BASI ANATOMO-FISIOLOGICHE DELLA VARIABILITA DELLA FREQUENZA CARDIACA

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Graziana Biondi
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1 Corso di Aggiornamento Applicazioni e limiti dello studio della variabilità della frequenza cardiaca BASI ANATOMO-FISIOLOGICHE DELLA VARIABILITA DELLA FREQUENZA CARDIACA Alessandro Silvani, MD PhD PRISM lab, Dip. di Fisiologia Umana e Generale Alma Mater Studiorum Università di Bologna

2 NODO SENO-ATRIALE anatomia Situato fra: il tratto terminale della vena cava superiore la parte superiore della cresta terminale dell atrio destro la radice dell appendice atriale destra Dobrzynski et al., Circulation 2007 Lunghezza mm, larghezza 3-6 mm, spessore 1 mm Fedorov et al., JACC 2010

3 NODO SENO-ATRIALE fisiologia corrente funny depolarizzante attivata per V m < mv correnti del Ca ++ antiporto elettrogenico: scambio 3 Na + / 1 Ca ++ corrente rettificante verso l esterno e ritardata corrente rettificante verso l interno

4 FREQUENZA CARDIACA INTRINSECA Atropina + propranololo Trimetafano Resting HR 58±9 bpm Resting HR 54±7 bpm Jose and Collison, Cardiovasc Res 1970 young (25±4 yrs) aged (65±5 yrs) diminuisce con l età differenze interindividuali differenze metodologiche (blocco farmacologico simpatico + vagale, blocco gangliare, denervazione in modelli sperimentali) Christou et al., J Appl Physiol 2008

5 INNERVAZIONE CARDIACA anatomia plesso cardiaco misto fra aorta, a. polmonare e trachea innervazione parasimpatica: nuclei ambiguo e motore dorsale del vago (bulbo) nervi vaghi (rami cardiaci superiori e inferiori e laringei ricorrenti) gangli (plesso cardiaco e miocardio) neuroni postgangliari (acetilcolina) innervazione ortosimpatica: colonna intermediolaterale del midollo spinale (T1-T6) rami comunicanti bianchi al tronco del simpatico sinapsi con gangli toracici e cervicali (superiore, medio, inferiore) fibre postgangliari decorrenti in rami cardiaci (norepinefrina, NPY, galanina)

6 INNERVAZIONE CARDIACA trasduzione del segnale 1 PKA - 2 acetilcolinesterasi G i K Ach

7 INNERVAZIONE CARDIACA meccanismi ionici di azione + simpatico + + PKA + camp + - parasimpatico +

8 INNERVAZIONE CARDIACA antagonismo accentuato simpatico-vagale i controlli simpatico e parasimpatico della frequenza cardiaca non sono additivi l efficacia del controllo parasimpatico aumenta quando è maggiore il tono simpatico l efficacia del controllo simpatico aumenta quando è minore il tono parasimpatico MA l effetto si riduce sostanzialmente analizzando il periodo cardiaco (intervallo RR)

9 INNERVAZIONE CARDIACA differenze fra frequenza e periodo cardiaco 2200,0000 HP (ms) 1700, ,0000 maggiore tono simpatico minore tono parasimpatico 700, , HR (bpm) antagonismo accentuato l efficacia del controllo parasimpatico sulla frequenza cardiaca aumenta quando è maggiore il tono simpatico l efficacia del controllo simpatico sulla frequenza cardiaca aumenta quando è minore il tono parasimpatico

10 INNERVAZIONE CARDIACA risposte dinamiche J Appl Physiol 1962;17: simpatico parasimpatico

11 INNERVAZIONE CARDIACA risposte dinamiche (I) Am J Physiol 1989;256:H il nodo SA risponde al controllo autonomico come un filtro passa-basso controllo vagale più rapido: freq. di taglio 0.15 Hz, ritardo 0 s controllo simpatico più lento: freq. di taglio 0,01-0,02 Hz, ritardo 1,7 s le caratteristiche delle risposte dipendono dalla frequenza media di stimolazione: il controllo alle basse frequenze è tanto più efficace quanto minore il rispettivo tono vegetativo

