JoVE Logo

로그인

기사 소개

  • 요약
  • 초록
  • 서문
  • 프로토콜
  • 결과
  • 토론
  • 공개
  • 감사의 말
  • 자료
  • 참고문헌
  • 재인쇄 및 허가

요약

내피/혈관 노화 및 동맥 형성은 심혈관 질환의 발병을 촉진하는 핵심 메커니즘입니다. 본 프로토콜은 관련 위험 요인이 있는 환자에서 동맥 경직도, 내피 기능 장애 및 죽상 형성을 평가하는 방법을 설명하며, 이는 심혈관 연구 분야에서 매우 중요합니다.

초록

맥파 속도(PWV), 유동 매개 확장(FMD) 및 경동맥 내막-매체 두께(CIMT)는 동맥 경직도, 내피 기능 및 무증상 죽상 형성을 평가하기 위해 연구 및 임상 환경에서 사용되는 확립된 방법입니다. 이러한 측정은 심혈관 부작용의 주요 원인인 혈관 질환 및 죽상동맥경화성 진행을 반영할 수 있습니다. 이러한 방법은 당뇨병, 고혈압 및 기타 대사 기능 장애 관련 상태와 같은 다양한 위험 요인을 가진 인구 집단에서 심혈관 기능 장애를 결정하는 데 특히 유용합니다. 그들은 임상 실습을 보완하는 비침습적이고 신뢰할 수 있는 정보 소스를 제공합니다. 심혈관 질환에 대한 조기 발견, 위험 평가 및 치료 결정을 내릴 수 있어 궁극적으로 환자 결과를 개선하는 데 기여할 수 있습니다. 심혈관 질환을 평가하기 위한 기존 도구는 대사 증후군이 비만 환자의 초기 무증상 심혈관 질환에 영향을 미치는지 여부를 밝히지 않습니다. 최근 연구는 포괄적인 심혈관 평가에 동맥 경직도와 내피 기능을 포함하는 것의 중요성을 강조했습니다. 따라서 본 연구의 목적은 초기 무증상 혈관 노화, 내피 기능 장애 및 죽상 질환에 대한 정보를 제공하여 비만 및 다양한 대사 프로필을 가진 인구 집단 간의 혈관 표적 위험 계층화를 가능하게 하는 방법을 설명하는 것입니다.

서문

비만은 고혈압, 이상지질혈증, 간 질환, 죽상동맥경화증, 인슐린 저항성, 제2형 당뇨병(T2DM)과 같은 관련 합병증과 심혈관 질환(CVD)의 위험 증가로 인해 전 세계적으로 주요 건강 문제입니다1.

대사 증후군(MS)으로 알려진 이러한 질환의 집합체는 주요 사망 원인 중 하나인 CVD 발병의 주요 원인으로 보고되었으며, 전 세계 모든 사망의 최대 30%를 차지합니다2. 비만인 사람은 혈액 공급 수요 증가로 인해 몸 전체에 산소와 영양소에 대한 요구량이 더 높으며, 이는 상당한 혈역학적 변화를 초래합니다. 이러한 변화는 산화질소(NO) 가용성 감소, 산화 스트레스 증가 및 혈관 내피 기능 장애를 초래할 수 있습니다 3,4,5.

죽상동맥경화성 질환은 주요 심혈관 질환이며 전 세계적으로 주요 사망 원인입니다. 이는 유전적 요인과 환경적 요인을 포함한 여러 가지 가능한 요인의 임상적 증상이다6. 인슐린 저항성 또는 당뇨병 전증과 같은 대사 이상이 있는 사람들은 건강한 사람들보다 관상동맥 죽상동맥경화증의 유병률과 발병률이 훨씬 더 높은 것으로 나타났습니다. 또한, 고지질 플라크가 있는 울혈성 혈관은 대사 기능 장애의 임상적 징후가 나타나기 전에도 발견되었다 7,8,9,10.

동맥 경직, 내피 기능 장애 및 동맥 형성은 심혈관 질환 발병의 중요한 요인으로 설명되었습니다. 이러한 과정은 관상동맥, 경동맥 또는 사지 동맥과 같은 중요한 혈관의 혈관 노화 및 죽상성 플라크 형성과 관련이 있습니다. 중개 연구는 동맥 경직, 내피 기능 장애 및 죽상 형성이 만성 염증, 낮은 NO 생성 및 산화 스트레스에 의해 유발되는 일반적인 혈관 손상과 관련이 있음을 입증했습니다11,12.

경동맥-대퇴 맥파 속도(cfPWV) 측정은 동맥 경직을 측정하는 황금 표준 방법을 나타냅니다. cfPWV는 경동맥 및 대퇴 부위의 혈압 파형을 캡처하기 위해 다리 커프와 함께 경동맥 안압계를 사용하여 측정할 수 있습니다. 그런 다음 소프트웨어는 D/Δt를 계산하여 속도 계산을 수행할 수 있으며, 여기서 D는 경동맥과 대퇴 맥박 부위 사이의 통과 거리이고 Δt는 최대 ECG R-파에서 경동맥과 대퇴 파형 사이의 해당 압력 파형 기슭까지의 시간 지연입니다. 대동맥과 같은 중심 동맥의 경직이 증가하면 좌심실에서 동맥을 통해 배출된 맥박의 속도가 빨라지고 반사된 압력이 더 빨리 되돌아오며 결과적으로 좌심실 박출 시 압력이 상승하여 잠재적으로 관상 동맥 관류가 감소합니다. 따라서 cfPWV는 관상동맥 질환, 뇌졸중 및 심혈관 질환의 마커로 유용할 수 있습니다13,14.

