Реакція пресора на вправи та розвантаження артеріального барорефлексу під час фізичних вправ при хронічних захворюваннях нирок

Відділ нирок, медичний факультет, Медична школа університету Еморі, Атланта, штат Джорджія, та Служба досліджень, медичний центр Департаменту у справах ветеранів, Декатур, штат Джорджія;

Адреса для запитів на передрук та іншої кореспонденції: J. Park, Renal Div., Emory Univ. Школа медицини, 1639 Pierce Drive, WMB 338, Атланта, Джорджія 30322 (електронна пошта: [електронна пошта захищена]).

Кардіологічний відділ, Медичний факультет, Медична школа Університету Еморі, Атланта, штат Джорджія;

Відділ кардіології, Медичний факультет, Медичний факультет Девіда Геффена при UCLA, Лос-Анджелес, Каліфорнія

Анотація

хронічна ниркова недостатність, включаючи хронічну хворобу нирок легкої та середньої тяжкості (ХХІ стадії) характеризується поганою фізичною працездатністю та непереносимістю фізичних навантажень. Патогенні механізми, що лежать в основі дисфункції фізичного навантаження у пацієнтів з хронічною нирковою недостатністю, є багатофакторними та до кінця не вивчені. Внесок аномальних гемодинамічних та нейроциркуляторних реакцій під час фізичних вправ ще не вивчений. Нормальні фізіологічні реакції під час гострих фізичних навантажень включають підвищення артеріального тиску (АТ) та частоти серцевих скорочень (ЧСС), які слугують задоволенню підвищених метаболічних потреб у вправі скелетних м'язів (12, 36). Можливо, надмірне підвищення АТ може сприяти порушенню функції та підвищити ймовірність несприятливих серцево-судинних подій під час фізичної активності.

Наша попередня робота демонструє, що у пацієнтів із термінальною стадією захворювання нирок (ESRD) спостерігається підвищена реакція пресора під час фізичного навантаження як під час статичних, так і під час ритмічних вправ на руці, порівняно з негіпертензивними контролями (30). Ми виявили, що активація м’язових метаборецепторів при активації SNS була притуплена, а загальна реакція SNS під час статичних та ритмічних вправ не посилювалась при ESRD, що означає, що перебільшена реакція пресора під час фізичних вправ не була опосередкованою перебільшеною реакцією SNS. Однак, оскільки пацієнти з ШОЕ мають інтактну артеріальну барорефлекторну функцію (4, 13, 16), перебільшена реакція СНС під час фізичних вправ могла бути замаскована посиленою реакцією АТ через барорефлекторне послаблення відтоку СНС. Метою цього дослідження було визначити: 1) чи мають пацієнти з легким та середнім ступенем ХЗН перебільшене підвищення АТ під час ритмічних та статичних вправ; 2) чи супроводжується ця перебільшена реакція пресора і, отже, потенційно опосередкована перебільшеним збільшенням активності м’язових симпатичних нервів (MSNA); і 3) які рефлекторні механізми (наприклад, м’язовий метаборецептор, механорецептор, центральна команда) потенційно опосередковують цю посилену реакцію пресора, відповідь MSNA або обидва.

Дослідження населення

Таблиця 1. Базова демографія, гемодинаміка та симпатична активність

Пацієнти з ХХНP значенняN1313 Вік, роки52,5 ± 2,154,5 ± 2,30,52Індекс маси тіла, кг/м 2 25,6 ± 1,225,1 ± 1,00,72Систолічний АТ, мм рт. Ст134,9 ± 2,9132,5 ± 4,40,65Діастолічний АТ, мм рт. Ст77,5 ± 2,083,6 ± 2,40,06Середній артеріальний тиск, мм рт. Ст96,6 ± 2,099,9 ± 2,80,36ЧСС, уд/хв63,6 ± 2,963,6 ± 3,41.0Креатинін в сироватці крові, мг/дл1,0 ± 0,031,7 ± 0,10 2 92,2 ± 3,753,6 ± 5,0 * Значний при P

