Разработка Пермского Политеха поможет избежать опасных осложнений сахарного диабета

Результаты исследования ученые опубликовали в «Российском журнале биомеханики». В работе также приняли участие специалисты ПГМУ имени академика Е. А. Вагнера. Исследование выполнено при финансовой поддержке Пермского НОЦ мирового уровня «Рациональное недропользование». В основе диабета 2-го типа лежит нарушение регуляции инсулина. Это приводит к хроническому повышению уровня глюкозы, свободных жирных кислот в плазме крови и развитию опасных для жизни сосудистых заболеваний и осложнений.

«При сахарном диабете у больных может возникать реперфузионный синдром – совокупность осложнений после восстановления кровотока в органах и тканях, где ранее было уменьшено кровоснабжение. Это вызывает повреждение клеток, тканей и органов на различных уровнях и приводит к развитию полиорганной недостаточности. Одним из наиболее серьезных осложнений является синдром диабетической стопы, который объединяет патологические изменения периферической нервной системы, артериального и микрососудистого русла и костно-суставного аппарата стопы. Он часто приводит к развитию язв и гангрены стопы», – поясняет руководитель проекта, доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» Пермского Политеха, кандидат физико-математических наук Наталья Шабрыкина.

По словам ученых, синдром диабетической стопы приводит к развитию язвы примерно у 25 процентов пациентов. Четверть язв не заживает, что подвергает пациентов риску ампутации, пятилетняя смертность после которой наблюдается в диапазоне от 39 до 68 процентов случаев. По статистике, от 40 до 60 процентов нетравматических ампутаций нижних конечностей во всем мире вызваны диабетическими осложнениями, и 80 процентов следуют за диабетическими язвами стопы.

Кроме того, сахарный диабет может приводить к другим заболеваниям: поражению сосудистой системы глаз, патологиям почек и нервной системы. Их частота и тяжесть определяются микрососудистыми осложнениями. Ученые Пермского Политеха с коллегами предложили математическую модель микроциркуляции в организме, которая позволит заранее спрогнозировать эти осложнения и улучшить лечение больных. При этом данные сравнивают с измерениями скорости фильтрации, полученными с помощью капилляроскопии.

Модель позволила описать биомеханические эффекты, которые возникают в капиллярах на микроуровне. Для «воссоздания» диабетических условий ученые задали больший радиус капилляра, увеличенное расстояние в нем и повышенную гидравлическую проводимость стенки. Они проанализировали различные параметры микроциркуляции: радиус и длину капилляра, гидростатическое давление на его артериальном и венозном концах, онкотическое давление, вязкость крови, гидравлическую проводимость стенки капилляра, а также гидравлическую проводимость и пористость ткани. Это позволило выявить, какие из них влияют на давление и фильтрацию в сосудах.

«С помощью модели удалось объяснить, почему восстановление сосудов после повреждения вызывает обострение синдрома диабетической стопы. Сахарный диабет изменяет структуру капилляров, повышает гидравлическую проводимость капиллярной стенки и вязкость крови и приводит к недостаточному лимфатическому дренажу. Эти изменения могут усугубляться падением давления в артериальном конце капилляра. Когда кровоток восстанавливается, расширенный капилляр и повышенная проницаемость стенки резко увеличивают скорость фильтрации. При этом из-за нарушения работы лимфатических сосудов не обеспечивается необходимый дренаж. Это вызывает отек и нарушения микроциркуляции», – поясняет исследовательница. По словам ученых, разработку можно использовать для выявления причин нарушений микроциркуляции. Это позволит найти более эффективные способы их лечения.  

ПНИПУ

1035 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше