagyslių perfuzijos, nustatytos SDF video-mikroskopijos metodu poliežuvyje pacientams, kuriems yra sunkus sepsis arba sepsinis šokas. Todėl galima teigti, kad klinikiniai odos požymiai rodo kraujotakos sutrikimo sunkumą [104] ir susiję su bloga baigtimi [4, 123], bet neteikia informacijos apie organų mikrocirkuliaciją [16].
Kraujo laktatų kiekis taip pat yra nepakankamai specifiškas ir jautrus mikrokraujagyslių perfuzijos rodmuo. Nepaisant to, keletas klinikinių tyrimų parodė, kad terapinės procedūros, pagerinusios mikrokraujagyslių perfuziją, proporcingai sumažino ir laktatų kiekį kraujyje [37,140].
2.3.2. Mikrokraujagyslių perfuzijos tyrimo metodai 2.3.2.1. Lazerinis doplermetras
Lazeriniu doplermetru matuojama tėkmė mikrokraujagyslėmis. Daviklis gali būti uždedamas ant įvairių audinių arba įkišamas pro nazogastrinį zondą į viršutinę virškinimo trakto dalį. Pagrindinis šio metodo trūkumas yra tas, kad juo matuojama bendra mikrokraujagyslių tėkmė davikliu apimtame audinio tūryje. Tačiau šiuo metodu negalima nustatyti tėkmės atskiroje mikrokraujagyslėje. Lazerinis doplermetras paprastai apima 0,5–1,0 mm3
audinio tūrio, todėl gautas rezultatas parodo ne mažiau kaip 50 įvairios krypties, skersmens ir kraujotakos mikrokraujagyslių, t. y. arteriolių, kapi-liarų ir venulių, bendrą tėkmių vidurkį. Šiuo prietaisu neįmanoma nustatyti kraujotakos heterogeniškumo, nes matuojama tik bendra tėkmė audinio gabale [122].
Skenuojamasis lazerinis doplermetro vaizduoklis (angl. Laser Doppler
23
(angl. Reflectance Confocal Laser Scaning Microscopy) [6] yra du nauji metodai, leidžiantys pusiau kiekybiškai įvertinti perfuzijos heterogenišku-mą. Be to, atspindžio konfokalios mikroskopijos būdu galima nustatyti mik-rokraujagyslių tankį, skersmenį ir tėkmę. Kadangi prietaisai yra dideli, abu metodai kol kas taikomi tyrinėjant žmonių odos kraujotaką.
Tiriant lazeriniu doplermetru, papildomai taikomas vazoreaktyvumo tes-tas. Jis paremtas tuo, kad po laikinos arterijos okliuzijos, pripūtus ant rankos uždėtą manžetę ir ją atleidus, tėkmės atsinaujinimo greitis priklauso nuo mikrokraujagyslių gebėjimo atkurti kraujotaką arteriolėmis ir kapiliarais. Panaikinus laikiną arterijos okliuziją atleidus manžetę, atsiradusi kylančioji kreivės dalis rodo endotelio reaktyvumą ir kraujo reologiją. Šis testas teikia kiekybinę informaciją apie mikrokraujagyslių galėjimą padidinti funk-cionalumą, bet ne apie dabartinę jos būklę.
2.3.2.2. Nago guolio videomikroskopija
Nago guolio videomikroskopija buvo pirmasis metodas, pradėtas naudoti prie ligonio lovos [65]. Šiuo metodu nustatomi morfologiniai mikrokrauja-gyslių pokyčiai, būdingi įvairių lėtinių ligų metu, bei kraujo tėkmė kapilia-rais ir jų tankis. Šis metodas taikomas tiriant pacientų, sergančių lėtinėmis ligomis, pvz., cukriniu diabetu ar vaskulitu, mikrokraujagyslių pokyčius. Tačiau nago guolio sritis labai jautri temperatūros pokyčiams. Periferinė vazokonstrikcija gali pasireikšti drebulio ar šoko metu bei vartojant vazo-presorių, todėl šį metodą tik iš dalies galima taikyti ligoniams, gydomiems intensyviosios terapijos skyriuje.
