ULTRAHANG DIAGNOSZTIKA Magyar Nôorvosok Lapja 69, 211 216 (2006) Egészséges nem terhesek, egészséges és hipertóniás terhesek endothelium funkciójának vizsgálata lézer-doppler áramlásméréssel KISS JÓZSEF-ATTILA DR. 1, BRASSAI ZOLTÁN DR. 2, MAKÓ KATALIN DR. 2, SZABÓ BÉLA DR. 1, KISS SZILÁRD LEÓ DR. 1 I. sz. Szülészeti és Nôgyógyászati Klinika, Marosvásárhely (osztályvezetô: Szabó Béla dr. egyetemi elôadótanár 1 ); II. sz. Belgyógyászati Klinika, Marosvásárhely (osztályvezetô: Brassai Zoltán dr. egyetemi tanár 2 ) közleménye Összefoglalás: Egészséges nem terhesek, egészséges és hipertóniás terhesek endothelium funkciójának vizsgálata lézer-doppler áramlásméréssel. A magas vérnyomással járó és csak az emberi fajra jellemzô praeeclampsia vaszkuláris háttere az endothelsejt mûködési zavarára visszavezethetô, az anyai méh-arteriákban elégtelenül végbemenô trophoblast invázió. Irodalmi adatok alapján a lézer-doppler áramlásméréssel vazoaktív anyagok iontoforézise révén az endothelfunkció a mikrokeringés szintjén vizsgálható. Munkánk során lézer-doppler áramlásmérés segítségével vizsgáltuk az endothel függô (acetilkolin okozta) és az endotheltôl független (nitroprusszid-nátrium okozta) mikrocirkulációs hiperémia (vazodilatáció) mértékét valamint a posztokkluzív hiperémiát. Eredményeink azt bizonyítják, hogy praeeclampsiás terhesek esetében az acetilkolin által kiváltott, endothel-függô mikrocirkulaciós érválasz elmarad a nitroprusszid nátrium által okozott értágulathoz képest. A praeeclampsia pathophysiologiájának alaposabb megértése szükséges, hogy e súlyos kórkép klinikai megközelítése eredményesebb legyen. Kulcsszavak: praeeclampsia, endothelium diszfunkció, lézer-doppler áramlásmérés, iontophoresis. Bevezetô A terhességi hipertóniák A magas vérnyomással járó állapotok a terhespatológia legjelentôsebb kórképcsoportját képezik, tekintve, hogy az anya és a magzat életét, egészségét egyaránt veszélyeztetik. Hipertóniás terhesek esetében, egyéb kórképekhez viszonyítva gyakrabban, számolni kell esetleges letális anyai szövôdményekkel (eclampsia, agyvérzés, abruptio placentae, DIC, HELLP, akut veseelégtelenség). A praeeclampsiaban létrejövô uteroplacentaris keringés beszûkülése nutrítiv és oxidativ lepényi elégtelenséggel jár (oligohydramnion, IUGR, méhenbelüli magzati elhalás). Praeeclampsiában az intervillosus ûrt ellátó spi- Magyar Nôorvosok Lapja 69 (3) 2006. 211
rális arteriák 30 50%-ában a trophoblast-invasio elmarad vagy tökéletlenül megy végbe, érintetlenül maradt, anatómiailag ép izomréteggel, adrenerg idegellátással és diszfunkcionális endothel sejtréteggel [1]. Roberts és mtsai 1989-ben megjelent cikkében az endothel megbetegedése klinikai manifesztációjának tartja a praeeclampsiát [11]. Az endothel megbetegedése okozza a vasoconstrictiot és a véralvadási rendszer aktiválódását, amely a praeeclampsiában nyilvánul meg. Az endothel sérülése az antikoaguláns és értágító anyagok szintézisének csökkenését okozza. Az endothelsejtek közötti tight junction -ok nem megfelelô mûködése lesz az oka a folyadékés fehérje kiáramlásának az interstitialis térbe. Az endothelsejtek sérülése kedvez a thrombocyta-aggregációnak és a véralvadási kaszkád aktivációjának. A sérült endothelsejtek PDGF-t (platelet derived growth factor) termelnek, mely vazokonstriktor hatású [2]. Célkitûzés Ismerve az endothel diszfunkció kiemelt szerepét a praeeclampsia kialakulásában, indokoltnak tartottuk felmérni a hipertóniás terheseknél jelentkezô posztokkluzív hiperémiát illetve endotheliumtól függô mikrocirkulációs áramlásnövekedést (acetilkolin), összehasonlítva azt az endotheliumtól független hatásmechanizmusú anyag (nitroprusszid nátrium) által elôidézett vazodilatációval. Ezen vizsgálati paramétereket összehasonlítottuk egészséges nem terhes és egészséges terhes nôk hasonló vizsgálati eredményeivel, választ keresve a következô kérdésekre: 1. mennyiben különbözik az egészséges nem terhes nôk illetve az egészséges terhesek és hipertóniás terhesek mikrocirkulációs reaktivitása, 2. valószínûsíthetô-e endothel diszfunkció a hipertóniás terheseknél (endothelfüggô érválasz elmaradása) 3. van-e különbség a hipertóniás és egészséges terhes endothelfüggô és attól független perfúzió-növekedése válasza között. Az endothel diszfunkció korai kimutatása hipertóniás terheseknél figyelmeztetô jel lehet a praeeclampsia kialakulására, tehát ennek korai diagnózisában nyerhet klinikai alkalmazást. A lézer-doppler áramlásmérés elméleti alapjai A mérési eljárás elméleti alapja a Doppler-elv: a mozgó vörösvértestekrôl visszaverôdô lézerfény frekvenciája megváltozik, ez a változás arányos a vizsgált szövetben mozgó vörösvértestek számával és mozgási sebességével. A leggyakrabban alkalmazott lézerfényhullám frekvencia 633 és 810 nm között van, ez kb. 1 mm 2 területen 1-1,5 mm mélyre hatol, így a bôr 1-1,5 mm 3 -nek keringését vizsgálja. Ebben a mélységben a nutritív kapillárisok illetve a hôszabályzó shuntök áramlása vizsgálható. A mért áramlás abszolút értékben nem fejezi ki a szövet áramlását, mivel ehhez a készüléket mindig a vizsgált szövethez kellene kalibrálni, amire élô szövetrôl lévén szó nincs mód, ezért nem beszélünk valódi flow értékekrôl, hanem a szakirodalom által elfogadott fluxról, ez a mikrokeringés relatív mérôszáma. A készülékek szilárd és folyékony standardhoz végzett kalibrálása révén az egyes mérési eredmények összehasonlíthatóak. A flux értéket készüléktípustól függôen voltban, önkényesen elnevezett PU-val jelzett perfúziós egységben vagy ml/min/100g szövet egységben fejezik ki [3]. A nyugalmi áramlás nagy variabilitása miatt a változás csak bizonyos betegcsoportokban bizonyult diagnosztikus értékûnek, ezért a bôrkeringés diagnosztikájában különbözô tesztvizsgálatok terjedtek el. Speciális manôverek segítségével a lézer-doppler vizsgálat variabilitása csökken és specificitása nô [4]. Ezen célt szolgálja a használt anyagok iontophoresissel bôrbe való juttatása, csökkentve így az interpersonalis variációt, ugyanis bizonyítottan jelentéktelen a különbség férfi nô, szôrzet jelenléte-hiánya, a bôr és a bôralatti kötôszövet vastagsága, valamint a használt elektródok felülete között [13]. Ellenben nagyon fontos a bôr vérellátottsága, a capillárissûrûség, ahol a méréseket végezzük [14]. Ezt a tényzôt mi azzal kerültük el, hogy minden esetben az alkar ugyanazon területén mértünk. Ugyancsak fontos tényezôk a ph, az áram intenzitása, a használt anyagok koncentrációja és molekula tömege, a környezeti állapotok (hômérséklet, nedvesség) [15]. Posztokkluzív reaktív hyperaemia teszt A vizsgálat során 3-4 percig tartó artériás okklúziót hozunk létre a vizsgált végtagon szupraszisztolés nyomással, mandzsetta segítségével. A leszorítás hirtelen felengedésekor egészséges egyénben az áramlás meredeken emelkedik és néhány másodperc alatt eléri a csúcsértéket. A 212 Magyar Nôorvosok Lapja 69 (3) 2006.
