The appearance of the venuloarteriolar reflex during measurements microcirculation of blood by laser Doppler flowmetry caused by a change in the position of the hand

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background and Objectives: The venuloarteriolar reflex is a crucial part of the circulation regulation system, and it’s particularly evident in the lower limbs compared to the upper limbs due to the higher transmural pressure in the arteries and veins of the legs. When testing with changes in arm position, vascular responses to increased blood pressure are usually checked by lowering the arm below heart level. The proposed sample examines the vascular response to both a decrease in blood pressure and an increase to its initial level. Materials and Methods: The study was conducted on two groups of volunteers, one of which included 7 healthy young people aged 21–28 years, who did not have a pronounced venuloarteriolar reflex during the exercise test, and the second 7 people aged 45–65 years, in whom the venuloarteriolar reflex was well expressed. Using the method of laser Doppler flowmetry we measured the microcirculation index during the sequence of tests with the change of the hand position according to the set of parameters characterising the dynamics of blood circulation in the microvessels of the finger. Results: When raising the arm, the microcirculation index in the “up” arm position in young volunteers has decreased significantly, while in the age group, the microcirculation index in the “up” arm position has tended to increase after a sharp decrease. We have defined such a significant discrepancy in the blood flow response of young and aged volunteers as an appearance of the venulo-arteriolar reflex. The amplitudes of neurogenic and myogenic fluctuations of microvascular blood flow were mainly multidirectional in different age groups. The experimentally measured increase in blood filling of the arm vessels in age-related volunteers, caused by the appearance of fluctuations in blood flow in the neurogenic range, is explained by the reaction of the sympathetic nervous system, leading to the appearance of the venuloarteriolar reflex, which helps to restore the volume of blood filling. At a young age, the venulo-arteriolar reflex caused by a change in the position of the arm may not appear. Conclusion: The test with the change of limb position can provide valuable information on the preservation of peripheral innervation of microvessels, which justifies the prospect of using this test in the detection of various forms of neuropathies and age-related peculiarities of blood flow regulation.

About the authors

Anatoliy Vladimirovich Skripal

Saratov State University

ORCID iD: 0000-0002-9080-0057
SPIN-code: 3794-5749
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

Dmitry G. Verkhov

Saratov State University

ORCID iD: 0000-0001-9943-8376
SPIN-code: 3429-3209
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

Farqad Al-Badri

Saratov State University

ORCID iD: 0009-0009-9411-1740
SPIN-code: 7278-7720
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

Konstantin V. Mashkov

Saratov State University

ORCID iD: 0000-0001-5835-9428
SPIN-code: 7030-1867
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

Andrey Dmitryevich Usanov

Saratov State University

ORCID iD: 0000-0002-4004-875X
SPIN-code: 5263-7023
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

Andrey Aleksandrovich Sagaidachnyi

Saratov State University

ORCID iD: 0000-0002-5296-1968
SPIN-code: 9767-0578
Scopus Author ID: 36560200500
ResearcherId: C-6659-2013
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

Viktor Alexandrovich Klochkov

Saratov State Medical University named after V. I. Razumovsky

ORCID iD: 0000-0001-7076-4610
SPIN-code: 2307-3430
Bolshaya Kazachia st., 112 Saratov, 410012 Russia