2.3.2.3. OPS ir SDF videomikroskopija
OPS ir SDF videomikroskopijos metodai taikomi mikrocirkuliacijos tyri-mams prie ligonio lovos. Abu metodai atrasti daugiau kaip prieš 20 metų ir jų veikimas paremtas tuo pačiu principu [168]. Tačiau klinikinėje praktikoje kaip kompaktiški rankiniai prietaisai jie įdiegti gerokai vėliau [81]. OPS videomikroskopija yra SDF videomikroskopijos „protėvis“, kuris pradėjo tiesioginės mikrocirkuliacijos vizualizacijos prie paciento lovos erą. Šį prietaisą sudaro rankinis mikroskopas su šviesos šaltiniu ir vienkartiniu lęšiu, užmaunamu ant mikroskopo viršūnės. Šviesos šaltinis su vienkartiniu lęšiu viršūnėje priglaudžiamas prie tiriamojo audinio (pvz., poliežuvio ar žarnos gleivinės). Iš šviesos šaltinio skleidžiama 530 nm poliarizuotos švie-sos banga, kurią absorbuoja eritrocituose esantis hemoglobinas. Gaunamų vaizdų kryžminės poliarizuotos detekcijos būdas padeda filtruoti audinio paviršiaus atspindžius nuo prasiskverbusios giliau į audinius, kur yra mikrokraujagyslės, šviesos atspindžių. Kadangi skleidžiamos šviesos
ban-24
gos ilgį selektyviai absorbuoja eritrocituose esantis hemoglobinas nepriklau-somai nuo oksigenacijos, judantys eritrocitai matomi kaip tamsūs pilkšvi kūneliai. Tokiu būdu prie ligonio lovos galima nustatyti kapiliarų tėkmę ir funkcionuojančių, t. y. užpildytų nepertraukiamai tekančiais eritrocitais, kapiliarų tankį [81].
Šiuo metu pasaulyje naudojamas SDF videomikroskopijos metodas (2.3.2.3.1 pav.). Jis panašus į OPS videomikroskopijos metodą, tačiau vietoj poliarizuoto tiriamojo lauko apšvietimo naudojamas šoninis apšvietimas: lęšiai yra optiškai izoliuoti nuo išorinio žiedo šviesą skleidžiančiais diodais, tokiu būdu išvengiama nekokybiško vaizdo („užteršimo“ audinio paviršiaus atspindžiais). Naudojant SDF videomikroskopiją, gaunama geresnė vaizdų kokybė negu OPS [77].
2.3.2.3.1 pav. SDF videomikroskopijos įrenginys
Kairėje: rankomis laikomas tamsaus lauko SDF videomikroskopijos įrenginys su objektyvu iš x5 didinimo lęšių sistemos. Šis įrenginys tiriamo audinio plotą apšviečia pulsuojančia žalia šviesa, kuri sklinda iš aplink objektyvą apskritimu išdėstytų šviesą skleidžiančių diodų (LED, angl. light-emitting diode). Dešinėje viršuje: gauti vaizdai parodomi monitoriuje ir įrašomi skaitmeniniu formatu asmeniniame kompiuteryje arba skaitmeninėje vaizdo rašyklėje. Dešinėje apačioje: po prisilietimo prie audinio skleidžiama žalia šviesa skverbiasi gilyn, kur ją gali absorbuoti hemoglobinas. SDF lęšių sistema yra optiškai izoliuota nuo išorinio (už diodų žiedo) apšvietimo, kad „neužterštų“ mikrocirkuliacijos vaizdo audinio paviršiaus atspindžiais (adaptuota pagal [77]).
25
2.3.2.3.2 pav. Poliežuvio srities kraštinio srauto tamsaus lauko (SDF)
videomikroskopijos metu gaunamo vaizdo pavyzdys.
Objektyvas ×5, didinimas ×380, apimamas laukas 0,94 × 0,75 mm. K – kapiliarai, V – venulės
Naudojant ×5 objektyvą, gaunamų vaizdų OPS įrenginiu didinimas būna ×340, o SDF – ×380. Apimamas mikroskopijos laukas yra apytiksliai 0,94 × 0,75 mm, įsiskverbimo gylis – 1–3 mm. Kraujagyslių sienelė gaunamuose vaizduose nematoma, todėl kraujagyslės nustatomos pagal užsipildymą eritrocitais (2.3.2.3.2 pav.). Taigi mikrokraujagyslės, neužpildytos eritroci-tais, yra nematomos gaunamuose vaizduose ir tai yra vienas iš šio metodo trūkumų.
