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Original communication

Microvascular dysfunction and pulse wave reflection characterize different vascular pathologies in patients at cardiovascular risk

Published Online:https://doi.org/10.1024/0301-1526/a000185

Background: Endothelial function and arterial pulse wave reflections play a crucial role in the pathogenesis of atherosclerosis. While the endothelium-dependent reactive hyperemia index (RHI) of the digital arteries is considered as a marker of microvascular function, an increased augmentation index (AI) may indicate beginning macrovascular damage. In this study we assessed the interrelationships among these noninvasive measures of vascular function. Patients and methods: In 178 all-comer patients with documented cardiovascular risk factors (22 % female; 65 % coronary artery disease, CAD), we measured radial AI (rAI) by radial applanation tonometry and digital AI (dAI) as well as RHI by using fingertip peripheral arterial tonometry. A modified SMART risk score was calculated in all participants based on cardiovascular risk factors and preexisting vascular disease. Results: dAI and rAI demonstrated a significant and robust overall correlation (Pearson rank coefficient r = 0.63, p < 0.01), which was not affected by age, sex, diabetes mellitus and CAD. In contrast, both parameters demonstrated at most a weak correlation (dAI: r = 0.26, p < 0.01 and rAI: r = 0.12, p = 0.10) with microvascular function (RHI). While dAI and rAI were significantly correlated to female sex, age, low body height, low heart rate and the presence of CAD, RHI was associated with the presence of diabetes mellitus and nicotine use. Finally, only microvascular function was associated with the modified SMART risk score, but not augmentation indices. Conclusions: RHI and increased pulse wave reflection appear to represent two distinct vascular pathologies in patients with cardiovascular risk. In contrast, RHI might be useful to identify patients at highest cardiovascular risk once atherosclerotic disease has been diagnosed.

Hintergrund: Die arterielle Endothelfunktion und die arterielle Pulswellenreflektion spielen eine zentrale Rolle in der Pathophysiologie der Atherosklerose. Der endothel-abhängige reaktive Hyperämie-Index (RHI) kennzeichnet die mikrovaskuläre Funktion, während ein erhöhter Augmentationsindex (AI) auf erste makrovaskuläre Schäden hinweist. In der vorliegenden Studie untersuchten wir den Zusammenhang zwischen diesen beiden nichtinvasiven Parametern der Gefäßfunktion. Patienten und Methoden: Bei 178 Patienten mit dokumentierten kardiovaskulären Risikofaktoren (22 % Frauen; 65 % koronare Herzkrankheit, KHK) wurde der radiale AI (rAI) mittels radialer Applanationstonometrie und der digitale AI (dAI) als auch der RHI mittels Tonometrie der Fingerspitze (EndoPat-System) bestimmt. Für alle Patienten wurde ein modifizierter SMART Risikoscore anhand kardiovaskulärer Risikofaktoren und manifester atherosklerotischer Erkrankungen berechnet. Ergebnisse: Es zeigte sich eine signifikante Korrelation zwischen dAI und rAI sowohl im Gesamtkollektiv (Pearson rank coefficient r = 0.63, p < 0.01), als auch in Untergruppen definiert durch Alter, Geschlecht, Vorliegen von Diabetes mellitus und KHK. Im Gegensatz dazu waren beide Parameter nur schwach (dAI: r = 0.26, p < 0.01 und rAI: r = 0.12, p = 0.10) mit der mikrovaskulären Funktion (RHI) assoziiert. dAI und rAI korrelierten signifikant mit weiblichem Geschlecht, Alter, niedrigem Körpergewicht, niedriger Herzfrequenz und KHK, während der RHI eine deutliche Assoziation mit Diabetes mellitus und Nikotinabusus aufwies. Der modifizierte SMART Risikoscore war nur mit der mikrovaskulären Funktion, nicht jedoch mit rAI oder dAI assoziiert. Schlussfolgerungen: Offenbar spiegeln RHI und AI zwei unterschiedliche Aspekte einer vaskulären Erkrankung bei Patienten mit kardiovaskulärem Risikoprofil wider. Durch Bestimmung des RHI können möglicherweise Patienten mit sehr hohem kardiovaskulärem Risiko und bereits manifesten atherosklerotischen Erkrankungen identifiziert werden.