Controle Reflexo da Ventilação durante o Exercício em pacientes com Insuficiência Cardíaca com Fração de Ejeção Reduzida: Interação entre o Quimiorreflexo Carotídeo e o Metaborreflexo Muscular
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Data
2020-04-30
Autores
Machado, Alessandro da Costa
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Editor
Resumo
A resposta ventilatória exacerbada ao exercício é uma característica típica da insuficiência cardíaca com fração de ejeção reduzida (IC-FEr). Os distúrbios respiratórios ao exercício na IC-FEr incluem a alta frequência respiratória (Fr) com volume corrente reduzido (Vt). Esse padrão taquipneico está associado à rigidez pulmonar, alto trabalho e custo respiratório. A resposta às anormalidades respiratórias é provavelmente mediada, em parte, por uma interação complexa entre os reflexos envolvidos no controle neural da respiração, como a presença de uma resposta ventilatória (V̇E) aumentada à ativação de aferências musculares sensíveis aos metabólitos (hiper-resposta do metaborreflexo), bem como uma resposta exagerada da V̇E à inalação de ar hipóxico em repouso (hiper-resposta do quimiorreflexo carotídeo). Assim, testamos se a ativação simultânea do quimiorreflexo carotídeo e do metaborreflexo muscular gera maiores respostas respiratórias do que a soma das respostas dos reflexos isolados (ou seja, interação hiperaditiva ou sinérgica). Dez pacientes pedalaram por 4 minutos com carga de trabalho máxima de 60% e depois recuperaram passivamente por 2 minutos sob: a) a inalação de O2 a 21% (quimiorreflexo ativo) e com circulação livre nas pernas (metaborreflexo desativado) para isolar o efeito da ativação do quimiorreflexo; b) a inalação de O2 a 100% (quimiorreflexo desativado) com a circulação nas pernas ocluída (metaborreflexo ativado) para isolar o efeito da ativação do metaborreflexo muscular; c) a inalação de O2 21% (quimiorreflexo ativo) e com circulação nas pernas ocluída (metaborreflexo ativo) para ativar os dois reflexos; ou d) a inalação de O2 a 100% (quimiorreflexo desativado) e com a circulação nas pernas livre (metaborreflexo desativado) para inativar ambos os reflexos (ou seja, condição controle). A ativação isolada dos reflexos não modificou a ventilação minuto (V̇E) e o padrão respiratório em relação à condição controle. A ativação simultânea dos reflexos não modificou o volume corrente (Vc), mas aumentou a V̇E, a Fr e diminuiu o tempo inspiratório (Ti) e o expiratório (Te) em comparação ao controle. Consequentemente, a ativação simultânea dos reflexos induziu maiores alterações da V̇E, Fr, Ti e Te do que a soma de alterações nos reflexos isolados. Portanto, o quimiorreflexo carotídeo e o metaborreflexo muscular interagiram de modo hiperaditivo na regulação do padrão respiratório de pacientes com IC-FEr.