OPS ir SDF videomikroskopijos metodai yra validuoti lyginant su intravitalinės videomikroskopijos metodu [13, 77, 86, 87, 117] arba nago guolio videomikroskopija [127] ir gali būti taikomi esant įvairiems hematokrito rodmenims [87].
Šis metodas gali būti taikomas tik organams, kurie yra padengti plonu epitelio sluoksniu. Gyvūnams ar žmonėms chirurginės operacijos metu galima tirti įvairių organų, pvz., smegenų [111,143–145], plaučių [46], kepenų [117], žarnų[18], mikrocirkuliaciją. Be specialių procedūrų, prieina-miausios vietos tirti yra oda [116], akies junginė [162], dantenos, poliežuvio
26
sritis [38], ileostomos ar kolostomos gleivinė [18], tiesiosios žarnos gleivinė [19]. Labiausia tyrinėta poliežuvio sritis. Joje matomi kapiliarai ir venulės, tačiau arteriolių beveik nematyti, nes jos yra gilesniuose sluoksniuose (2.3.2.3.2 pav.).
Šiais dviem metodais matuojami mikrokraujagyslių tankis, tėkmė mikro-kraujagyslėmis bei tėkmės heterogeniškums. Svarbiausi parametrai, nusa-kantys deguonies konvekcinį pernešimą audinyje, yra tėkmės mikrokrauja-gyslėmis parametrai (TMIs, PSMP ir tėkmės heterogeniškumo indeksas). Deguonies difuzijos atstumą rodo mikrokraujagyslių tankio parametrai (PSMT, BSMT) [39]. Jie išmatuojami naudojant pusiau kiekybinę analizę, kurią atlieka patyrę tyrėjai. Matavimo duomenų skirtingumas (tiek vieno tyrėjo, tiek kelių tyrėjų) neviršija 10 proc. [26, 38]. Kadangi išsami mikro-cirkuliacijos analizė užtrunka, pradžioje tyrėjas gali atlikti pusiau kiekybinį TMIs apskaičiavimą kaip greitą ir neužimantį laiko būdą. Šis greitos analizės būdas patvirtintas naudojant tik vieną skalę, t. y. TMIs, ir nerodo kapiliarų tankio [7].
Vienas tyrimas rodo, kad sepsio metu tiek poliežuvio, tiek ir plonosios žarnos mikrocirkuliacija laikui bėgant blogėja panašiai [188]. Pusiau kieky-binis žarnų mikrocirkuliacijos matavimas yra labiau sudėtingas ir galbūt ma-žiau informatyvus už poliežuvio srities dėl sudėtingesnės žarnų sandaros [24].
Pagrindiniai šio metodo taikymo sunkumai yra susiję su seilių sekrecija, judesio ir spaudimo artefaktais. Be to, mikroskopija poliežuvio srityje gali būti atliekama tik pacientams, kuriems sukeltas slopinimas arba kurie suge-ba bendrauti.
Sukurtos kompiuterinės programos, kurios padeda analizuoti mikrocirku-liaciją. Jos gali automatiškai apskaičiuoti bendrąjį mikrokraujagyslių tankį ir atskirų kraujagyslių kraujotakos greitį. Tačiau perfuzuojamoms mikrokrau-jagyslėms atskirti nuo neperfuzuojamų vis dar reikia žmogaus įsikišimo.
2.3.3. Audinių įsotinimo deguonimi tyrimo metodai
Matuojamas audinio dalies deguonies slėgis ar įsotinimas atspindi de-guonies pernešimo ir dede-guonies suvartojimo toje audinio dalyje balansą. Gaunami įsotinimo deguonimi rodmenys priklauso ne tik nuo kraujo tėk-mės, bet ir nuo hemoglobino kiekio, arterinio parcialinio deguonies slėgio ir deguonies suvartojimo.
27
2.3.3.1. Veninio kraujo hemoglobino įsotinimas deguonimi
SvO2 yra prastas mikrocirkuliacijos sutrikimo indikatorius, nes jis gali
būti padidėjęs arba sumažėjęs, esant tokio pat laipsnio mikrocirkuliacijos šuntui [38].
2.3.3.2. PO2 elektrodai
Klarko tipo elektrodai yra sudaryti iš platininių vijų ir matuoja didžiausią parcialinį deguonies slėgį (PO2) audinio viduje, bet neteikia informacijos
apie audinio PO2 heterogeniškumą. Modernūs audinių PO2 elektrodai
ma-tuoja PO2 ant audinių paviršiaus 8 mm2 plote ir kelių mikronų gylyje.
