Microrheological Disorders in Critical Conditions
https://doi.org/10.15360/1813-9779-2010-1-74
Abstract
The review describes the role of a change in the morphofunctional properties of red blood cells in the pathogenesis of severe concomitant injury, sepsis, and acute respiratory distress syndrome. The authors give data on the nonspecific mechanisms responsible for the provision and maintenance of oxygen transport at the microvascular level. Furthermore, the review summarizes the results of recent studies dealing with the contribution of microrheological disorders to the development of organ dysfunction in sepsis and other critical conditions. Whether microrheological disorders can be corrected is also considered. Key words: critical conditions, erythrocyte deformability, erythrocyte aggregation, perftoran, infusion therapy.
References
1.
2. Неговский В. А., Гурвич А. М., Золотокрылина Е. С.Постреанимационная болезнь. 2-е изд., пер. доп. М., Медицина; 1987.
3. Рябов Г. А.Гипоксия критических состояний. М., Медицина; 1988.
4. Золотокрылина Е. С.Вопросы патогенеза и лечения полиорганной недостаточности у больных с тяжелой сочетанной травмой, массивной кровопотерей в раннем постреанимационном периоде. Анестезиология и реаниматология 1996; 1: 9—13.
5. Малышев В. Д., Плесков А. П.Гемореологические аспекты интенсивной терапии. Вест. интенс. терапии 1994; 1: 17—22.
6. Porro F., Curti L., Figini G.Hemoreological changes in 33 patients with instable angina pectoris: some prognostic observations. 7th Int. Congress Biorheology. J. Biorheology 1989; 26 (3): 57
7. Neill W. A., Ritzmann L. W., Selden R.The patophysiological basis of acute coronary insufficiency. Observations favoring the hypothesis of intermittent reversible coronary obstruction. Amer. Heart J. 1977; 94 (4): 439—444.
8. Люсов В. А., Парфенов А. С., Белоусов Ю. Б. и соавт.Механизм агрегации эритроцитов при ишемической болезни сердца. Проблемы гематологии и переливания крови 1979; 2: 7—12.
9. Люсов В. А., Савчук В. И., Белоусов Ю. Б.Роль изменений реологических свойств крови в патогенезе нарушений ритма и проводимости сердца. Кардиология 1979; 19 (7): 35—41.
10. Dintenfass L., Rosenberg M. C.Some observations on the viscosity of blood in various diseases. Effect of intravenous heparin. Angiologica 1967; 4 (2): 116—127.
11. Dintenfass L., Somer T.A hypothesis of plasma «atomosphere» around the red cells in patients with Waldenstrom’s macroglobulinemia and multiple myeloma: A deduction from viscosity study. Microvasc. Res. 1976; 11 (3): 325—334.
12. Bicher H. I., Beemer A. M.Induction of ischemic myocardial damage by red blood cell aggregation (sludge) in the rabbit. J. Atheroscler. Res. 1967; 7 (4): 409—414.
13. Dormandy J. A., Barness A., Reid I.Abnormal red cell deformability in patients with peripheral ischaemia. Bibl. Anat. 1977; 16 (Pt 2): 247—248.
14. Roston S.Blood pressure and the cardiovascular system. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1962; 96 (4): 962—974.
15. Saniabadi A. R., Lan C. S., Bringes A. B. et al.Reduced erythrocyte deformability in patients with rheumatoid vasculitis: improved after in vitro treatment with dipyridamole. Brit. J. Haematol. 1991; 77 (Suppl 1): 63.
16. Baskurt O. K., Temiz A., Meiselman H. J.Red blood cell aggregation in experimental sepsis. Lab. Clin. Med. 1997; 130 (2): 183—190.
17. Bateman R. M., Jagger J. E., Sharpe M. D. et al.Erythrocyte deformability is a nitric oxide-mediated factor in decreased capillary density during sepsis. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2001; 280 (6): H2848—H2856.
18. Kayar E., Mat F., Meiselman H. J., Baskurt O. K.Red blood cell rheolog-ical alterations in a rat model of ischemia-reperfusion injury Biorheology 2001; 38 (5—6): 405—414.
