Комплексна оцінка ефективності лікування хворих на хронічні церебральні ішемії гіпертензивного ґенезу біофізичними методами

Abstract

Дана робота є частиною циклу мультидисциплінарного дослідження з оптимізації терапії хронічних церебральних захворювань і моніторингу ефективності їх лікування. У статті представлені результати дослідження стану мембранно-клітинного комплексу еритроцитів з метою виявлення функціональних змін, діагностики і прогнозу хронічних церебральних ішемій гіпертонічного ґенезу різних стадій (дисциркуляторна енцефалопатія, ГДЕ, I ст. та II ст.) В динаміці медикаментозної корекції. Для цього авторами застосовано комплексний підхід, що базується на використанні біохімічних (мембранна осморезистентність) і біофізичних (КВЧ діелектрометрія) методів, які дозволяють швидко та надійно отримувати інформацію про стан бета-адренорецепторної системи in vitro з використанням еритроцитів пацієнтів ГДЕ. Аналіз отриманих даних дозволив диференціювати стан мембранної бета-адренореактивності (бета-АРМ), яка залежить від статі пацієнтів та тяжкості захворювання. Встановлено позитивну кореляцію між динамікою діелектричної проникності і структурно-функціональними властивостями мембранно-рецепторного комплексу клітин крові в залежності від фізіологічного стану пацієнтів, що становить великий інтерес для подальшого розвитку діагностичного тесту з метою виявлення патологічних порушень на клітинному рівні. Виявлені ефекти характеру змін бета-адренорецепціі в ході лікування на основі комплексного вивчення різними методами показав, що даний підхід може бути використаний в якості адекватної оцінки ефективності медикаментозної терапії.

Данная работа является частью цикла мультидисциплинарного исследования по оптимизации терапии хронических церебральных заболеваний и мониторинга эффективности их лечения. В статье представлены результаты исследования состояния мембранно-клеточного комплекса эритроцитов с целью выявления функциональных изменений, диагностики и прогноза хронических церебральных ишемий гипертонического генеза различных стадий (дисциркуляторная энцефалопатия, ГДЭ, I ст. и II ст.) в динамике медикаментозной коррекции. Для этого авторами применен комплексный подход с использованием биохимических (осморезистентность) и биофизических (КВЧ диэлектрометрия) методов, которые позволяют быстро и надежно получать информацию о состоянии бета-адренорецепторной системы in vitro с использованием эритроцитов пациентов ГДЭ. Анализ полученных данных позволил дифференцировать состояние мембранной бета-адренореактивности (бета-АРМ), которая зависит от пола пациента и тяжести заболевания. Установлена положительная корреляция между динамикой диэлектрической проницаемости и структурно-функциональными свойствами мембранно-рецепторного комплекса клеток крови в зависимости от физиологического состояния пациентов, что представляет большой интерес для дальнейшего развития диагностического теста для выявления патологических нарушений на клеточном уровне. Выявленные эффекты динамики бета-адренорецепции в ходе лечения на основе комплексного изучения различными методами показал, что данный подход может быть использован в качестве адекватной оценки эффективности медикаментозной терапии.

The present work is a part of the multidisciplinary study on optimizing therapy for chronic neurological disorders. This part of research is dedicated to an assessment of treatment efficiency and monitoring rehabilitation process of patients with hypertensive encephalopathy of early- and middle-stage. The article presents the results of the study of the state of the membrane-cellular complex of erythrocytes in order to reveal functional changes, diagnosis and prognosis of chronic cerebral ischemia of hypertonic genesis of various stages (hypertensive encephalopathy (HE) of the first (I) and the second (II) stages) in the course of the therapy. For this purpose, a comprehensive study of the structural and functional state of the sympathoadrenal system, as a leading link in the pathogenesis of cardiovascular and cardiocerebral diseases, has been performed. The examination of blood cell membrane adrenergic activity, as an important criterion of the nervous and cardiovascular systems, during the course of patients’ treatment has been carried out using a complex of physical and biochemical methods. Thus, we have opted for two techniques of in vitro adrenergic receptors sensing via monitoring drug-induced red blood cells' response to a beta-blocker (propranolol). The first one refers to a change in osmotic fragility of red blood cell membranes under the effect of beta-blocker and exploits a principle of hemolysis inhibition in the presence of beta-blocker which binds to beta-adrenergic receptors (beta-ARs) thus reducing the damage degree. Beta-ARs activity is numerically expressed by beta-ARM index. The second one is about tracing dielectric characteristics of blood cells using extra-high frequency (EHF) dielectromentry. The concept of dielectric blood sensing involves iterative measuring blood samples under in vitro effect of adrenergic-like substances (beta-blockers, adrenalin) using the waveguide-based reflectometry at a fixed frequency of 39.5 GHz. The main strategy of the study is to detect reproducible permittivity changes (Δε*) as a response to the pharmaceutical action of beta-blocker. Both methods were performed as the repeated measurements of the parameters under study during the therapy at the beginning, on 10th day, and 60th day of follow-up.

The analysis has shown a clear correlation between the level of beta-adrenergic activity and the stage of HE. It was revealed that the degree of beta-adrenergic receptors activity of erythrocytes decreases with the progression of HE. Specifically, the quantitative assessment of beta-adrenergic receptor activity of erythrocytes between 26 and 45 units and even above should be considered a sign of hyperadrenergic states caused by pathological process.

The obtained results of the dielectric examination also allow monitoring the functional state of adrenergic activity of patients in the course of treatment at the cellular level. It has been shown that dielectric in vitro reactions of blood cells under the influence of beta-blocker depend on the physiological state of patients. The change in the effect size and its sign of erythrocyte dielectric permittivity specifically reflects the direction of the pathological process. Reduction of dielectric reactivity of blood cells in response to in vitro effects of beta-blockers from -0.3 to +0.3 units should be considered a prognostic indicator, which depends on the severity of HE. Thus, determining the index of permittivity of erythrocytes and comparison between groups in patients with HE is advisable in order to predict the transition of pathology from one stage to another. Relative values of dielectric permittivity correlate with the parameters of beta-ARM, thus indicating the relationship between the dielectric characteristics and the structural/functional properties of blood cells depending on the physiological state of a patient. The data obtained by the methods applied are well-correlated and are of great interest for monitoring efficiency of treatment for chronic neurological conditions.