12 INNERVAZIONE CARDIACA risposte dinamiche (II) Am J Physiol 1996;271:H il tono simpatico rende più efficace il controllo vagale il tono vagale rende più efficace il controllo simpatico

13 VARIABILITA DELLA FREQUENZA CARDIACA (HRV) frequenze molto basse (VLF): 0,003-0,04 Hz frequenze basse (LF): 0,04-0,15 Hz frequenze alte (HF): 0,15-0,4 Hz

14 INTERPRETAZIONE DI HRV (I): determinanti stimoli trasduzione sistema nervoso trasduzione S 2 S n S 1 S 3 recettori afferenze attività efferente simpatica attività efferente parasimpatica nodo SA HRV inferenza

15 INTERPRETAZIONE DI HRV (II): tono e modulazione HRV è causata dalla modulazione dell attività nervosa vagale e simpatica e NON dal rispettivo tono HRV HRV tono vagale tono simpatico controllo Bailey et al., Am J Physiol 1996 attività vagale costante modulazione tono (valor medio) modulazione vagale Hedman et al., Acta Physiol Scand 1995

16 INTERPRETAZIONE DI HRV (III): eterogeneità del controllo simpatico The early views of the sympathetic nervous system as a monolithic effector activated globally [ ] have been eclipsed by an organizational model featuring an extensive array of functionally specific output channels [ ] 100 Integrated sympathetic activity (Δ%) Brain Research,

17 ARITMIA SINUSALE RESPIRATORIA (HRV HF: 0,15-0,4 Hz) (I) 2009 meccanismo principalmente vagale 1733

18 ARITMIA SINUSALE RESPIRATORIA (HRV HF: 0,15-0,4 Hz) (II) J Appl Physiol 1993;75: HRV HF aumenta 4-33% quando il volume corrente aumenta da 1 a 1,5 L

19 ARITMIA SINUSALE RESPIRATORIA (HRV HF: 0,15-0,4 Hz) (III) postcarico ventricolo sinistro pressione toracica ritorno venoso cuore destro gittata sistolica inspirazione attività vagale volume polmonare ritorno venoso cuore sinistro pressione arteriosa frequenza cardiaca l effetto varia con la postura: HRV HF contribuisce alle fluttuazioni di pressione arteriosa in clinostatismo ma le smorza in tilt Taylor et al., Circulation 1996

20 VARIABILITA DELLA FREQUENZA CARDIACA A BASSA FREQUENZA (0,04-0,15 Hz) (I) frequenza dominante speciespecifica: 0,1 Hz (uomo), 0,3 Hz (coniglio) 0,4 Hz (ratto, topo) ipotesi: meccanismo baroriflesso

21 VARIABILITA DELLA FREQUENZA CARDIACA A BASSA FREQUENZA (0,04-0,15 Hz) (II) Am J Physiol 1994;267:R Am J Physiol 1994;266:R RSNA vs. BP denervazione seno-aortica blocco α-adrenergico

22 VARIABILITA DELLA FREQUENZA CARDIACA A BASSA FREQUENZA (0,04-0,15 Hz) (III) Am J Physiol 1985;248:H151-3 HRV Task Force, 1996 le oscillazioni LF sono principalmente mediate dal vago, MA il loro contributo relativo a HRV totale aumenta in tilt in parte per meccanismo β-adrenergico

23 VARIABILITA DELLA FREQUENZA CARDIACA A FREQUENZA ULTRA-BASSA (0,003-0,04 Hz) quando stimata su finestre 5 min, l interpretazione di questa componente non armonica di HRV è dubbia e va evitata (HRV Task Force, 1996)

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