마찬가지로 맥파 분석(PWA)은 대동맥 수축기 및 이완기 혈압이 주요 변수인 중심 압력파 특성을 평가하는 비침습적 혈관 매개변수입니다. PWA는 동맥 경직도와 탄성 순응도를 측정하여 심혈관 위험과 밀접한 관련이 있는 동맥 신장성을 반영합니다. 이 방법을 사용하면 심혈관 및 관상 동맥 질환의 중증도를 예측할 수 있는 Augmentation Index와 같은 매개변수를 측정할 수 있습니다. Augmentation Index는 다음과 같이 설명할 수 있습니다: 좌심실 박출 후 조기 입사 동맥파가 생성되고 그 후 주변부에서 반사파가 발생합니다. 이 파동의 속도는 동맥 경직도에 따라 증가하며, 반사된 파동이 중심 대동맥에 일찍 도착하면 대동맥 수축기 혈압이 증가합니다. 이를 AP(Augmented Pressure)라고 하며, 맥압에 대한 백분율은 Augmentation Index로 알려져 있습니다. PWA는 상완 동맥을 약간 압박하여 경벽압이 0이 되도록 하는 압평 안압계 방법을 통해 측정할 수 있습니다. 이 시점에서 평균 동맥압을 측정할 수 있습니다. 동맥압 파형을 스케일링한 후, 생체 인식 및 인구 통계학적 데이터(15,16,17)를 고려하여 AP 파형의 수축기 부분을 분석한다. 특히, 압평 안압법(SphygmoCor)은 대동맥 PWV를 결정하는 데 있어 침습적 대동맥 카테터 삽입과 허용 가능한 반복성 및 유의한 상관관계를 보였으며 동맥학회 지침 18,19,20과 양호한 일치를 보였습니다.

FMD(flow-mediated dilation) 및 CIMT(carotid intima-media thickness)와 같은 다른 혈관 검사는 선형 변환기를 사용하여 초음파로 수행하는 비침습적 기술을 나타냅니다. 이러한 평가 절차는 혈관 건강, 특히 내피 기능 장애 및 무증상 죽상 형성을 각각 평가하는 데 유용합니다. 둘 다 심혈관 질환에 대한 예후 능력을 보여주었습니다. FMD는 일반적으로 내피 의존성 동맥 기능의 반영으로 간주되며, 주로 산화질소에 의해 매개됩니다. 이는 혈관 건강을 위한 대리 표지자 역할을 하며 피험자 그룹을 비교하고 개인에 대한 중재의 효과를 평가하기 위해 비침습적으로 활용되었습니다21.

본 연구의 목적은 초기 무증상 혈관 노화, 내피 기능 장애 및 죽상 질환을 반영하는 마커의 결정을 산출하는 방법의 사용을 설명하는 것입니다. 이러한 정보는 비만과 다양한 대사 프로필을 가진 인구 집단 간의 위험 계층화를 가능하게 합니다. 이러한 방법은 심혈관 손상 및 예후를 결정할 뿐만 아니라 특히 대사 위험 요인이 있는 인구 집단에서 약리학적 및 비약물적 중재에 대한 혈관 및 죽상성 반응을 평가하는 데 유용할 수 있습니다.

프로토콜

국립 의료 센터 "20 de Noviembre" ISSSTE의 기관 연구 윤리 위원회는 이 프로토콜을 승인했습니다(ID 번호 386.2013). 등록된 모든 환자는 서면 동의서를 제공했습니다. 이 연구에 사용된 장비 및 소프트웨어의 세부 사항은 재료 표에 나열되어 있습니다.

환자 포함/제외 기준:
대상 환자는 18세 이상이며 병적 비만(체질량 지수[BMI] >40kg/m² 또는 BMI >35kg/m²)으로 진단받았으며 당뇨병, 고혈압 또는 폐쇄성 수면 무호흡증/저호흡증과 같은 비만 관련 건강 상태) 및 비만 수술 후보. 등록 전 6개월 동안 체중 감소 요법을 사용한 적이 있거나, 심각한 염증성 질환, 중증 신장 및/또는 간 질환, 활동성 악성 종양, 임신 또는 심혈관 질환의 증거(허혈성 심장 질환, 관상 동맥 질환, 심근 구조 이상, 심장 중재술로 자가 보고 또는 진단을 받았거나 이러한 상태에 대한 치료 중)가 있는 경우 환자는 제외되었습니다.

1. 심장대사 프로파일 평가

참고: 이 실험에 사용된 연구 샘플은 대사 증후군의 유무에 따라 각각 결정된 21명의 대사적으로 건강한 비만(MHO) 및 25명의 대사적으로 건강하지 않은 비만(MUO) 환자로 구성되었습니다. 참가자는 43세± 9세였으며 BMI는 45± 7.8kg/m²였으며 78%가 여성이었습니다. 가장 흔한 동반 질환은 제2형 당뇨병, 전신성 동맥 고혈압 및/또는 이상지질혈증이었다. 샘플은 연령을 일치시키기 위한 것이었습니다.

