ÁÈÎËÎÃÈß ÓÄÊ 612.13.601.1 Â.Ä. Êèñåëåâ, À.À. Êîíäûêîâ, Þ.Ã. Ïîìîðîâà, À.Â. Òðåáóõîâ, Î.Â. Ôèëàòîâà Àíàëèç áèîìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ àðòåðèàëüíîé ñòåíêè â çàâèñèìîñòè îò äàâëåíèÿ è âåêòîðà ïîòîêà  íàñòîÿùåå âðåìÿ äåòàëüíî èçó÷åíà çàâèñèìîñòü áèîìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ àðòåðèàëüíîé ñòåíêè îò àðòåðèàëüíîãî äàâëåíèÿ, îò ñêîðîñòè êðîâîòîêà ïðè äåéñòâèè íåéðîãóìîðàëüíûõ ôàêòîðîâ. Îäíàêî â ðåàëüíîé ãåìîäèíàìèêå èìååò ìåñòî ñî÷åòàíèå äàííûõ ôàêòîðîâ. Ïðîáëåìà èõ âçàèìîäåéñòâèÿ îñòàåòñÿ íåèçó÷åííîé. Öåëüþ íàñòîÿùåãî èññëåäîâàíèÿ ÿâëÿþòñÿ èçó÷åíèå áèîìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ àðòåðèàëüíîé ñîñóäèñòîé ñòåíêè ïðè ñî÷åòàííîì äåéñòâèè äàâëåíèÿ è ïîòîêà êðîâè, èçó÷åíèå áèîìåõàíè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ àðòåðèàëüíîé ñîñóäèñòîé ñòåíêè íà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ æèâîòíûõ è òðåõêîìïîíåíòíîé ìîäåëè ñîñóäèñòîé ñòåíêè â óñëîâèÿõ âàðèàöèé âíóòðèñîñóäèñòîãî äàâëåíèÿ, âåëè÷èíû è âåêòîðà ñêîðîñòè êðîâîòîêà. Ìàòåðèàëû è ìåòîäû èññëåäîâàíèÿ. Èññëåäîâàíèå áèîìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ ñòåíêè àðòåðèé ïðîâîäèëîñü ïî ìåòîäèêå, èçëîæåííîé â ðàáîòå [1]. Ðåòðîãðàäíûé ïîòîê ñîçäàâàëñÿ ñèñòåìîé êðàíîâ, îñóùåñòâëÿþùèõ ðåâåðñèþ ïîòîêà â êðîâåíîñíîì ñîñóäå. Çàâèñèìûé îò äèàìåòðà ìîäóëü óïðóãîñòè Þíãà (Å) äëÿ àðòåðèàëüíîé ñòåíêè ðàññ÷èòûâàëñÿ ïî Hudetz [2]. Ðàñ÷åò ñêîðîñòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïóëüñîâîé âîëíû ïðîèçâåäåí ïî ôîðìóëå [3]. Ðåçóëüòàòû è èõ îáñóæäåíèå. Çàâèñèìîñòü äèàìåòðà àðòåðèé îò äàâëåíèÿ ïî äàííûì èññëåäîâàíèé â íàøåé ëàáîðàòîðèè [4] ïðåäñòàâëåíà íà ðèñóíêå 1. Èç ðèñóíêà âèäíî, ÷òî çàâèñèìîñòü íîñèò ñëîæíûé íåëèíåéíûé ãèñòåðåçèñíûé õàðàêòåð. Íèæíÿÿ êðèâàÿ ïîëó÷àåòñÿ ïðè íàãðóçêå ñîñóäà äàâëåíèåì â óñëîâèÿõ åãî ìàêñèìàëüíîé òîíèçàöèè. Ñðåäíÿÿ êðèâàÿ ñîîòâåòñòâóåò ðåàêöèè íîðìàëüíîãî (ôèçèîëîãè÷åñêè àäåêâàòíîãî) ñîñóäà íà íàãðóçêó äàâëåíèåì. Âåðõíÿÿ êðèâàÿ ïîëó÷àåòñÿ â ðåæèìå ðàçãðóçêè äàâëåíèåì (ñïàäà äàâëåíèÿ) â óñëîâèÿõ ìàêñèìàëüíîé äèëàòàöèè (ðàññëàáëåíèÿ) ñîñóäà ïîòîêîì èëè îáðàáîòêè ïàïàâåðèíîì [4, ñ. 259]. Òàêîãî ðîäà çàâèñèìîñòü ïðåäîïðåäåëÿåòñÿ îñîáåííîñòÿìè áèîìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ ñîñóäèñòîé ñòåíêè.  