Untersuchungen der Mikrozirkulation bei diabetischen Patienten mittels Laser-Doppler-Flowmetrie und Messung des transkutanen Sauerstoffpartialdrucks unter besonderer Berücksichtigung der Limited Joint Mobility

Abstract

Typische Spätfolgen des Diabetes mellitus betreffen insbesondere Störungen der Mikrozirkulation. Daneben ist die sogenannte Limited Joint Mobility (LJM) als Einschränkung der Gelenkbeweglichkeit eher unbekannt, stellt jedoch häufig eine der ersten Manifestationen von Spätschäden dar. In epidemiologischen Untersuchungen wurde die LJM mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Mikrozirkulationsstörungen in Zusammenhang gebracht. In der vorliegenden Arbeit wurde die kutane Mikrozirkulation mittels Laser-Doppler-Flowmetrie (LDF) und transkutaner Messung des Sauerstoffpartialdrucks (tcpO2) untersucht. Basierend auf dem Hagen-Poiseuilleschen-Gesetz kommt als mögliche Ursache einer gestörten Mikrozirkulation ein verändertes Vasomotionsmuster in Betracht. Mit Hilfe einer Fast-Fourier-Transformation des Laser-Doppler-Signals konnten endotheliale, sympathikogene und myogene Anteile der Vasomotion (rhythmische Änderungen des Gefäßdiameters) genauer betrachtet werden. Aufgrund der starken lokalen Schwankungen der kutanen Mikrozirkulation wurden zur Standardisierung der Laser-Doppler-Flowmetrie zwei Provokationsmanöver eingesetzt: die suprasystolische Stauung und eine Wärmeprovokation (44 °C). Beide Stimulationsreize erwiesen sich als geeignet, eine Hyperämie und eine Veränderung der Vasomotion zu induzieren. Grundsätzlich konnte gezeigt werden, dass die suprasystolische Stauung nicht zu signifikanten Veränderungen in Bezug auf die sympathisch bedingte oder myogene Vasomotion führt, wohingegen die Wärmeprovokation zur Steigerung der Vasomotion in Bezug auf alle drei untersuchten Frequenzbänder geeignet zu sein scheint.Untersucht wurden Patienten mit einem Diabetes mellitus Typ 1 und Typ 2, sowie ein Kontrollkollektiv. Als Unterscheidungsmerkmale dienten das Vorliegen eines Diabetes mellitus, die Erkrankungsdauer sowie das Vorliegen einer LJM.Bei 48 % der Diabetiker lag die Erkrankungsdauer unter 10 Jahren, eine LJM fand sich bei 35 % aller Diabetiker. Zwischen diesen beiden Merkmalen konnte kein Zusammenhang nachgewiesen werden.Nach Wärmeprovokation zeigte die Gesamtgruppe der Diabetiker in der Laser-Doppler-Flowmetrie einen geringeren Anstieg der Durchblutung verglichen mit der Kontrollgruppe, darüber hinaus war dieser Anstieg langsamer. Ohne weitere Unterteilung ließ sich für die Gesamtgruppe der Diabetiker keine signifikant gestörte Vasomotion nachweisen. In Bezug auf den transkutanen Sauerstoffpartialdruck als Marker der nutritiven Mikrozirkulation wurde ebenfalls eine signifikante Reduktion für Diabetiker verglichen mit der Kontrollgruppe nachgewiesen.Legte man die Erkrankungsdauer als Unterscheidungskriterium zugrunde, so ließ sich für Patienten mit einer Erkrankungsdauer über zehn Jahre eine signifikant niedrigere Maximalreaktion nach beiden Provokationstests belegen. Nach Wärmeapplikation konnte für diese Gruppe zusätzlich eine langsamere Reaktionsgeschwindigkeit gezeigt werden. Das Vasomotionsmuster unterschied sich ebenfalls signifikant abhängig von der Erkrankungsdauer, wohingegen sich in Bezug auf den transkutanen Sauerstoffpartialdruck nur tendenzielle Unterschiede fanden. Im Vergleich zur Gruppe der Nicht-Diabetiker konnten wesentliche Unterschiede nur für Langzeit-Diabetiker, nicht jedoch für die Gruppe der Patienten mit der kürzeren Erkrankungsdauer nachgewiesen werden. Bei Diabetikern mit einer LJM waren eine geringere Maximalreaktion sowie ein verändertes Vasomotionsmuster im Rahmen der Hyperämie unter Wärmeprovokation ebenso wie nach einer dreiminütigen suprasystolischen Stauung im Vergleich zu den Nicht-LJM-Patienten nachweisbar. Signifikante Unterschiede bezüglich des transkutanen Sauerstoffpartialdrucks konnten nicht gezeigt werden. Tendenziell waren jedoch die Sauerstoffpartialdrücke der Diabetiker mit LJM niedriger. Während sich im Vergleich der Nicht-LJM-Diabetiker mit der Kontrollgruppe nur geringfügige Unterschiede nachweisen