Рис. 1.Гемодинамічні зміни під час статичних вправ рукоятки. Відсоток (%) зміни та абсолютна (Δ) зміна від вихідного рівня (BL) у систолічному артеріальному тиску (SBP), діастолічному артеріальному тиску (DBP), середньому артеріальному тиску (MAP) та частоті серцевих скорочень (HR) протягом кожної хвилини (M ) статичних вправ рукояті (SHG 30%) у контролях під час інфузії D5W (CON + D5W, відкриті кола), хворих на хронічну хворобу нирок (ХХН) під час інфузії D5W (ХХН + D5W, заповнені кола) та пацієнтів із ХХН під час нітропрусиду інфузія (ХХН + НТП, заповнені кола пунктирними лініями). Значення виражаються як середні значення ± SE. † Позначає загальну ANOVA F-Тест був значущим для різниці між групами CON + D5W порівняно з ХХН + D5W (див. РЕЗУЛЬТАТИ). * Позначає P

Під час інфузії D5W не було суттєвої різниці у відсотках або Δ зміни від вихідного рівня в MSNA, які визначали як спалахи/хвилину та загальну активність під час SHG 30% між контролями та пацієнтами з ХХН (ANOVA F-тест, P = NS) (рис.2, A – D). Однак, коли відповідь АТ у пацієнтів із ХХН з інфузією НТП зрівняли з реакцією контрольних груп, у пацієнтів із ХХН значно збільшилася зміна MSNA під час СГГ на 30% при кількісному вираженні як процентна зміна загальної активності (ANOVA F-тест, P = 0,004) (рис.2A) і Δ зміна загальної активності (ANOVA F-тест, P = 0,007) (рис.2B). Результати були подібними, коли кількісно визначали MSNA як процентну зміну сплесків на хвилину (ANOVA F-тест, P = 0,005) (рис. 2C.), а також зміна Δ в MSNA у спалах/хвилину (ANOVA F-тест, P

Рис.2.Зміна MSNA під час SHG 30%, RHG 20% та PHGCA. Зміна від базової лінії (BL) активності м’язового симпатичного нерва (MSNA) протягом кожної хвилини (M) ритмічної (RHG 20%) вправи на руці, статичної (SHG 30%) вправи на руці та зупинки кровообігу після рукоятки (PHGCA) у контролях під час D5W інфузії (CON + D5W, відкриті кола), пацієнти з хронічним захворюванням нирок (ХХН) під час інфузії D5W (ХХН + D5W, заповнені кола) та пацієнти з ХХН під час інфузії нітропрусиду (ХХН + NTP, заповнені кола пунктирними лініями). MSNA визначали кількісно як сплески/хвилину та загальну активність (одиниць/хв). Відносні (%) зміни MSNA та абсолютні (Δ) зміни MSNA були кількісно визначені як для загальної активності, так і для частоти сплесків у спалах/хвилину. Значення виражаються як середні значення ± SE. † Позначає ANOVA F-Тест був значущим для різниці між групами CON + D5W порівняно з ХХН + D5W (див. РЕЗУЛЬТАТИ). * Позначає P

Рис.3.Абсолютні рівні MSNA під час статичних та ритмічних вправ рукостисканням. Абсолютні рівні активності м’язового симпатичного нерва (МСНА), які визначаються як сплески/хвилину на вихідному рівні (BL) та протягом кожної хвилини (M) статичних (SHG 30%) та ритмічних (RHG 20%) вправ рукояткою. Загальна ANOVA F-тест був значущим для різниці між контролем під час інфузії D5W (CON + D5W) порівняно з пацієнтами з хронічною хворобою нирок (ХХН) під час інфузії нітропрусиду (ХХН + NTP) (див. РЕЗУЛЬТАТИ). *P

