Изменение барорефлекторной регуляции ритма сердца после “сухой” иммерсии проявляется при ортостазе, но не при отрицательном давлении на нижнюю часть тела

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Соотношение низкочастотных (~0.1 Гц) волн длительности RR-интервала и систолического артериального давления (АД) отражает чувствительность кардиохронотропного барорефлекса. Гравитационная разгрузка может приводить к изменению чувствительности кардиохронотропного барорефлекса во время пассивного ортостатического теста (ОТ) и теста с созданием отрицательного давления на нижнюю часть тела (ОДНТ). Оба воздействия вызывают перераспределение крови в нижнюю часть тела, но ОТ сопровождается большей разгрузкой синокаротидных барорецепторов, по сравнению с ОДНТ, и активацией вестибулосимпатического рефлекса, однако прямого сопоставления эффектов гравитационной разгрузки на чувствительность кардиохронотропного барорефлекса в этих тестах ранее не проводилось. Целью данной работы была проверка гипотезы о том, что влияние “сухой” иммерсии (наземная модель гравитационной разгрузки) на чувствительность кардиохронотропного барорефлекса у одних и тех же испытуемых будет ярче проявляться при ОТ, чем при ОДНТ, вызывающем сопоставимое по величине снижение ударного объема. Девять здоровых мужчин участвовали в двух тестированиях (до и после 7-дневной сухой иммерсии), включавших по пять 3-минутных ОТ (65°) и пять 3-минутных тестов ОДНТ (–35 мм рт. ст.) с последующим усреднением показателей для каждого воздействия. Амплитуду низкочастотных волн RR-интервала и систолического АД в диапазоне 0.05–0.13 Гц определяли с помощью вейвлет-анализа. Амплитуда низкочастотных волн систолического АД увеличивалась в обоих тестах, после гравитационной разгрузки – сильнее при ОТ. Амплитуда низкочастотных волн RR-интервала при обоих воздействиях снижалась, степень снижения не различалась между тестами и не изменялась под влиянием гравитационной разгрузки. α-коэффициент (отношение амплитуды низкочастотных волн RR-интервала и систолического АД) одинаково уменьшался в двух тестах до гравитационной разгрузки, однако после нее степень снижения α-коэффициента увеличивалась при ОТ, но не изменялась при ОДНТ. Таким образом, влияние гравитационной разгрузки на чувствительность кардиохронотропного барорефлекса проявляется при ОТ, но не при ОДНТ, что может объясняться более выраженным влиянием ОТ на механизмы нервной регуляции ритма сердца.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Р. Ю. Жедяев

Институт медико-биологических проблем РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: zhedyaev-r@mail.ru
Россия, Москва

О. С. Тарасова

Институт медико-биологических проблем РАН; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: zhedyaev-r@mail.ru
Россия, Москва; Москва

Ю. С. Семенов

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: zhedyaev-r@mail.ru
Россия, Москва

А. С. Боровик

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: zhedyaev-r@mail.ru
Россия, Москва