Minė-tas audinio tūris paprastai viršija 0,5 mm3. Tai yra ne mažiau kaip 100
mikrokraujagyslių (arteriolių, kapiliarų, venulių), taip pat tarpląstelinė medžiaga ir ląstelės, kurie taip pat daro įtaką PO2 reikšmei [51]. Kartu su
audinių įsotinimo deguonimi svarbu nustatyti audinių perfuziją, kad būtų galima įvertinti deguonies pernešimą ir heterogeniškumą.
2.3.3.3. Atspindžio spektroskopija
Atspindžio spektroskopija (angl. Reflectance spectroscopy) matuojamas audinių įsotinimas deguonimi (SO2). Į audinius nukreipta skleidžiama šviesa
būna skirtingų bangos ilgių (nuo 450 iki 850 nm). Skirtingų bangos ilgių naudojimas leidžia nustatyti oksi- ir deoksihemoglobino kiekį. Naudojamas zondas yra smailus, todėl matuojamas mažas laukas. Tačiau išmatuojamo audinio gylis yra reliatyviai didelis. Taip gaunama audinių SO2 histograma,
kuri teikia informacijos apie audinio įsotinimo deguonimi heterogeniškumą. Naudojant specialius zondus SO2 galima matuoti įvairiose srityse, pvz.,
poliežuvyje, skrandyje, odoje [159].
2.3.3.4. Artimosios srities infraraudonųjų spindulių spektroskopija
Artimosios srities infraraudonųjų spindulių spektroskopija (angl.
Near-infrared spectroscopy (NIRS)) yra metodas, kuriuo, naudojant artimosios
srities infraraudonuosius spindulius, audinyje matuojami chromoforai (oksi- ir deoksihemoglobinas, mioglobinas ir citochromas aa3). Oksi- ir deoksihe-moglobino frakcijos yra naudojamos audinio įsotinimui deguonimi (StO2)
apskaičiuoti [35, 103]. Be to, pagal šviesos absorbciją apskaičiuojamas bendras audinio hemoglobino (HbT) ir absoliutus audinio hemoglobino indeksas (THI), kurie rodo kraujo tūrį mikrokraujagyslėse uždėto elektrodo srityje. NIRS signalas sunkiau patenka į kraujagysles, kurių skersmuo mažesnis negu 1 mm (arterioles, venules, kapiliarus). Kadangi 75 proc. kraujo skersaruožiuose raumenyse yra veninio, NIRS StO2 rodmuo rodo
28
vietinį veninį hemoglobino įsotinimą deguonimi. Šis metodas rodo bendrą StO2 audiniuose ir netinka būklėms, kurių metu yra heterogeninė kraujotaka
[35]. NIRS nerodo mikrokraujagyslių kraujotakos. Sepsio metu StO2 skiriasi
nuo ScvO2. Kartu atliekamas vazoreaktyvumo testas labiau parodo
mikrokraujagyslių galėjimą padidinti funkcionalumą negu realią jų perfuziją [79]. NIRS rodmenims reikšmės turi odos storis, riebalinio audinio storis, edemos, todėl matuoti naudojamas elektrodas fiksuojamas delne ant nykščio pakylos, nes toje vietoje odos storiui ir riebaliniam audiniui, esančiam apie raumenį, mažiau įtakos daro skysčių perteklius ar svorio prieaugis [135]. Temperatūros ir vazoaktyvių medikamentų įtaka šiam metodui dar neištirta.
2.3.3.5. PCO2 matavimas
Audinių anglies dioksidas (CO2) rodo balansą tarp CO2 gamybos ir
krau-jo tėkmės į audinius. Jo kiekiui įtakos turi arterinis CO2, todėl dažnai
skai-čiuojamas audinių arterinis gradientas arba PCO2 tarpas. PCO2 tarpas labiau
atspindi kraujotakos į audinius adekvatumą negu audinių hipoksiją, išskyrus atvejus, kai PCO2 tarpas labai didelis [164]. PCO2 matuojamas naudojant į
audinius įkištus elektrodus, su audiniais besiliečiančius zondus ar naudojant tonometriją. Kadangi matuojamas audinio tūris yra reliatyviai didelis, tai gaunamas duomuo rodo didžiausią skaitinį dydį toje audinio srityje. Šis matavimas padeda rasti audinyje sritis, kuriose perfuzija ir/ar hipoksija yra sutrikusi, net jei bendra perfuzija yra adekvati.