  1. 심장 대사 프로필 평가
    1. 연령, 성별, 키, 체중, 만성 질환(t2DM, 고혈압 등) 및 섭취한 약물과 같은 인구 통계학적 및 인체 측정 특성을 얻습니다. 체중을 키의 제곱으로 나누어 BMI를 계산합니다. 마지막 갈비뼈의 아래쪽 지점과 장골 능선 사이를 측정하여 허리 둘레를 구합니다.
    2. 포도당, 인슐린, 간 기능 검사 및 지질 프로필을 포함한 일상적인 임상 생화학 검사를 수행합니다22.
    3. 환자를 대사 증후군의 유무에 따라 각각 결정되는 MUO 또는 MHO로 지정합니다.
      참고: 대사 증후군은 NCEP/ATP III 기준23에 따라 진단됩니다. 환자는 다음 5가지 위험 요인 중 3가지 이상을 나타내는 경우 대사 증후군으로 진단됩니다.
    4. 복부 비만(허리둘레 >남성 102cm, 여성 >88cm). (2) 혈청 트리글리세라이드 수치≥150mg/dL(1.7mmol/L). (3) HDL 콜레스테롤 수치 <남성의 경우 40mg/dL(1.0mmol/L) 또는 여성의 경우 <50mg/dL(1.3mmol/L). (4) 수축기 혈압≥130mmHg 또는 이완기 혈압≥85mmHg) (5) 공복 혈장 포도당 수치≥100mg/dL(5.6mmol/L).

2. 혈관 노화(동맥 경직)

참고: 혈관 노화는 중앙 대동맥 맥압과 경동맥-대퇴 맥파 속도(cfPWV)에 의해 결정되는 대동맥 경직도 측면에서 평가할 수 있습니다. 오늘날 cfPWV는 동맥 경직을 결정하기 위한 황금 표준입니다13.

  1. 대동맥 압력 평가
    참고: 대동맥 압력 평가는 동맥파 반사 및 맥파 분석(PWA)을 측정하는 장치를 사용하여 수행되며, 이를 기반으로 중앙 대동맥 압력 파형 매개변수가 결정됩니다.
    1. 장치 소프트웨어에서 환자의 프로필을 만들고 환자 ID, 이름, 생년월일, 성별 및 키와 같은 데이터를 소개합니다.
    2. 평가를 시작하기 전에 최소 5분 동안 환자를 누운 자세로 눕힙니다.
    3. 상완 커프를 놓고 상완 동맥 중앙에 환자의 팔 주위에 고정하여 커프 중앙과 심장이 같은 높이에 있도록 합니다.
    4. 장치는 자동으로 PWA를 수행합니다. 시작 버튼을 누릅니다. 커프는 상완 수축기 및 이완기 압력을 결정하기 위해 처음으로 자동으로 팽창합니다. 그런 다음 커프는 PWA 파형을 캡처하기 위해 다시 수축 및 팽창합니다.
    5. applanation tonometry를 통해 PWA를 얻을 수 있으며, 이를 통해 주변 맥박을 기록하고 중심 대동맥 압력 파형을 생성할 수 있습니다. 압평 안압계를 위한 주변 위치에는 상완 동맥 또는 요골 동맥이 포함됩니다.
    6. 동맥압 파형을 조정한 후 생체 인식 및 인구 통계 데이터도 고려하여 파형의 수축기 부분을 분석합니다.
      참고: 소프트웨어는 공식 K· 추신· (1 + Ts/Td), 여기서 Psa는 이완기 말압 위 곡선의 수축기 부분 아래 면적이고, Ts 및 Td는 각각 수축기와 이완기의 지속 시간이며, K는 스트로크 부피24,25와 관련된 상수입니다.
    7. 아래 NOTE에 따라 Augmentation Index를 계산합니다.
      참고: 좌심실 박출 후 초기 입사 동맥파가 생성되고 이후 반사파가 주변부에서 발생합니다. 이 파동의 속도는 동맥 경직도에 따라 증가하며, 반사된 파동이 중심 대동맥에 일찍 도착하면 대동맥 수축기 혈압이 증가합니다. 이를 증압(Augmented Pressure)이라고 하며, 맥압에 대한 상대적인 백분율은 증강 지수(Aix)로 알려져 있습니다.
    8. 평균 중심 압력 파형: SP(대동맥 수축기 혈압), DP(대동맥 이완기 혈압), PP(대동맥 맥박압), MAP(평균 동맥압) 및 HR(심박수)을 포함한 대동맥 매개변수가 포함된 테스트 자동 보고서를 얻습니다. 막대 그래프로 표시되는 임상 매개변수; 뿐만 아니라 Aix.
  2. 압평 안압법(SphygmoCor)을 통한 cfPWV 측정 수행
    1. 환자의 허벅지 주위에 대퇴골 커프를 가능한 한 높게 놓고 튜브가 다리 상단 중앙에 오도록 합니다.
    2. 턱 아래 환자의 목에서 경동맥 맥박을 찾습니다. 환자에게 머리를 약간 옆으로 돌리도록 요청하십시오. 필요한 경우 베개를 목 아래에 놓아 지지하십시오. 가장 강하게 감지된 부위에서 경동맥 맥박이 발견되면 환자의 피부에 지시자 표시를 합니다.
    3. 세 가지 측정값을 얻습니다. 첫째, 경동맥 맥박과 흉골 상부 노치 사이의 거리; 둘째, 흉골 상부 노치와 대퇴 커프 사이의 거리; 마지막으로 환자의 사타구니에서 맥박을 촉진하여 대퇴 동맥과 대퇴 근개 사이의 거리입니다.
      알림: 모든 거리는 직선(환자의 신체 곡선을 피함)으로 측정해야 하며 밀리미터 단위로 제출해야 합니다.
      1. 그런 다음 cfPWV 소프트웨어에 세 가지 거리에 대한 정보를 소개합니다.
    4. 압압계의 끝을 경동맥 맥박이 이전에 있던 위치에 놓습니다. 그런 다음 START 버튼을 누릅니다. 센서는 경동맥 맥박을 자동으로 감지하고 규칙적인 패턴이 등록되면 맥박의 모양을 기록합니다. 이 장치는 두 펄스(경동맥 및 대퇴골)를 동기화하여 파동 펄스를 결정하고 cfPWV 및 펄스 통과 시간을 추정합니다(그림 1).
    5. 소프트웨어가 D/Δt를 계산하여 자동으로 속도 계산을 수행하도록 합니다. 여기서 D는 경동맥과 대퇴 맥박 부위 사이의 통과 거리이고 Δt는 최대 ECG R-파에서 경동맥과 대퇴 파형 사이의 해당 압력 파형 기슭까지의 시간 지연입니다.
    6. 장치에서 보고한 대로 품질 관리 테스트를 평가하여 측정값이 허용 가능한지 여부를 확인합니다.
      알림: 최대한의 안정성을 보장하기 위해 안압계 팁을 연필처럼 잡으십시오. 안압계의 압력 및 위치 조정은 정확한 측정값을 얻기 위해 섬세하고 부드러워야 하며, 이는 화면과 파형에서 위쪽 선의 녹색 또는 노란색으로 표시됩니다. 그렇지 않으면 색상이 빨간색으로 바뀌어 안압계 압력을 줄여야 하거나(압력 수준 표시기가 올라가는 경우) 안압계 압력을 높여야 함(표시기가 내려가는 경우)이 필요함을 나타냅니다. 작업자는 경동맥 파형에 잘 정의된 상향 스트로크가 있는지 확인해야 하며, 이는 cfPWV를 결정하는 데 사용되는 중요한 기능이기 때문입니다. 결정하기 전에 작업자가 볼 수 있는 편리한 장소에 컴퓨터 화면을 배치하는 것이 중요합니다. 화면이 작업자가 보기 어려운 장소에 있으면 데이터 캡처가 어려워질 수 있습니다. 장치는 최소 10초의 경동맥 및 대퇴 펄스의 일관된 동시 파형이 필요하며 파형을 자동으로 캡처합니다. 그럼에도 불구하고 일부 상황에서는 작업자가 맥파를 수동으로 캡처해야 합니다(그림 2).