îñíîâó àíàëèçà äàííûõ çàâèñèìîñòåé çàëîæåíà òðåõýëåìåíòíàÿ ìîäåëü ñîñóäèñòîé ñòåíêè: ýëàñòèí êàê óïðóãèé ïàññèâíûé ýëåìåíò, ãëàäêîìûøå÷íûé àêòèâíûé ýëåìåíò è æåñòêèé êîëëàãåíîâûé êàðêàñíûé ýëåìåíò [5].  ïðåäûäóùèõ ðàáîòàõ áûëà ïîêàçàíà ðåàêöèÿ ýòèõ ýëåìåíòîâ [6] íà íàãðóçêó ñîñóäà äàâëåíèåì. Íà÷àëüíàÿ ÷àñòü êðèâîé (îáëàñòü íèçêèõ äàâëåíèé äî 60 ìì ðò. ñò.) îòðàæàåò ñâîéñòâà ýëàñòèíîâîãî ýëåìåíòà. Ïðè äàëüíåéøåì ðîñòå äàâëåíèÿ ê ðåãóëèðîâàíèþ äèàìåòðà ñîñóäà ïîäêëþ÷àåòñÿ àêòèâíûé ãëàäêîìûøå÷íûé ýëåìåíò (äèàïàçîí äàâëåíèé 60160 ìì ðò. ñò.), è ëèøü â îáëàñòè âûñîêèõ äàâëåíèé (ñâûøå 160 ìì ðò. ñò.) ôàêòîðîì, îãðàíè÷èâàþùèì ïðèðîñò äèàìåòðà ñîÓÅ 12 10 8 6 ÓÅ 2 4 1,9 2 1,8 1,7 0 30 1,6 1,5 1,4 1,2 50 100 150 200 250 P (ìì ðò. ñò.) òîíèçàöèÿ íîðìàëüíàÿ 130 180 De(2) Di(1) Di(2) E(1) E(2) Ñ(1) Ñ(2) H(1) 230 H(2) Ð (ìì ðò. ñò.) Ðèñ. 2. Ðàñ÷åòíûå çíà÷åíèÿ ìîäóëÿ óïðóãîñòè Å è ñêîðîñòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïóëüñîâîé âîëíû â çàâèñèìîñòè îò çíà÷åíèé àðòåðèàëüíîãî êðîâÿíîãî äàâëåíèÿ: De íàðóæíèé äèàìåòð, Di âíóòðåííèé äèìåòð, H òîëùèíà ñîñóäèñòîé ñòåíêè, E ìîäóëü óïðóãîñòè Þíãà, C ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïóëüñîâîé âîëíû; 1 íàãðóçêà äàâëåíèåì, 2 ðàçãðóçêà. 1,3 0 80 De(1) äèëÿòàöèÿ Ðèñ. 1. Çàâèñèìîñòü äèàìåòðà èçîëèðîâàííîé àðòåðèè îò âåëè÷èíû êðîâÿíîãî äàâëåíèÿ ïðè ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ ýêñïåðèìåíòà 84 Àíàëèç áèîìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ àðòåðèàëüíîé ñòåíêè... 9 8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 0 0 0 50 100 150 200 0 250 50 100 150 E 200 ( . .) E De De Ðèñ. 3. Çíà÷åíèÿ Å è ÑÐÏ äëÿ îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ ñîñóäèñòîé ñòåíêè: À ýëàñòè÷åñêèé ñîñóä, Á ìûøå÷íûé ñîñóä,  êîëëàãåíîâûé ñîñóä ñóäà, íà÷èíàåò âûñòóïàòü êîëëàãåíîâûé