1. ábra: Posztokkluzív reaktív hyperaemia teszt normális görbe. Az elsô nyíl a biológiai nullát jelöli, míg a második peak flow -t és ennek eléréséhez szükséges idôt time to peak flow, ami 6 secundum 2. ábra: Endothelfüggô vazodilatáció (Ach okozta) normális görbe teszt során mérhetô állapotjelzôk: a csúcsáramlás, az áramlás százalékos változása és a leszorítás megszûntétôl a csúcsperfúzió eléréséig szükséges idôtartam. A jelenség hátterében a leszorítást követôen kialakult áramlásfokozódás okozta shear stress (nyíróerô), a következményes metabolikus tényezôk hypoxia, hypercapnia, nitrogén-monoxid (NO), adenozin, káliumcsatornák mediálta vazodilatáció áll. Farmakológiai vizsgálatok az endothel funkció felmérésére A lézer-doppler vizsgálattal vazoaktív anyagok iontoforézise révén az endothelfunkció a mikrokeringés szintjén vizsgálható. Iontophorézissel a bôrbe juttatott acetilkolin endothelfüggô perfúziónövekedést okoz. A jelenség hátterében összetett hatás valószínûsíthetô. Az acetilkolin muszkarinerg receptor közvetítésével fokozza a nitrogén-monoxid-szintézist. Az endothelsejtben keletkezett nitrogén-monoxid diffúzió útján jut el a simaizomréteghez, ahol a simaizom relaxációját okozza. Emellett a vasodilatator prosztaciklin és az endothelbôl származó hiperpolarizációs faktor (EDHF) felszabadulása is szerepet játszhat a folyamatban. A lézer-doppler vizsgálat során az acetilkolin kiváltotta válasz a közvetlenül a simaizomra ható vasodilatator nitropruszszid-nátrium hatásával vethetô össze. Ilymódon a vizsgálat lehetôséget nyújt az endothel függô vazodilatáció (Ach okozta) és az endothel independens simaizom-relaxació (SNP okozta) értágulat vizsgálatára és összehasonlítására, szisztémás hatás kialakulása nélkül, nem-invazív Magyar Nôorvosok Lapja 69 (3) 2006. 3. ábra: Endothelfüggetlen simaizom-relaxáció (SNP okozta) normális görbe 4. ábra: Az endotheliumfüggô vazodilatáció (Ach okozta) és az endothelium-független simaizomrelaxáció (SNP okozta) mikrocirkulációs érválasz (lézer-doppler regisztrátum, hipertóniás terhes) módon. Az endothel diszfunkció kifejezést gyakran a csökkent endothel dependens vazodilatáció szinonimájaként használják, jóllehet ez magában foglal számos olyan állapotot, amelyben az endothelium és a leukocyták, thrombocyták valamint lokális szöveti vazoregulációs anyagok közötti abnormális interakció következtében jön létre [5, 6, 7, 12]. 213
Anyag és módszer Összesen 24 nôt vizsgáltunk, akik a marosvásárhelyi I. sz. Szülészeti és Nôgyógyászati Klinika beteganyagát képezték, a következô három csoportba sorolva: I. Egészséges nem terhesek, II. Egészséges terhesek és gyermekágyasok, III. Hipertóniás terhesek és gyermekágyasok. Minden személynél elvégeztük a posztokkluzív reaktív hyperaemia tesztet ill. az endothelfunkció vizsgálatát a lézer-doppler áramlásmérés segítségével. Vizsgálatainkhoz az ADInstrumens PowerLab200 lézer-doppler áramlásmérôjét és a BTL Electrotherapy Microprocessor készülékeit használtunk (beszerzésüket az Apáczai Közalapítvány tette lehetôvé), az eredmények feldolgozásához pedig a PowerLab (ADInstruments) Chart v4.0.1 for Windows R / E & S Series soft statisztika programját használtuk. A vizsgálatok minden személy esetében 20 perces akkomodációs idô után, nyugalomban, azonos hômérsékletû szobában történtek. Az endothel