การตอบสนองของหลอดเลือดและการทำงานของเยื่อบุผนังหลอดเลือด

หลอดเลือดไม่ใช่ท่อที่อยู่เฉยๆ: กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดจะหดตัวและคลายตัว และเยื่อบุผนังหลอดเลือดจะรับรู้การไหลเวียนของเลือดและสัญญาณทางเคมีเพื่อกำหนดขนาดของหลอดเลือด ในระหว่างการออกกำลังกาย การเพิ่มขึ้นของการไหลเวียนของเลือดจะเพิ่มแรงเฉือนเสียดทานบนเยื่อบุผนังหลอดเลือด ซึ่งกระตุ้นให้มีการหลั่งสารขยายหลอดเลือด เช่น ไนตริกออกไซด์ การขยายหลอดเลือดที่เกิดจากแรงเฉือนและเมแทบอลิซึมนี้จะช่วยลดแรงต้านในเนื้อเยื่อที่ทำงาน และการตอบสนองของเยื่อบุผนังหลอดเลือดมักถูกใช้เป็นดัชนีของสุขภาพหลอดเลือด

Definition

การตอบสนองของหลอดเลือดคือการหดตัวและการขยายตัวของหลอดเลือดที่กำหนดแรงต้านของหลอดเลือด และการทำงานของเยื่อบุผนังหลอดเลือดคือความสามารถของเยื่อบุผนังหลอดเลือดในการควบคุมโทนของหลอดเลือด โดยหลักแล้วโดยการหลั่งไนตริกออกไซด์และสารสื่อประสาทอื่นๆ ที่มีผลต่อหลอดเลือดเพื่อตอบสนองต่อแรงเฉือนและสิ่งกระตุ้นทางเคมี

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงการควบคุมโทนของหลอดเลือดโดยกล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดและเยื่อบุผนังหลอดเลือด บทบาทของแรงเฉือนและไนตริกออกไซด์ในการขยายหลอดเลือดระหว่างการออกกำลังกาย การขยายหลอดเลือดที่เกิดจากการไหลเวียนของเลือด (flow-mediated dilation) ซึ่งเป็นการวัดการทำงานของเยื่อบุผนังหลอดเลือดแบบไม่รุกราน และวิธีที่เยื่อบุผนังหลอดเลือดมีส่วนช่วยในการปรับการไหลเวียนของเลือดให้ตรงกับความต้องการ เนื้อหานี้เป็นสรีรวิทยาอ้างอิงและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการทดสอบทางคลินิกหรือการตัดสินใจในการรักษา

Core questions

• กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดและเยื่อบุผนังหลอดเลือดทำงานร่วมกันอย่างไรในการกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดเลือด?
• การไหลเวียนของเลือดที่เพิ่มขึ้นระหว่างการออกกำลังกายทำให้เกิดการขยายหลอดเลือดที่เกิดจากแรงเฉือนได้อย่างไร?
• การขยายหลอดเลือดที่เกิดจากการไหลเวียนของเลือดคืออะไร และวัดอะไร?
• การทำงานของเยื่อบุผนังหลอดเลือดเกี่ยวข้องกับการตอบสนองของหลอดเลือดต่อการออกกำลังกายอย่างไร?

Key concepts

• โทนของกล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือด
• ไนตริกออกไซด์ที่มาจากเยื่อบุผนังหลอดเลือด
• แรงเฉือน
• การขยายหลอดเลือดที่เกิดจากการไหลเวียนของเลือด
• ภาวะเยื่อบุผนังหลอดเลือดทำงานผิดปกติ
• หลอดเลือดนำ (conduit vessels) เทียบกับหลอดเลือดต้านทาน (resistance vessels)

Mechanisms

เมื่อการไหลเวียนของเลือดเพิ่มขึ้นระหว่างการออกกำลังกาย แรงเฉือนที่เพิ่มขึ้นบนเยื่อบุผนังหลอดเลือดจะกระตุ้นเอนไซม์ endothelial nitric oxide synthase ซึ่งจะหลั่งไนตริกออกไซด์ที่ทำให้กล้ามเนื้อเรียบที่อยู่ใกล้เคียงคลายตัวและขยายหลอดเลือด สารสื่อประสาทอื่นๆ ของเยื่อบุผนังหลอดเลือดและสัญญาณเมแทบอลิซึมมีส่วนช่วยในการลดแรงต้านโดยรวม (Joyner & Casey, 2015) การขยายหลอดเลือดที่เกิดจากการไหลเวียนของเลือดและส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับไนตริกออกไซด์นี้สามารถประเมินได้โดยไม่รุกรานในหลอดเลือดแดงขนาดใหญ่โดยการวัดการตอบสนองของเส้นผ่านศูนย์กลางต่อการเพิ่มขึ้นของการไหลเวียนของเลือดที่ได้มาตรฐาน ซึ่งเป็นเทคนิคที่กำหนดไว้ในแนวทางวิธีการ (Thijssen et al., 2011; Thijssen et al., 2020) การขยายหลอดเลือดของเยื่อบุผนังหลอดเลือดที่บกพร่อง ซึ่งเรียกว่าภาวะเยื่อบุผนังหลอดเลือดทำงานผิดปกติ (endothelial dysfunction) สะท้อนถึงการลดลงของชีวปริมาณออกไซด์ไนตริก (nitric-oxide bioavailability) และถูกตีความว่าเป็นเครื่องหมายของสุขภาพหลอดเลือด (Vita & Keaney, 2002)

