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AIMAS 2007 - FIRENZE
T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravitàT. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
XX CONVEGNO DI MEDICINA AERONAUTICA E SPAZIALE
congiunto con
2007 Biennial International Symposium of ELGRAEuropean Low Gravity Research Association
Firenze, 4 – 7 settembre 2007
AIMAS 2007 - FIRENZE
AIMAS 2007 - FIRENZE
T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravitàT. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
AIMAS 2007 - FIRENZE
1G 9G
µG
AIMAS 2007 - FIRENZE
T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
PRESSIONE ARTERIOSA=FREQUENZA CARDIACA (riflesso barocettoriale)XGITTATA CARDIACA (Volume plasmatico)XRESISTENZE PERIFERICHE (riflesso cardiopolmonare + ormoni/autacoidi)
AIMAS 2007 - FIRENZE
T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
MICROGRAVITA'
IPOTENSIONE ORTOSTATICA
AIMAS 2007 - FIRENZE
T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravitàRiduzione della componente simpatica (LF) ed aumento di quella vagale (HF) dell’analisi spettrale della variabilitàdella frequenza cardiaca in microgravità
AIMAS 2007 - FIRENZE
T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
1801501209060-100
-50
0
50
100
Normal GravityLow Gravity
∆R
-R In
terv
al, m
sec
Carotid Pressure, mmHg
Convertino VA, RM Robertson. Autonomic responses to microgravity and bed rest: dysfunction or adaptation. In: Disorders of the Autonomic Nervous System, Volume 5, Chapter 14. D Robertson, I Biaggioni (eds). New York: Harwood Academic Publishers, 1995, p. 311-333
AIMAS 2007 - FIRENZE
T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
20018016014012010080600.00
0.05
0.10
0.15
0.20
PRE-HDT
POST-HDT
∆R
-R IN
TE
RV
AL
, sec
CAROTID PRESSURE, mmHg
NON-SYNCOPAL GROUP (N=6)
20018016014012010080600.00
0.05
0.10
0.15
0.20
∆R
-R IN
TE
RV
AL
, sec
CAROTID PRESSURE, mmHg
SYNCOPAL GROUP (N=4)
Effects of Simulated MicrogravityCarotid-Cardiac Baroreflex Response
Convertino VA, DF Doerr, DL Eckberg, JM Fritsch, J Vernikos-Danellis. Head-down bedrest impairs vagal baroreflex responses and provokes orthostatic hypotension. J Appl Physiol
68:1458-1464, 1990
AIMAS 2007 - FIRENZE
T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
3020100-20
-10
0
10
Gemini IV (Fischer et al, 1967)Spacelab (Leach & Johnson, 1984)Skylab (Johnson et al, 1977)
Days
%∆
Pla
sma
Vo
lum
e SLS-1 (Alfrey, 1996)
Effects of Spaceflight
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T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravitàPRESYNCOPAL
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
1 2 3
PRE LANDING POST
mm
Hg/
l min
Serie1Serie2
NON PRESYNCOPAL
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
1 2 3
PRE LANDING POST
mm
Hg/
l min
Serie1Serie2
*
Mechanisms of postspaceflight orthostatic hypotension: low alpha1-adrenergic receptor responses before flight and central autonomic dysregulation postflight.Meck JV, Waters WW Ziegler MG, , deBlock HF, Mills PJ, Robertson D, Huang PLAm J Physiol Heart Circ Physiol. 2004 Apr;286(4):H1486-95
supine
uprightmm
Hg/
l min
mm
Hg/
l min
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T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
Reserve,∆TPR
Time toSyncope, s
0
100
200
300
400
500
600
Normovolemia
Hypovolemia
NormovolemiaHypovolemia0
400
800
1200
1600
2000
Baseline Supine
Maximal Upright
Per
iph
eral
Vas
cula
r R
esis
tan
ce, u
nit
s
**
Fu Q, Witkowski S, Levine BD. Vasoconstrictor reserve and sympathetic neural control of orthostasis. Circulation 110:2931-2937, 2004