19. Zaets S. B., Berezina T. L., Morgan C. et al.Effect of trauma-hemorrhag-ic shock on red blood cell deformability and shape. Shock 2003; 19 (3): 268—273.
20. Каро К., Педли Т., Шротер Р. и соавт.Механика кровообращения. М.: Мир; 1981.
21. Березовский В. А., Сушко Б. С.Профиль концентрации кислорода в клетке и некоторые спорные вопросы перемещения свободного кислорода в биологических объектах. Физиолог. журн. 1984; 30 (3): 345—353.
22. Nakache M., Caprani A., Dimicoli J. L. et al.Relationship between deformability of red blood cells and oxygen transfer: a modelized investigation. Clin. Hemoheol. 1983; 3 (2): 177—189.
23. George C., Thao Chan M., Weill D. et al.De la deformabilite ery-throcytaire a l’oxygenation tissulaire. Med. actuelle 1983; 10 (3): 100—103.
24. Maeda N., Shiga T.Velocity of oxygen transfer and erythrocyte rheolo-gy. News Physiol. Sci. 1994; 9: 22—27.
25. Betticher D. C., Reinhart W. H., Geiser J.Effect of RBC shape and deformability on pulmonary O2diffusing capacity and resistance to flow in rabbit lungs. J. Appl. Physiol. 1995; 78 (3): 778—783.
26. Driessen G. K., Haest C. W., Heidtmann H. et al.Effect of reduced red cell deformability on flow velocity in capillaries of rat mesentery. Pflugers Arch. 1980; 388 (1): 75—78.
27. Schmid-Schonbein H.Blood rheology and oxygen transport to tissues. Adv. Physiol. Sci. 1982; 25: 279—289.
28. Cabrales P.Effects of erythrocyte flexibility on microvascular perfusion and oxygenation during acute anemia. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2007; 293 (2): H1206—H1215.
29. Sprague R. S., Ellsworth M. L., Stephenson A. H., Lonigro A. J.ATP the red blood cell link to NO and local control of the pulmonary circulation. Am. J. Physiol. 1996; 271 (6 Pt 2): H2717—H2722.
30. Dietrich H. H., Ellsworth M. L., Sprague R. S., Dacey R. G.Red blood cell regulation of microvascular tone through adenosine triphosphate. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2000; 278 (4): H1294—H1298.
31. Ellsworth M. L., Forrester T., Ellis C. G., Dietrich H. H.The erythrocyte as a regulator of vascular tone. Am. J. Physiol. 1995; 269 (6 Pt 2): H2155—H2161.
32. Gelin L. E., Border J. R.Trauma workshop report: shock-rheology and oxygen transport. J. Trauma 1970; 10 (11): 1078—1083.
33. Powell R. J., Machiedo G. W., Rush B. F.Decreased red blood cell deformability and impaired oxygen utilization during human sepsis. Amer. Surgeon 1993; 59 (1): 65—68.
34. Tateishi N., Suzuki Y., Cicha I., Maeda N.O2 release from erythro-cytes flowing in a narrow O2-permeable tube effects of erythrocyte aggregation. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2001; 281 (1): H448—H456.
35. Vicaut E.Opposite effects of red blood cell aggregation on resistance to blood flow. J. Cardiovasc. Surg. 1995; 36 (4): 361—368.
36. Gelin L. E.Intravascular aggregation of blood cells and tissue metabolic defects. Adv. Exp. Med. Biol. 1973; 37: 647—656.
37. Schmid-Sch^’nbein H., Beiger H., Gallasch G., Schartner H.Pathological red cell aggregation (clamp aggregation). Molecular and electrochemical factors. Bibl. Anat. 1977; 16 (Pt 2): 484—489.
38. Fuchs U., Bodendieck P.Postischaemic circulation disturbances. Z. Mikrosk. Anat. Forsch. 1975; 89 (1): 49—62.
39. Knisely M. H., Eliot T. S., Bloch E. H.Sludged blood in traumata shock. Arch. Surg. 1945; 51: 220.
40. Robb H. J., Jacobson L. F.Microvascular responses to trauma. J. Trauma 1963; 3: 407—420.
41. Hardaway R. M., MCkay D. G.The Syndromes of disseminated intravascular coagulation. Rev. Surg. 1963; 20: 297—328.
42. Ашкинази И. Я.Эритроцит и внутреннее тромбопластинообразова-ние. Л.: Медицина; 1977.