О. Л. Виноградова

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: zhedyaev-r@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Julien C (2020) An update on the enigma of Mayer waves. Cardiovasc Res 116: E210–E211. https://doi.org/10.1093/CVR/CVZ327
  2. Julien C (2006) The enigma of Mayer waves: Facts and models. Cardiovasc Res 70: 12–21. https://doi.org/10.1016/j.cardiores.2005.11.008
  3. Tanaka K, Nishimura N, Sato M, Kanikowska D, Shimizu Y, Inukai Y, Abe C, Iwata C, Morita H, Iwase S, Sugenoya J (2013) Arterial pressure oscillation and muscle sympathetic nerve activity after 20days of head-down bed rest. Auton Neurosci Basic Clin 177: 266–270. https://doi.org/10.1016/j.autneu.2013.02.025
  4. Furlan R, Porta A, Costa F, Tank J, Baker L, Schiavi R, Robertson D, Malliani A, Mosqueda-Garcia R (2000) Oscillatory patterns in sympathetic neural discharge and cardiovascular variables during orthostatic stimulus. Circulation 101: 886–892. https://doi.org/10.1161/01.CIR.101.8.886
  5. Elghozi J-L, Julien C (2007) Sympathetic control of short-term heart rate variability and its pharmacological modulation. Fundam Clin Pharmacol 21: 337–347. https://doi.org/10.1111/j.1472-8206.2007.00502.x
  6. de Abreu S, Amirova L, Murphy R, Wallace R, Twomey L, Gauquelin-Koch G, Raverot V, Larcher F, Custaud MA, Navasiolava N (2017) Multi-system deconditioning in 3-day dry immersion without daily raise. Front Physiol 8. https://doi.org/10.3389/fphys.2017.00799
  7. Baisch F, Beck L, Blomqvist G, Wolfram G, Drescher J, Rome JL, Drummer C (2000) Cardiovascular response to lower body negative pressure stimulation before, during, and after space flight. Eur J Clin Invest 30: 1055–1065. https://doi.org/10.1046/j.1365-2362.2000.00750.x
  8. Pagani M, Somers V, Furlan R, Dell’Orto S, Conway J, Baselli G, Cerutti S, Sleight P, Malliani A (1988) Changes in autonomic regulation induced by physical training in mild hypertension. Hypertens (Dallas, Tex 1979) 12: 600–610. https://doi.org/10.1161/01.HYP.12.6.600
  9. Eckberg DL, Halliwill JR, Beightol LA, Brown TE, Taylor JA, Goble R (2010) Human vagal baroreflex mechanisms in space. J Physiol 588: 1129–1138. https://doi.org/10.1113/JPHYSIOL.2009.186650
  10. Fritsch-Yelle JM, Charles JB, Jones MM, Beightol LA, Eckberg DL (1994) Spaceflight alters autonomic regulation of arterial pressure in humans. J Appl Physiol 77: 1776–1783. https://doi.org/10.1152/JAPPL.1994.77.4.1776
  11. Hughson RL, Shoemaker JK, Blaber AP, Arbeille P, Greaves DK, Pereira-Junior PP, Xu D (2012) Cardiovascular regulation during long-duration spaceflights to the International Space Station. J Appl Physiol 112: 719–727. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.01196.2011
  12. Tomilovskaya E, Shigueva T, Sayenko D, Rukavishnikov I, Kozlovskaya I (2019) Dry immersion as a ground-based model of microgravity physiological effects. Front Physiol 10. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00284
  13. Borovik AS, Orlova EA, Tomilovskaya ES, Tarasova OS, Vinogradova OL (2020) Phase coupling between baroreflex oscillations of blood pressure and heart rate changes in 21-day dry immersion. Front Physiol 11: 455. https://doi.org/10.3389/fphys.2020.00455
  14. Navasiolava NM, Custaud MA, Tomilovskaya ES, Larina IM, Mano T, Gauquelin-Koch G, Gharib C, Kozlovskaya IB (2011) Long-term dry immersion: Review and prospects. Eur J Appl Physiol 111: 1235–1260.
  15. Iwase S, Sugiyama Y, Miwa C, Kamiya A, Mano T, Ohira Y, Shenkman B, Egorov AI, Kozlovs- kaya IB (2000) Effects of three days of dry immersion on muscle sympathetic nerve activity and arterial blood pressure in humans. J Auton Nerv Syst 79: 156–164. https://doi.org/10.1016/s0165-1838(99)00076-4
  16. Vinogradova OL, Popov DV, Saenko IV, Kozlovskaya IB (2002) Muscle transverse stiffness and venous compliance under conditions of simulated supportlessness. In: Eur Space Agency (Special Publication) ESA SP. 65–67.
  17. Eckberg DL (2003) Bursting into space: alterations of sympathetic control by space travel. Acta Physiol Scand 177: 299–311. https://doi.org/10.1046/J.1365-201X.2003.01073.X
  18. Fu Q, Shibata S, Hastings JL, Prasad A, Palmer MD, Levine BD (2009) Evidence for unloading arterial baroreceptors during low levels of lower body negative pressure in humans. Am J Physiol Hear Circ Physiol 296. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00184.2008
  19. Goswami N, Blaber AP, Hinghofer-Szalkay H, Convertino VA (2019) Lower Body Negative Pressure: Physiological Effects, Applications, and Implementation. Physiol Rev 99: 807–851. https://doi.org/10.1152/PHYSREV.00006.2018
  20. Stewart JM (2012) Mechanisms of sympathetic regulation in orthostatic intolerance. J Appl Physiol 113: 1659–1668. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00266.2012
  21. Zhedyaev RY, Tarasova OS, Sharova AP, Tomilovskaya ES, Vinogradova OL, Borovik AS (2023) Diverse effects of seven-day dry immersion on hemodynamic responses in head-up tilt and lower body negative pressure tests. Acta Astronaut 208: 105–110. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2023.04.005
  22. Levine BD, Pawelczyk JA, Ertl AC, Cox JF, Zuckerman JH, Diedrich A, Biaggioni I, Ray CA, Smith ML, Iwase S, Saito M, Sugiyama Y, Mano T, Zhang R, Iwasaki K, Lane LD, Buckey JC, Cookeh WH, Baisch FJ, Robertson D, Eckberg DL, Blomqvist CG (2002) Human muscle sympathetic neural and haemodynamic responses to tilt following spaceflight. J Physiol 538: 331–340. https://doi.org/10.1113/JPHYSIOL.2001.012575
  23. Ertl AC, Diedrich A, Biaggioni I, Levine BD, Robertson RM, Cox JF, Zuckerman JH, Pawel- czykd JA, Ray CA, Buckey JC, Lane LD, Shiavi R, Gaffney FA, Costa F, Holt C, Blomqvist CA, Eckberg DL, Baisch FJ, Robertson D (2002) Human muscle sympathetic nerve activity and plasma noradrenaline kinetics in space. J Physiol 538: 321–329. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2001.012576
  24. Smit AAJ, Timmers HJLM, Wieling W, Wagenaar M, Marres HAM, Lenders JWM, van Montfrans GA, Karemaker JM (2002) Long-term effects of carotid sinus denervation on arterial blood pressure in humans. Circulation 105: 1329–1335
  25. Tanaka K, Abe C, Awazu C, Morita H (2009) Vestibular system plays a significant role in arterial pressure control during head-up tilt in young subjects. Auton Neurosci 148: 90–96. https://doi.org/10.1016/J.AUTNEU.2009.03.007
  26. Harms MPM, Finucane C, Pérez-Denia L, Jurachek S, van Wijnen VK, Lipsitz LA, van Lies- hout JJ, Wieling W (2021) Systemic and cerebral circulatory adjustment within the first 60 s after active standing: An integrative physiological view. Auton Neurosci 231. https://doi.org/10.1016/J.AUTNEU.2020.102756
  27. Schwartz CE, Medow MS, Messer Z, Stewart JM (2013) Spontaneous fluctuation indices of the cardiovagal baroreflex accurately measure the baroreflex sensitivity at the operating point during upright tilt. Am J Physiol Integr Comp Physiol 304: R1107–R1113. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00559.2012
  28. Xiang L, Hinojosa-Laborde C, Ryan KL, Rickards CA, Convertino VA (2018) Time course of compensatory physiological responses to central hypovolemia in high- and low-tolerant human subjects. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 315: R408–R416. https://doi.org/10.1152/AJPREGU.00361.2017
  29. Sugawara J, Tanabe T, Miyachi M, Yamamoto K, Takahashi K, Iemitsu M, Otsuki T, Homma S, Maeda S, Ajisaka R, Matsuda M (2003) Non-invasive assessment of cardiac output during exercise in healthy young humans: Comparison between Modelflow method and Doppler echocardiography method. Acta Physiol Scand 179: 361–366. https://doi.org/10.1046/j.0001-6772.2003.01211.x
  30. Kozlovskaya IB, Grigoriev AI, Stepantzov VI (1995) Countermeasure of the negative effects of weightlessness on physical systems in long-term space flights. Acta Astronaut 36: 661–668. https://doi.org/10.1016/0094-5765(95)00156-5
  31. Negulyaev VO, Orlova EA, Sharova AP, Tarasova OS, Vinogradova OL, Borovik AS (2021) Increase in the strength of synchronization between the baroreflex waves of blood pressure and heart rate due to the lower body negative pressure effect. Hum Physiol 47: 398–403. https://doi.org/10.1134/S0362119721040125
  32. Lilly JM, Olhede SC (2012) Generalized Morse Wavelets as a Superfamily of Analytic Wavelets. IEEE Trans Signal Process 60: 6036–6041. https://doi.org/10.1109/TSP.2012.2210890
  33. Buckey JC, Lane LD, Levine BD, Watenpaugh DE, Wright SJ, Moore WE, Gaffney FA, Blomqvist CG (1996) Orthostatic intolerance after spaceflight. J Appl Physiol 81: 7–18. https://doi.org/10.1152/JAPPL.1996.81.1.7
  34. Herault S, Fomina G, Alferova I, Kotovskaya A, Poliakov V, Arbeille P (2000) Cardiac, arterial and venous adaptation to weightlessness during 6-month MIR spaceflights with and without thigh cuffs (bracelets). Eur J Appl Physiol 81: 384–390. https://doi.org/10.1007/s004210050058
  35. Pump B, Gabrielsen A, Christensen NJ, Bie P, Bestle M, Norsk P (1999) Mechanisms of inhibition of vasopressin release during moderate antiorthostatic posture change in humans. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 277: 229–235. https://doi.org/10.1152/ajpregu.1999.277.1.r229
  36. Barbic F, Heusser K, Minonzio M, Shiffer D, Cairo B, Tank J, Jordan J, Diedrich A, Gauger P, Zamuner RA, Porta A, Furlan R (2019) Effects of prolonged head-down bed rest on cardiac and vascular baroreceptor modulation and orthostatic tolerance in healthy individuals. Front Physiol 10: 1–9. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.01061
  37. Taylor JA, Eckberg DL (1996) Fundamental relations between short-term RR interval and arterial pressure oscillations in humans. Circulation 93: 1527–1532.
  38. Camm A, Malik M, Bigger J (1996) Heart rate variability. Standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Eur Heart J 17: 354–381.
  39. Yokobori Y, Nakane H, Uehara C, Nagasawa T, Mitsuyama S, Ohkawa K, Kario K, Ozawa S (2023) Temporal relationships among changes in the RR-interval and the powers of the low- and high-frequency components of heart rate variability in normal subjects. Physiol Rep 11. https://doi.org/10.14814/PHY2.15557
  40. Clemson PT, Hoag JB, Cooke WH, Eckberg DL, Stefanovska A (2022) Beyond the baroreflex: a new measure of autonomic regulation based on the time-frequency assessment of variability, phase coherence and couplings. Front Netw Physiol 2. https://doi.org/10.3389/FNETP.2022.891604
  41. Ogoh S, Yoshiga CC, Secher NH, Raven PB (2006) Carotid-cardiac baroreflex function does not influence blood pressure regulation during head-up tilt in humans. J Physiol Sci 56: 227–233. https://doi.org/10.2170/physiolsci.RP001306
  42. Akimoto T, Sugawara J, Ichikawa D, Terada N, Fadel PJ, Ogoh S (2011) Enhanced open-loop but not closed-loop cardiac baroreflex sensitivity during orthostatic stress in humans. Am J Physiol Integr Comp Physiol 301: R1591–R1598. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00347.2011