References

  1. Silva H., Ferreira H. A., da Silva H. P., Monteiro R. L. The venoarteriolar reflex significantly reduces contralateral perfusion as part of the lower limb circulatory homeostasis in vivo // Frontiers in Physiology. 2018. Vol. 9. Art. 1123. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.01123
  2. Silva H., Rezendes C. Revisiting the Venoarteriolar Reflex–Further Insights from Upper Limb Dependency in Healthy Subjects // Biology. 2024. Vol. 13, № 9. Art. 715. https://doi.org/10.3390/biology13090715
  3. Федорович А. А. Микрососудистое русло кожи человека как объект исследования // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2017. Т. 16, № 4. С. 11–26. https://doi.org/10.24884/1682-6655-2017-16-4-11-26
  4. Boegehold M. A. Shear-dependent release of venular nitric oxide: Effect on arteriolar tone in rat striated muscle // American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 1996. Vol. 271, № 2. P. H387–H395. https://doi.org/10.1152/ajpheart.1996.271.2.H387
  5. Gelman S., Warner D. S., Warner M. A. Venous function and central venous pressure: A physiologic story // The Journal of the American Society of Anesthesiologists. 2008. Vol. 108, № 4. P. 735–748. https://doi.org/10.1097/ALN.0b013e3181672607
  6. Cracowski J. L., Roustit M. Human skin microcirculation // Compr. Physiol. 2020. Vol. 10, № 3. P. 1105–1154. https://doi.org/10.1002/cphy.c190008
  7. Low P. A. Venoarteriolar Reflex // Primer on the Autonomic Nervous System / 2nd ed. Elsevier Inc., 2004. P. 152–153. https://doi.org/10.1016/B978-012589762-4/50039-6
  8. Leyk D., Hoffmann U., Baum K., Wackerhage H., Essfeld D. Leg blood flow during slow head-down tilt with and without leg venous congestion // European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology. 1998. Vol. 78. P. 538–543. https://doi.org/10.1007/s004210050457
  9. Monteiro R. L., Rocha C., Andrade S., Granja T., Gregório J. The acute adaptation of skin microcirculatory perfusion in vivo does not involve a local response but rather a centrally mediated adaptive reflex // Frontiers in Physiology. 2023. Vol. 14. Art. 1177583. https://doi.org/10.3389/fphys.2023.1177583
  10. Estanol-Vidal B., Gutierrez-Manjarrez F., MartinezMemije R., Senties-Madrid H., Berenguer-Sanchez M. J., Magana-Zamora L., Delgado-Garcia G., Chiquete-Anaya E. The two faces of venoarteriolar reflex: Cutaneous vasodilatation and vasoconstriction to raise and to lower the arm // Revista de Neurología. 2016. Vol. 62, № 9. Art. 403–407.
  11. Snyder K. A. M., Shamimi‐Noori S., Wilson T. E., Monahan K. D. Age‐and limb‐related differences in the vasoconstrictor response to limb dependency are not mediated by a sympathetic mechanism in humans // Acta Physiologica. 2012. Vol. 205, № 3. P. 372–380. https://doi.org/10.1111/j.1748-1716.2012.02416.x
  12. Tikhonova I. V., Grinevich A. A., Guseva I. E., Tankanag A. V. Effect of orthostasis on the regulation of skin blood flow in upper and lower extremities in human // Microcirculation. 2021. Vol. 28, № 1. Art. 12655. https://doi.org/10.1111/micc.126
  13. Tschakovsky M. E., Hughson R. L. Venous emptying mediates a transient vasodilation in the human forearm // American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 2000. Vol. 279, № 3. P. H1007–H1014. https://doi.org/10.1152/ajpheart.2000.279.3.H1007
  14. Федорович А. А. Взаимосвязь функционального состояния артериолярного и венулярного отделов сосудистого русла кожи с уровнем артериального давления // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2009. Т. 8, № 4. С. 47–53.
  15. Федорович А. А. Функциональное состояние регуляторных механизмов микроциркуляторного кровотока в норме и при артериальной гипертензии по данным лазерной допплеровской флоуметрии // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2010. Т. 9, № 1. С. 49–60.
  16. Wilson T. E., Zhang R., Levine B. D., Crandall C. G. Dynamic autoregulation of cutaneous circulation: Differential control in glabrous versus nonglabrous skin // American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 2005. Vol. 289, № 1. P. H385–H391. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00622.2004
  17. Куликов Д. А., Красулина К. А., Глазкова П. А., Ковалева Ю. А., Глазков А. А., Барсуков И. А. Метод лазерной допплеровской флоуметрии в оценке нарушений кожной микроциркуляции крови у пациентов с диабетической полинейропатией. Часть 2 // Вестник Национального медико-хирургического центра имени Н. И. Пирогова. 2021. Т. 16, № 3. С. 77–83. https://doi.org/10.25881/20728255_2021_16_3_77
  18. Yosipovitch G., Schneiderman J., van Dyk D. J., Chetrit A., Milo G., Boner G. Impairment of the postural venoarteriolar response in young type 1 diabetic patients: A study by laser doppler flowmetry // Angiology. 1996. Vol. 47, № 7. P. 687–691. https://doi.org/10.1177/000331979604700708
  19. Cacciatori V., Dellera A., Bellavere F., Bongiovanni L. G., Teatini F., Gemma M. L., Muggeo M. Comparative assessment of peripheral sympathetic function by postural vasoconstriction arteriolar reflex and sympathetic skin response in NIDDM patients // The American Journal of Meditsine. 1997. Vol. 102, № 4. P. 365–370. https://doi.org/10.1016/S0002- 9343(97)00088-0
  20. Зеленина Т. А., Салухов В. В., Земляной А. Б., Железняк С. Г., Клиценко О. А. Нарушение микроциркуляторного кровотока у больных сахарным диабетом 2 типа и кардиоваскулярной автономной нейропатией // Сахарный диабет. 2021. Т. 24, № 1. С. 35–47. https://doi.org/10.14341/DM12372
  21. Tikhonova I. V., Tankanag A. V., Guseva I. E., Grinevich A. A. Analysis of interactions between cardiovascular oscillations for discrimination of early vascular disorders in arterial hypertension and type 2 diabetes // Biomedical Signal Processing and Control. 2023. Vol. 79. Art. 104222.
  22. Cracowski J. L., Roustit M. Human skin microcirculation // Compr. Physiol. 2020. Vol. 10, № 3. P. 1105–1154. https://doi.org/10.1002/cphy.c190008
  23. Zherebtsov E. A., Zharkikh E. V., Loktionova Y. I., Zherebtsova A. I., Sidorov V. V., Rafailov E. U., Dunaev A. V. Wireless dynamic light scattering sensors detect microvascular changes associated with ageing and diabetesc // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2023. Vol. 70, № 11. P. 3073–3081. https://doi.org/10.1109/TBME.2023.3275654
  24. Zharkikh E. V., Loktionova Y. I., Fedorovich A. A., Gorshkov A. Y., Dunaev A. V. Assessment of blood microcirculation changes after COVID-19 using wearable laser Doppler flowmetry // Diagnostics. 2023. Vol. 13, № 5. Art. 920. https://doi.org/10.3390/diagnostics13050920
  25. Фролов А. В., Локтионова Ю. И., Жарких Е. В., Сидоров В. В., Крупаткин А. И., Дунаев А. В. Исследование изменений кожной микроциркуляции крови при выполнении дыхательной техники хатха-йоги // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2021. Т. 20, № 4. С. 33–44. https://doi.org/10.24884/1682-6655-2021-20-4-33-44
  26. Скрипаль Ан. В., Фаркад Аль-Бадри, Машков К. В., Усанов А. Д., Аверьянов А. П. Лазерная флоуметрия микроциркуляции крови пальца руки в зависимости от внешней температуры и положения конечности // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2023. Т. 22, № 4. С. 35–41. https://doi.org/10.24884/1682-6655-2023-22-4-35-41
  27. Tusman G., Sipmann F. S., Böhm S. H. A skeptical look about the existence of the veno‐arteriolar reflex // The Journal of Physiology. 2024. Vol. 602, № 9. P. 1855–1861.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».