regolazione cardiovascolare

Corso Integrato di Fisiologia Umana
Sistemi regolatori
Il sistema cardiovascolare
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Il controllo della funzione
cardiovascolare
• La funzione cardiovascolare è diretta a garantire
un’adeguata perfusione a tutti i tessuti dell’organismo
sulla base della specifica richiesta prestazionale
• Gittata cardiaca
• Resistenza dei vasi
• Pressione sanguigna arteriosa
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Il controllo nervoso centrale della funzione
cardiovascolare
La regolazione cardiovascolare è considerata una risposta integrata coinvolgente funzioni nervose,
endocrine e comportamentali
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Il tono simpatico vasomotorio
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Il tono basale vasomotore permette che la resistenza vascolare
possa essere modulata verso l’alto o verso il basso a seguito
delle variazioni dell’attività simpatica
Il bulbo rostroventrale è essenziale per il mantenimento del tono
simpatico basale
L’area rostroventrolaterale (RVLM) bulbare è il sito responsabile
dell’attività basale dei neuroni simpatici vasomotori
Eccitazione glutammatergica
Inibizione GABAergica
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Controllo nervoso della pressione arteriosa
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Effetti cardiovascolari dell’eccitazione o
inibizione del bulbo rostroventrolaterale (RVLM)
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Eccitazione glutammatergica del RVLM
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Inibizione GABAergica del RVLM
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Controllo nervoso
del cuore
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Il controllo nervoso della
frequenza e della contrattilità
cardiaca riflette i continui effetti
di
segno
opposto
dell’innervazione simpatica e
parasimpatica del cuore
Nel tronco encefalico i neuroni
parasimpatici pregangliari che
regolano la frequenza cardiaca
sono tonicamente attivi in vivo
La frequenza cardiaca fluttua in
fase con la respirazione (aritmia
respiratoria)
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Omeostasi cardiovascolare:
il riflesso barocettoriale
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Riflesso a retroazione negativa
Afferenze barocettoriali: arco aortico e
seno carotideo
Nucleo del tratto solitario: centro di
integrazione
Risposta adattativa (tonica e fasica)
Efferenze: innervazione parasimpatica
cardiaca (n. ambiguo) e innervazione
simpatica cardiaca e vasale (colonne
intermedio-laterali spinali)
Vie nervose centrali: bulbo ventrolatero-caudale (CLVM) e rostroventro-lagterale (RLVM)
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Attività afferente barocettoriale e
riflesso barocettoriale
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In condizioni basali i barocettori
dell’arco aortico e carotideo sono
tonicamente attivi
Quando la pressione arteriosa
aumenta la frequenza di scarica
dei
barocettori
aumenta
provocando
una
riduzione
dell’attività simpatica cardiaca e
vasomotoria ed un aumento
dell’attività parasimpatica
Queste risposte agiscono in
modo da portare la pressione
arteriosa e l’attività afferente
barocettoriale verso il livello
basale
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Altri riflessi coinvolti nel controllo a breve
termine della pressione arteriosa
• Attivazione dei chemocettori arteriosi del seno carotideo,
da parte della ipossia ematica (vasocostrizione riflessa
distrettuale)
• Vasocostrizione da variazioni della postura, da afferenze
vestibolari
• Risposta cardiovascolare alla contrazione muscolare
(comando nervoso centrale)
• Compensazione
cardiovascolare
da
allerta
comportamentale, mediata dal SNC
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Il controllo a lungo termine del sistema
cardiocircolatorio: l’effetto del sistema nervoso
simpatico sulla funzione renale
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PHYSIOLOGIC ADAPTATIONS TO THE STRESS
OF TREADMILL EXERCISE IN HEALTHY YOUNG
SUBJECTS
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Background
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The autonomic nervous system plays a substantial role in the
physiological adaptation of cardiovascular functions to change during
physical exercise
In normal subjects exercise is associated with an augmentation of
sympathetic tone, whereas vagal tone is high during resting
conditions
The concept of sympathovagal balance has arisen to characterize the
autonomic state resulting from these sympathetic and vagal
influences
Heart rate variability (HRV) analysis has emerged as a prevalent
technique to assess autonomic influences on the heart (HRV) analysis
has emerged as a prevalent technique to assess autonomic influences
on the heart
A number of stress markers, such as corrtisol and catecholamines,
have been found to reliably indicate reactivity of physiological stress
systems, e.g. the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis and the
sympathetic nervous system (SNS) to exercise. Salivary a-amylase
has been suggested to reflect catecholaminergic reactivity to exercise
challange
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Aim of the study
• To test the effects of treadmill exercise on
salivary a-amylase and cortisol levels, as well
as on cardiovascular parameters, e. g. heart
rate (HR), blood pressure (BP) and HRV, in
healthy young subjects
• To find out possible correlations between
indices of sympathovagal balance and salivary
biomarkers
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Subjects and protocol
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Twentyfour healthy volunteers participated to this study
After 6 minutes rest assessment, in upright position, each subject sat
on a treadmill ergometer (E-motion MTC Climb, Runner, Italy) and
performed an exercise test achieving 92±3% (submaximal level) of
the theoretical maximal heart reserve (computed as 220 – subject’s
age in years), using the Bruce protocol. After completion of the
exercise, subjects recovered for 6 additional minutes, still in upright
position
A 12-lead ECG and a non invasive arterial blood pressure sampling
were recordered by a computer system (Corina, GE Medical System,
Italy) and a conventional sphygmomanometer, respectively
Salivary samples collection was carried out at the beginning of the
rest, at the completion of the treadmill test and at the end of the
recovery. Samples were assayed for free cortisol and a-amilase by
commercially available kits (Salimetrics, PA).
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The treadmill exercise
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Heart rate variability (HRV)
• HR was used for heart rate variability (HRV) measures as
derived by the V4 lead and processed by the Biopac MP100ACE polygrapher. (Biopac System Inc., CA)
• HRV was computed in time and frequency domains. Power
spectral analysis on very-low frequences (VLF, 0 to 0.04 Hz),
low frequences (LF, 0.04 to 0.15 Hz) and high frequences (HF,
0.15 to 0.4 Hz) bands was expressed in ms2
• The LF/HF ratio was calculated from these values and
normalized LF (nLF) and HF (nHF) powers were calculated by
dividing the individual values by the total power, using the
Acqknowledge version 3.9.2-100 M.
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Descriptive statistics for the
anthropometric characteristics
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The physiological measures at
peak treadmill exercise
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Spectral analysis of HRV
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The effects of treadmill exercise
on cardiovascular variables
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The effects of treadmill exercise
on HRV indices
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The effects of treadmill exercise on
HPA and SNS reactivity biomarkers
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Correlations among cardiovascular
variables, HRV indices, HPA and SNS
biomarkers
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The correlation of some representative
responses at the test condition
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The linear relationship between HRV
indices and BP variables at test
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The linear relationship between HRV
indices and sympathetic reactivity
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Conclusions
• submaximal treadmill exercise brings about a
change in the autonomic balance toward an
increase in parasympathetic activity
• Major changes were obtained in baroreceptor
sensitivity, as evidenced by a causal
relationship between changes in BP values and
HRV indices
• A clear and distinct pattern of exercise-related
changes in salivary cortisol and a-amylase was
found with a marked increase of salivary aamylase reactivity
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