Exacerbated ventilation (V̇E) response to exercise is a typical characteristic of heart failure with reduced ejection fraction (HFrEF). The exercise disordered breathing in HFrEFinclude high respiratory frequency (fR) with a reduced tidal volume (TV). This tachypneic pattern is associated to lung stiffness, high work and cost of breathing. The respiratory abnormalities response is possibly mediated, in part, by a complex interplay between reflexes involved in the neural control V̇E, such as enhanced V̇Eresponse to activation of muscle afferents sensitive to metabolites (i.e., enhanced metaboreflex), as well as enhancedV̇Eresponse to inhalation of hypoxic air at rest (i.e., enhanced carotidchemoreflex). Thus, we tested whether simultaneous carotid chemoreflex and muscle metaboreflex activationmediates greater respiratory responses than sum of isolated reflexes responses (i.e., hyperadditive interactionor synergic effect). Ten patients cycled for4 min at 60% maximal workload and then recovered for 2 min under either: a) 21% O2inhalation (chemoreflex on) with legs’ circulation free (metaboreflex off) to isolate chemoreflex activation; b) 100% O2inhalation (chemoreflex off) with legs’ circulationoccluded (metaboreflex on) to isolate metaboreflex activation; c) 21% O2inhalation (chemoreflex on) with legs’ circulation occluded (metaboreflex on) to activate both reflexes; or d) 100% O2inhalation (chemoreflex off) with legs’ circulation free (metaboreflex off) to inactivate both reflexes (i.e., control).Isolated reflexes activation did not modify minute ventilation (V̇E) and respiratory patternversus control. Simultaneous reflexes activation did not modifytidal volume,but increasedV̇E,fRand decreased inspiratory (TI) and expiratory (TE)times versus control. Consequently, simultaneous reflexes activation induced greater V̇E,fR, TIand TEchanges than sum of isolated reflexes changes. Therefore, the carotid chemoreflex and the muscle metaboreflex interacted in a hyperadditive fashion for respiratory pattern regulation in patients with HFrEF.
Exacerbated ventilation (V̇E) response to exercise is a typical characteristic of heart failure with reduced ejection fraction (HFrEF). The exercise disordered breathing in HFrEFinclude high respiratory frequency (fR) with a reduced tidal volume (TV). This tachypneic pattern is associated to lung stiffness, high work and cost of breathing. The respiratory abnormalities response is possibly mediated, in part, by a complex interplay between reflexes involved in the neural control V̇E, such as enhanced V̇Eresponse to activation of muscle afferents sensitive to metabolites (i.e., enhanced metaboreflex), as well as enhancedV̇Eresponse to inhalation of hypoxic air at rest (i.e., enhanced carotidchemoreflex). Thus, we tested whether simultaneous carotid chemoreflex and muscle metaboreflex activationmediates greater respiratory responses than sum of isolated reflexes responses (i.e., hyperadditive interactionor synergic effect). Ten patients cycled for4 min at 60% maximal workload and then recovered for 2 min under either: a) 21% O2inhalation (chemoreflex on) with legs’ circulation free (metaboreflex off) to isolate chemoreflex activation; b) 100% O2inhalation (chemoreflex off) with legs’ circulationoccluded (metaboreflex on) to isolate metaboreflex activation; c) 21% O2inhalation (chemoreflex on) with legs’ circulation occluded (metaboreflex on) to activate both reflexes; or d) 100% O2inhalation (chemoreflex off) with legs’ circulation free (metaboreflex off) to inactivate both reflexes (i.e., control).Isolated reflexes activation did not modify minute ventilation (V̇E) and respiratory patternversus control. Simultaneous reflexes activation did not modifytidal volume,but increasedV̇E,fRand decreased inspiratory (TI) and expiratory (TE)times versus control. Consequently, simultaneous reflexes activation induced greater V̇E,fR, TIand TEchanges than sum of isolated reflexes changes. Therefore, the carotid chemoreflex and the muscle metaboreflex interacted in a hyperadditive fashion for respiratory pattern regulation in patients with HFrEF.
Abstract
Descrição
Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Cardiovasculares da Universidade Federal Fluminense, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Doutor em Ciências Cardiovasculares. Área de concentração: Cardiologia. Orientador: Prof. Dr. Bruno Moreira Silva e Co-orientador: Prof. Dr. Antonio Claudio Lucas da Nóbrega
Palavras-chave
Controle Neural da Ventilação, Quimiorreflexo Carotídeo, Metaborreflexo Muscular, Insuficiência Cardíaca, Produção intelectual
Citação
MACHADO, Alessandro da Costa. Controle reflexo da ventilação durante o exercício em pacientes com insuficiência cardíaca com fração de ejeção reduzida: interação entre o quimiorreflexo carotídeo e o metaborreflexo muscular. 2020. 98 f. Tese de Doutorado (Programa de Pós-Graduação em Ciências Cardiovasculares) – Faculdade de Medicina, Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2020