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Графики экспериментальных данных, полученных в интервальных ОТ (a) и тесте ОДНТ (b) (испытуемый П.). Сверху вниз: длительность RR-интервала (RRI), систолическое АД (SAP), угол наклона ортостола (a) или уровень ОДНТ (b). Для показателей гемодинамики приведены значения, вычисленные в последовательных сердечных циклах.

Скачать (487KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Относительные изменения ударного объема (SV, a), RR-интервала (RRI, b) и систолического АД (SAP, c) в пассивном ортостатическом тесте (HUT) и в тесте с созданием отрицательного давления на нижнюю часть тела (LBNP) до (‒3d) и после (7d) “сухой” иммерсии. * – р < 0.05 (двухфакторный дисперсионный анализ для повторных измерений с апостериорным тестом Сидака).

Скачать (175KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Вейвлет-спектры систолического АД (SAP, a, c) и RR-интервала (RRI, b, d) в ортостатическом тесте (HUT, a, b) и в тесте ОДНТ (LBNP, c, d) за трое суток до (‒3d, серые линии) и на 7-е сутки (7d, черные линии) “сухой” иммерсии. Пунктирные линии – до воздействия, сплошные линии – во время ортостаза или создания ОДНТ; каждая линия отражает результат усреднения спектров для группы испытуемых (n = 9).

Скачать (373KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Относительные изменения амплитуды колебаний систолического АД (SAP, a) и длительности RR-интервала (RRI, b), а также α-коэффициента (c) в низкочастотном диапазоне (LF, 0.05–0.13 Гц) в пассивном ортостатическом тесте (HUT) и тесте с созданием отрицательного давления на нижнюю часть тела (LBNP) до (‒3d) и после (7d) “сухой” иммерсии. * – р < 0.05 (двухфакторный дисперсионный анализ для повторных измерений с апостериорным тестом Сидака).

Скачать (200KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах