Jak wyczytać z oka, co się dzieje w układzie krążenia

Maria Żmijewska jest autorką badania pt. “Retinal Microcirculation Measurements in Response to Endurance Exercises Analysed by Adaptive Optics Retinal Camera”, które dotyczyło wpływu wysiłku fizycznego na mikrokrążenie siatkówki.

Dlaczego jest to ważne?

Mikrokrążenie siatkówkowe od dawna wzbudza zainteresowanie lekarzy różnych specjalności. Oko jest jedynym narządem, w którym możemy w sposób nieinwazyjny uwidocznić najmniejsze tętniczki i analizować ich reakcję na różne czynniki. Co więcej, naczynia siatkówki są tego samego typu co naczynia wieńcowe i mózgowe, więc pod względem anatomicznym reagują w taki sam sposób jak wszystkie naczynia końcowe. Kluczowym mechanizmem, który umożliwia utrzymanie stabilnego mikrokrążenia w trzech ważnych narządach: sercu, mózgu i oku, niezależnie od wahań ciśnienia tętniczego jest system autoregulacji miogennej. Jeśli badając oko w sposób nieinwazyjny można sprawdzić, czy mechanizm ten przebiega prawidłowo, to analiza naczyń siatkówki oka staje się wiarygodnym i coraz częściej stosowanym markerem oceny ryzyka sercowo-naczyniowego.

Wysiłek, naczynia i mechanizm autoregulacji miogennej  

Wysiłek fizyczny jest korzystny dla zdrowia, ponieważ poprawia utlenowanie krwi i zwiększa wydolność serca. Jednak powodowany przez wysiłek wzrost ciśnienia i przepływu krwi, musi być kontrolowany przez prawidłowo przebiegający mechanizm autoregulacji miogennej. Inaczej doszłoby do rozerwania naczyń.

Autoregulacja miogenna zachodzi głównie w małych naczyniach krwionośnych: arteriolach i zwieraczach prekapilarnych. Jak przebiega ten mechanizm? W odpowiedzi na zwiększone ciśnienie tętnicze i ciśnienie perfuzji - różnica między ciśnieniem napływu krwi (tętniczym) a ciśnieniem odpływu (żylnym/tkankowym) w danym narządzie - dochodzi do skurczu mięśniówki zwieraczy prekapilarnych, co powoduje wzrost oporu obwodowego, a tym samym obniżenie miejscowego przepływu krwi.

Zjawisko autoregulacji, będącej wynikiem skurczu naczynia, zostało opisane już na początku XX wieku (1902) przez Baylissa ale na preparatach histologicznych pośmiertnych.

Autoregulacja miogenna zmniejsza się wraz z wiekiem. Bierne rozciąganie arterioli wywołuje ich skurcz i zamykanie zwieraczy z zamknięciem przepływu krwi, a zmniejszenie tego rozciągania daje efekt odwrotny, prowadzący do ich rozkurczu i otwierania się zwieraczy prekapilarnych z następowym przekrwieniem. Wskutek spadku autoregulacji dochodzi do niemożności wzrostu oporu w naczyniu pod wpływem wysiłku. Zjawisko to zwiększa ryzyko krwawień siatkówkowych i mózgowych u osób starszych i to nie tylko pod wpływem wysiłku, ale i zmian ciśnienia tętniczego.

Wykorzystywanie “kosmicznego” obrazowania

W badaniu wykorzystałam mikroskop RTX 1 znajdujący się w Katedrze i Klinice Okulistyki Wydziału Lekarskiego WUM w SP Klinicznym Szpitalu Okulistycznym przy ul. Sierakowskiego, której kierownikiem jest prof. Jacek P. Szaflik. Mikroskop RTX 1 opiera się na technologii optyki adaptywnej, dzięki której rozdzielczość uzyskiwanego obrazu jest porównywalna z rozdzielczością histologiczną. 

Optyka adaptywna po raz pierwszy została użyta przez astronoma Horace Babcocka w 1953 roku. Technika ta pozwoliła zminimalizować “turbulencje” (powodowane drganiami atmosfery), które sprawiają, że gwiazdy widziane gołym okiem wydają się migotać i uzyskać w teleskopach astronomicznych znacznie wyraźniejszy obraz.  

Użycie w badaniu tak czułego mikroskopu pozwoliło mi to zwizualizować fotoreceptory oraz najmniejsze tętnice siatkówki nawet w wartościach kilkudziesięciu mikrometrów. Technologia optyki adaptywnej jest również bardzo dobrym narzędziem do oceny ryzyka zdarzeń sercowo-naczyniowych i śledzenia ich progresji. Otrzymane wyniki umożliwiły analizę zmian w szerokości światła naczynia i grubości jego ścian w odpowiedzi na submaksymalny wysiłek aerobowy, który spełnił kryteria kardiologicznego testu wysiłkowego.

Co mierzono w badaniu?

To samo naczynie tętnicze siatkówki, o średnicach 70-130 μm, było mierzone przed wysiłkiem i bezpośrednio po jego zakończeniu (w ciągu 2 pierwszych minut). Badanie wykonano u zdrowych około 20-letnich ochotników, którzy ćwiczyli na ergometrze wioślarskim aż do osiągnięcia tętna submaksymalnego. Badanie było nadzorowane przez okulistę i kardiologa.

Co wykazano? Że intensywny wysiłek fizyczny z towarzyszącym wzrostem ciśnienia skurczowego i tętna prowadzi do skurczu drobnych naczyń tętniczych w siatkówce. Stwierdzono zmniejszenie średnicy naczynia oraz grubości ścian naczynia wraz ze znamiennym obniżeniem wskaźników stosunku grubości ściany naczynia do światła naczynia - WLR i pola przekroju ściany naczynia - WCSA. 

Przed:

Po:

Duży krok w badaniu autoregulacji

Moje badanie to pierwsze badanie nieinwazyjne, które potwierdza zwężenie naczyń siatkówki pod wpływem wysiłku i obecność fizjologicznych mechanizmów autoregulacji miogennej w mikrokrążeniu siatkówkowym. Wcześniej zostało to udokumentowane przez Harrisa A. (Harris A et al. Retinal blood flow during dynamic exercise. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 1996), jednak przeprowadzone przez niego badanie było inwazyjną angiografią fluoresceinową.  

Wykorzystanie optyki adaptywnej do badania tętnic siatkówki daje szansę na wczesne wykrycie zaburzeń w autoregulacji miogennej u pacjentów, którzy nie mogą być badani metodami inwazyjnymi. Pozwala również na zwizualizowanie pierwszych zmian w tętnicach w przebiegu nadciśnienia tętniczego, co w niedalekiej przyszłości może stać się niezbędnym elementem diagnostki wykonywanej u większości, jeśli nie u wszystkich pacjentów z nadciśnieniem tętniczym.