Methods for diagnosing endothelial dysfunction
https://doi.org/10.20538/1682-0363-2021-2-202-209
Abstract
Endothelial dysfunction as a crucial factor in the pathogenesis of cardiovascular diseases requires precise and effective diagnostic methods. The review highlights the currently used methods which can be divided into morphological, instrumental, and laboratory ones. Special attention is paid to the so called jar test, which was introduced by Professor V.A. Valdman in 1936. The jar test may serve as a prototype of modern methods for endothelial function assessment.
These diagnostic methods can help to identify functional endothelial disorders at the earliest stage. It will significantly expand the possibilities of primary prevention of cardiovascular and a number of other diseases through non-pharmacological and pharmacological correction of endothelial dysfunction.
About the Authors
A. V. Shabrov
Institute of Experimental Medicine (IEM)
Russian Federation
Russian Federation
12, Akademika Pavlova Str., Saint Petersburg, 197376, Russian Federation
A. S. Galenko
Saint-Petersburg State Pediatric Medical University (SPSPMU)
Russian Federation
Russian Federation
2, Litovskaya Str., Saint Petersburg, 194100, Russian Federation
Yu. P. Uspensky
Saint-Petersburg State Pediatric Medical University (SPSPMU)
Russian Federation
Russian Federation
2, Litovskaya Str., Saint Petersburg, 194100, Russian Federation
K. A. Loseva
Saint-Petersburg State Pediatric Medical University (SPSPMU)
Russian Federation
Russian Federation
2, Litovskaya Str., Saint Petersburg, 194100, Russian Federation
References
1. Куприянов В.В. Эндотелий. Большая мед. энциклопедия. 3-е изд. М.: Сов. энцикл., 1986. Т. 28: 192–193.
2. Петрищев Н.Н., Власов Т.Д. Физиология и патофизиология эндотелия. В кн.: Петрищев Н.Н., Власов Т.Д. Дисфункция эндотелия. Причины, механизмы, фармакологическая коррекция. СПб.: Изд-во СПбГМУ, 2003: 4–38.
3. Вальдман В.А. Эндотелиит и «баночная проба». Клиническая медицина. 1938; 16 (3): 313–318.
4. Hladovec J., Prerovský I., Stanĕk V., Fabián J. Circulating endothelial cells in acute myocardial infarction and angina pectoris. Klin. Wochenschr. 1978; 56 (20): 1033–1036. DOI: 10.1007/bf01476669.
5. Миронов А.В., Торчинов А.М., Умаханова М.М., Галачиев О.В., Османова С.Р., Филиппов А.В., Лебедев В.А. Оценка степени тяжести эндотелиальной дисфункции при осложнениях беременности. Трудный пациент. 2018; 16 (8–9): 30–36. DOI: 10.24411/2074-1995-2018-10006.
6. Асташев П.Е., Гудымович В.Г. Маркеры эндотелиальной дисфункции как прогностический признак течения внутрисердечного инфекционного процесса. Вестник Национального медико-хирургического Центра им. Н.И. Пирогова. 2011; 6 (3): 3–8.
7. Chironi G.N., Boulanger C.M., Simon A., Dignat-George F., Freyssinet J.M., Tedgui A. Endothelial microparticles in diseases. Cell Tissue Res. 2009; 335 (1): 143–151. DOI: 10.1007/s00441-008-0710-9.
8. Leroyer A.S., Tedgui A., Boulanger C.M. Role of microparticles in atherothrombosis. J. Intern. Med. 2008; 263 (5): 528–537. DOI: 10.1111/j.1365-2796.2008.01957.x.
9. Lacroix R., Judicone C., Mooberry M., Boucekine M., Key N.S., Dignat-George F. Standardization of pre-analytical variables in plasma microparticle determination: results of the International Society on Thrombosis and Haemostasis SSC Collaborative workshop. J. Thromb. Haemost. 2013; 10:12207.
10. DOI: 10.1111/jth.12207.
11. Werns S.W., Walton J.A., Hsia H.H., Nabel E.G., Sanz M.L., Pitt B. Evidence of endothelial dysfunction in angiographically normal coronary arteries of patients with coronary artery disease. Circulation. 1989; 79 (2): 287–291. DOI: 10.1161/01.cir.79.2.287.
12. Ludmer P.L., Selwyn A.P., Shook T.L., Wayne R.R., Mudge G.H., Alexander R.W., Ganz P. Paradoxical vasoconstriction induced by acetylcholine in atherosclerotic coronary arteries. N. Engl. J. Med. 1986; 315 (17): 1046–1051. DOI: 10.1056/NEJM198610233151702.
13. Полонецкий О.Л., Полонецкий Л.З. Дисфункция эндотелия и атеросклероз. Медицинские новости. 2012; (6): 6–11.
14. Celermajer D.S., Sorensen K.E., Gooch V.M., Spiegelhalter D.J., Miller O.I., Sullivan I.D., Lloyd J.K., Deanfield J.E. Non-invasive detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis. Lancet. 1992; 340 (8828): 1111–1115. DOI: 10.1016/0140-6736(92)93147-f.