3. 내피 기능 장애(흐름 매개 확장[FMD])

참고: FMD(Flow Mediated Dilation) 검사는 혈관 건강을 평가하기 위한 비침습적 기법입니다. 특히 내피 기능을 평가하는 데 유용하며, 미래의 심혈관 질환을 예측하는 데 유용한 도구로 설명되었다21. 선형 변환기와 함께 초음파를 사용하여 수행됩니다.

  1. 국제 권고사항에 따라 FMD 프로토콜 수행26. 혈압계를 사용하여 커프를 오른쪽 팔뚝에 놓습니다.
  2. 호환 가능한 분석 소프트웨어와 결합된 B 모드의 고분해능 선형 변환기를 상완 동맥에 배치합니다.
  3. 팔꿈치 위 5-10cm를 세로로 스캔합니다. 전방 및 후방 내막 계면의 가장 선명한 B 모드 이미지를 획득하고 기준선 동맥 직경을 결정합니다.
  4. 측정 장소의 일관성을 보장하기 위해 변환기를 동일한 지점에 잡으십시오.
  5. 혈압 커프를 사용하여 5분 동안 폐색하여 결정된 수축기 혈압보다 30-50mmHg 높은 압력에 도달합니다.
  6. 커프 수축 후 상완 동맥의 종방향 이미지를 3분 동안 연속적으로 기록하고 직경을 다시 결정합니다.
  7. (피크 직경 - 기준선 직경)/기준선 직경(피크 직경 - 기준선 직경) / 기준선 직경(피크 직경 - 기준선 직경)/ 기준선 직경 x 100(그림 3)과 같이 커프 팽창 전 용기 직경에 대한 백분율 변화로 FMD를 계산합니다. FMD%는 반응성 충혈(흐름 매개 ) 동안 내피 산화질소 방출로 반응하는 동맥의 능력을 측정합니다27.
  8. 효소 결합 면역 흡착 분석법으로 측정한 혈장 NO(Nitric Oxide assay kit, 상업적으로 이용 가능)를 측정하여 내피 기능 장애를 추가로 평가합니다.
    1. 표준 곡선과 샘플을 준비한 다음 분석 플레이트의 웰에 추가합니다.
    2. 질산염 환원효소와 효소 보조인자를 추가하고 실온에서 60분 동안 배양하여 질산염을 아질산염으로 전환합니다.
    3. 증강제와 Griess 시약을 추가하십시오; 그런 다음 실온에서 10분 동안 현상하여 아질산염이 NO 양을 정확하게 반영하는 짙은 자주색 발색단 화합물로 변하도록 합니다.
    4. 540nm의 광학 밀도에서 측정하여 마이크로플레이트 리더에서 분석합니다.

