BASI ANATOMO-FISIOLOGICHE DELLA VARIABILITA’ DELLA ... · differenze metodologiche (blocco farmacologico simpatico + vagale, blocco gangliare, denervazione in modelli sperimentali)

Corso di Aggiornamento

Applicazioni e limiti dello studio della variabilità della frequenza cardiaca

BASI ANATOMO-FISIOLOGICHE

DELLA VARIABILITA’

DELLA FREQUENZA CARDIACA

Alessandro Silvani, MD PhD

PRISM lab, Dip. di Fisiologia Umana e Generale Alma Mater Studiorum – Università di Bologna

martedì 24 gennaio 12

NODO SENO-ATRIALEanatomia

Dobrzynski et al.,

Circulation 2007

Fedorov et al., JACC 2010

Situato fra: il tratto terminale della vena cava superiore la parte superiore della cresta terminale dell’atrio destro la radice dell’appendice atriale destra

Lunghezza 10-20 mm, larghezza 3-6 mm, spessore 1 mm


NODO SENO-ATRIALEfisiologia

corrente “funny” depolarizzante attivata per Vm < 40-45 mV

antiporto elettrogenico: scambio 3 Na+ / 1 Ca++

corrente rettificante verso l’esterno e ritardata

corrente rettificante verso l’interno

correnti del Ca++


FREQUENZA CARDIACA INTRINSECA

Jose and Collison, Cardiovasc Res 1970

Atropina + propranololo

Christou et al., J Appl Physiol 2008

young(25±4 yrs)

aged(65±5 yrs)

Resting HR58±9 bpm

Resting HR54±7 bpm

Trimetafano

diminuisce con l’età differenze interindividuali differenze metodologiche (blocco farmacologico simpatico +

vagale, blocco gangliare, denervazione in modelli sperimentali)


INNERVAZIONE CARDIACAanatomia

plesso cardiaco misto fra aorta, a. polmonare e trachea

innervazione parasimpatica:

nuclei ambiguo e motore dorsale del vago (bulbo)

nervi vaghi (rami cardiaci superiori e inferiori e laringei ricorrenti)

gangli (plesso cardiaco e miocardio)

neuroni postgangliari (acetilcolina)

innervazione ortosimpatica:

colonna intermediolaterale del midollo spinale (T1-T6)

rami comunicanti bianchi al tronco del simpatico

sinapsi con gangli toracici e cervicali (superiore, medio, inferiore)

fibre postgangliari decorrenti in rami cardiaci (norepinefrina, NPY, galanina)


Gi KAch

PKA

1

2

INNERVAZIONE CARDIACAtrasduzione del segnale

acetilcolinesterasi

-


simpatico

parasimpatico

cAMPPKA

+

+

+

+-

++

INNERVAZIONE CARDIACAmeccanismi ionici di azione


INNERVAZIONE CARDIACAantagonismo accentuato simpatico-vagale

i controlli simpatico e parasimpatico della frequenza cardiaca non sono additivi

l’efficacia del controllo parasimpatico aumenta quando è maggiore il tono simpatico

l’efficacia del controllo simpatico aumenta quando è minore il tono parasimpatico

MA

l’effetto si riduce sostanzialmente analizzando il periodo cardiaco (intervallo RR)


200,0000

700,0000

1200,0000

1700,0000

2200,0000

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

HR (bpm)

HP

(ms)

INNERVAZIONE CARDIACAdifferenze fra frequenza e periodo cardiaco

antagonismo accentuato• l’efficacia del controllo parasimpatico sulla frequenza cardiaca aumenta quando è maggiore il tono simpatico• l’efficacia del controllo simpatico sulla frequenza cardiaca aumentaquando è minore il tono parasimpatico

maggiore tono simpaticominore tono parasimpatico


parasimpatico

INNERVAZIONE CARDIACArisposte dinamiche

simpatico

J Appl Physiol 1962;17:349-55


INNERVAZIONE CARDIACArisposte dinamiche (I)