15. Joannides R., Haefeli W.E., Linder L., Richard V., Thuillez C., Lüscher T.F. Role of nitric oxide in flow-dependent vasodilation of human peripheral arteries in vivo. Arch. Mal. Coeur. Vaiss. 1994; 87 (8): 983–985.
16. Коваляева И.Б., Мясоедова С.Е., Богатова И.К., Букина Е.А. Функция эндотелия у женщин с артериальной гипертензией в постменопаузе. Кардиоваскуляр. терапия и профилактика. 2004; 3 (6): 4–8.
17. Corretti M.C., Anderson T.J., Benjamin E.J., Celermajer D., Charbonneau F., Creager M.A., Deanfield J., Drexler H., Gerhard-Herman M., Herrington D., Vallance P., Vita J., Vogel R. 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. 2002; 39 (2): 257–265. DOI: 10.1016/s0735-1097(01)01746-6.
18. Anderson T.J., Uehata A., Gerhard M.D., Meredith I.T., Knab S., Delagrange D., Lieberman E.H., Ganz P., Creager M.A., Yeung A.C. Close relation of endothelial function in the human coronary and peripheral circulations. J. Am. Coll. Cardiol. 1995; 26 (5): 1235–1241. DOI: 10.1016/0735-1097(95)00327-4.
19. Gori T., Dragoni S., Lisi M., , Di Stolfo G., Sonnati S., Fineschi M., Parker J.D. Conduit artery constriction mediated by low flow a novel noninvasive method for the assessment of
20. vascular function. J. Am. Coll. Cardiol. 2008; 51 (20): 1953–1958. DOI: 10.1016/j.jacc.2008.01.049.
21. Калакутский Л.И., Лебедев П.А., Комарова М.В. Методика анализа контура пульсовой волны в диагностике функции сосудистого эндотелия. Известия ЮФУ. Технические науки. 2008; 82 (5): 43–47.
22. Tsikas D. Methods of quantitative analysis of the nitric oxide metabolites nitrite and nitrate in human biological fluids. Free Radic. Res. 2005; 39 (8): 797–815. DOI: 10.1080/10715760500053651.
23. Кузнецова В.Л., Соловьева А.Г. Оксид азота: свойства, биологическая роль, механизмы действия. Современные проблемы науки и образования. 2015; (4): 462.
24. Мельникова Ю.C., Макарова Т.П. Эндотелиальная дисфункция как центральное звено патогенеза хронических болезней. Казанский медицинский журнал. 2015; 96 (4): 659–665.
25. Аверкин Н.С., Латынова И.В., Федорова М.Г., Чудаева Д.Г., Вишнякова Ж.С., Пивоваров Е.В., Самарцев А.Д. Значение окислительного стресса в механизмах старения артериальной стенки. Современные проблемы науки и образования. 2018; 6: 42.
26. Kelm M., Schrader J. Control of coronary vascular tone by nitric oxide. Circ. Res. 1990; 66 (6): 1561–1575. DOI: 10.1161/01.res.66.6.1561.
27. Лапшина Л.А., Кравчун П.Г., Титова А.Ю., Глебова О.В. Значение определения нитритов-нитратов как маркеров дисфункции эндотелия при сердечно-сосудистой патологии. Украинский медицинский журнал. 2009; (6): 49– 53.
28. Мажитова М.В. Cпектрофотометрическое определение уровня метаболитов монооксида азота в плазме крови и ткани мозга белых крыс. Современные проблемы науки и образования. 2011; 3. URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=4655
29. Ramesh S.S., Prasanthi A., Bhat D.I., Devi B.I., Cristopher R., Philip M. Correlation between plasma total nitric oxide levels and cerebral vasospasm and clinical outcome in patients with aneurysmal subarachnoid hemorrhage in Indian population. J. Neurosci. Rural. Pract. 2014; 5 (1): 22–27. DOI: 10.4103/0976-3147.145196.
30. Miranda K.M., Espey M.G., Wink D.A. A rapid, simple spectrophotometric method for simultaneous detection of nitrate and nitrite. Nitric. Oxide. 2001; 5 (1): 62–71. DOI: 10.1006/niox.2000.0319.
31. Landim M.B., Casella Filho A., Chagas A.C. Asymmetric dimethylarginine (ADMA) and endothelial dysfunction: implications for atherogenesis. Clinics (Sao Paulo). 2009; 64 (5): 471–478. DOI: 10.1590/s1807-59322009000500015.
32. Bassareo P.P., Puddu M., Flore G., Deidda M., Manconi E., Melis A., Fanos V., Mercuro G. Could ADMA levels in young adults born preterm predict an early endothelial dysfunction? Int. J. Cardiol. 2012; 159 (3): 217–219. DOI: 10.1016/j.ijcard.2011.02.069.
33. Cerrato R., Cunnington C., Crabtree M.J., Antoniades C., Pernow J., Channon K.M., Böhm F. Endothelin-1 increases superoxide production in human coronary artery bypass grafts. Life Sci. 2012; 91 (13-14): 723–728. DOI: 10.1016/j.lfs.2012.03.024.
