Znaczenie kapilaroskopii w diagnostyce zaburzeń mikrokrążenia w chorobach wewnętrznych Anna Kuryliszyn-Moskal Klinika Rehabilitacji Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku

Mikrokrążenie a kapilaroskopia – rys historyczny 1628r. - Wiliam Harvey – pierwszy opis mikrokrążenia (postulat obecności połączeń między tętnicami i żyłami, bez możliwości ich obserwacji) 1661r. – Marcello Malpighi – obserwacja włośniczek u żaby-lupa 1700r. – John Marshall (konstruktor mikroskopów) – obserwacja krwinek w naczyniach włosowatych rybiego ogona 1831r.– Marshall Hall - wyodrębnienie naczyń przed-, za- i włosowatych wg. kryteriów morfologicznych 1879r. - Heuter - pierwsze bad. kapilaroskopowe u człowieka 1911r. - W.P. Lombard - pierwsza kapilaroskopowa ocena morfologii naczyń włosowatych wałów paznokciowych u człowieka 1916r. - O. Mueller, E. Weiss - pierwsza fotograficzna dokumentacja kapilaroskopii, (standaryzacja badania) 1922, 1937, 1939 r. - opracowania nt. bad. kapilaroskopowych lata 60-te - B. Zweifach – dynamiczna ocena mikrokrążenia (prędkości przepływu erytrocytów w m. fluorescencyjnym) 1979r.- A.Bollinger - wideomikroskopia

Krążenie – anatomia Aorta (średnica 2,5 cm, grubość ściany 2 mm) Średnia tętnica (średnica 0,4 cm, grubość 1mm) Tętniczka (średnica 30mikronów, grubość 20 mikronów) Włośniczka (średnica 8 mikronów, gr. 1 mikron) Żyłka (średnica 20 mikronów, gr. 2 mikrony) Żyła (średnica 0,5 cm, gr. 0,5 mm) Żyła główna (średnica 3 cm, gr. 1,5 mm) Przekrój ściany: 1-3 i 6-7: śródbłonek, włókna elastyczne, warstwa mm. gładkich, włókna kolagenowe, 4 – komórki śródbłonka, 5- śródbłonek, wł. kolagenowe.

Istota zaburzeń mikrokrążenia Zaburzenia mikrokrążenia, związane z aktywacją i uszkodzeniem śródbłonka oraz patologiczną angiogenezą prowadzą do rozwoju zmian naczyniowych i powikłań narządowych w przebiegu chorób wewnętrznych Immunologiczne mechanizmy uszkodzenia/aktywacji śródbłonka : Odkładanie złogów kompleksów immunologicznych Działanie przeciwciał przeciw komórkom endotelium (AECA), cytokin prozapalnych Aktywacja apoptozy komórek śródbłonka Udział komórek śródbłonka w rozwoju zmian naczyniowych - synteza i uwalnianie biologicznie aktywnych substancji (endotelina, VEGF, sE- selektyna) KONSEKWENCJE: Zmniejszenie przepuszczalności bariery śródbłonkowej, rekrutacja i aktywacja leukocytów, rozwój stanu zapalnego i zmian prozakrzepowych Uszkodzenie tkanek, rozwój powikłań narządowych

Znaczenie śródbłonka w rozwoju procesu zapalnego Rekrutacja leukocytów Adhezja komórek ANGIOGENEZA Śródbłonek Produkcja cytokin: VEGF, IL-8, bFGF Prezentacja antygenu Krzepnięcie

Kluczowa rola endotelium w procesie zapalnym i uszkodzeniu naczyń Obce antygeny oxy-LDL Adhezja leukocytów Czynniki infekcyjne Uszkodzenie Niedotlenienie Uwalnianie cytokin (IL-1, IL-6, IL-8, IL-11, IL-15) ET-1, sTM, cząsteczek adhezyjnych (sE-selektyna, ICAM-1, VCAM-1) Aktywacja i rekrutacja komórek immunokompetentnych Pobudzenie hematopoezy szpikowej Reakcja ostrej fazy Aktywacja układu krzepnięcia

