Μεταβολές της ταχύτητας μετάδοσης του σφυγμικού κύματος στην πειραματική αθηρωμάτωση

Abstract

Objective: This study was undertaken to determine changes of aortic function during the progression of experimentally induced atherosclerosis. Methods: Twenty-eight white male New Zealand rabbits were divided into four groups. In Group I (n=7), animals were fed with regular diet, whereas in Groups II (n=7), III (n=7) and IV (n=7) animals were fed with high cholesterol diet for 1, 2 and 3 months respectively. Pressure in the carotid and femoral arteries was measured simultaneously via intraarterial catheters. Pulse wave velocity (PWV), the apparent phase velocities (APV) (Fourier analysis) of the first seven harmonics, and the contribution of each harmonic to the amplitude of pulse pressure were calculated.Results: PWV was higher (p<0.05) in all high cholesterol compared to control animals. PWV was related to mean arterial pressure in all groups; for any given pressure, however, the PWV was higher in the high cholesterol groups compared to control, and increased progressively with progression of atherosclerosis. The APV for each harmonic were significantly higher in the high cholesterol compared to control animals and the differences were more pronounced with the progression of atherosclerosis. The PWV was related to the velocity of the third, fourth and fifth harmonics, while the pulse pressure was related to the first two harmonics.Conclusions: The present study demonstrated that PWV increased during the development of atherosclerosis in high cholesterol diet experimental animals. PWV had a close relation with the APV of the third, fourth, and fifth harmonics, while the pulse pressure was related to the first two harmonics. Indexes used for the evaluation of the elastic properties of the aorta including PWV may be influenced by the arterial pressure.1'31 Indeed in this study, a good correlation (r=0.64) was found between PWV and arterial pressure. For any given arterial pressure, however, the PWV in the high cholesterol diet animals was greater compared to the control group.Clinical Implications: Under normal conditions, a large proportion of the left ventricular stroke volume is stored in the aorta during left ventricular systole, whereas during diastole, the stored blood flows into periphery.1'3 Aortic storage capacity is diminished or is lost in cases where the aorta has lost its elasticity. When the pulse wave reaches the periphery, it returns back to the ascending aorta. Normally the reflecting waves reach the ascending aorta early in diastole. This results in the formation of the diastolic wave. Reflecting waves that reach the aortic valve early in diastole facilitate coronary blood flow. When the elastic properties of the aorta are diminished and the PWV increases, reflecting waves from the periphery return earlier into the ascending aorta, fuse with the systolic part of the pulse, and result in an increase in pulse pressure, a late systolic peak in the pulse, and the disappearance of the diastolic wave1"3,20. Of interest, the pulse pressure in this study was directly related to the first and second harmonics of the pulse wave, i.e. harmonics with the highest velocity.Late systolic augmentation of left ventricular pressure increases left ventricular work and disappearance of diastolic wave decreases left ventricular myocardial perfusion.1'3 31 Further, augmentation of the pulse pressure in the stiff aorta will result in an increase in diastolic-systolic expansion of the peripheral arteries. This increase in pulsatile stress will promote the development of vascular damage.

