Title Senzitivnost perifernih kemoreceptora te obrazac aktivacije simpatičkog živčanog sustava tijekom zadržavanja daha pri različitim volumenima pluća u ronilaca na dah Title (english) Sensitivity of peripheral chemoreceptors and activation pattern of sympathetic nervous system during breath-holding at different lung volumes in apnea divers Author Toni Brešković Mentor Željko Dujić (mentor)Committee member Zoran Đogaš (predsjednik povjerenstva)Committee member Mladen Boban (član povjerenstva)Committee member Nadan Petri (član povjerenstva)Granter University of Split Defense date and country 2011, Croatia Scientific / art field, BIOMEDICINE AND HEALTHCARE Universal decimal classificationUDC ) 612 - Physiology Abstract Trenirani ronioci na dah učestalo su izloženi ponavljanim, izrazitim smanjenjima
saturacije arterijske krvi kisikom koji mogu dovesti do poremećaja regulacije kemorefleksa.
Iako je voljno zadržavanje daha već ranije opisano kao izraziti simpatoekscitacijski podražaj,
obrazac aktiviranja postganglijskih simpatičkih neurona kojima se određuje odgovor
simpatičkog živčanog sustava u čovjeka su vrlo malo istraženi.
Cilj ove doktorske disertacije je pokazati mogu li učestala, voljna izlaganja izrazitoj
hipoksiji, kakvoj su izloženi trenirani ronioci na dah, uzrokovati poremećaj autonomne
regulacije u vidu pojave hipersenzitivnosti perifernih kemoreceptora. Nadalje, utvrditi postoje
li navedeni poremećaji kemorefleksa i nakon više od mjesec dana od prestanka intenzivnih
apnejaških treninga. Naposljetku, posljednji cilj ove disertacije je odrediti obrazac aktiviranja
simpatičkog živčanog sustava tijekom zadržavanja daha te rezultate usporediti između
skupina treniranih ronilaca na dah i zdravih kontrolnih ispitanika.
U tu svrhu, te dvije skupine ispitanika su bile izložene udisanju normokapnične
hipoksične plinske smjese do smanjenja saturacije arterijske krvi kisikom do razine od oko
80%. Pri tome ispitanicima se mjerila mišićna simpatička živčana aktivnost (MSNA) u
peronealnom živcu korištenjem tehnike mikroneurografije. Također se mjerio ventilacijski
odgovor te različiti hemodinamski parametri. Isti parametri su mjereni i u drugom
eksperimentalnom protokolu koji je uključivao maksimalno zadržavanje daha pri
funkcionalnom rezidualnom kapacitetu pluća (apneja pri FRC) te na ukupnom kapacitetu
pluća (apneja pri TLC). Dobiveni mikroneurografski zapis se analizirao računalnom
aplikacijom koja omogućava identifikaciju pojedinačnih simpatičkih akcijskih potencijala
(AP) te određuje njihova svojstava.
Rezultati znanstvenih radova broj 1 i 2 pokazali su da ne dolazi do akutnih (za trajanja
perioda intenzivnih apnejaških treninga) ni kroničnih (nakon više od mjesec dana od
prestanka intenzivnih treninga) promjena u vidu prenaglašenosti aktivacije simpatičkog
živčanog sustava i prenaglašenog ventilacijskog odgovora nakon podražaja hipoksijom u
treniranih ronilaca na dah, a što bi upućivalo na pojavu pojačane senzitivnosti perifernih
kemoreceptora. Može se zaključiti da u odsustvu faktora rizika kao što je arterijska
hipertenzija, intolerancija glukoze i hiperlipedemija, voljno izlaganje učestaloj hipoksiji i
hiperkapniji nema dugotrajan efekt na regulaciju simpatičke aktivnosti, te na regulaciju
ventilacije i krvožilnog sustava.