Znaczenie angiogenezy w rozwoju zmian zapalnych Induktory angiogenezy Inhibitory angiogenezy Stan zdrowia Inhibitory angiogenezy Zapalenie Induktory angiogenezy

Kaskada angiogenezy 1. Uraz,hipoksja - aktywacja komórek śródbłonka, lokalne zapalenie (uwalnianie cytokin) 2. Degradacja błony podstawnej, migracja komórek śródbłonka poza światło naczynia, proliferacja, inwazja i tworzenie kiełków naczyniowych, proteolityczna degradacja podścieliska 3. Tworzenie się nowych kapilar naczyniowych, ich udrożnienie, tworzenie połączeń naczyniowych, końcowy „remodeling” nowej kapilary.

Kaskada angiogenezy Proliferacja/ inwazja Dojrzewanie/ różnicowanie Zapoczątkowanie procesu E – nowe naczynie A – naczynie krwionośne B – czynniki aktywujące angiogenezę C – degradacja błony podstawnej D – „Kiełek” naczyniowy

Techniki oceny mikrokrążenia Techniki kapilaroskopowe Metoda laserowo-dopplerowska Termografia w podczerwieni Przezskórna oksymetria

Techniki kapilaroskopowe Kapilaroskopia Mikroskopia szerokiego pola Dynamiczna kapilaroskopia Wideomikroskopia fluorescencyjna Wideomikroskopia/wideomorfometria cyfrowa

Kapilaroskopia – metodyka Zasada kapilaroskopii Ocena morfologii naczyń włosowatych skóry za pomocą mikroskopu świetlnego (10- 200x powiększenie), dodatkowe oświetlenie ze źródła zimnego światła (halogenowe), aby zapobiec rozszerzeniu naczyń Wiązka światła powinna padać na badaną skórę pod kątem 45°, aby uniknąć odbicia od jej powierzchni W celu zwiększenia przejrzystości naskórka stosujemy olejek immersyjny Ocenie podlegają: wały paznokciowe palców (równoległy przebieg naczyń), skóra grzbietu stóp, warg, dziąseł, języka oraz spojówki gałek ocznych.

Metodyka badań kapilaroskopowych Badanie pozwala na ocenę : morfologii i liczby pętli, stopnia uporządkowania (regularność, gęstość, obszary awaskularyzacji), przepływu (prawidłowy, wolny, ciągły, przerywany), perfuzji (stopnia wypełnienia naczyń, splot żylny), zmian patologicznych (wynaczynienia, zastój, zmiany w obrębie podścieliska)

Prawidłowy obraz kapilaroskopowy 10-20 pętli w 1 mm, ułożonych równolegle, o homogennej morfologii A - ramię tętnicze, węższe 9,8 - 20,5 µm B- ramię żylne, szersze 10,3 - 23,1µm B A

Prawidłowy obraz kapilaroskopowy Pętle kapilar ułożone są równolegle do siebie i do osi palca. Cieńsze ramię wstępujące (tętnicze) przechodzi w grubsze ramię zstępujące (żylne). Jasnoczerwony kolor pętli wynika z zawartości hemoglobiny w krwinkach czerwonych wypełniających naczynie. Gęstość pętli: 10-20 w 1 mm A- ramię tętnicze B- ramię żylne C- splot podbrodawkowy

Rozkład kapilar A - regularny - pętle ustawione są w porządku, równolegle do siebie, w zbliżonych odstępach B - nieregularny - pętle występują w zmiennym pochyleniu, są różnej długości i w nieregularnych odstępach C - obecność obszarów awaskularyzacji (stref beznaczyniowych – > 500µm) B C A

Różne kształty kapilar 1-3 - pętle spinkowate 4 - pętle kręte 5 - pętle krzaczaste, rozgałęzione – angiogeneza 6 - pętle giganty (dilatacje obu ramion i zwiększenie średnicy pętli powyżej 50 µm) 7- Wynaczynienia 7 5 6 1 2 3 4

