SPECIFISPECIFIČČNOSTI CEREBROVASKULARNOG, NOSTI CEREBROVASKULARNOG, KARDIORESPIRACIJSKOG I SIMPATIKARDIORESPIRACIJSKOG I SIMPATIČČKOG KOG

ŽŽIVIVČČANOG ODGOVORA NA UGLJIANOG ODGOVORA NA UGLJIČČNI NI DIOKSID U RONILACA NA DAHDIOKSID U RONILACA NA DAH

dr. sc. Vladimir Ivandr. sc. Vladimir Ivanččev, dr. med.ev, dr. med.specijalist sportske medicine i medicine radaspecijalist sportske medicine i medicine rada

Zavod za fiziologijuZavod za fiziologijuMedicinskog fakulteta SveuMedicinskog fakulteta Sveuččiliiliššta u Splituta u Splitu

UVODUVOD

SrediSrediššnja i periferna regulacija disanjanja i periferna regulacija disanja

odrodržžavanje odgovarajuavanje odgovarajuććih koncentracija Oih koncentracija O2 2 , CO, CO22 i Hi H++

tri glavne skupine respiracijskih neurona:tri glavne skupine respiracijskih neurona:

1. dorzalna respiracijska skupina 1. dorzalna respiracijska skupina ––

dorzalni dio produljene dorzalni dio produljene momožždinedine

2. ventralna respiracijska skupina 2. ventralna respiracijska skupina ––

ventrolateralni dio ventrolateralni dio produljene moproduljene možždine, takozvano primarno ritmogeno dine, takozvano primarno ritmogeno podrupodruččje (PreBje (PreBöötzinger podrutzinger područčje)je)

3. pontina respiracijska skupina 3. pontina respiracijska skupina ––

dorzalni, gornji dio ponsa dorzalni, gornji dio ponsa

UVODUVOD

Kemijska kontrola disanjaKemijska kontrola disanja

povepoveććana koncentracija COana koncentracija CO22 i Hi H++ u krvi djeluje u krvi djeluje izravno na diizravno na diššni centar pojani centar pojaččavajuavajućći ventilacijski i ventilacijski odgovor odgovor

(CO(CO22

+ H+ H22

O O ⇄⇄

HH22

COCO33

⇄⇄

HH++

+ HCO+ HCO33

--))

hipoksija nema snahipoksija nema snažžan izravni uan izravni uččinak na inak na sredisrediššnju regulaciju disanja, nego djeluje na nju regulaciju disanja, nego djeluje na periferne kemoreceptore u karotidnim i aortalnim periferne kemoreceptore u karotidnim i aortalnim tjeletjeleššcima cima

podrapodražžaj diaj diššnog centra perifernim kemonog centra perifernim kemo--receptorima je pet puta brreceptorima je pet puta bržži od sredii od središšnjeg njeg podrapodražžaja aja

UVODUVOD

Suvremeno ronjenje na dahSuvremeno ronjenje na dah

1. 1. profesionalni i rekreativni podvodni ribolovci (10profesionalni i rekreativni podvodni ribolovci (10--20 m)20 m)

2. 2. natjecatelji u ronjenju na dahnatjecatelji u ronjenju na dah

(tzv. apneja)(tzv. apneja)

1991. godine propisana jasna i precizna pravila u 1991. godine propisana jasna i precizna pravila u svezi uporabe utega u potpomognutom zaranjanju svezi uporabe utega u potpomognutom zaranjanju

Herbert Nitsch, 2007. godine, 214 mHerbert Nitsch, 2007. godine, 214 m

Tanya Streeter, 2002. godine, 160 mTanya Streeter, 2002. godine, 160 m

UVODUVOD

Maksimalne postignute dubine zaranjanja na Maksimalne postignute dubine zaranjanja na natjecanjima 1949natjecanjima 1949--2000.2000.

Ferretti G. Extreme human breathFerretti G. Extreme human breath--hold diving. Eur J Appl Physiol 2001;84:254hold diving. Eur J Appl Physiol 2001;84:254--7171

UVODUVOD

Ekstremni uvjeti pri ronjenju na dahEkstremni uvjeti pri ronjenju na dah

statistatiččka apneja dulja od 10 min. ka apneja dulja od 10 min.

alveolarni parcijalni tlak kisika alveolarni parcijalni tlak kisika se smanjuje na 30 se smanjuje na 30 ––