34. Иванов А.Н., Гречихин А.А., Норкин И.А., Пучиньян Д.М. Методы диагностики эндотелиальной дисфункции. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2014; 13 (4): 4–11.
35. Stufano F., Boscarino M., Bucciarelli P., Baronciani L., Maino A., Cozzi G., Peyvandi F. Evaluation of the utility of von Willebrand factor propeptide in the differential diagnosis of von Willebrand disease and acquired von Willebrand Syndrome. Semin. Thromb. Hemost. 2019; 45 (1): 36–42. DOI: 10.1055/s-0038-1660481.
36. Лихачева Е.А., Полянская Т.Ю., Зоренко В.Ю. Международный опыт диагностики и лечения болезни Виллебранда. Гематология и трансфузиология. 2013; 58 (4): 45–49.
37. Исаев Д.П., Касумова Р.Д. Определение концентрации фактора Виллебранда в сыворотке крови больных острым гепатитом В, осложненным узелковым полиартериитом. Биомедицина. 2019; 17 (2): 18–21. DOI: 10.24411/1815-3917-2019-10012.
38. Bernardo A., Ball C., Nolasco L., Moake J.F., Dong J.F. Effects of inflammatory cytokines on the release and cleavage of the endothelial cell-derived ultralarge von Willebrand factor
39. multimers under flow. Blood. 2004; 104 (1): 100–106. DOI: 10.1182/blood-2004-01-0107.
40. Springer T.A. Von Willebrand factor, Jedi knight of the bloodstream. Blood. 2014; 124 (9): 1412–1425. DOI: 10.1182/blood-2014-05-378638.
41. Marianor M., Zaidah A.W., Maraina Ch.C. von Willebrand Factor Propeptide: A potential disease biomarker not affected by ABO blood groups. Biomark. Insights. 2015; 10: 75–79. DOI: 10.4137/BMI.S24353.
42. Jacobi P.M., Kanaji S., Jakab D., Gehrand A.L, Johnsen J.M., Haberichter S.L. Von Willebrand factor propeptide to antigen ratio identifies platelet activation and reduced von Willebrand factor survival phenotype in mice. J. Thromb. Haemost. 2018; 16 (3): 546–554. DOI: 10.1111/jth.13934.
43. Чернова Е.В. Фактор Виллебранда. Вестник Северо- Западного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова. 2018; 10 (4): 73–80. DOI: 10.17816/mechnikov201810473-80.
44. Костерина А.В. Вопросы диагностики и лечения болезни Виллебранда. Практическая медицина. 2018; 16 (7-2): 51–54.
45. Sharma R., Flood V.H. Advances in the diagnosis and treatment of Von Willebrand disease. Blood. 2017; 130 (22): 2386–2391. DOI: 10.1182/blood-2017-05-782029.
46. Patzke J., Budde U., Huber A., Méndez A., Muth H., Obser T., Peerschke E., Wilkens M., Schneppenheim R. Performance
47. evaluation and multicentre study of a von Willebrand factor activity assay based on GPIb binding in the absence of ristocetin. Blood Coagul. Fibrinolysis. 2014; 25 (8): 860–870. DOI: 10.1097/MBC.0000000000000169.
48. Ni Y., Nesrallah J., Agnew M., Geske F.J., Favaloro E.J. Establishment and characterization of a new and stable collagen-binding assay for the assessment of von Willebrand factor activity. Int. J. Lab. Hematol. 2013; 35 (2): 170–176. DOI:
49. 1111/ijlh.12019.
50. Federici A.B. Current and emerging approaches for assessing von Willebrand disease in 2016. Int. J. Lab. Hematol. 2016; 38 (Suppl. 1): 41–49. DOI: 10.1111/ijlh.12540.
51. Demeulenaere M., Devreese K., Vanbelleghem H., De Zaeytijd J., Walle J.V., Biesen W.V., Laecke S.V. Thrombomodulin and endothelial dysfunction: A disease- modifier shared between malignant hypertension and atypical hemolytic uremic syndrome. Nephron. 2018; 140 (1): 63–73. DOI: 10.1159/000490201.
52. Тульцева, С.Н. Использование рекомбинантного тканевого активатора плазминогена в лечении окклюзий вен сетчатки. Офтальмологические ведомости. 2010; 3 (1): 42–50.
53. Reinhart K., Bayer O., Brunkhorst F., Meisner M. Markers of endothelial damage in organ dysfunction and sepsis. Crit. Care Med. 2002; 30 (5): 302–312. DOI:10.1097/00003246-200205001-00021.
54. Глыбочко П.В., Захарова Н.Б., Понукалин А.Н., Дурнов Д.А., Шахпазян Н.К. Диагностическое значение показателей ангиогенеза при раке почки. Онкоурология. 2011; (3): 25–31.
Review
For citations:
Shabrov A.V., Galenko A.S., Uspensky Yu.P., Loseva K.A. Methods for diagnosing endothelial dysfunction. Bulletin of Siberian Medicine. 2021;20(2):202-209. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2021-2-202-209
Views:
1546
Email this article 