Исследование регуляции притока крови к костям у людей

Все ткани человеческого тела нуждаются в адекватной перфузии для снабжения кислородом и питательными веществами для удовлетворения метаболических потребностей. Давно известно, что артериальная система в костях имеет огромное значение и что без кровотока кость не может сохранять свою целостность. Действительно, существует разветвленная сеть артерий, артериол и капилляров, снабжающих человеческую кость. Кроме того, приток крови к костям зависит от различных местных и системных факторов, которые могут определять общее состояние костей. Однако костная перфузия у человека остается относительно неизученной, поэтому механизмы, лежащие в основе регуляции костного кровотока, изучены недостаточно. Исследователи предлагают изучить ключевые механизмы, которые регулируют перфузию костей у здоровых людей, и сравнить их с людьми с травмами спинного мозга (SCI). SCI представляет собой человеческую «модель» хронической сниженной нагрузки с потерей симпатической регуляции ниже уровня повреждения, что, вероятно, изменяет контроль перфузии кости. Соответственно, наши цели заключаются в следующем: 1) определить влияние компрессионной нагрузки с сопутствующими сокращениями мышц и без них на перфузию большеберцовой кости; 2) определить влияние симпатической активности сосудов и системного перфузионного давления на перфузию большеберцовой кости; 3) Сравните изменения большеберцовой перфузии в ответ на местные и системные факторы у здоровых людей и у пациентов с ТСМ.

Большая часть работ по костному кровотоку проводилась на животных и/или была сосредоточена на связи между адекватной или неадекватной перфузией и здоровьем костей. Например, неадекватный поток был связан с потерей костной массы, нарушением роста и замедленным заживлением переломов. Тем не менее, острые метаболические потребности кости из-за нагрузки с сопутствующими мышечными сокращениями или без них существенно увеличивают кровоток. Действительно, было показано, что в течение двух минут изолированных мышечных сокращений перфузия большеберцовой кости значительно увеличивается. Кроме того, при компрессионной нагрузке с сопутствующими мышечными сокращениями приток крови к кости может удвоиться. Точно так же разгрузка скелета всего за десять минут снижает перфузию бедренной кости наполовину. Хотя неясно, какие специфические локальные факторы (например, побочные продукты метаболизма) при нагрузке могут быть ответственны за регуляцию кровотока, эти данные убедительно свидетельствуют о том, что перфузия кости очень чувствительна к скелетной нагрузке. Действительно, похоже, что подобные регуляторные механизмы могут играть роль в контроле притока к костям и скелетным мышцам во время упражнений. Кроме того, сосудистая сеть костей богато иннервирована симпатическими нервами. Применение норадреналина снижает приток крови как к интактной, так и к изолированной кости. Точно так же симпатическая стимуляция уменьшает приток к костям за счет активации альфа-адренорецепторов. Кроме того, гладкие мышцы артериол в костях, как и ожидалось, реагируют на вазодилататоры и вазоконстрикторы. Следовательно, симпатическая иннервация костной сосудистой сети служит функциональной цели в контроле кровотока. Если бы это было не так, то, независимо от связи между костным метаболизмом и костным кровотоком, артериальная сеть в кости действовала бы как простая пассивная система давления.

Критическим ограничением изучения костного кровотока у людей является отсутствие неинвазивных оценок. Таким образом, было трудно выяснить механизмы, которые контролируют перфузию кости. Плотная природа кости затрудняет исследование перфузии, а методы, используемые для количественной оценки кровообращения в других тканях, либо трудно, либо невозможно применить к кости in vivo. недавно исследователи продемонстрировали эффективность системы спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона (NIRS) для неинвазивного обнаружения изменений содержания гемоглобина в большеберцовой кости. Хотя наша предварительная работа показала полезность NIRS, она не была предназначена для того, чтобы дать представление о регуляции кровотока и выявить различные возможные факторы, влияющие на перфузию костей. Здесь исследователи предлагают изучить различные механизмы, которые контролируют приток крови к костям как у здоровых людей, так и у пациентов с травмами спинного мозга (SCI). Популяция SCI предложит ценную информацию о механизмах перфузии, так как несколько участников (т.е. нагрузка и сосудистый симпатический контроль) либо снижены, либо нарушены.