40 mm Hg 40 mm Hg

zasizasiććenje arterijske krvi kisikomenje arterijske krvi kisikomse smanji na 50 %se smanji na 50 %

zaroni do dubina vezaroni do dubina veććih od 200 mih od 200 m

pr. Kristijan Curavipr. Kristijan Curavićć

--

51m ispod leda 51m ispod leda na Sjevernom polu; zrak na Sjevernom polu; zrak --5050°°C; C; voda voda --22°°C C

apneja apneja –– hipoksihipoksiččna hiperkapnija na hiperkapnija

UVODUVOD

suhi model apnejesuhi model apnejelaboratorijski uvjeti : laboratorijski uvjeti :

strogo kontrolirani pokusi s neinvazivnim i/ili strogo kontrolirani pokusi s neinvazivnim i/ili invazivnim kontinuiranim mjerenjimainvazivnim kontinuiranim mjerenjima

nema zaranjanja u vodu :nema zaranjanja u vodu :1. voljno zadr1. voljno zadržžavanje dahaavanje daha2. disanje kroz posebno pripremljene sustave 2. disanje kroz posebno pripremljene sustave koji omogukoji omoguććavaju provođenje kontroliranih avaju provođenje kontroliranih stanjastanja

hipoksije / hiperoksije hipoksije / hiperoksije hipokapnije / hiperkapnije hipokapnije / hiperkapnije

UVODUVOD

hiperkapnija hiperkapnija --

suvisuviššak COak CO22

u tjelesnim tekuu tjelesnim tekuććinamainama

viviššeminutno stanje progresivne hiperkapnije, bez eminutno stanje progresivne hiperkapnije, bez istovremene hipoksije, mistovremene hipoksije, među skupinama zdravih eđu skupinama zdravih mumušškaraca bez ronilakaraca bez ronilaččke anamneze, ke anamneze, dugogodidugogodiššnjih ronilaca na dah, te ispitanika s njih ronilaca na dah, te ispitanika s povremenim izostankom spontanog disanja povremenim izostankom spontanog disanja tijekom spavanja (tijekom spavanja (OSA, engl. obstructive sleep OSA, engl. obstructive sleep apnea)apnea) bez drugih pridrubez drugih pridružženih bolesti i enih bolesti i poremeporemeććajaaja

CEREBROVASKULARNI I CEREBROVASKULARNI I KARDIORESPIRACIJSKI ODGOVOR NA KARDIORESPIRACIJSKI ODGOVOR NA

UGLJIUGLJIČČNI DIOKSID U RONILACA NA DAHNI DIOKSID U RONILACA NA DAH

ventilacijski odgovor na hiperkapnijuventilacijski odgovor na hiperkapniju

dosadadosadaššnja istranja istražživanja ivanja -- oslabljeni ventilacijski oslabljeni ventilacijski odgovor na hiperkapniju kod razliodgovor na hiperkapniju kod različčitih populacija itih populacija treniranih ronilaca na dah (vojni i civilni ronioci); treniranih ronilaca na dah (vojni i civilni ronioci); u istrau istražživanjima drugih autora ili drugih ivanjima drugih autora ili drugih populacija ronilaca odgovor je bio nepromijenjen populacija ronilaca odgovor je bio nepromijenjen

razlika u podrarazlika u podražžaju (hipoksiaju (hipoksiččnono--hiperkapnihiperkapniččni ili ni ili hiperoksihiperoksiččnono--hiperkapnihiperkapniččni) ni)

razlirazliččiti protokoli (ravnoteiti protokoli (ravnotežžna metoda nasuprot na metoda nasuprot metodi ponovnog udisanja u zatvorenom krugu metodi ponovnog udisanja u zatvorenom krugu ––engl. rebreathingengl. rebreathing) )

Cerebrovaskularni odgovor na Cerebrovaskularni odgovor na hiperkapniju u ronilaca na dahhiperkapniju u ronilaca na dah

porastom cerebrovaskularnog protoka Hporastom cerebrovaskularnog protoka H++

se pojase pojaččano odstranjuju iz podruano odstranjuju iz područčja dija diššnog nog centra, centra, ššto za posljedicu ima smanjenje to za posljedicu ima smanjenje podrapodražžaja za disanje aja za disanje

COCO22 ima snaima snažžan, akutni uan, akutni uččinak na inak na kontrolu disanja i na mokontrolu disanja i na možždani protok dani protok

HIPERKAPNIJA HIPERKAPNIJA ➬➬ vazodilatacijavazodilatacijaHIPOKAPNIJA HIPOKAPNIJA ➬➬ vazokonstrikcijavazokonstrikcija

cerebrovaskularni odgovor na hiperkapnijucerebrovaskularni odgovor na hiperkapniju

umanjeni cerebrovaskularni odgovor na umanjeni cerebrovaskularni odgovor na hiperkapniju tijekom dana:hiperkapniju tijekom dana:

--

osobe s povremenim izostankom spontanog osobe s povremenim izostankom spontanog disanja tijekom spavanja (disanja tijekom spavanja (OSA, engl. obstructive OSA, engl. obstructive sleep apneasleep apnea) )

--

bolesnici s kongestivnim zatajenjem srcabolesnici s kongestivnim zatajenjem srca

nepoznat je cerebrovaskularni odgovor na nepoznat je cerebrovaskularni odgovor na hiperkapniju u ronilaca na dah hiperkapniju u ronilaca na dah

