Курение является одним из наиболее значимых факторов риска развития сердечно-сосудистых катастроф и преждевременной смерти, уступая только артериальной гипертонии и гиперхолестеринемии [1—3]. Продукты сгорания табачного дыма способны инициировать процессы системной воспалительной реакции и необратимых морфофункциональных изменений сосудистого русла [4]. Компоненты табачного дыма обладают как прямым токсическим действием на сосуды, так и способностью активировать провоспалительный потенциал лейкоцитов, запускать оксидативный и цитокиновый стрессы [5, 6]. Существует связь между курением табака и изменениями коагуляционного каскада плазмы крови в виде увеличения активности факторов свертывания, изменения адгезии, активации и агрегации тромбоцитов, раздражения красного кровяного ростка (повышение гематокрита, гемоглобина и эритроцитов) [7, 8].

У хронических курильщиков существуют определенные гендерные особенности в развитии тромбофилической ситуации: у мужчин она обусловлена преимущественно повышением тромбогенного потенциала плазмы крови, у женщин — изменением показателей красной крови, в частности концентрации гемоглобина [8]. Независимо от пола и возраста курение табака признано одним из значимых факторов развития эндотелиальной дисфункции, в том числе за счет избыточного синтеза катехоламинов и свободных жирных кислот в крови [9].

Нельзя исключить, что изменения в метаболизме и работе мозга, возникающие при хроническом табакокурении [10, 11], являются следствием морфофункциональных преобразований мозговых артерий, приводящих к нарушениям мозгового кровотока. Однако исследования в этой области единичны и противоречивы. По данным одних авторов, даже у заядлых курильщиков изменения мозгового кровотока компенсируются ауторегуляторными процессами, потому скорость потока крови долгое время существенно не меняется, по другим — отмечается повышение тонуса мозговых сосудов и снижение в них кровотока [12]. Имеются данные [13—15] об уменьшении периферического сопротивления мозговых артерий и усилении кровообращения у курильщиков. Не исключено, что указанные противоречия обусловлены прежде всего тем, что в большинстве исследований кровоток измерялся только на «входе» и «выходе» сосудистой системы мозга, тогда как функции разных сегментов артериального русла и их механизмы в обеспечении кровоснабжения этого органа существенно отличаются [16—18].

Цель настоящей работы — изучение влияния хронического курения на состояние кровообращения и реактивность различных сегментов артериальной системы головного мозга у мужчин.

Обследовали 35 мужчин. В контрольную группу (КГ) вошли 11 некурящих в возрасте 44,9±3,4 года, в экспериментальную (ЭГ) — 24 курильщика в возрасте 48,5±4,3 года с индексом 30,7 пачка/лет, что соответствует показателю «безусловного курильщика» [19].

Наличие сопутствующей неврологической и соматической патологии было критерием исключения из исследования.

Стандартный протокол обследования включал клинический анализ крови и гемореологические показатели (вязкость крови, агрегация эритроцитов, гематокрит, концентрация фибриногена).

Методом дуплексного сканирования определяли толщину комплекса интима—медия (КИМ) общих сонных артерий (ОСА) на 1—1,5 см выше ее бифуркации. При обнаружении атеросклеротической бляшки оценивали степень вызванного ею стеноза, используя критерий ECST (European Carotid Surgery Method), который рассчитывается как выраженное в процентах отношение разности величины максимального и свободного просвета сосуда к величине его максимального диаметра. Ультразвуковое дуплексное сканирование осуществляли на приборе MyLab 50 Esaote (Италия)c использованием линейных датчиков в диапазоне частот от 4 до 13 МГц.

Функциональное состояние мозгового кровообращения изучали методом ультразвуковой транскраниальной допплерографии на приборе Nicolet Companion Biomedical (США) с использованием датчика с частотой 2 МГц, что позволяет оценить состояние кровотока на всем протяжении сосудистого русла и в отдельном сегменте. Исследование выполняли по стандартной методике, визуализацию артерий проводили последовательно с двух сторон на артериях трех уровней [20]. Из артерий первого уровня были изучены ОСА, второго уровня — средние мозговые (СМА). При изучении сосудов третьего уровня (мелкие пиальные и внутримозговые артерии) использовали тесты на цереброваскулярную реактивность [21].