4. 무증상 죽상형성(Carotid intima-media thickness [CIMT])

알림: 환자는 경정맥과 경동맥을 노출시키기 위해 머리를 회전시킨 상태에서 편안하게 누운 자세를 취해야 합니다. 돌돌 말아 올린 수건이나 목 밑에 베개를 사용하면 경동맥을 더 잘 노출시킬 수 있습니다.

  1. 전문가 합의28,29에 따라 다음과 같이 경동맥 내막-매체 두께(CIMT) 측정 프로토콜을 수행합니다: 4.0MHz 초음파 프로브를 적용하여 경동맥 및 경정맥, 갑상선과 같은 목 혈관 구조를 목 기저부에서 가로 방향으로 식별합니다.
  2. 변환기의 가로 방향을 사용하여 오른쪽 경동맥을 찾고 경동맥근과 내부 및 외부 경동맥의 분기점이 식별될 때까지 두부 방향으로 이동합니다. 그런 다음 변환기를 90° 회전하여 경동맥의 세로로 볼 수 있습니다.
  3. 경동맥 내강과 매체-외래 인터페이스 사이의 거리를 경동맥 전구에서 원위 1cm 범위를 따라 측정하여 경동맥 내막-매체 두께를 측정합니다(그림 4).
    참고: 프로토콜에는 후속 조치, 약물 또는 개입이 포함되지 않습니다.

결과

피험자는 심장 대사 프로필에 따라 MHO 및 MUO로 분류되었습니다. MUO 그룹은 전신성 동맥 고혈압, 제2형 당뇨병(t2DM) 및 이상지질혈증과 같은 만성 질환의 유병률이 더 높았습니다. 유사하게, MUO 표현형은 포도당과 HbA1c의 높은 수치뿐만 아니라 트리글리세리드와 총 콜레스테롤의 차이를 보여주었습니다(표 1).

그런 다음 대동맥 혈류역학 매개변수, FMD 및 산화질소(NO)를 통해 각각 결정된 동맥 경직도와 내피 기능 장애를 반영하여 혈관 노화를 평가했습니다. 또한, 무증상 죽상동맥경화증은 CIMT 측정에 의해 평가되었다(표 2).

MUO 그룹은 FMD 수치가 더 낮았다(4.87% ± 1.80% 대 7.32% ± 2.90%, p =0.001; 표 2) 및 혈장 NO (154.3 μM/L ± 6.15 μM/L vs. 170.6 μM/L ± 4.97 μM/L, p = 0.04; 표 2그림 5)를 MHO 그룹과 비교한 것이다. 그러나 대동맥 혈역학적 매개변수와 CIMT에서 통계적 차이는 발견되지 않았다.

figure-results-840
그림 1: 경동맥-대퇴 맥파 속도 평가의 개략도. 이 그림은 동맥 경직도와 심혈관 건강의 주요 척도인 경동맥-대퇴 맥파 속도(PWV)를 평가하는 방법을 보여줍니다. 경동맥 안압계 및 대퇴 맥박 측정은 동맥 PWV 측정 시스템에서 필수 단계로 묘사됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

figure-results-1309
그림 2: 경동맥-대퇴 맥파 속도를 평가하기 위해 결정된 경동맥 및 대퇴 맥박 파형. 시간(x축)과 파형의 진폭(y축)이 표시됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

figure-results-1711
그림 3: 흐름 매개 확장(FMD). 동맥 폐색 전 또는 (B) 상완 동맥의 직경 평가, 확장 계산을 통해 내피 기능을 결정하기 위해. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

figure-results-2148
그림 4: CIMT(intima-media thickness)를 결정하기 위한 경동맥 초음파. 전방, 좌측, 후방에서 세 번 측정하는 것이 중요합니다. CIMT 측정은 환자의 목 양쪽에서 수행됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

figure-results-2587
그림 5: 내피 기능 검사. MHO와 MUO 환자 간의 유동 매개 확장(FMD, 왼쪽) 및 혈장 산화질소(NO, 오른쪽) 비교. 대사 증후군은 NO 생체 이용률을 크게 낮춥니다. 따라서 이러한 환자의 동맥은 FMD 검사 중 스트레스 후 확장되는 능력이 감소합니다. *P < 0.05. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

대사 건강 비만(MHO)대사 불균형 비만(MUO)P
엔 = 21n = 25
연령43.3 ± 7.6346.7 ± 7.750.0695
남성 섹스5 (23.8)9 (36)0.5223
전신성 동맥 고혈압7 (33.3)19 (76)0.0067*
제2형 당뇨병1 (4.8)17 (68)<0.0001*
이상지질혈증3 (14.3)16 (64)0.0009*
체질량지수(BMI)46.27 ± 4.8647.61 ± 6.900.2288
포도당90.59 ± 2.46100.4 ± 3.380.0273*
에이치아씨1c5.514 ± 0.106.186 ± 0.190.0053*
인슐린26.68 ± 3.646.64 ± 9.570.2723
트리글리세라이드109.5 ± 7.82197.1 ± 37.150.0005*
HDLc (에이치엘씨)49.86 ±5.3840 ± 1.720.1163
증권 시세 표시기115.9 ± 7.095115.3 ± 8.230.7131
총 콜레스테롤186.7 ± 6.47167.7 ± 11.840.0392*
범주형 변수는 Fisher exact test에 의해 비교되었습니다. 정량적 변수는 정규성 평가에 따라 2-way, Independent U-mann Withney 또는 T-test로 비교했습니다. 통계적 유의성은 p<0.05인 경우 고려되었습니다. 약어 : BMI; 체질량 지수, HbA1c, 당화혈색소 A1c

표 1: 환자의 기준선 특성. 이 표는 MUO(metabolically unhealthy obesity)와 MHO(metabolically healthy obesity)가 있는 피험자 간의 기준선 특성을 비교합니다.