functio vizsgálathoz a iontophoresis készülék elektródájához speciálisan centrálisan rögzített a mérôfejet minden esetben az azonos oldali alkar voláris felszínén helyeztük el. A vivôanyag és az áramerôsség által elôidézett érválasz regisztrálása után acetilkolint (1%-os oldat, Sigma, anód szintjén, 2, 3, 4 ma áramerôsség, 60 ) majd a hatás lecsengése után nitroprusszid nátriumot (1%-os oldat, Sigma, katód szintjén, 2, 3, 4 ma áramerôsség, 60 ) áramoltattunk be, egyidejûleg regisztrálva a két vazoaktív által elôidézett áramlásváltozásokat. Követett állapotjelzôk: a posztokkluzív reaktív hyperaemia során fellépô, az alapáramláshoz viszonyított százalékos áramlásnövekedés (RHE% amely áramlási tartalékra, teljes vazodilatációs kapacitásra utal), acetilkolinra és nitroprusszid nátriumra jelentkezô százalékos áramlásnövekedés Ach% endothelfüggô mikrocirkulációs érválasz ill. SNP% endotheltôl független értágulat), endothel diszfunkciós index (EDI = Ach% /SNP% x 100 az a paraméter amely, interindividuális ill. csoportok közötti összehasonlításra alkalmas) [8, 9, 10]. Eredmények Az átlagéletkor a három vizsgált csoportban 24,7±1,2; 24,3±0,7 ill. 25,7±0,6 év volt, ami megközelítôen azonos értéktartományban van és megfelel a nôi populáció reproduktív átlagéletkorának. Egészséges nem terhesek esetében a reaktív hyperaemia százalékban kifejezve RHE%= 97,23±5,7, amely megfelel a szakirodalomban leírt egészségeseknél mért átlagértékeknek. Az endothelfüggô és endothelfüggetlen érválasz értékei %-ban kifejezve hasonlóak: Ach%= 266,2±11,3 vs. SNP%=254,5±9,7 és ennek megfelelôen az ezek arányából kiszámolt endothel dysfunctiós index (EDI) az egységnyihez közelít (1,04±0,15). Egészséges terhesek és gyermekágyasok esetében a reaktív hyperaemia százalékban kifejezve RHE% =90,8±6,9, ami szintén megfelel az egészségeseknél mért, irodalomban közölt normál tartomány értékeinek. Az endothelfüggô és endotheltôl független érválasz értékei százalékban kifejezve hasonlóak: Ach%= 132,5±4,1 vs. SNP=138,8±6,1. Ennek megfelelôen a két érték ezek arányából kiszámolt endothel diszfunkciós index (EDI) ugyancsak egységnyihez közelít (0,95±0,22). Kiemelnénk, hogy mind az acetilkolinra, mind pedig a nitroprusszid nátriumra jelentkezô mikrocirkulációs perfúziónövekedés jelentôsen elmarad az egészséges nem terheseknél mért értékekhez képest (Ach= 266,2±11,3 vs. 132,5±4,1 ill. SNP= 254,5±9,7 vs. SNP=138,8±6,1). Ennek egy lehetséges magyarázata az, hogy az egészséges terhességben jelenlevô élettani vazodilatáció miatt a iontophorézissel a mikrokeringésbe juttatott vazoaktív anyagok már nem képesek ugyanolyan mértékû érválasz létrehozására, mint az egészséges nem terhes populációban. Hipertóniás terhesek és gyermekágyasok esetében a reaktív hyperaemia százalékban kifejezve RHE%=60,6±3,7 ami jelentôsen elmarad az egészségeseknél leírt értékekhez képest. Az endothelfüggô érválasz mértéke Ach%= 62,2±8,1 ami jóval alacsonyabb az endothel-független érválasz értékeihez hasonlítva SNP%=163,68±7,4. Ennek megfe- Eredmények összehasonlítás I. táblázat Kor RHE% Ach% SNP% EDI Egészséges nem terhes 24,7 97,23±5,7 266,2±11,3 254,5±9,7 1,04±0,15 Egészséges terhes 24,3 90,8±6,9 132,5±4,1 138,8±6,1 0,95±0,22 Hipertóniás terhes 25,7 60,6±3,7 62,2±8,1 163,68±7,4 0,38±0,09 214 Magyar Nôorvosok Lapja 69 (3) 2006.
lelôen, az ezek arányából kiszámolt endothél diszfunkciós index (EDI) egységnyinél alacsonyabb értéket mutat (0,38±0,09). A három csoport vizsgálati eredményeit a I. táblázatban hasonlítottuk össze. Megbeszélés Az egészséges, fiatal nôk és az egészséges terhes nôk esetén az endothelfüggô és az attól független mikrocirkulációs perfúziónövekedés mértéke (%-ban kifejezve) hasonló, ennek megfelelôen a kettôjük arányát képviselô endothel diszfunkciós index (EDI) egységnyihez közelít. Ezen adatok megfelelnek a nemzetközi szakirodalomban közölt adatoknak. Az egészséges terhes nôkön (valószínûleg a normális terhességben fokozott mennyiségben termelôdô értágító anyagok jelenléte miatt) a vazoaktív anyagok hatására megjelenô hyperaemia mértéke elmarad az egészséges nem terhes nôknél észlelt értékekkel szemben. A hipertóniás terheseken az endothel dependens vazodilatáció elmarad az endotheltôl független mikrocirkulációs érválasszal szemben, amit feltehetôen a jelenlevô generalizált endothel diszfunkció magyaráz (megbomlik a vazodilatátor és vazokonstriktor anyagok termelése közötti egyensúly az értágító anyagok rovására), ugyanis a preeclampsia depressor anyagok hiányaként is felfogható. A hipertóniás terheseken megfigyelhetô továbbá a teljes vazodilatációs kapacitás illetve az áramlási tartalék mérsékelt csökkenése is, ami a posztokluzív reaktív hyperaemia értékeinek csökkenésében nyilvánul meg az egészséges csoportok hasonló paramétereivel szemben. Következtetések 1. Tekintve a vizsgált beteganyag alacsony létszámát az eredmények statisztikai feldolgozása még nem lehetséges, újabb következtetések megfogalmazásához további vizsgálatok szükségesek. 2. Az általunk használt módszer objektív, nem invazív és ismételhetô eljárás, amely hasznos kiegészítôje lehet a terhességi hipertóniában használt szûrôviszgálatoknak. 3. Praeeclampsiás terhesek endothelium mûködésének nem invazív felmérésére használt hasonló törekvésekkel az irodalomban is találkozunk [16, 17], az eredmények hasonlóak, azzal a megjegyzéssel, hogy az említett szerzôk kitérnek a nyugalmi áramlás értékelésére, amelytôl mi eltekintettünk a nagy variabilitás miatt és csak az ún. provokációs tesztvizsgálatok eredményeit tanulmányoztuk [18]. 4. Az acetilkolin és nitroprusszid nátrium mikrocirkulációs válaszát hasonlónak találjuk mások munkájában is [19], kiegészítve olyan rizikófaktorok figyelembevételével, mint: anyai életkor, diasztolés vérnyomás, családi kórelôzmények, melyek együttesen a szerzôk szemléletében a praeeclampsiában jelenlevô mikroangiopathiát hangsúlyozzák. Irodalom [1] August P, Lindheimer M.D. Pathophysiology of preeclampsia. In Hypertension: Pathophysiology, Diagnosis, and Management. 2nd ed. J.H. Laragh and B.M. Brenner, editors. Raven Press Ltd., New York. 1995; 2407 2426. [2] Drexler H, Hronig B. Endothelial dysfunction in human disease. J Mol Cell Cardiol 1999; 31: 51 60. [3] Farkas K. Lézer Doppler flowmetry a new method for the evaluation of microcirculation. Lege Artis Medicinae 1998; 8: 4 13. [4] Gardner-Medvin JM, Taylor JY, McDonald et al. An investigation into variability in microvascular skin blood flow and responses to transdermal delivery of acetylcholine at different sites in the forearm and hand. Br J Clin Pharmacol 1997; 43: 391 397. [5] Harrison DG. Cellular and molecular mechanisms of endothelial cell dysfunction. J Clin Invest 1997; 100: 2153 2157. [6] Morris SJ, Shore AC, Tooke JE. Response of the skin microcirculation to acetylcholine and sodium nitroprusside in patients with NIDDM. Diabetologia 1995; 11: 1337 1344. [7] Morris SJ, Shore AC. Skin blood flow response to the iontophoresis of acethylcoline and sodium nitropruside in man: possible mechanism. J Phisiol 1996; 496: 531 542. [8] Makó K, Puskás A, Kelemen P, Domjánschitz L, Fülöp E, Brassai Z. Acute effects of