Skrandžio tonometrijos metodu nustatytas PCO2 tarpas, didesnis negu 20
mm Hg, susijęs su didesniu mirštamumu negu tuo atveju, kai PCO2 tarpas
yra mažesnis kaip 20 mm Hg. Be to, jei per 24 val. toliau išlieka padidėjęs PCO2 tarpas, tai mirštamumas dar labiau padidėja [120]. PCO2 tarpas, kaip
vietinis rodmuo, yra svarbesnis prognozei, jei sisteminiai rodmenys yra koreguoti [147]. Anksčiau PCO2 tarpas buvo laikomas vidaus organų
perfuzijos rodikliu, tačiau tyrimai parodė, kad jis labiausiai atspindi žarnų gleivinės mikrocirkuliaciją, t. y. gleivinės PCO2 koreliuoja su gleivinės
per-fuzija [57,59]. Pacientams, kuriems yra sepsis, koreliacijos tarp skrandžio PCO2 tarpo ir bendros organų perfuzijos nenustatyta [34], tačiau gleivinės
PCO2 pokyčiai koreliuoja su gleivinės perfuzijos pokyčiais [137]. Skrandžio
tonometrija nėra dažnai naudojamas metodas, daugiausia dėl techninių sunkumų. Dvylikapirštės ir skrandžio refliuksas bei pacientų maitinimas pro zondą apsunkina matavimus, todėl patogesnis yra poliežuvio ir burnos skruostinės dalies PCO2 sekimas [28,192]. Poliežuvio PCO2 koreliuoja su
skrandžio tonometrijos metu gaunamu PCO2 [153]. Poliežuvio PCO2
29
koreliuoja su tėkme mikrokraujagyslėmis, t.y. PCO2 tarpas būna atvirkščiai
proporcingas perfuzuojamų kapiliarų proporcijai [36].
2.3.3.6. Mikrodializė ir pusiausvyros dializė
Mikrodializės metu ekstraląstelinėje terpėje matuojamos skirtingos molekulės. Tirpios substansijos pereina pusiau pralaidžią membraną ir patenka į rezervuarą, kuriame vienodu greičiu išplaunamos izotoniniu tirpalu. Tokiu būdu dializatas nuolat atnaujinamas. Pusiausvyros dializės metu specialus zondas, apsuptas pusiau pralaidžia membrana, paliekamas audinyje, bet nuolatos neplaunamas. Susidaręs turinys protarpiais išimamas analizei ir pakeičiamas izotoniniu tirpalu. Paprastai gautame dializate matuojami laktatai ir piruvatai. Keletas tyrimų parodė, kad sepsinio šoko metu padidėja laktatų ir piruvatų santykis [105,106]. Šis santykis padeda nustatyti audinių hipoksiją, bet neteikia informacijos apie audinių kraujotaką ar pirminį ląstelių pažeidimą.
2.4. Mikrocirkuliacijos pokyčių kritinių būklių metu apžvalga 2.4.1. Sunkus sepsis ir sepsinis šokas
Naudodami OPS videomikroskopijos metodą, D. De Backer [38] ir kole-gos ištyrė 50 pacientų, kuriems buvo sunkus sepsis, poliežuvio mikrocirku-liaciją ir palygino su sveikų savanorių bei intensyviosios terapijos skyriuje gulinčių neinfekuotų pacientų poliežuvio mikrocirkuliacija. Jie pirmieji nustatė statistiškai reikšmingą perfuzuojamų smulkiųjų (<20 µm, dažniau-siai kapiliarų) kraujagyslių tankio ir proporcijos, t. y. nuo 90 proc. kontroli-nėje grupėje iki 48 proc. grupėje, kurios ligoniams buvo sepsis, sumažėjimą. Šis perfuzuojamų smulkiųjų kraujagyslių proporcijos sumažėjimas pasireiš-kia dėl visiškai neperfuzuojamų ir protarpiais perfuzuojamų kraujagyslių pa-gausėjimo. Be to, mikrocirkuliacijos heterogeniškumas tarp keliais mikro-nais nutolusių vietų pacientams, kuriems buvo sepsis, taip pat buvo padi-dėjęs. Šie rezultatai atitinka tyrimų su gyvūnais rezultatus, jie patvirtinti ir vėlesniais klinikiniais tyrimais [173, 183]. Mikrocirkuliacijos pablogėjimas sepsio metu nustatomas labai anksti, praėjus tik kelioms valandoms po paguldymo į ligoninę [173, 183]. Panašūs, tik mažesni pokyčiai pastebėti sveikiems savanoriams injekavus nedidelę dozę endotoksino [55].