Polimorfizm zajęcia naczyń w obrazie klinicznym Szerokie spektrum kliniczne zależne od: wieku lokalizacji, tropizmu tkankowego wielkości zajętych naczyń patomechanizmu i punktu wyjścia procesu chorobowego

Zastosowanie kapilaroskopii do oceny zaburzeń mikrokrążenia w chorobach wewnętrznych 1. Układowe choroby tkanki łącznej Twardzina układowa – znaczenie diagnostyczne, prognostyczne, monitorowanie terapii Zapalenie skórno-mięśniowe Mieszana choroba tkanki łącznej Toczeń rumieniowaty układowy Zespoły nakładania

Zastosowanie kapilaroskopii do oceny zaburzeń mikrokrążenia w chorobach wewnętrznych 2. Objaw Raynaud – diagnostyka, różnicowanie pierwotnego i wtórnego zespołu Raynaud, ocena progresji, monitorowanie terapii, znaczenie prognostyczne – nieprawidłowy obraz kapilaroskopowy wskazuje na zwiększone ryzyko rozwoju kolagenozy

Zastosowanie kapilaroskopii do oceny zaburzeń mikrokrążenia w chorobach wewnętrznych 3. Choroby układu krążenia Nadciśnienie tętnicze – redukcja gęstości kapilar, korelacja między gęstością kapilar i średnią wartością ciśnienia rozkurczowego, tendencja wazospastyczna w początkowym okresie choroby Sercowy zespół X (bóle stenokardialne, niedokrwienne zmiany ST, angiograficznie prawidłowe naczynia wieńcowe) – zmniejszenie gęstości kapilar „Wypadanie” płatka zastawki mitralnej

Zastosowanie kapilaroskopii do oceny zaburzeń mikrokrążenia w chorobach wewnętrznych 4. Pierwotna żółciowa marskość wątroby - korelacja między obecnością zmian w kapilaroskopii (obraz typowy dla twardziny) a zajęciem stawów (ok. 50% chorych) 5. Choroba Crohn’a – obraz zbliżony do układowej waskulopatii 6. Choroby naczyń obwodowych: - miażdżyca zarostowa tętnic kończyn dolnych (brak kapilar), - zakrzepice, - przewlekła niewydolność naczyń żylnych – awaskularyzacja

Zastosowanie kapilaroskopii do oceny zaburzeń mikrokrążenia w chorobach wewnętrznych 4. Stany niedokrwienia skóry - lokalne zaburzenia krążenia 5. Choroby gruczołów dokrewnych: – akromegalia – wzrost liczby pętli spiralnych, zmniejszenie liczby i długości pętli, różnicowanie między aktywnym i stabilnym okresem choroby - niedoczynność tarczycy 6. Choroby hematologiczne: - czerwienica prawdziwa, - niedokrwistości, - przewlekłe białaczki 7. Korelacja między zaburzeniami mikrokrążenia a klirensem mocznika u osób poddanych dializie otrzewnowej

Zastosowanie kapilaroskopii do oceny zaburzeń mikrokrążenia w chorobach wewnętrznych 8. Cukrzyca - mikroangiopatia cukrzycowa – poszerzenia szczytu i ramienia żylnego pętli, pętle zastoinowe, spiralne, powiększone

Odsetek osób z różnym stopniem zaawansowania zmian w kapilaroskopii w zależności od ryzyka rozwoju powikłań cukrzycy t.1 * * p<0,05 * % Zmiany

Odsetek osób z różnym stopniem zaawansowania zmian w kapilaroskopii w zależności od obecności neuropatii % Zmiany

Odsetek osób z różnym stopniem zaawansowania zmian w kapilaroskopii w zależności od obecności nefropatii % Zmiany

Odsetek osób z różnym stopniem zaawansowania zmian w kapilaroskopii w zależności od obecności retinopatii % Zmiany