ließen, zeigte sich für die LJM-Patienten im Unterschied zur Gruppe der Nicht-Diabetiker bei Betrachtung der Maximalreaktionen, der Anstiegsgeschwindigkeiten sowie des Vasomotionsmusters eine signifikant veränderte Hautdurchblutung.Zusammenfassend konnte eine signifikante Beeinträchtigung der Mikrozirkulation sowohl für eine längere Erkrankungsdauer als auch für das Vorliegen einer Limited Joint Mobility nachgewiesen werden, wobei die Vasomotion v.a. bei Patienten mit LJM gestört ist. Das Vorliegen einer Limited Joint Mobility scheint direkt mit Störungen der Mikrozirkulation assoziiert zu sein. Diabetes mellitus is typically associated with several long-term sequelae concerning the microcirculation. Limited joint mobility (ljm) is a rather unknown complication even though it is common and usually appears at an early stage of the disease. In epidemiological studies ljm was shown to be associated with an increased risk of impaired microcirculation. In the presented study the cutanous microcirculation was examined by laser-doppler-flowmetry (LDF) and transcutaneous oxygen pressure measurement (tcpO2). Based on the Hagen-Poiseuille equation modified vasomotion patterns are likely to influence the microcirculation. After fast Fourier transform of the laser-doppler-signal we were able to measure the vasomotion (rhythmic changes of the vessel diameter) more precisely in order to distinguish and characterize its endothelial, sympathic and myogenic components.As the cutanous microcirculation shows extreme local variations we used two particular provocation tests to standardize measurements: suprasystolic occlusion and application of heat (44 °C). We were able to show that suprasystolic occlusion did not lead to any significant changes of sympathic or myogenic vasomotion, whereas application of heat provoked changes in all of the three frequency bands.We studied patients with diabetes mellitus type 1, diabetes mellitus type 2, and probands without diabetes. The main criteria for the different analysis were the existence of diabetes mellitus, the duration of illness, and the presence of ljm.In 48 % of the diabetic patients the duration of illness was shorter than 10 years. Ljm was present in 35 % of all diabetic patients. There was no significant relation between those characteristics.After heat provocation diabetic patients showed a less intense increase of LDF-signal than non-diabetic patients. Furthermore the velocity of the increase was reduced in those patients. A comparison of all diabetic patients with non diabetics failed to show significant differences in vasomotion. TcpO2 as a crucial parameter of nutritional microcirculation was reduced in diabetics.Patients with long-term diabetes mellitus showed an impaired response to both provocations compared to patients with short-time diabetes and a slower increase after heat application. Additionally significant differences concerning the vasomotion patterns were recognized. The tcpO2 measurements revealed only a tendency to lower values in the long-term diabetics. Interestingly, comparing them to non-diabetics, significant differences could only be verified for long-term diabetics but not for patients with a shorter duration of the disease.In patients with ljm we were able to find lower maximum reactions after provocation as well as altered vasomotion patterns compared to non-ljm-patients. The presence of ljm was not associated with significant differences concerning the tcpO2, even though patients with ljm tended to have lower tcpO2-values. Surprisingly non-ljm patients showed only minor deviations compared to the non-diabetic patients. In contrast we were able to find a significantly altered cutanous microcirculation in patients with ljm compared to non-diabetics regarding maximum reaction after provocation, velocity of increase as well as vasomotion patterns.In summary a significant impairment of microcirculation was shown for long-term diabetics as well as for ljm-patients, whereas vasomotion patterns are mainly altered in the latter. Interestingly the syndrome of LJM seems to be directly associated with an impaired microcirculation.