Η αορτή δεν θεωρείται πλέον ότι αποτελεί έναν απλό αγωγό σύνδεσης της καρδιάς με τα περιφερικά αιμοφόρα αγγεία, και δια μέσω αυτής με τα διάφορα όργανα και συστήματα του σώματος, αλλά ένα αιμοδυναμικό όργανο. Κατά τη διάρκεια της ζωής, η αορτή υποβάλλεται στη συνεχή δοκιμασία της μεταφοράς αίματος, ενέργειας και πίεσης από την καρδιά περιφερειακά προς τους διάφορους ιστούς και τα όργανα του σώματος. Το γεγονός και μόνο ότι επιτυγχάνει τα καθήκοντά της κάτω από δυσχερείς συνθήκες τάσης που αναπτύσσονται συχνά στα τοιχώματά της, την καθιστά αξιοπρόσεχτη από πλευράς μηχανικής. Η αορτή αποτελεί ένα εξειδικευμένο αιμοδυναμικό όργανο του σώματος, που υποβοηθά τη λειτουργικότητα της καρδιάς και ιδίως την αιμάτωσή της και προσφέρει ομαλή και συνεχή ροή του αίματος στο σώμα. Επιπλέον, η αορτή συμπεριφέρεται σαν ένα ιδιαίτερα δυναμικό όργανο που έχει τη δυνατότητα να τροποποιεί το μέγεθος, την ελαστικότητα και τις άλλες ιδιότητές της μέσω ενός περίπλοκου ρυθμιστικού συστήματος που καθορίζεται από αιμοδυναμικούς παράγοντες, συστηματικά και τοπικά, αντανακλαστικά ορμονικά ερεθίσματα και άλλους έως τώρα αδιευκρίνιστους μηχανισμούς, ενώ σε άλλες, παρέχουν προστασία της καρδιακής και αγγειακής λειτουργίας και δομής, της περιφερειακής ροής και της λειτουργίας συγκεκριμένων οργάνων. Ο σκοπός αυτής της μελέτης αποτελεί η διερεύνηση των μεταβολών της αορτικής λειτουργίας κατά την διαρκεία της πειραματικά εξελισσομένης αρτηριοσκλύρηνσης. 28 λευκά αρσενικά κουνέλια της Νέας Ζηλανδίας χωρίστηκαν σε τέσσερεις ομάδες. Στην ομάδα I (ομάδα ελέγχου) τα πειραματόζωα τρέφονταν με φυσιολογική δίαιτα ενώ οι ομάδες II ( η=7), ομάδα III ( n=7), ομάδα IV ( n=7), τράφηκαν με δίαιτα ψηλή σε χοληστερόλη για 1,2 και 3 μήνες αντίστοιχα. Οι πιέσεις στην καρωτίδα και μοιριαία αρτηρία μετρήθηκαν ταυτόχρονα με την βοήθεια ενδοαορτικών καθετήρων. Η ταχύτητα μετάδοσης του σφυγμικού κύματος, η φαινομενική ταχύτητα φάσης (fourier analysis) των επτά πρώτων αρμονικών. Επιπρόσθετα υπολογίσθηκε και η συμβολή της κάθε αρμονικής στο ύψος του σφυγμού πίεσης.Η ταχύτητα μετάδοσης του σφυγμικού κύματος ήταν υψηλότερη σε όλα τα πειραματόζωα που ετράφησαν με δίαιτα υψηλή σε χοληστερόλη συγκρινόμενα με τα πειραματόζο,χϊ ελέγχου. Η ταχύτητα μετάδοσης του σφυγμικού κύματος σχετιζόταν με την μέση αρτηριακή πίεση σε όλες τις ομάδες.Για κάθε επίπεδο αρτηριακής πίεσης η ταχύτητα μετάδοσης του σφυγμικού κύματος ήταν υψηλότερη στα όλα τα πειραματόζωα που ετράφησαν με δίαιτα υψηλή σε χοληστερόλη συγκρινόμενα με τα πειραματόζωα ελέγχου και αυξάνονταν προδευτικά με την εξέλιξη της αθηρώματωσης. Η φαινομενική ταχύτητα φάσης για κάθε αρμονική ήταν σημαντικώς υψηλότερη σε όλα τα πειραματόζωα που ετράφησαν με δίαιτα υψηλή σε χοληστερόλη συγκρινόμενα με τα πειραματόζωα ελέγχου και η διαφορά γινόταν και πιο έντονη με την εξέλιξη της αθηρώματωσης. Η ταχύτητα μετάδοσης του σφυγμικού κύματος σχετιζόταν άμεσα με την ταχύτητα της 2ης,3ης και 5ης αρμονικής, ενώ η πίεση σφυγμού σχετιζόταν άμεσα με τις δύο πρώτες αρμονικές.Συμπερασματικά κατά την διάρκεια της εξέλιξης της πειραματικώς προκληθείσας αρτηριοσκλήρωσης σε κονίκλους, με την χορήγηση δίαιτας υψηλής σε χοληστερόλη, η ταχύτητα μετάδοσης του σφυγμικού κύματος αυξάνεται προοδευτικά με την εξέλιξη της αθηρωμάτωσης.Υπάρχει μια αξιόπιστη συσχέτιση (ρ=0.64) μεταξύ της ταχύτητας μετάδοσης του σφυγμικού κύματος και της αρτηριακής πίεσης. Για κάθε δεδομένη τιμή αρτηριακής πίεσης η ταχύτητα μετάδοσης του σφυγμικού κύματος ήταν μεγαλύτερη στα υπερχοληστερολεμικά ζώα συγκρινόμενα με τα ζώα της ομάδας ελέγχου. Η Η πίεση σφυγμού συσχετίζεται με την φαινομενική ταχύτητα φάσης των δύο πρώτων αρμονικών.Η ταχύτητα μετάδοσης του σφυγμικού κύματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν δείκτης διαταραγμένης μηχανικής-ελαστικής συμπεριφοράς της αορτής και προτείνεται η χρήση του για την παρακολούθηση αποτελεσματικότητας θεραπευτικών μεθόδων στην κλινική πράξη.Fourier analysis της ταχύτητας μετάδοσης του σφυγμικού κύματος συμβάλλει στους παράγοντες που επιδρούν στην αύξηση της αρτηριακής πίεσης, πίεσης σφυγμού και της ταχύτητας μετάδοσης του σφυγμικού κύματος, γεγονότα τα οποία είναι συνδεδεμένα με καρδιοαγγειακή νοσηρότητα και θνησιμότητα.