RHG 20%

Метою цього дослідження низькорівневого ритмічного рукоятки, в якому утворюються мінімальні ішемічні метаболіти, було головним чином задіяння м'язових механорецепторів. Протягом 3 хв RHG 20% MVC не було статистично значущої різниці у відсотках або Δ зміни SBP, DBP або HR під час інфузії D5W між пацієнтами з ХХН (CKD + D5W) та контролем (CON + D5W) (рис.4)., A – D, G, і H). Відбулося значно більший відсоток зростання (ANOVA F-тест, P = 0,031) (рис.4Е) і Δ збільшення (ANOVA F-тест, P = 0,031) (рис.4F) у MAP під час інфузії D5W у групі ХХН + D5W порівняно з групою CON + D5W. Введення NTP тим самим пацієнтам із ХХН (CKD + NTP) під час RHG на 20% усувало різницю у відповіді MAP між групами та знижувало АТ у пацієнтів з ХХН до рівня контролю під час фізичного навантаження; не було значної різниці у відповіді MAP під час RHG 20% між групами CON + D5W та CKD + NTP. Подібним чином не було суттєвої різниці у відповіді SBP, DBP або HR між групами CON + D5W та CKD + NTP.

Рис.4.Гемодинамічні зміни під час ритмічних вправ рукостисканням. Відсоток (%) зміни та абсолютна (Δ) зміна від вихідного рівня (BL) у систолічному артеріальному тиску (SBP), діастолічному артеріальному тиску (DBP), середньому артеріальному тиску (MAP) та частоті серцевих скорочень (HR) протягом кожної хвилини (M ) ритмічних вправ рукостисканням (RHG 20%) у контролях під час інфузії D5W (CON + D5W, відкриті кола), пацієнтам із хронічним захворюванням нирок (ХХН) під час інфузії D5W (ХХН + D5W, заповнені кола) та пацієнтам із ХХН під час нітропрусиду інфузія (ХХН + НТП, заповнені кола пунктирними лініями). Значення виражаються як середні значення ± SE. * Позначає P

Під час інфузії D5W не було суттєвої різниці у відсотках або Δ зміни від вихідного рівня в MSNA, які визначали як спалахи/хвилину та загальну активність під час SHG 30% між контролями та пацієнтами з ХХН (ANOVA F-тест, P = NS) (рис.2, E – H). Однак, коли відповідь АТ у пацієнтів з ХХН вирівнювали за допомогою інфузії НТП до контрольної групи, у пацієнтів із ХХН спостерігалося суттєве збільшення змін MSNA під час RHG на 20%, коли визначали як процентну зміну загальної активності (ANOVA F-тест, P = 0,006) (рис. 2Е) і Δ зміна загальної активності (ANOVA F-тест, P

Рис.5.Гемодинамічні зміни під час зупинки кровообігу після рукоятки. Відсоток (%) зміни та абсолютна (Δ) зміна від вихідного (BL) рівня систолічного артеріального тиску (SBP), діастолічного артеріального тиску (DBP), середнього артеріального тиску (MAP) та частоти серцевих скорочень (HR) протягом кожної хвилини (M ) зупинки кровообігу після рукостискання (PHGCA) у контролях під час інфузії D5W (CON + D5W, відкриті кола), пацієнтів з хронічним захворюванням нирок (ХХН) під час інфузії D5W (ХХН + D5W, заповнені кола) та пацієнтів з ХХН під час інфузії нітропрусиду ( CKD + NTP, заповнені кола пунктирними лініями). Значення виражаються як середні значення ± SE. * Позначає P

Подібним чином, під час інфузії D5W не спостерігалося значної різниці у відсотках зміни MSNA, яка визначалася як спалахи/хвилину під час PHGCA між контролями та пацієнтами з ХХН (рис. 2К); однак, спостерігалася тенденція до притупленої відповіді MSNA у групі CKD + D5W порівняно з групою CON + D5W (ANOVA F-тест, P = 0,110), яка була усунена під час інфузії NTP (CON + D5W проти ХХН + NTP, P = 0,899). Коли кількісно визначали MSNA як абсолютну зміну сплесків/хвилину, не було значної різниці в зміні Δ в MSNA між групою CON + D5W порівняно з групою CKD + D5W (ANOVA F-тест, P = 0,866) (рис. 2L). Під час інфузії NTP спостерігалася тенденція до більшої зміни Δ MSNA у групі з ХХН + NTP порівняно з групою CON + D5W, яка не досягла статистичної значущості (ANOVA F-тест, P = 0,085).