AIMAS 2007 - FIRENZE
T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
PRESSIONE ARTERIOSA=FREQUENZA CARDIACA (riflesso barocettoriale)XGITTATA CARDIACA (Volume plasmatico)XRESISTENZE PERIFERICHE (riflesso cardiopolmonare) riserva vasocostrittiva
DOPO ADATTAMENTO ALLA MICROGRAVITA'
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T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
Effects of 3 weeks G-acceleration training2-min intervals @ +2.5Gz (N = 14)
Presyncopal-limited Orthostatic Tolerance
Stroke Volume
Cardiac Output
Total Peripheral Vascular Resistance
PostTraining
17%
20%
30%
-25%
Evans JM, Stenger MB, Moore FB, Hinghofer-Szalkay H, Rossler A, Patwardhan AR, Brown DR, Ziegler MG, Knapp CF. Centrifuge training increases presyncopal orthostatic tolerance
in ambulatory men.Aviat Space Environ Med 75:850-858, 2004
AIMAS 2007 - FIRENZE
T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
SBP, mmHg HR, bpm-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
Non-Pilots (N = 12)Pilots (N = 8)
4 sec @ 75° Head-up Tilt
†
Change
Newman DG, White SW, Callister R. Evidence of baroreflex adaptation to repetitive +Gz in fighter pilots. Aviat Space Environ Med 69:446-451, 1998
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T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
Riflesso vestibolo-simpatico
AIMAS 2007 - FIRENZE
T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
Controls G-Trained0
2000
4000
6000
8000
Total Blood VolumePlasma VolumeRed Blood Cell Volume
mill
ilite
rs†
†
Convertino VA. Mechanisms of blood pressure regulation that differ in men repeatedly exposed to high G acceleration. Am J Physiol Regulatory Integrat Comp Physiol 280:R947-
R958, 2001
AIMAS 2007 - FIRENZE
T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
1210864230
35
40
45
50
55
Central Venous Pressure, mmHg
Fo
rear
m V
ascu
lar
Res
ista
nce
, pru
Control Group
G-Trained Group
Convertino VA. Mechanisms of blood pressure regulation that differ in men repeatedly exposed to high G acceleration. Am J Physiol Regulatory Integrat Comp Physiol 280:R947-
R958, 2001
AIMAS 2007 - FIRENZE
T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
PRESSIONE ARTERIOSA=FREQUENZA CARDIACA (riflesso barocettoriale)XGITTATA CARDIACA (Volume plasmatico)XRESISTENZE PERIFERICHE (riflesso cardiopolmonare) riserva vasocostrittiva
DOPO ADATTAMENTO ALL'IPERGRAVITA'
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T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
Danni strutturali cardiaci da “µG”
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AIMAS 2007 - FIRENZE
T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità
Danni strutturali cardiaci da “high Gz”
Nessun effetto(Yang et al. Space Med Eng 13(6): 440-3, 2000)(Albery et al. Aviat Space Environ Med 69: 857-861, 1998)(Albery et al. Aviat Space Environ Med 70: 561-564, 1999)
petecchie subendocardiche ed esiti cicatriziali in animali sottoposti a +Gz per sei mesi.(Burton et al. Aviat Space Environ Med 47(7):711-7, 1976 Burns et al Aviat Space Environ Med 54:881-3, 1983)
aumento di volume del VD in piloti Mirage (Ille et al. AGARD CP 369, 32-1, 1985)
aumentata incidenza di rigurgiti valvolari(Martin, et al Aviat Space Environ Med 70:1197-200, 1999)
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µG
1 G
>1 G
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CONCLUSIONI:
L'apparato cardiovascolare si adatta funzionalmente e anatomicamente alle variazioni del vettore Gsecondo un continuum.
Questi adattamenti possono probabilmenteregredire ed essere indotti con l'addestramento.