대사 건강 비만(MHO)대사적으로 건강하지 않은 비만(MUO)p
엔 = 21n = 25
대동맥 수축기 혈압 (mmHg)121.1 ± 3.77119.7 ± 2.930.9608
대동맥 이완기 혈압(mmHg)79.9 ± 2.5675.96 ± 1.790.515
AIX (%)26 ± 3.1630.08 ± 2.190.2823
맥파 각측정속도 (m/s)6.089 ± 0.326.854 ± 0.260.3154
FMD (%) &7.32 ± 2.904.87 ± 1.800.0011*
CIMT (밀리미터)0.69 ± 0.020.704 ± 0.030.933
산화질소(uM/L)170.6 ± 4.97154.3 ±6.150.0443*
정량적 변수는 정규성 평가에 따라 2-way, Independent U-mann Withney 또는 T-test로 비교했습니다. 통계적 유의성은 p<0.05인 경우 고려되었습니다. 약어: AIX – 대동맥 확대 지수; FMD – 흐름 매개 확장; CIMT – Cartid Intima-Media 두께. (&) 우리 실험실의 제한된 물리적 영역으로 인해 표시된 FMD 데이터는 앉은 자세에서 얻은 것으로, FMD 측정은 누운 자세에서 권장되기 때문에 FMD 값이 변경될 수 있습니다.

표 2: 심혈관 위험 평가. 이 표는 MUO(metabolically unhealthy obesity)와 MHO(metabolically healthy obesity)가 있는 피험자 간의 심혈관 위험 요인을 비교합니다.

토론

혈관 건강을 다루고 심혈관 위험을 이해하고 관리하는 것은 심혈관 질환의 예방, 조기 개입 및 전 세계 심혈관 질환 부담 감소에 필수적입니다. 이와 관련하여, 동맥벽의 탄성 및 순응도를 평가하기 위한 방법(대동맥 혈역학적 매개변수, 동맥 경직도에 대한 cfPWV 및 확대 지수 포함), 내피 산화질소 생성 및 죽상동맥경화증을 종합적으로 사용하면 보다 포괄적인 평가를 얻을 수 있습니다. 이러한 방법은 중개 연구, 심혈관 위험 요인의 특성화 및 임상 시험에서 심혈관 평가에 매우 유용하며, 이를 통해 혈관 건강과 심혈관 및 관상 동맥 질환의 진행에 대한 이해를 향상시킵니다30,31.

예를 들어, COVID-19에 의해 유발된 내피 및 혈관 결과를 더 잘 이해하고, 전신성 홍반성 루푸스와 같은 면역 체계 장애에서 내피 기능 장애를 특성화하고, 고요산혈증에서 내피 손상이 고혈압 및 심혈관 위험에 기여하는지 여부를 조사하기 위해 FMD(Flow Mediated Dilation)가 사용되었습니다 32,33,34.

또한, 다른 연구에서는 운동 및 식이 변화와 같은 생활 습관 변화가 동맥 경직도, 내피 기능 및 CIMT에 미치는 영향을 조사했습니다. 이러한 도구를 활용함으로써 연구자들은 중재의 효과를 객관적으로 측정하고 시간 경과에 따른 동맥 건강의 변화를 모니터링할 수 있다35.

본 연구에서는 심장대사 위험이 있는 인구에서 혈관 노화를 반영하는 마커를 비교했습니다. 흥미롭게도, 심혈관대사 위험이 더 높은 그룹은 FMD와 NO 수치에 의해 결정된 바와 같이 내피 기능이 현저히 손상된 것으로 나타났지만, CIMT에 따르면 죽상동맥경화증의 진행에서는 차이가 관찰되지 않았습니다.

여기에서, FMD의 결과는 다른 연구의 결과와 일치한다36,37, 혈관 확장 반응에 대한 대사 위험의 영향을 뒷받침한다. FMD와 CIMT 사이의 연관성 부족은 내피 기능 장애와 그에 따른 혈관 병변의 발병 사이의 시간 지연에 기인할 수 있습니다. 또한, 내피 기능 장애는 염증 반응과 관련이 있을 가능성이 있는 반면, 혈관 구조의 형태학적 변화는 세포외 리모델링과 관련이 있을 수 있다38. 이는 대사 증후군이 있는 개인이 혈관 기능을 표적으로 하는 치료에 대해 다른 반응을 보일 수 있는 반면, 죽상동맥경화증 진행은 다른 요인에 의해 영향을 받을 수 있음을 시사합니다. 이는 전반적인 혈관 건강을 종합적으로 평가하기 위해 여러 바이오마커를 사용하는 것의 중요성을 강조합니다.