Ми спостерігали, що у пацієнтів із ХХН 2 та 3 стадій спостерігались перебільшені реакції пресора як під час ритмічного, так і середнього фізичного навантаження на руці порівняно з гіпертонічним контролем без захворювання нирок. У пацієнтів з ХХН спостерігалося значно більше збільшення MAP під час RHG на 20% та значно більше збільшення MAP та SBP під час SHG на 30%. Можливо, посилене підвищення АТ під час фізичних вправ може сприяти непереносимості фізичних навантажень при ХХН, збільшуючи навантаження серця проти підвищеного периферичного опору, та сприятиме патофізіології уремічної міопатії. Крім того, посилене підвищення АТ може сприяти збільшенню ризику серцево-судинних захворювань та раптової смерті, що характеризує пацієнтів зі зниженою функцією нирок (23). Показано, що перебільшені реакції пресора під час фізичних вправ корелюють із підвищеним ризиком серцево-судинних захворювань (10, 35) і можуть збільшити ризик несприятливих серцево-судинних подій під час фізичної активності.

Після встановлення того, що однакова інтенсивність статичних та ритмічних вправ спричиняла подібні відповіді MSNA, але більші реакції пресора у пацієнтів з ХХН, ми далі намагалися визначити, як відповідь MSNA може змінитися, якщо відповіді АТ вирівнюються між групами. Хоча надмірна активація SNS не може пояснити перебільшену реакцію пресора при фізичному навантаженні на ХХН, враховуючи різницю у взаємозв'язку між MSNA та АТ під час базових досліджень, ми не могли повністю виключити надмірну активацію SNS під час фізичних вправ при ХХН як фактор, що сприяє барорефлексному демпфуванню. відповіді SNS в умовах доповненої відповіді BP. Пацієнти з хронічною нирковою недостатністю мають інтактну артеріальну барорефлекторну чутливість (4, 13, 16), а артеріальне барорефлекторне буферування МСНА залишається цілим під час фізичних вправ (33). Отже, ми висунули гіпотезу, що покращення посиленої реакції АТ, тим самим розвантажуючи артеріальні барорефлекси до реакцій контролю, розкриє перебільшену реакцію MSNA під час ритмічних та помірних вправ статичної рукоятки. Ми також висунули гіпотезу, що вирівнювання стримування барорефлексу нормалізувало б притуплену реакцію MSNA під час ізоляції метаборецепторів при ХХН.

Попередні дослідження рефлексу пресорного напруження в інших групах пацієнтів із підвищеним серцево-судинним ризиком, таких як гіпертонія (31), ожиріння (29) та хронічна серцева недостатність (37), показали, що ці групи притупили контроль метаборефлексу. Важливо те, що поточне дослідження, в якому відповіді АТ були нормалізовані, показало, що у пацієнтів з ХХН може бути загальна посилена відповідь СНС на статичні та ритмічні вправи, які не маскувались, коли артеріальні барорецептори розвантажувались до тієї самої міри, що і контролі, але відсутні докази наявності посилена відповідь SNS під час ізоляції метаборефлексу м’язів. Механізми, що лежать в основі зміненого взаємозв'язку між реакцією пресора та МСНА під час ізоляції метаборецепторів при ХХН, незрозумілі, але можуть включати затримку відновлення підвищеної реакції АТ після помірної фізичної фізичної навантаження. Ці та інші механізми, що лежать в основі перебільшеної реакції пресора під час фізичних вправ при ХХН, повинні бути досліджені в майбутніх дослідженнях.

Обмеження

Цю роботу частково підтримали Департамент у справах ветеранів, Управління охорони здоров'я ветеранів, Управління досліджень та розробок, Центр клінічних досліджень, Декатур, штат Джорджія; Фондом досліджень та освіти Атланти; та грантом служби охорони здоров’я ncrr UL1-RR025008 через програму премії Clinical and Translational Science Award. Дж. Парка підтримали грант Національного інституту охорони здоров’я K23 HL098744 та премію молодшого факультету з питань нефрології Амгена.

Ніяких конфліктів інтересів, фінансових чи інших, автор не заявляє.