XX CONVEGNO DI MEDICINA AERONAUTICA E SPAZIALE … · dysregulation postflight. Meck JV, Waters WW,...

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



T. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravitàT. Col. C. De Angelis Adattamento cardiocircolatorio alle variazioni di gravità


1G 9G

µG


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)



MICROGRAVITA'

IPOTENSIONE ORTOSTATICA


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



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



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



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


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

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?Db=pubmed&Cmd=Search&Term=%22Meck%20JV%22%5BAuthor%5D&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVAbstractPlus

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?Db=pubmed&Cmd=Search&Term=%22Waters%20WW%22%5BAuthor%5D&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVAbstractPlus

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?Db=pubmed&Cmd=Search&Term=%22Ziegler%20MG%22%5BAuthor%5D&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVAbstractPlus

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?Db=pubmed&Cmd=Search&Term=%22deBlock%20HF%22%5BAuthor%5D&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVAbstractPlus

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?Db=pubmed&Cmd=Search&Term=%22Mills%20PJ%22%5BAuthor%5D&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVAbstractPlus

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?Db=pubmed&Cmd=Search&Term=%22Robertson%20D%22%5BAuthor%5D&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVAbstractPlus

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?Db=pubmed&Cmd=Search&Term=%22Huang%20PL%22%5BAuthor%5D&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVAbstractPlus



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



PRESSIONE ARTERIOSA=FREQUENZA CARDIACA (riflesso barocettoriale)XGITTATA CARDIACA (Volume plasmatico)XRESISTENZE PERIFERICHE (riflesso cardiopolmonare) riserva vasocostrittiva

DOPO ADATTAMENTO ALLA MICROGRAVITA'



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



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



Riflesso vestibolo-simpatico



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



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



PRESSIONE ARTERIOSA=FREQUENZA CARDIACA (riflesso barocettoriale)XGITTATA CARDIACA (Volume plasmatico)XRESISTENZE PERIFERICHE (riflesso cardiopolmonare) riserva vasocostrittiva

DOPO ADATTAMENTO ALL'IPERGRAVITA'



Danni strutturali cardiaci da “µG”



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)



µG

1 G

>1 G



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.

XX CONVEGNO DI MEDICINA AERONAUTICA E SPAZIALE … · dysregulation postflight. Meck JV, Waters WW,...

Documents

Transcript of XX CONVEGNO DI MEDICINA AERONAUTICA E SPAZIALE … · dysregulation postflight. Meck JV, Waters WW,...