Am J Physiol 1989;256:H142-52

il nodo SA risponde al controllo autonomico come un filtro passa-basso

controllo vagale più rapido: freq. di taglio ∼0.15 Hz, ritardo ∼0 s

controllo simpatico più lento: freq. di taglio 0,01-0,02 Hz, ritardo 1,7 s

le caratteristiche delle risposte dipendono dalla frequenza media di stimolazione: il controllo alle basse frequenze è tanto più efficace quanto minore il rispettivo tono vegetativo


Am J Physiol 1996;271:H288-95

INNERVAZIONE CARDIACArisposte dinamiche (II)

il tono simpatico rende più efficace il controllo vagale

il tono vagale rende più efficace il controllo simpatico


VARIABILITA DELLA FREQUENZA CARDIACA(HRV)

frequenze molto basse (VLF): 0,003 - 0,04 Hz

frequenze basse (LF): 0,04 - 0,15 Hz

frequenze alte (HF): 0,15 - 0,4 Hz


INTERPRETAZIONE DI HRV (I):determinanti

S1

stimoli

attività efferentesimpatica

trasduzione

HRVS2

S3

Sn

sistema nervoso

attività efferente parasimpatica

recettoriafferenze

trasduzione

nodoSA

inferenza


INTERPRETAZIONE DI HRV (II):tono e modulazione

tono (valor medio)modulazione

HRV è causata dalla modulazione dell’attività nervosa vagale e simpatica e NON dal rispettivo tono

Hedman et al., Acta Physiol Scand 1995

Bailey et al., Am J Physiol 1996controllo

attività vagale costante

modulazione vagale

HR

V

HR

V

tono vagale tono simpatico


INTERPRETAZIONE DI HRV (III):eterogeneità del controllo simpatico

“The early views of the sympathetic nervous system as a monolithic effector activated globally […] have been eclipsed by an organizational model featuring anextensive array of functionally specific output channels […]”

Inte

grat

ed s

ympa

thet

ic a

ctiv

ity (Δ

%)

-100

-40

-20

0

20

40

100

Brain Research,

1982


ARITMIA SINUSALE RESPIRATORIA(HRV HF: 0,15-0,4 Hz) (I)

1733

2009

meccanismo principalmente vagale


HRV HF aumenta 4-33% quando il volume corrente aumenta da 1 a 1,5 L

ARITMIA SINUSALE RESPIRATORIA(HRV HF: 0,15-0,4 Hz) (II)

J Appl Physiol 1993;75:2310-7


ARITMIA SINUSALE RESPIRATORIA(HRV HF: 0,15-0,4 Hz) (III)

inspirazione

↑ ritorno venoso cuore destro↓ pressione

toracica

↓ ritorno venoso cuore sinistro

↑ volumepolmonare

↑ postcaricoventricolo sinistro

↓ gittatasistolica

↓ pressionearteriosa

↓ attività vagale

↑ frequenza cardiaca

Taylor et al., Circulation 1996

l’effetto varia con la postura: HRV HF contribuisce alle

fluttuazioni di pressione arteriosa in clinostatismo ma

le smorza in tilt


VARIABILITA’ DELLA FREQUENZA CARDIACAA BASSA FREQUENZA (0,04-0,15 Hz) (I)

frequenza dominante specie-specifica: 0,1 Hz (uomo), 0,3 Hz (coniglio) 0,4 Hz (ratto, topo)

ipotesi: meccanismo baroriflesso


Am J Physiol 1994;267:R1378-84

VARIABILITA’ DELLA FREQUENZA CARDIACAA BASSA FREQUENZA (0,04-0,15 Hz) (II)

RSN

A vs

. BP

blocco α-adrenergico

Am J Physiol 1994;266:R1993-2000

denervazione seno-aortica


VARIABILITA’ DELLA FREQUENZA CARDIACAA BASSA FREQUENZA (0,04-0,15 Hz) (III)

Am J Physiol 1985;248:H151-3

le oscillazioni LF sono principalmente mediate dal vago, MA il loro contributo relativo a HRV totale aumenta in tilt in parte per meccanismo β-adrenergico

HRV Task Force, 1996


VARIABILITA’ DELLA FREQUENZA CARDIACAA FREQUENZA ULTRA-BASSA (0,003-0,04 Hz)

quando stimata su finestre ≤ 5 min, l’interpretazione di questa componente non armonica di HRV è dubbia e va evitata (HRV Task Force, 1996)


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