vasoactive drugs evaluated with laser Doppler flowmetry. Romanian Journal of Angiology and Vascular Surgery 2001; 3: 1 17. [9] Makó K, Puskás A, Imre M, Kelemen P, Fülöp E, Brassai Z. Non-invasive assesment of endothelial dysfunction using laser Doppler flowmetry. Romanian Journal of Angiology and Vascular Surgery 2003; 5, 1 2: 57. [10] Noon JP, Walker BR, Hand MF et al. Studies with iontophoretic administration of drugs to human dermal vessels in vivo: cholinergic vasodilatation is mediated by dilator protanoids rather than nitric oxide. Br J Clin Pharmacol 1998; 45: 545 550. Magyar Nôorvosok Lapja 69 (3) 2006. 215
[11] Roberts JM, Taylor RN, Goldfein A. Clinical and biochemical evidence of endothelial cell dysfunction in the pregnancy syndrome preeclampsia. Am J Hypertens 1989; 700 708. [12] Simionescu N, Simionescu M. Endothelial cell biology in health and disease. New York: Plenum Press 1998. [13] Sing P, Maibach H. Iontophoresis in drug delivery: Basic principles and applications. Crit Rev Ther Drug 1994; 11: 161. [14] Ramsay JE, Ferrell WR, Greer IA, Sattar N. Factors critical to iontophoretic assessment of vascular reactivity: Implications for clinical studies of endothelial dysfunction. J Cardiovasc Pharmacol 2002; 39: 9 17. [15] Åsberg A, Holm T, Vassbotn T, Andreassen AK, Hartmann A. Nonspecific microvascular vasodilation during iontophoresis is attenuated by application of hyperosmolar saline. Microvasc Res 1999; 58: 41 48. [16] Judith B, Reindert G, van Pampus MG, van Doormaal JJ, Smit AJ, Rakhorst G, Aarnoudse JG. Abnormal Endothelium-Dependent Microvascular Reactivity in Recently Preeclamptic Women. Obstetrics & Gynecology. 2005; 105: 626 632. [17] Anim-Nyame N, Gamble J, Sooranna SR, Johnson MR, Sullivan MH, Steer PJ. Evidence of impaired microvascular function in pre-eclampsia: a non-invasive study. Clin Sci (Lond) 2003; 104(4): 405 412. [18] Anim-Nyame N, Sooranna SR, Johnson MR, Gamble J, Steer PJ. Resting peripheral blood flow in normal pregnancy and in pre-eclampsia. Clin Sci (Lond) 2000; 99(6): 505 510. [19] Anim-Nyame N, Sooranna SR, Johnson MR, Sullivan MH, Gamble J, Steer PJ. Impaired retrograde transmission of vasodilatory signals via the endothelium in pre-eclampsia: a cause of reduced tissue blood flow? Clin Sci (Lond) 2004; 106(1): 19 25. Kiss JA, Brassai Z, Makó K, Szabó B, Kiss SzL: Investigation of endothelial function by laser-doppler flowmetry in healthy non-pregnant, healthy pregnant and hypertensive pregnant women The vascular pathophysiology of preeclampsia, a hypertensive disorder unique to human pregnancy, has been postulated to be due to endothelial dysfunction arising from abnormal placentation, as a result of a failure of adequate trophoblastic invasion into the maternal uterine vasculature. We evaluated endothelial cell dependent dilation induced by acetylcholine and endothelial cell independent dilation induced by sodium nitropruside, as well as reactive hyparaemia presuming that these forearm capillaries examined by us by laser- Doppler flowmetry, exposed to this vasoactive substances by iontophoresis, would exhibit diminished endothelium-dependent relaxation where there is an impaired endothelial function. Our results do indeed demonstrate that in women with praeeclampsia, the examined vessels failed to dilate when treated with acetylcholine, however the case was not so with sodium nitropruside. Improved understanding of the pathophysiology of praeeclampsia is necessary to allow better clinical management of this serious disorder. Keywords: praeeclampsia, endothelial dysfunction, laser-doppler flowmetry, iontophoresis. Levelezési cím: DR. KISS JÓZSEF-ATTILA Kövesdomb u. 14/N52/16 Marosvásárhely (Dâmbu Pietros Nr. 14/N52/16) Telefon: 0745 615 362 e-mail: kissjozsefattila@yahoo.com 216 Magyar Nôorvosok Lapja 69 (3) 2006.