동맥 경직도, FMD 및 CIMT를 측정하는 동안 장비가 부적절하거나 환경이 적합하지 않은 경우 몇 가지 문제가 발생할 수 있습니다. 검증을 위해 관찰자 간 변동성과 관찰자 내 변동성을 평가하는 것이 좋습니다. 마찬가지로, 이러한 기술의 일부 제한 사항은 다음과 같습니다 : (1) 얻어진 결과는 특정 혈관 기능 및 해부학 적 영역에 적용될 수 있으므로 전반적인 혈관 건강을 반영하지 않을 수 있습니다. (2) 측정의 정확성은 작업자에 따라 달라질 수 있으며 수분 상태, 신체 위치 및 최근 식사와 같은 요인으로 인해 시간이 지남에 따라 동일한 개인 내에서 결과가 달라질 수 있습니다. (3) 검사는 동맥 경직, 내피 기능 장애 또는 가속화된 죽상 형성의 존재를 나타낼 수 있지만 근본적인 원인에 대한 통찰력을 제공하지 않을 수 있습니다. 또한 혈관 건강은 동적이며 시간이 지남에 따라 변할 수 있으며 측정 값이 개인의 완전한 심혈관 위험 프로필을 포착하지 못할 수 있습니다. 지속적인 연구를 통해 이러한 측정에 대한 이해도가 높아지고 있으며, 측정 기술 및 해석의 개선은 계속 발전하고 있습니다.

결론적으로, 대동맥 혈류역학 매개변수, FMD 및 CIMT는 심혈관 건강 및 질병을 평가하기 위한 유용한 비침습적 진단 도구입니다.

공개

저자는 밝힐 것이 없습니다.

감사의 말

저자들은 기관 프로그램 E015의 지원에 감사를 표합니다.

자료

NameCompanyCatalog NumberComments
Device for measuring arterial wave reflection and Pulse Wave AnalysisATCORSphygmoCorAnalyzer of pulse wave for central pressure. It contains a brachial cuff and a femoral cuff
Microplate reader for absorbance, SunriseTecan 30190079Detection Mode: Absorbance; Wavelength Range: 340 nm - 750 nm; Filter Wavelength: 405 nm, 450 nm, 492 nm, 620 nm; Plate Format 96 well plates
Nitric oxide assay kit Abcamab65328Nitric Oxide Assay Kit, Colorimetric, Abcam Cat. ab65328 for 96-well plates
Portatil ultrasound to measure FMDSonolifeMED 36-13Ultrasonography linear transducer
Software for FMD WirelessUSGSonoStarMed TechnologiesWirelessUSG v. 3.6.52Software used to measure artery diameter for FMD
Software used to calculate vascular parameters from Waveform AnalysisATCORSphygmoCor XCELSoftware used to integrate patient profile, waveform analysis, calculation of PWA, PWV and other vascular parameters
SphygmomanometerHomecareANEROIDE 1000100% cotton self-adjustable bracelet with hook, Adult artery indicator cuff.
Ultrasound to measure CIMTPhilips EPIQ7L12-3 Broadband Linear Array TransducerLinear transducer (Broadband Linear Array Transducer)