Clinical relevance

การทำงานของเยื่อบุผนังหลอดเลือดและการประเมินแบบไม่รุกรานมีการศึกษาอย่างกว้างขวางในฐานะดัชนีของสุขภาพหลอดเลือด และใช้ในการวิจัยเพื่อระบุลักษณะการตอบสนองของหลอดเลือดต่อการไหลเวียนของเลือด บทความนี้อธิบายสรีรวิทยาพื้นฐานเพื่อการอ้างอิง ไม่ได้แนะนำการทดสอบ เกณฑ์ หรือการรักษาเฉพาะสำหรับแต่ละบุคคล

Evidence & guidelines

วิธีการมาตรฐานสำหรับการวัดการขยายหลอดเลือดที่เกิดจากการไหลเวียนของเลือดได้ระบุไว้ในคำแถลงแนวทางของผู้เชี่ยวชาญ แนวทางวิธีการและสรีรวิทยาของ Thijssen และคณะ และการกล่าวซ้ำในภายหลัง ได้กำหนดวิธีการวัดและตีความ ในขณะที่บทวิจารณ์ได้กล่าวถึงการทำงานของเยื่อบุผนังหลอดเลือดในฐานะมาตรวัดความเสี่ยงต่อโรคหัวใจและหลอดเลือด

History

การรับรู้ในช่วงทศวรรษ 1980 ว่าเยื่อบุผนังหลอดเลือดหลั่งสารคลายตัวที่แพร่กระจายได้ ซึ่งต่อมาถูกระบุว่าเป็นไนตริกออกไซด์ ได้เปลี่ยนแปลงความเข้าใจในการควบคุมหลอดเลือด การขยายหลอดเลือดที่เกิดจากการไหลเวียนของเลือดแบบไม่รุกรานของหลอดเลือดแดงขนาดใหญ่ได้รับการพัฒนาในเวลาต่อมาเพื่อเป็นช่องทางในการศึกษาการทำงานของเยื่อบุผนังหลอดเลือด และแนวทางที่เป็นเอกฉันท์ได้กำหนดมาตรฐานการวัด

Debates

การขยายหลอดเลือดที่เกิดจากการไหลเวียนของเลือดต้องได้มาตรฐานเพียงใดจึงจะตีความได้?

เนื่องจากการวัดมีความไวต่อเทคนิค สาขาวิชานี้จึงมีการถกเถียงกันว่าต้องปฏิบัติตามระเบียบวิธีอย่างเคร่งครัดเพียงใดเพื่อให้ผลลัพธ์สามารถเปรียบเทียบกันได้ โดยคำแถลงของผู้เชี่ยวชาญโต้แย้งว่าการปฏิบัติตามแนวทางโดยละเอียดเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการตีความที่ทำซ้ำได้

Key figures

• Dick Thijssen
• Daniel Green
• Joseph Vita
• Paul Vanhoutte

Seminal works

• thijssen-2011
• vita-keaney-2002
• joyner-casey-2015

Frequently asked questions

การขยายหลอดเลือดที่เกิดจากการไหลเวียนของเลือดวัดอะไร?

เป็นการวัดการขยายตัวของหลอดเลือดแดงขนาดใหญ่เพื่อตอบสนองต่อการเพิ่มขึ้นของการไหลเวียนของเลือดที่ได้มาตรฐาน ซึ่งเป็นการตอบสนองที่ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการหลั่งไนตริกออกไซด์จากเยื่อบุผนังหลอดเลือด และใช้เป็นดัชนีการทำงานของเยื่อบุผนังหลอดเลือดแบบไม่รุกราน

ทำไมการไหลเวียนของเลือดที่เพิ่มขึ้นระหว่างการออกกำลังกายจึงทำให้หลอดเลือดขยายตัว?

การไหลเวียนที่เร็วขึ้นจะเพิ่มแรงเฉือนเสียดทานบนเยื่อบุผนังหลอดเลือด ซึ่งกระตุ้นให้เยื่อบุผนังหลอดเลือดหลั่งไนตริกออกไซด์และสารคลายตัวอื่นๆ ที่ทำให้หลอดเลือดขยายตัวและลดแรงต้าน