Features of blood microcirculation across different age groups in relation to urban ecosystem conditions

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Understanding adverse effects of environmental factors, including those associated with urbanization and high population density, are important for development of public health protection measures. The hemodynamics of the microcirculatory system plays a significant role in maintaining tissue homeostasis, with morphofunctional characteristics often present in most cases of diseases. However, there remains a lack of comprehensive research on the aging process and the effects of residing in different urban settings on microcirculation dynamics.

AIM: To study the changes in the microcirculatory system across different age groups, depending on the state of urban ecosystems, including a megalopolis and a small tourist city without significant industrial activity.

MATERIAL AND METHODS: The study involved volunteers from the industrial megalopolis of Nizhny Novgorod and the city of Semenov, a small tourist town without significant industrial activity. Volunteers from different areas, varying in terms of human activity and environmental conditions, were divided into three age groups: group 1: 18–44 years old, group 2: 45–59 years old, and group 3: 60–74 years old. Microcirculation was measured by laser Doppler flowmetry (LDF) using a laser capillary blood flow analyzer "LAZMA ST" (NPP LAZMA LLC, Russia). The amplitude-frequency characteristics were evaluated with a wavelet analysis of blood flow oscillations.

RESULTS: A comparison of the amplitude-frequency characteristics (frequency response) of microcirculation between the 1st group of a megalopolis and a small tourist city with minimal industrial activity did not reveal any significant differences. However, upon further analysis of the amplitude-frequency spectrum of groups 2 and 3, changes in the reactivity of microcirculatory structures were observed, depending on age and urban environment. Inter-group differences based on urban ecosystems were identified through variations in endothelial rhythm amplitudes (Ae), neurogenic rhythm (An), myogenic oscillations (Am), and heart rate amplitude (Ah). The megalopolis group exhibited a decrease in An, Am, and Ah, along with an increase in Ae in groups 2 and 3. In contrast, the small city population showed a decrease in Ae, An, and As in group 2, followed by an increase in Ae, An, Am in group 3, and a further decrease in As compared to age groups 1 and 2. Furthermore, the indicator reflecting the power of blood flow into the microcirculatory bed decreased in the 3rd age group of the megalopolis.

CONCLUSION: The analysis of microcirculation using the LDF method allows to identify the involvement of various mechanisms regulating microcirculation, depending on the condition of the agro-ecosystem and the presence of risk factors that reduce adaptive capacity with age and living in a megalopolis. The findings from this study can be used to develop measures to prevent tissue perfusion insufficiency in different urban environments.

About the authors

Darya A. Danilova

National Research Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Author for correspondence.
Email: danilovad.a@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7511-5123
SPIN-code: 2939-0350
Russian Federation, Nizhny Novgorod

Anna V. Deryugina

National Research Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: derugina69@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8812-8559
SPIN-code: 7974-4600
Russian Federation, Nizhny Novgorod

Yulia A. Starateleva

National Research Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: sua13@mail.ru
ORCID iD: 0009-0006-5234-5985
SPIN-code: 9728-1346
Russian Federation, Nizhny Novgorod

Maria N. Talamanova

National Research Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: manjatal@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0512-6940
SPIN-code: 6829-3131
Russian Federation, Nizhny Novgorod