43. Lowe G. D., Forbes C. D.Blood rheology and thrombosis. Clin. Haematol. 1981; 10 (2): 343—367.
44. Березина Т. Л.Нарушения реологических свойств крови, поверхностной архитектоники и электрофоретической подвижности эритроцитов у больных с тяжелой травмой и кровопотерей. Дис. … канд. мед. наук. М.; 1989.
45. Chien S., Usami S., Dellenback R.J., Gregersen M.J.Influence of fibrinogen and globulins on blood rheology at low shear rates: comрarison among elephant, dog, and man. Biorheology 1970; 6 (6): 287.
46. Чернух А. М., Александров П. Н., Алексеев О. В.Микроциркуляция. М.: Медицина; 1975.
47. Feola M., Simoni J., Tran R., Canizaro P. C.Mechanisms of toxicity of hemoglobin solutions. Biomater. Artif. Cells Artif. Organs 1988; 16 (1—3): 217—226.
48. Baskurt O. K., Meiselman H. J.Activated polymorphonuclear leukocytes affect red blood cell aggregability. J. Leukoc. Biol. 1998; 63 (1): 89—93.
49. Chiu D. T., Liu T. Z.Free radical and oxidative damage in human blood cells. J. Biomed. Sci. 1997; 4 (5): 256—259.
50. Commins L. M., Loegering D.J., Gudewicz P. W.Effect of phagocytosis of erythrocytes and erythrocyte ghosts on macrophage phagocytic function and hydrogen peroxide production. Inflammation 1990; 14 (6): 705—716.
51. Nielsen C. H., Svehag S. E., Marquart H. V., Leslie R. G.Interactions of opsonized immune complexes with whole blood cells: binding to ery-throcytes restricts complex uptake by leucocyte populations. Scand. J. Immunol. 1994; 40 (2): 228—236.
52. Raley M. J., Lennartz M. R., Loegering D. J.A phagocytic challenge with IgG-coated erythrocytes depresses macrophage respiratory burst and phagocytic function by different mechanisms. J. Leukoc. Biol. 1999; 66 (5): 803—808.
53. Birmingham D. J, Hebert L. A.CR1 and CR1-like: the primate immune adherence receptors. Immunol. Rev. 2001; 180: 100—111.
54. Lindorfer M. A., Hahn C. S., Foley P. L., Taylor R. P.Heteropolymer-mediated clearance of immune complexes via erythrocyte CR1: mechanisms and applications. Immunol. Rev. 2001; 183: 10—24.
55. Liese A. M., Siddiqi M. Q., Siegel J. H. et al.Augmented TNF-a and IL-10 production by primed human monocytes following interaction with oxidatively modified autologous erythrocytes. J. Leukoc. Biol. 2001; 70 (2): 289-296.
56. Richard C. A., Wilcox B. D., Loegering D. J.IgG-coated erythrocytes augment LPS-stimulated TNF-a secretion, TNF-a mRNA levels, and TNF-a mRNA stability in macrophages. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2000; 271 (1): 70—74.
57. Gros M., Vrhovec S., Brumen M. et al.Low pH induced shape changes and vesiculation of human erythrocytes. Gen. Physiol. Biophys. 1996; 15 (2): 145—163.
58. Buehler P. W., Alayash A. I.Toxicities of hemoglobin solutions: in search ofin-vitroandin-vivomodel systems. Transfusion 2004; 44 (10): 1516—1530.
59. Simoni J., Feola M., Tran R. et al.Biocompatibility of hemoglobin solutions. II. The inflammatory reaction of human monocytes and mouse peritoneal macrophages. Artif. Organs 1990; 14 (2): 98—109.
60. Langenfeld J. E., Livingston D. H., Machiedo G. W.Red cell deformabili-ty is an early indicator of infection. Surgery 1991; 110 (2): 398—403.