Zaburzenia mikrokrążenia – kluczowym ogniwem patogenetycznym 1. Choroby dermatologiczne łuszczyca, waskulopatie (erythema nodosum, kryoglobulinemia, martwica i owrzodzenia w różnych stanach patologicznych) 2. Choroby neurologiczne dystrofie neurowegetatywne, neuropatie obwodowe zaburzenia wazomotoryczne (zesp. Raynaud) 3. Uszkodzenia toksyczne chlorek winylu, promieniowanie jonizujące i rentgenowskie - redukcja pętli, liczne rozgałęzienia i sinusoidy, pętle poszerzone

Zalety klasycznej kapilaroskopii: badanie może być wielokrotnie powtarzane, badanie przeprowadzane in vivo, badanie nieinwazyjne, możliwość oceny zaburzeń mikrokrążenia w zależności od dynamiki procesu chorobowego oraz stosowanego leczenia, wczesna diagnostyka różnicowanie zaburzeń mikrokrążenia

Inne techniki kapilaroskopowe Mikroskopia szerokiego pola panoramiczna ocena obrazu przy niewielkim powiększeniu (10x do 50x). dobrze obrazuje dezorganizację architektury naczyń oraz zmiany w obrębie podścieliska Wada: nie pozwala na dokładny pomiar morfometryczny i ocenę wyglądu poszczególnych pętli. Dynamiczna kapilaroskopia pomiar prędkości przepływu krwi w obrębie pojedynczej pętli z uwzględnieniem wrażliwości na zmiany temperatury i fazy oddechu technika wideofotometryczna sprzężona z systemem komputerowym jednoczesny pomiar temperatury skóry i amplitudy tętna w obrębie badanego palca Zastosowanie: zespół Raynauda Wady: duży błąd - znaczne różnice przepływu między poszczególnymi naczyniami Ograniczona wartość diagnostyczna: pomiar dokonany w oparciu o wybrane kapilary nie jest reprezentatywny dla całego mikrokrążenia

Techniki kapilaroskopowe Wideomikroskopia fluorescencyjna Ocena przepuszczalności kapilar fluoresceinianu sodu (NaF) i.v. – ocena włośniczek pod mikroskopem z filtrem fluorescencyjnym ocena dystrybucji przepływu w obrębie mikrokrążenia i dynamiczna ocena dyfuzji barwnika przez ścianę naczynia (przeciek naczyniowy). U zdrowych- dobrze odgraniczone przejaśnienie („halo”); powiększone i nieregularne w stanach patologicznych, różnicowanie między zmniejszoną gęstością kapilar a zmniejszoną przejrzystością skóry, po wstrzyknięciu barwnika - niewidoczne początkowo kapilary fluoresceinian sodu zwiększa czułość kapilaroskopii Wada: możliwość wystąpienia reakcji anafilaktycznej po dożylnym podaniu barwnika.

Techniki Kapilaroskopowe Wideomikroskopia/wideomorfometria cyfrowa udoskonalenie techniki kapilaroskopii, umożliwiające komputerowy zapis i przetwarzanie danych Mikroskop z zimnym źródłem światła i powiększeniem od 200 do 600 x - podłączony do kamery wideo, w której obrazy są zapisywane i przetwarzane cyfrowo Możliwość cyfrowej rejestracji danych umożliwia ocenę dynamiki zmian w czasie W oparciu o pojedynczy pomiar nie można wnioskować o zmianach w całym mikrokrążeniu.

Kliniczne znaczenie kapilaroskopii Kapilaroskopia – „otwartym oknem” na mikrokrążenie diagnostyka: wczesna i nieinwazyjna ocena zmian struktury i funkcji naczyń włosowatych ocena dynamiki zaburzeń mikrokrążenia ocena wyników leczenia, działań korzystnych i niepożądanych leków znaczenie prognostyczne (zesp. Raynauda, twardzina, cukrzyca), perspektywa wyodrębnienia grupy chorych z wysokim ryzykiem powikłań narządowych, wymagających obserwacji i wczesnego wdrożenia odpowiedniej terapii

Podsumowanie Kapilaroskopia jest cenną, nieinwazyjną metodą diagnostyczną pozwalającą na wczesną ocenę zaburzeń mikrokrążenia, różnicowanie charakteru zmian naczyniowych oraz obserwację dynamiki procesu chorobowego.