References

  1. Revich BA. Environmental priorities and public health: socially vulnerable territories and population groups. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2010;(7):3–9. EDN: MTVYKN
  2. Philippova OE, Shchegoleva LS, Shashkova EYu, Dobrodeeva LK. Immunological reactivity in megapolis residents. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2021;28(1):11–16. EDN: YNPPRD doi: 10.33396/1728-0869-2021-1-11-16
  3. Rozanov VA, Laskaja DA, Radionov DS, Ruzhenkova VV. Psychosocial stress and its consequences among modern university students: the megalopolis factor. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2023;30(11):805–820. EDN: DQOUPY doi: 10.17816/humeco622862
  4. Chuyan EN, Ananchenko MN. Individually-tipological features of processes of microblood circulation: influencing of lowintensity electromagnetic radiation of the millimetric range. Scientific Notes of Taurida V. Vernadsky National University. Series: Biology, Chemistry. 2009;22(4):236–254. (In Russ.) EDN: XHSMHR
  5. Fedorovich AA. The functional state of regulatory mechanisms of the microcirculatory blood flow in normal conditions and in arterial hypertension according to laser doppler flowmetry. Regional Blood Circulation and Microcirculation. 2010;9(1):49–60. EDN: MUHMTT doi: 10.24884/1682-6655-2010-9-1-49-60
  6. Chuyan EN, Tribrat NS, Dzheldubayeva ER. Changes in skin microcirculation in response to low-intensity electromagnetic radiation of the millimeter range. Russian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology. 2020;60(9):605–609. EDN: GRLLCE doi: 10.31089/1026-9428-2020-60-9-605-609)
  7. Barkhatov IV. Assessment of the microcirculation system by laser Doppler flowmetry. Clinical Medicine (Russian Journal). 2013;91(11):21–27. EDN: RSHRQT
  8. Guven G, Hilty MP, Ince C. Microcirculation: physiology, pathophysiology, and clinical application. Blood Purif. 2020;49(1-2):143–150. doi: 10.1159/000503775
  9. Roustit M, Cracowski JL. Non-invasive assessment of skin microvascular function in humans: an insight into methods. Microcirculation. 2012;19(1):47–64. doi: 10.1111/j.1549-8719.2011.00129.x
  10. Krupatkin AI. Blood flow oscillations — new diagnostic language in microvascular research. Regional Blood Circulation and Microcirculation. 2014;13(1):83–99. EDN: SAHYCN doi: 10.24884/1682-6655-2014-13-1-83-99
  11. Krupatkin AI, Sidorov VV. Laser Doppler Flowmetry of Blood Microcirculation. Moscow: Meditsina; 2005. (In Russ.) EDN: QLLIIZ
  12. Bokeria OL, Kuular AM. Influence of low-intensity electromagnetic fields on endothelial function in patients with chronic heart failure. Saratov Journal of Medical Scientific Research. 2014;10(1):86–92. (In Russ.) EDN: SJGXIZ
  13. Chuyan EN, Tribrat NS, Ravaeva MU. Change of processes of microcirculation at influence of lowintensity electromagnetic radiation of the millimetric range. Physics of the Alive. 2008;16(1):82–90. (In Russ.) EDN: SCDABP
  14. Kvandal P, Stefanovska A, Veber M, et al. Regulation of human cutaneous circulation evaluated by laser Doppler flowmetry, iontophoresis, and spectral analysis: importance of nitric oxide and prostaglandins. Microvasc Res. 2003;65(3):160–171. doi: 10.1016/s0026-2862(03)00006-2
  15. Ince C, Mayeux PR, Nguyen T, et al. The endothelium in sepsis. Shock. 2016;45(3):259–270. doi: 10.1097/SHK.0000000000000473
  16. Guerci P, Ergin B, Uz Z, et al. Glycocalyx degradation is independent of vascular barrier permeability increase in nontraumatic hemorrhagic shock in rats. Anesth Analg. 2019;129(2):598–607. doi: 10.1213/ANE.0000000000003918
  17. Jhanji S, Stirling S, Patel N, et al. The effect of increasing doses of norepinephrine on tissue oxygenation and microvascular flow in patients with septic shock. Crit Care Med. 2009;37(6):1961–1966. doi: 10.1097/CCM.0b013e3181a00a1c
  18. Dubin A, Pozo MO, Casabella CA, et al. Increasing arterial blood pressure with norepinephrine does not improve microcirculatory blood flow: a prospective study. Crit Care. 2009;13(3):R92. doi: 10.1186/cc7922

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


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».