참고문헌

  1. Csige, I., et al. The impact of obesity on the cardiovascular system. J Diabetes Res. 2018, 3407306(2018).
  2. McAloon, C. J., et al. The changing face of cardiovascular disease 2000-2012: An analysis of the World Health Organization Global Health Estimates data. Int J Cardiol. 224, 256-264 (2016).
  3. Virdis, A. Endothelial dysfunction in obesity: Role of inflammation. High Blood Press Cardiovasc Prev. 23 (2), 83-85 (2016).
  4. Medina-Leyte, D. J., et al. Endothelial dysfunction, inflammation and coronary artery disease: Potential biomarkers and promising therapeutical approaches. Int J Mol Sci. 22 (8), 3850(2021).
  5. Mikael, L. R., et al. Vascular aging and arterial stiffness. Arq Bras Cardiol. 109 (3), 253-258 (2017).
  6. Liang, Y., et al. The Mechanisms of the development of atherosclerosis in prediabetes. Arq Bras Cardiol. 22 (8), 4108(2021).
  7. Açar, B., et al. Association of prediabetes with higher coronary atherosclerotic burden among patients with first diagnosed acute coronary syndrome. Angiology. 70, 174-180 (2019).
  8. Amano, T., et al. Abnormal glucose regulation is associated with lipid-rich coronary plaque: Relationship to insulin resistance. JACC Cardiovasc Imaging. 1, 39-45 (2008).
  9. Fan, J., Watanabe, T. Atherosclerosis: Known and unknown. Pathol Int. 72 (3), 151-160 (2022).
  10. Coutinho, M. S. S. A. Abdominal adiposity and intima-media carotid thickness: An Association. Arq Bras Cardiol. 112 (3), 228-229 (2019).
  11. Zanoli, L., et al. Arterial stiffness in the heart disease of CKD. J Am Soc Nephrol. 30 (6), 918-928 (2019).
  12. Boutouyrie, P., et al. Arterial stiffness and cardiovascular risk in hypertension. Circ Res. 128 (7), 864-886 (2021).
  13. Ben-Shlomo, Y., et al. Aortic pulse wave velocity improves cardiovascular event prediction: An individual participant meta-analysis of prospective observational data from 17,635 subjects. J Am Coll Cardiol. 63 (7), 636-646 (2014).
  14. Butlin, M., Ahmad, Q. Large artery stiffness assessment using SphygmoCor technology. Pulse. 4 (4), 180-192 (2017).
  15. Choi, J., Kim, S. Y., Joo, S. J., Kim, K. S. Augmentation index is associated with coronary revascularization in patients with high Framingham risk scores: A hospital-based observational study. BMC Cardiovasc Disord. 19 (15), 131(2015).
  16. Doupis, J., Papanas, N., Cohen, A., McFarlan, L., Horton, E. Pulse wave analysis by applanation tonometry for the measurement of arterial stiffness. Open Cardiovasc Med J. 10, 188-195 (2016).
  17. Saugel, B., et al. Cardiac output estimation using pulse wave analysis-physiology, algorithms, and technologies: A narrative review. Br J Anaesth. 126 (1), 67-76 (2021).
  18. Grillo, A., et al. Short-term repeatability of non-invasive aortic pulse wave velocity assessment: comparison between methods and devices. Am J Hypertens. 31 (1), 80-88 (2017).
  19. Salvi, P., et al. Non-invasive estimation of aortic stiffness through different approaches. Hypertension. 74 (1), 117-129 (2019).
  20. Milan, A., et al. Current assessment of pulse wave velocity: Comprehensive review of validation studies. J Hypertens. 37 (8), 1547-1557 (2019).
  21. Thijssen, D. H., et al. Assessment of flow-mediated dilation in humans: A methodological and physiological guideline. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 300 (1), H2-H12 (2011).
  22. Costa Pereira, L. M., et al. Assessment of cardiometabolic risk factors, physical activity levels, and quality of life in stratified groups up to 10 years after bariatric surgery. Int J Environ Res Public Health. 16 (11), 1975(2019).
  23. Grundy, S. M., Hansen, B., Smith, S. C. Jr, Cleeman, J. I., Kahn, R. A. Clinical management of metabolic syndrome: Report of the American Heart Association/National Heart, Lung, and Blood Institute/American Diabetes Association conference on scientific issues related to management. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 24 (2), e19-e24 (2004).
  24. Williams, R. R., Wray, R. B., Tsagaris, T. J., Kuida, H. Computer estimation of stroke volume from aortic pulse contour in dogs and humans. Cardiology. 59 (6), 350-366 (1974).
  25. Kouchoukos, N. T., Sheppard, L. C., McDonald, D. A. Estimation of stroke volume in the dog by a pulse contour method. Circ Res. 26 (5), 611-623 (1970).
  26. Corretti, M. C., et al. Guidelines for the ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery: A report of the International Brachial Artery Reactivity Task Force. J Am Coll Cardiol. 39 (2), 257-265 (2002).
  27. Atkinson, G., Batterham, A. M. The percentage flow-mediated dilation index: A large-sample investigation of its appropriateness, potential for bias and causal nexus in vascular medicine. Vasc Med. 18 (6), 354-365 (2013).
  28. Touboul, P. J., et al. Mannheim carotid intima-media thickness consensus (2004-2006). An update on behalf of the Advisory Board of the 3rd and 4th Watching the Risk Symposium, 13th and 15th European Stroke Conferences, Mannheim, Germany, 2004, and Brussels, Belgium, 2006. Cerebrovasc Dis. 23, 75-80 (2007).
  29. Touboul, P. J., et al. Mannheim carotid intima-media thickness and plaque consensus (2004-2006-2011). An update on behalf of the advisory board of the 3rd, 4th, and 5th watching the risk symposia at the 13th, 15th and 20th European Stroke Conferences, Mannheim, Germany, 2004, Brussels, Belgium, 2006, and Hamburg, Germany, 2011. Cerebrovasc Dis. 34, 290-296 (2012).
  30. Thijssen, D. H. J., et al. Expert consensus and evidence-based recommendations for the assessment of flow-mediated dilation in humans. Eur Heart J. 40 (30), 2534-2547 (2019).
  31. Lucas-Herald, A. K., Christian, D. Carotid intima-media thickness is associated with obesity and hypertension in young people. Hypertension. 79 (6), 1177-1179 (2022).
  32. Mansiroglu, A. K., Seymen, H., Sincer, I., Gunes, Y. Evaluation of endothelial dysfunction in COVID-19 with flow-mediated dilatation. Arq Bras Cardiol. 119 (2), 319-325 (2022).
  33. Sincer, I., et al. Association between serum total antioxidant status and flow-mediated dilation in patients with systemic lupus erythematosus: an observational study. Anatol J Cardiol. 15 (11), 913-918 (2015).
  34. Sincer, I., et al. Significant correlation between uric acid levels and flow-mediated dilatation in patients with masked hypertension. Clin Exp Hypertens. 36 (5), 315-320 (2014).
  35. Nakanishi, K., et al. Carotid intima-media thickness and subclinical left heart dysfunction in the general population. Atherosclerosis. 305, 42-49 (2020).
  36. Klobučar, I., et al. Associations between endothelial lipase, high-density lipoprotein, and endothelial function differ in healthy volunteers and metabolic syndrome patients. Int J Mol Sci. 24 (3), 2073(2023).
  37. Sandoo, A., et al. The association between functional and morphological assessments of endothelial function in patients with rheumatoid arthritis: a cross-sectional study. Arthritis Res Ther. 15 (5), R107(2013).
  38. Toyoda, S., et al. Relationship between brachial flow-mediated dilation and carotid intima-media thickness in patients with coronary artery disease. Int Angiol. 39 (5), 433-442 (2020).

재인쇄 및 허가

JoVE'article의 텍스트 или 그림을 다시 사용하시려면 허가 살펴보기

허가 살펴보기

더 많은 기사 탐색

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

개인 정보 보호

이용 약관

정책

연구

교육

JoVE 소개

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. 판권 소유