Скоростные характеристики кровотока в ОСА и СМА оценивали с помощью количественных характеристик линейной скорости кровотока (ЛСК) и рассчитанных на их основе индексов периферического сосудистого сопротивления: V_сист. (максимальная систолическая скорость кровотока), V_диаст. (минимальная диастолическая скорость кровотока), V_сред. (средняя скорость кровотока), PI (пульсационный индекс), IR (индекс резистентности). Для оценки эндотелийзависимой реакции пиальных и внутримозговых ветвей СМА проводили функциональные пробы с задержкой дыхания и гипервентиляцией, после чего рассчитывали индексы сосудистой реактивности соответственно вазодилататорной (ИСРв/д) и вазоконстрикторной (ИСРв/к) направленности [21]. Для этого определяли исходное значение V_сред. в СМА, затем проводили пробы, вновь измеряли скорость потока крови и рассчитывали индексы. В случае положительной (нормальная) реакции сосудов ИСР находится в диапазоне более 1,1 усл. ед., при усилении положительной реакции — превышает 1,4 усл. ед., при уменьшении — опускается ниже 1,1 усл. ед.

Исследование выполняли после подписания пациентом информированного согласия на участие.

Полученные данные были статистически обработаны с использованием пакета прикладных статистических программ Statistica 6.0 («StatSoft, Inc.», США). Рассчитывали средние значения показателей и ошибки средних (Х±S_Х). В качестве критерия значимости различий выборок использовали t-критерий Стьюдента. Различия считали достоверными при р<0,05.

Протокол проведения исследования пациентов был одобрен независимым междисциплинарным комитетом по этике Тихоокеанского государственного медицинского университета.

У пациентов ЭГ отмечалось повышение содержания эритроцитов на 23,3%, гемоглобина — на 14,7%, гематокрита — на 12,3%, вязкости крови — на 24,7%, агрегации эритроцитов — на 18,6%, концентрации фибриногена — на 59,4% по сравнению с КГ (р<0,05).

При дуплексном сканировании ОСА в ЭГ более чем 50% утолщение КИМ как в правой, так и левой ОСА было выявлено у 70,8% пациентов, в КГ — у 18,2% (рис. 1).

У 33,3% обследованных ЭГ в области бифуркации ОСА и устье внутренней сонной артерии были обнаружены атеросклеротические бляшки, которые вызывали небольшой (22,5±4,2%) стеноз просвета артерий. В КГ атеросклеротических бляшек в соответствующем участке ОСА не было обнаружено.

При изучении состояния кровотока в магистральных и экстрацеребральных артериях методом ультразвуковой транскраниальной допплерографии было установлено симметричное снижение большинства скоростных показателей в правой и левой ОСА и СМА (табл. 1, 2). У курильщиков наиболее существенное изменение мозговой гемодинамики в артериях первого и второго уровня отмечалось для V_сред.. В ОСА уменьшение величины этого показателя по сравнению с КГ составило 28,0—30,9% (см. табл. 1). Наблюдалось также существенное снижение PI, особенно выраженное (29,7%) в правой ОСА, и некоторое, хотя и недостоверное, уменьшение (5,5—6,5%) IR (р>0,05).

Несмотря на то что в преобразованиях скоростных характеристик мозгового кровотока в ОСА и СМА у курильщиков установлены сходные тенденции, выраженность отмеченных изменений в экстрацеребральных артериях значительно ниже (см. табл. 2). Вместе с тем в ЭГ в СМА в отличие от ОСА регистрировалось увеличение индексов периферического сосудистого сопротивления: прирост значений PI составлял 12—15% (р<0,05), IR — 4—6,5% (р>0,05). В обоих случаях изменения величины показателей более выражены в левой СМА.

Изучение влияния хронического табакокурения на реактивность сосудов третьего уровня проводили с помощью тестов на вазодилатацию (ИСР_в/д) и вазоконстрикцию (ИСР_в/к). Было выявлено существенное усиление вазоконстрикторной реакции мелких пиальных и внутримозговых артерий в ЭГ (рис. 2). Прирост значений ИСР_в/к в ветвях правой и левой СМА составлял соответственно 14,2 и 16,8% (р<0,05), тогда как величина ИСР_в/д в обоих случаях оставалась в пределах контрольных значений (р>0,05).