êàðêàñ. Çàâèñèìîñòü äàâëåíèåäèàìåòð äàåò âîçìîæíîñòü îõàðàêòåðèçîâàòü ñîñóäèñòóþ ñòåíêó ñ ïîìîùüþ ìîäóëÿ óïðóãîñòè Þíãà, êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ ïîêàçàòåëåì æåñòêîñòè ñîñóäèñòîé ñòåíêè. Íà ðèñóíêå 2 ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà ýòîãî ïîêàçàòåëÿ è ñîïóòñòâóþùåé åìó ñêîðîñòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïóëüñîâîé âîëíû. Âèäåí ðîñò ìîäóëÿ óïðóãîñòè íà ýòàïå íàãðóæåíèÿ àðòåðèè, ÷åòêî âûðàæåíà òðåõôàçíîñòü óâåëè÷åíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ïîäêëþ÷åíèþ îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ ñîñóäèñòîé ñòåíêè.  ñîîòâåòñòâèè ñ èçìåíåíèÿìè ìîäóëÿ óïðóãîñòè àíàëîãè÷íîå ïîâåäåíèå äåìîíñòðèðóåò è ÑÐÏÂ. Òàêîå ïîâåäåíèå õàðàêòåðèñòèê áèîìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ ñîñóäèñòîé ñòåíêè ÿâëÿåòñÿ îáùåïðèçíàííûì, îäíàêî â ìíîãî÷èñëåííûõ íàáëþäåíèÿõ íà ÷åëîâåêå íå áûëî ïîëó÷åíî äîñòîâåðíûõ çàâèñèìîñòåé ìåæäó ÑÐÏ è àðòåðèàëüíûì äàâëåíèåì. Ê òîìó æå â íåêîòîðûõ èññëåäîâàíèÿõ áûëè ïîëó÷åíû çíà÷åíèÿ ÑÐÏÂ, ñíèæàþùèåñÿ ñ ðîñòîì äàâëåíèÿ [7], ÷òî íå íàõîäèò îáúÿñíåíèÿ èç ðàñ÷åòîâ.  ñâÿçè ñ ýòèì îïðåäåëåííûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò ðàññìîòðåíèå ñëó÷àåâ ïîâåäåíèÿ ìîäóëÿ óïðóãîñòè Å è ÑÐÏ îòäåëüíî äëÿ êàæäîãî ýëåìåíòà ñîñóäèñòîé ñòåíêè. Äëÿ ýòîãî èñõîäíûå äàííûå äëÿ äèàìåòðà ñîñóäà áûëè ïðåäñòàâëåíû óðàâíåíèåì ïðÿìîé ñ íàêëîíîì, õàðàêòåðíûì äëÿ êàæäîãî êîìïîíåíòà ñîñóäèñòîé ñòåíêè (ðèñ. 3). Âèäíî, ÷òî ó ðàçíûõ ñîñóäîâ íåñêîëüêî ðàçëè÷àåòñÿ óãîë íàêëîíà êðèâûõ ìîäóëÿ óïðóãîñòè è ÑÐÏÂ, îäíàêî ïî ñâîèì àáñîëþòíûì çíà÷åíèÿì ðàñõîæäåíèÿ íåçíà÷èòåëüíû. Ñëåäîâàòåëüíî, íà õàðàêòåðå çàâèñèìîñòè äàâëåíèåäèàìåòð íå ñêàçûâàþòñÿ íè àáñîëþòíûé ïðîñâåò ñîñóäà, íè ïðåîáëàäàíèå êàêîãî-ëèáî ýëåìåíòà ìûøå÷íîé ñòåíêè, è, ñîîòâåòñòâåííî, ýòèìè ôàêòîðàìè íåëüçÿ îáúÿñíèòü êàê «àíîìàëüíûå» çàâèñèìîñòè äàâëåíèå-ÑÐÏ [7], òàê è äåêîððåëÿöèþ ýòîé çàâèñèìîñòè [8]. Òàêîå îáúÿñíåíèå áûëî áû ïîëó÷åíî, åñëè 20 25.000 10 20.000 15.000 0 0 50 100 150 200 250 -10 10.000 5.000 -20 0.000 0.000 -30 -5.000 -40 -10.000 -15.000 -50 ( . .) E De -20.000 2 Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü Å è ÑÐÏ îò ôëóêòóàöèé äèàìåòðà àðòåðèè 85 ÁÈÎËÎÃÈß ñäåëàòü íåáîëüøîå è êðàòêîâðåìåííîå (îòíîñèòåëüíî âñåãî ïåðèîäà èçìåíåíèÿ äàâëåíèÿ îò 30 äî 240 ìì ðò. ñò.) óìåíüøåíèå èëè óâåëè÷åíèå çíà÷åíèÿ äèàìåòðà, êàê ïîêàçàíî íà ðèñóíêå 4. Ïóíêòèðîì îáîçíà÷åí õàðàêòåð èçìåíåíèÿ äèàìåòðà ïðè èçìåíåíèè åãî çíà÷åíèÿ íà 1,75%, áåç ÷åãî ýòè èçìåíåíèÿ íà ãðàôèêå íåçàìåòíû. Îáðàùàåò âíèìàíèå çíà÷èòåëüíàÿ ðåàêöèÿ ìîäóëÿ óïðóãîñòè è ÑÐÏ íà ñòîëü íåáîëüøèå èçìåíåíèÿ äèàìåòðà (÷òî, ïî-âèäèìîìó, è ëåæèò â îñíîâå ðàçíîîáðàçíûõ âçàèìîîòíîøåíèé àðòåðèàëüíîãî äàâëåíèÿ è õàðàêòåðèñòèê àðòåðèàëüíîãî ïóëüñà, íàáëþäàåìûõ ó ÷åëîâåêà). Òàêèå ýïèçîäè÷åñêèå êîëåáàíèÿ òîíóñà ãëàäêîìûøå÷íîãî ýëåìåíòà è äèàìåòðà ìàãèñòðàëüíîãî ñîñóäà ìîãóò èìåòü ìåñòî â ýêñïåðèìåíòå è íà ìàãèñòðàëüíûõ ñîñóäàõ ÷åëîâåêà in situ, â ðåçóëüòàòå àâòîìàòèè ãëàäêèõ ìûøö, èõ àêòèâàöèè ïðè ñîñóäèñòûõ ðåôëåêñàõ, ïðè àêòèâàöèè ñèìïàòè÷åñêîé íåðâíîé ñèñòåìû ýìîöèîãåííûìè ñòèìóëàìè, ïðè ýíäîòåëèé-çàâèñèìîé ïîòîê-÷óâñòâèòåëüíîé ðåëàêñàöèè [9]. Ñâîåîáðàçíûå ôóíêöèîíàëüíûå ïîñëåäñòâèÿ âûÿâëåíû ïðè ýíäîòåëèé-çàâèñèìîé ðåëàêñàöèè àðòåðèàëüíûõ ñîñóäîâ îáðàòíûì ïîòîêîì êðîâè. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ðåòðîãðàäíûé êðîâîòîê ëó÷øå ðåëàêñèðóåò öåíòðàëüíûå ñîñóäû êîòëà (îáû÷íûé êðîâîòîê ýôôåêòèâíåé ðåëàêñèðóåò ïåðèôåðè÷åñêèå àðòåðèàëüíûå ìàãèñòðàëüíûå). Óâåëè÷åíèå äèàìåòðà àîðòû è åå âåòâåé ïîâûøàåò èõ ïóëüñîâóþ åìêîñòü, ÷òî ìèíèìèçèðóåò âåëè÷èíó îáðàòíîãî êðîâîòîêà, îáû÷íî èìå- þùåãî ìåñòî â ìàãèñòðàëüíûõ àðòåðèÿõ [5]. Ðåçóëüòàò ìîäåëèðîâàíèÿ ñâîéñòâ àðòåðèè, ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçðûõëåíèþ âåùåñòâà ñòåíêè, äåãåíåðàöèè ìûøå÷íîãî è êîëëàãåíîâûõ ñëîåâ, ïðåäñòàâëåí íà ðèñóíêå 5. Âèäíî, ÷òî òàêàÿ èìèòàöèÿ âîçðàñòíûõ èçìåíåíèé àðòåðèé äàåò ñóùåñòâåííîå (â 4,3 ðàçà) ïàäåíèå ÑÐÏ â îáëàñòè íèçêèõ è ñðåäíèõ äàâëåíèé è â 2,3 ðàçà â îáëàñòè âûñîêèõ. Òàêàÿ âîçðàñòíàÿ äèíàìèêà èçìåíåíèÿ ñâîéñòâ ñîñóäèñòîé ñòåíêè ìîæåò îáúÿñíÿòü ôàêòû ñíèæåíèÿ ÑÐÏ â ñòàðøåé âîçðàñòíîé ãðóïïå. ÓÅ 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0,000 0,000 E 50,000 Ñ 100,000 De 150,000 Di(1) 200,000 250,000 H(1) Ð (ìì ðò. ñò.) Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü Å è ÑÐÏ ïðè óòîëùåíèè ñîñóäèñòîé ñòåíêè â 2 ðàçà è äåãåíåðàöèè ìûøå÷íûõ è êîëëàãåíîâûõ âîëîêîí Ëèòåðàòóðà 1. Ôèëàòîâà Î.Â. Âçàèìîäåéñòâèå äàâëåíèÿ è ïîòîêà â ýêçîòåìíîé ðåãóëÿöèè äèàìåòðà àðòåðèàëüíûõ ñîñóäîâ: Àâòîðåô. äèñ... êàíä. áèîë. íàóê. Áàðíàóë, 1993. 2. Hudetz A.G. Incremental elastic modulus for orthtropic incompressible arteries // Biochem. 1979. Vol. 12. 3. Ïóðèíÿ Á.À., Êàñüÿíîâ Â.À. Áèîìåõàíèêà êðóïíûõ êðîâåíîñíûõ ñîñóäîâ ÷åëîâåêà. Ðèãà, 1980. 4. Ôèëàòîâà Î.Â., Òðåáóõîâ À.Â., Êëèìåíêî È.Í. Ñòàòîäèíàìè÷åñêèå áèîìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà àðòåðèàëüíîãî ðóñëà â ñâÿçè ñ ñî÷åòàííîé ýíäîòåëèé-çàâèñèìîé ðåãóëÿöèåé äàâëåíèåì è ïîòîêîì â ðàçëè÷íûõ âîçðàñòíûõ ãðóïïàõ â çàâèñèìîñòè îò ïîëà, îñîáåííîñòåé ïîâåäåíèÿ æèâîòíûõ // ÕVII ñúåçä Âñåðîññèéñêîãî ôèçèîëîãè÷åñêîãî îáùåñòâà èì. È.Ï. Ïàâëîâà: Òåç. äîêë. Ðîñòîâ-íà-Äîíó, 1998. 5. Ôîëêîâ Á., Íèë Ý. Êðîâîîáðàùåíèå /Ïåð. ñ àíãë. È.Ì. Âåðí÷. Ì., 1976. 6. Ôèëàòîâà Î.Â. Ðåàêöèÿ àêòèâíûõ è ïàññèâíûõ ýëåìåíòîâ ñòåíêè àðòåðèàëüíûõ êðîâåíîñíûõ ñîñóäîâ â çàâèñèìîñòè îò äàâëåíèÿ è ïîòîêà //Àêòóàëüíûå âîïðîñû âîçðàñòíîé, ïðèêëàäíîé è ýêîëîãè÷åñêîé ôèçèîëîãèè: Ñá. ñò. Áàðíàóë, 1992. Ñ. 3340. 7. Ïîìîðîâà Þ.Ã., Êîíäûêîâ À.À., Êèñåëåâ Â.Ä. Âàðèàöèè ñâÿçè ñêîðîñòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïóëüñîâîé âîëíû è ÀÄ // Èçâåñòèÿ ÀÃÓ. Áàðíàóë, 1999. Âûï. 4. Ñ. 153157. 8. Ìàðêìàí Â.Ã., Êîðîëåâà Å.Ë. Àíàëèç âçàèìîñâÿçè ÑÐÏ ñ èçìåðåíèÿìè ÀÄ ó ÷åëîâåêà ïðè ôóíêöèîíàëüíûõ íàãðóçêàõ // Ôèçèîëîãèÿ ÷åëîâåêà. 1987. ¹2. Ñ. 259264. 9. Ïëåøêîâà Í.Â., Êèñåëåâ Â.Ä. Âàðèàáèëüíîñòü ïàðàìåòðîâ äèãèòàëüíîé ôîòîñôèãìîãðàììû ó áîäðñòâóþùåãî ÷åëîâåêà, â ðàçëè÷íûå ôàçû ñíà è ïðè âåãåòîñîñóäèñòûõ àñèììåòðèÿõ // Ôóíäàìåíòàëüíûå, ïðèêëàäíûå è êëèíè÷åñêèå ïðîáëåìû ôèçèîëîãèè / Ïîä ðåä. Â.Ä. Êèñåëåâà. Áàðíàóë, 1996. 86