Rezultati 3. znanstvenog rada pokazuju da je obrazac porasta aktivacije simpatičkog
živčanog sustava prilikom zadržavanja daha pri razinama FRC (izolirana stimulacija
kemorefleksa) i TLC (kombinacija stimulacije barorefleksa i kemorefleksa) u treniranih
ronilaca na dah identičan onome u kontrolnih ispitanika. Zabilježen je različit obrazac
aktivacije simpatičkog živčanog sustava ovisno o tipu provokacijskog faktora koji ga je
izazvao (barorefleks vs. kremorefleks). Zamijećena je i razlika u mehanizmu postizanja iste
bazalne razine simpatičke aktivnosti između dvije skupine. Trenirani ronioci na dah imali su u
prosjeku manji broj akcijskih potencijala unutar pojedinačnog simpatičkog izbijanja, ali uz
povišenu incidenciju i frekvenciju simpatičkih izbijanja ukupna bazalna dosegnuta simpatička
aktivnost (broj akcijskih potencijala u jedinici vremena) je bio sličan među skupinama.
Navedeno sugerira na postojanje mogućeg adaptacijskog mehanizma promjene bazalnog
obrasca aktivnosti simpatičkog živčanog sustava zbog izlaganja učestalim
simpatoekscitacijskim podražajima poput zadržavanja daha.
Abstract (english) Elite breath-hold divers are regularly exposed to repeated massive arterial oxygen
desaturations, which can perturb chemoreflexes. Voluntary breath-holding has already been
recognized as a pronounced sympathoexcitatory stimulus; however pattern of activation of
postganglionic sympathetic neurons which determine the level of sympathetic outflow in men
is poorly investigated.
Aim of this doctoral dissertation is to evaluate the influence of frequent, voluntary
exposures to profound hypoxia, occurring in trained breath-hold divers, on autonomic
regulation characterized by hypersensitivity of peripheral chemoreceptors. The existence of
these chemoreflex disorders was tested after one-month cessation period of apnea trainings.
Finally, the last aim of this dissertation is to assess the activation pattern of sympathetic
nervous system during breath-holding and to compare the responses between the groups of
elite breath-hold divers and healthy control subjects.
These two groups were exposed to breathing of normocapnic hypoxic gas mixture until
reaching 80% of arterial oxygen saturation. Simultaneously, muscle sympathetic nerve
activity (MSNA) was assessed in the peroneal nerve using the technique of
microneurography. Ventilation and various hemodynamic physiological parameters were
measured as well. Similar set of measurements was used in the second experimental protocol.
This protocol included breath-holding at different lung volumes (functional residual capacity
(FRC) and total lung capacity (TLC), respectively). Microneurographic recordings were
analyzed using custom made computer software that enabled identification of individual
sympathetic action potentials (APs) and determination of their characteristics.
The results of studies no. 1 and 2 discarded the existence of acute (throughout the
intensive apnea trainings period) or chronic (after at least one-month training cessation
period) increase in basal level of MSNA and excessive ventilatory response following
exposure to hypoxia in trained breath-hold divers, suggesting normal peripheral
chemoreceptor sensitivity. Consequently, it can be concluded that in the absence of additional
risk factors like hypertension, glucose intolerance or hyperlipidemia, voluntary exposure to
intermittent hypoxia/hypercapnia may not have a negative impact on autonomic, ventilatory,
and cardiovascular regulation.
The results of study no. 3 showed similar recruitment patterns of sympathetic neuron
activity during FRC (isolated chemorefelex stimulation) and TLC breath-holds (combined
activation of baroreflex and chemoreflex) in breath-hold divers and controls. Different
patterns of activation of postganglionic sympathetic neurons were observed depending on
provocation factor (baroreflex vs. chemoreflex). The mechanism by which the same
sympathetic response was elicited during the breath-holds differed between the two groups.
Specifically, the divers exhibited fewer APs per burst at rest but a pronounced increase in the
burst incidence in this group achieved the same overall sympathetic response (number of APs
per unit-time). This observation suggests possible existence of adaptation mechanism by
which the pattern of basal sympathetic outflow can be altered due to regular and frequent
exposures to the level of sympathoexcitation attained during breath-holding.
Keywords
Anoksija
Apneja
Ronjenje
Keywords (english)
Anoxia
Apnea
Diving
Language croatian URN:NBN urn:nbn:hr:171:039828 Study programme Title: Evidence-Based Clinical Medicine Type of resource Text File origin Born digital Access conditions Open access Terms of use Created on 2021-09-06 06:43:11