Когнитивные нарушения признаны в качестве одного из системных проявлений никотинассоциированной патологии — хронической обструктивной болезни легких [22—26]. Особенно пагубным для мозга оказалось длительное воздействие токсичных компонентов табачного дыма, способствующее многократному увеличению числа сосудистых катастроф [27]. Заметное место в развитии цереброваскулярной патологии принадлежит нарушениям реологических свойств крови [28]. Выявленные нами изменения свойств крови у хронических курильщиков во многом являются адаптивной реакцией организма на увеличение уровня карбоксигемоглобина в крови, который образуется при конкурентном связывании гемоглобина с окисью углерода, содержащейся в табачном дыму [29]. Вследствие этого потребность в гемоглобине возрастает, стимулируя синтез эритроцитов, что приводит к повышению их содержания в периферической крови и усилению агрегации эритроцитов. Одновременно у курильщиков увеличивается вязкость крови и особенно значительно уровень фибриногена. Повышение вязкости при изменениях функциональных характеристик эритроцитов приводит к усилению сдвиговых напряжений потока крови, росту сосудистого сопротивления, структурным нарушениям мозговых сосудов [30].

В магистральных артериях головы у хронических курильщиков нами было установлено значительное (до 50%) увеличение КИМ, формирование в области бифуркации ОСА и устье внутренней сонной артерии атеросклеротических бляшек, вызывающих частичный стеноз этих артерий. У некурящих в магистральных артериях атеросклеротические бляшки в этом возрасте встречаются редко либо не являются гемодинамически значимыми, не создавая препятствия кровотоку [21]. При длительном воздействии токсических продуктов сгорания табака происходит гипертрофия миоцитов, дезорганизация мышечно-эластического каркаса артерий, интенсификация перекисного окисления липидов, что приводит к утолщению стенок сосудов, нарушению их механических свойств и атерогенезу [31—33]. В результате снижаются эластические свойства артерий, развиваются процессы избыточной жесткости с утратой демпфирующих свойств сосудистой стенки в ответ на колебания системного артериального давления и иные проявления ситуационных гемодинамических стрессов, что повышает риск развития артериальной гипертензии и ухудшает прогноз ее течения.

Нарушение структурной организации магистральных артерий приводит к преобразованиям скоростных характеристик кровотока. По нашим данным, у курильщиков наблюдается снижение на 20—30% всех скоростных показателей потока крови в ОСА, в связи с чем значительно возрастает опасность тромбоза магистральных церебральных сосудов, в том числе на фоне возросшего уровня фибриногена в крови. Параллельно с этим уменьшаются периферическое сосудистое сопротивление и упруго-эластические свойства сосудистой стенки, о чем свидетельствует снижение PI и в меньшей степени IR. Считается, что PI более точно характеризует изменения гемодинамики, поскольку при его вычислении учитываются все скоростные показатели кровотока [21].

Артериальная сеть мозга часто рассматривается как система, состоящая из взаимосвязанных, но независимых сегментарных эффекторов [16—18]. По нашим данным, в СМА преобладают вазоспастические реакции, о чем свидетельствует увеличение обоих индексов, характеризующих уровень периферического сопротивления в артериях второго уровня. В СМА у курящих также наблюдалось снижение скоростных характеристик потока крови, но по сравнению с артериями первого уровня они были выражены в 2—3 раза меньше и достоверны лишь в отношении V_сред.. Поскольку конечной целью миогенного ответа магистральных артерий является поддержание постоянства кровотока на протяжении всей региональной сосудистой сети [34], то установленное нами сокращение отклонений скоростных характеристик потока крови от контрольных величин в артериях второго уровня по сравнению с ОСА вполне закономерно.