61. Moutzouri A. G., Skoutelis A. T., Gogos C. A. et al.Red blood cell deformability in patients with sepsis: a marker for prognosis and monitoring of severity. Clin. Hemorheol. Microcirc. 2007; 36 (4): 291—299.
62. Machiedo G. W., Powell R.J., Rush B. F. et al.The incidence of decreased red blood cell deformability in sepsis and the association with oxygen free radical damage and multiple-system organ failure. Arch. Surg. 1989; 124 (12): 1386—1389.
63. Sloane P. J., Gee M. H., Gottlieb J. E. et al.A multicenter registry of patients with acute respiratory distress syndrome. Physiology and outcome. Am. Rev. Respir. Dis. 1992; 146 (2): 419—426.
64. НеговскийВ. А.Очерки по реаниматологии. М.: Медицина; 1986.
65. Герасимов Л. В.Гемореологические нарушения и гемолиз у больных с тяжёлой травмой и кровопотерей и их коррекция перфтораном. Дис. … канд. мед наук. М.; 2005. 133.
66. Butler T., Bradley C. A., Owensby J. E.Plasma components protect ery-throcytes against experimental haemolysis caused by mechanical trauma and hypocowury. Int. J. Exp. Pathol. 1992; 73 (1): 27—33.
67. Головин Г. В., Дуткевич И. Г., Шапкин А. Г. и соавт.Возможности коррекции реологических свойств крови в хирургии. Вест. хирургии 1986; 145 (8): 141 — 145.
68. Dawidson J. A., Gеlin L. E., Haglind E.Blood viscosity and red cell aggregation changes after hemodilutionin vivoandin vitro.A comparison between different plasma substitutes. Biorheology 1980; 17 (1—2): 9—16.
69. Ройтман Е. В., Морозов Ю. А.Влияние объёмных концентраци растворов, применяемых в трансфузионной терапии, на реологические свойства крови (экспериментальное исследованиеin vitro).Гематология и трансфузиология 2003; 48 (6): 22.
70. Treib J., Haass A.The rheological properties of hydroxyethyl starch. Dtsch. Med. Wochenschr. 1997; 122 (43): 1319—1322.
71. Ройтман Е. В., Морозов Ю. А.Гемореологические эффекты препарата «Гелофузин» (экспериментальное исследованиеin vitro).Вестн. службы крови России 2002; 2: 20—22.
72. Sumpelmann R., Schurholz T., Marx G., Zander R.Different plasma substitutes protect on erytrocytes exposed to mechanical stress. Anaestesia 2000; 55 (10): 976—979.
73. Герасимов Л. В., Мороз В. В., Исакова А. А., Марченков Ю. В.Влияние различных коллоидных плазмозаменителей на микрореологические свойства крови. Сб. мат. XI Всеросс. Конгр. анестезиологов и реаниматологов. 2008. 511—512.
74. Мороз В. В., Молчанова Л. В., Герасимов Л. В. и соавт.Влияние пер-фторана на гемореологию и гемолиз у больных с тяжёлой травмой и кровопотерей. Общая реаниматология 2006; II (1): 5—11.
75. Мороз В. В.Пути коррекции гипоксии при критических состояниях: автореф. дис. … д-ра мед. наук. М.; 1994.
76. Карпун Н. А., Мороз В. В., Михеев А. А.Профилактика нарушений транспорта кислорода при хирургической реваскуляризации миокарда. Бюлл. эксперимент. биол. и мед. 2000; Прил. 2: 80—85.
77. Лазаренко Д. Ю., Ханевич М. Д., Софронов Г. А. и соавт.Влияние перфторана на микроциркуляцию и реологические свойства крови у больных с гастродуоденальными кровотечениями. Перфторугле-родные соединения в медицине и биологии. Сб. мат. XII межд. конф. Пущино; 2003. 30—35.
Review
For citations:
Gerasimov L.V., Moroz V.V., Isakova A.A. Microrheological Disorders in Critical Conditions . General Reanimatology. 2010;6(1):74. (In Russ.) https://doi.org/10.15360/1813-9779-2010-1-74
Views:
1550
Email this article 