Tyrimai parodė, kad mikrocirkuliacijos pakitimai buvo sunkesni neišgy-venusiems pacientams [38, 158, 173]. Be to, mikrocirkuliacija pagerėjo kaip reakcija į gydymą išgyvenusiems ligoniams ir išliko pablogėjusi mirštan-tiems dėl šoko arba dėl dauginio organų disfunkcijos sindromo, jei šoko nebuvo. Mikrokraujagyslių perfuzijos pokyčiai labiau nei minutinio širdies
30
tūrio, arterinio kraujospūdžio ar SvO2 pokyčiai yra susiję su pacientų
miršta-mumu per pirmą parą po paguldymo į intensyviosios terapijos skyrių [158]. Ankstyvas mikrokraujagyslių perfuzijos pagerėjimas, gydant pagal sepsio gydymo rekomendacijas, yra susijęs su organų funkcijos pagerėjimu [184]. Kadangi duomenys rodo, kad mikrocirkuliacijos pablogėjimas yra labai susijęs su organų funkcijos nepakankamumo pasunkėjimu, ieškoma būdų, gerinančių mikrocirkuliaciją.
Klinikiniai tyrimai, kurių metu buvo naudojamas kraujagyslių okliuzijos testas kartu su NIRS matavimais, parodė, kad pacientams, kuriems yra sun-kus sepsis, dažnai atsiranda didelių mikrokraujagyslių reaktyvumo sutriki-mų. Tokie sutrikimai dažnai gali sukelti organų funkcijos nepakankamumą ir ligonio mirtį [35, 53].
2.4.2. Kardiogeninis šokas
Pacientams, gydomiems intensyviosios terapijos skyriuje dėl dekompen-suoto ūminio širdies nepakankamumo arba kardiogeninio šoko, perfuzuo-jamų mikrokraujagyslių tankis ir proporcijos sumažėja daugiau negu koro-narine širdies liga ar vožtuvo patologija sergančių ligonių, kurie gydosi ne intensyviosios terapijos skyriuje ir kuriems nuspręsta atlikti širdies operaciją [42]. Tokius rezultatus vėliau patvirtino ir kiti tyrėjai [47-49,108]. Sunkes-nis mikrocirkuliacijos sutrikimas atsirado pacientams, kurių kraujyje buvo didesnis laktatų kiekis [108] ir kurių prognozės buvo blogos [42]. Mikrocir-kuliaciją pagerino nitroglicerinas [47, 48], mechaninės kraujotaką gerinan-čios priemonės: aortos kontrapulsacija, skilvelių veiklą gerinantys prietaisai [49, 107, 109].
2.4.3. Hipovoleminis (hemoraginis) šokas
Daugiausia tyrimų atlikta su gyvūnais. M. Sinaasappel [169] ir kolegos nustatė padidėjusį PO2 gradientą tarp mikrokraujagyslių ir venų kiaulių
žarnose hemoraginio šoko metu. Tai rodo, kad yra mikrocirkuliacijos šun-tas. Gyvūnus tiriant intravitaline mikroskopija, nustatyta, kad kraujavimo metu sumažėja tėkmė mikrokraujagyslėmis ir arteriolių skersmuo žarnų gaureliuose, skersaruožiuose rumenyse bei odoje, padidėja leukocitų judė-jimas ir adhezija žarnų pasaito mikrokraujagyslėse [22, 110, 130]. H. Kerger ir kolegos[110] eksperimentinio hemoraginio šoko tyrimu parodė, kad kuo labiau yra sumažėjęs funkcionuojančių kapiliarų tankis, tuo didesnis miršta-mumas. A. Dubin ir kolegos [38, 59, 158], tirdami avis ir naudodami SDF videomikroskopiją bei kontroliuojamo kraujavimo modelį, nustatė, kad didėjant nukraujavimui palaipsniui blogėja tėkmė mikrokraujagyslėmis, mažėja eritrocitų greitis, didėja laktatų kiekis kraujyje.