Важно отметить, что снижение скорости кровотока и повышение индексов периферического сопротивления в СМА отражают не столько преобразование упруго-эластических свойств сосуда, как в артериях первого уровня, сколько изменение дилататорной направленности ее эндотелия, свойственной распределительному звену циркуляции крови мягкой оболочки мозга [17, 18], на констрикторную. Столь существенное изменение реакции пиальных артерий может быть показателем эндотелиальной дисфункции, возникшей в результате развития каскада биохимических процессов, запущенных токсическим действием компонентов табачного дыма, которые, как недавно было установлено [32], подавляют выработку эндотелием вазодилататоров, в том числе такого мощного, как оксид азота. Поэтому изменение реологических свойств крови, в первую очередь ее вязкости и агрегации эритроцитов (характерно для мужчин с длительным стажем курения), и увеличение в связи с этим напряжения сдвига не сопровождаются локальным повышением синтеза оксида азота в эндотелии и компенсаторной вазодилатацией, свойственной мозговым сосудам здорового человека. При артериальной гипертензии или атеросклерозе, когда наблюдаются изменения эндотелия экстрацеребральных сосудов [35, 36], также отмечаются подавление синтеза оксида азота в эндотелии, вазоконстрикция и увеличение сосудистого сопротивления, несмотря на имеющееся повышение напряжения сдвига [37, 38].

Важным индикатором состояния церебральной гемодинамики являются показатели реактивности мелких пиальных и прекортикальных артерий — звена, наиболее чувствительного к изменениям мозгового кровотока [17, 28]. Пробы с задержкой дыхания (гиперкапнический тест) и гипервентиляцией (гипероксический) позволяют рассчитать индексы эндотелийзависимой реактивности этих сосудов соответственно дилататорной и констрикторной направленности. Полученные нами данные свидетельствуют об имеющемся дисбалансе вазомоторной активности эндотелия у хронических курильщиков в артериях третьего уровня, в которых наблюдается усиление вазоспастических реакций при сохранении или незначительном сокращении способности эндотелия этих сосудов к дилатации. Одним из механизмов гипероксической вазоконстрикции, наблюдающейся в этом случае, может быть инактивация оксида азота с помощью супероксид-анионов, образующихся при гипероксигенации [32, 37]. В результате этих процессов вазорелаксирующее действие оксида азота ослабляется, снижается перфузионный резерв и ауторегуляторный потенциал резистивных сосудов мозга, повышая риск развития цереброваскулярной патологии [18, 38]. Следовательно, эндотелиальная дисфункция у курильщиков распространяется и на мелкие резистивные сосуды, поскольку в физиологических условиях при снижении кровотока в крупных пиальных артериях эндотелий прекортикальных артериол адаптивно повышает продукцию вазодилататоров, что приводит к увеличению диаметра сосудов и улучшению кровоснабжения вещества мозга [17, 30]. Если этого не происходит, как, например, в ЭГ, то создаются условия для развития острых и хронических нарушений гемодинамики. К настоящему времени накоплены сведения о существовании тесной связи между продолжительностью курения и частотой возникновения мозговых сосудистых катастроф, лакунарных инфарктов головного мозга, сосудистой деменции и развитием когнитивного дефицита [3, 11, 27].

Полученные нами результаты дают основание констатировать, что хроническое табакокурение является одним из значимых факторов, вызывающих изменение гемореологических свойств крови, повреждение сосудистой стенки, инициацию процессов атерогенеза, нарушение мозговой гемодинамики. При изучении скоростных характеристик кровотока и индексов периферического сопротивления у курильщиков отмечена дифференцированная реакция различных сегментов артериального русла головного мозга. В магистральных артериях более выражено уменьшение скоростных характеристик кровотока и упруго-эластических свойств сосудистой стенки. В экстрацеребральных артериях сокращение кровотока проявляется в меньшей степени, но отчетливо прослеживается повышение индексов периферического сопротивления, а в прекортикальных артериолах — изменения вазомоторной активности эндотелия, обусловленные дисфункцией эндотелия. Вместо эндотелийзависимой вазодилатации, наблюдающейся в этих сосудах при снижении кровотока у здоровых, у хронических курильщиков выявлены реакции вазоконстрикторной направленности, создающие условия для нарушения кровоснабжения мозга.

Конфликт интересов отсутствует.