’’’’nepromijenjen uslijed prilagodbe i razvoja nepromijenjen uslijed prilagodbe i razvoja zazašštitnog mehanizma zbog utitnog mehanizma zbog uččestalih estalih hiperkapnija i hipoksija (hiperkapnija i hipoksija (tzv. ronilatzv. ronilaččki odgovorki odgovor) ?) ?’’’’

ronilaronilaččki odgovorki odgovor: : ččuvanja rezervi kisika za vitalne organe uvanja rezervi kisika za vitalne organe poput mozga i srcapoput mozga i srca

porast aktivnosti vagusa porast aktivnosti vagusa --

bradikardija, smanjenje minutnog bradikardija, smanjenje minutnog volumena srca;volumena srca;

porast aktivnosti simpatikusa porast aktivnosti simpatikusa --

periferna vazokonstrikcija i periferna vazokonstrikcija i porast arterijskog tlakaporast arterijskog tlaka

cilj istracilj istražživanja ivanja -- usporediti cerebrovaskularne usporediti cerebrovaskularne odgovore na hiperkapniju u ronilaca na dah i odgovore na hiperkapniju u ronilaca na dah i zdravih osoba bez ronilazdravih osoba bez ronilaččke anamneze ke anamneze

rasvijetliti ulogu opetovanih epizoda hiperkapnije rasvijetliti ulogu opetovanih epizoda hiperkapnije u cerebrovaskularnom odgovoru u zdravih u cerebrovaskularnom odgovoru u zdravih ronilaca na dah (osoba bez pridruronilaca na dah (osoba bez pridružženih enih poremeporemeććaja kardiovaskularnog, respiracijskog ili aja kardiovaskularnog, respiracijskog ili nekog drugog sustava)nekog drugog sustava)

prvi korak u razluprvi korak u razluččivanju promjena koje dovode ivanju promjena koje dovode do oslabljenog cerebrovaskularnog odgovora na do oslabljenog cerebrovaskularnog odgovora na hiperkapniju u OSA bolesnikahiperkapniju u OSA bolesnika

hipoteza:hipoteza:

cerebrovaskularni odgovor na hiperkapniju u cerebrovaskularni odgovor na hiperkapniju u ronilaca na dah je nepromijenjen u odnosu na ronilaca na dah je nepromijenjen u odnosu na zdravu populaciju bez ronilazdravu populaciju bez ronilaččke anamnezeke anamneze

Tvoriva i postupciTvoriva i postupci

disanje u zatvorenom sustavu hiperoksidisanje u zatvorenom sustavu hiperoksiččnono--hiperkapnihiperkapniččne smjese (95% One smjese (95% O22 i 5% COi 5% CO22) kako ) kako bi se ispitanik doveo u stanje progresivne bi se ispitanik doveo u stanje progresivne hiperkapnije bez uhiperkapnije bez uččinka podrainka podražžaja perifernih aja perifernih kemoreceptora hipoksijomkemoreceptora hipoksijom

prethodna mjerenja:prethodna mjerenja:--

antropometrijski statusantropometrijski status

--

spirometrijaspirometrija

parametri:parametri:ventilacijskiventilacijski: :

uuččestalost disanja estalost disanja (R(Rf f ,,

engl. respiratory frequencyengl. respiratory frequency))

volumen udisaja volumen udisaja ((VVT T , engl. tidal volume, engl. tidal volume))

minutna ventilacija minutna ventilacija ((VVE E , engl. ventilation, engl. ventilation))

ventilacijski odgovor = ventilacijski odgovor = ∆∆VVEE

/ / ∆∆PPETET

COCO2 2 vrvrššna koncentracija COna koncentracija CO22 na kraju izdisaja na kraju izdisaja (P(PETETCOCO22))

zasizasiććenost arterijske krvi kisikom enost arterijske krvi kisikom (SaO(SaO22))

cerebrovaskularnicerebrovaskularni: : brzina protoka krvi kroz srednju cerebralnu arteriju brzina protoka krvi kroz srednju cerebralnu arteriju

(MCAV, engl. middle cerebral artery velocity)(MCAV, engl. middle cerebral artery velocity), , cerebrovaskularni otpor cerebrovaskularni otpor (CVR, engl. cerebral vascular (CVR, engl. cerebral vascular

resistance)resistance)

= MAP / MCAV, = MAP / MCAV, cerebrovaskularni odgovor = cerebrovaskularni odgovor = ∆∆MCAV /MCAV /

∆∆PPETET

COCO22

kardiovaskularnikardiovaskularni: : srsrččana frekvencija ana frekvencija (HR, engl. heart rate)(HR, engl. heart rate), ,

udarni volumen srca udarni volumen srca (SV, engl. stroke volume)(SV, engl. stroke volume),,

srednji arterijski tlak srednji arterijski tlak (MAP, engl. mean arterial pressure)(MAP, engl. mean arterial pressure)

minutni volumen srca minutni volumen srca ((CO,CO,

engl. cardiac outputengl. cardiac output))

= SV x HR= SV x HR

ukupni periferni otpor = MAP / COukupni periferni otpor = MAP / CO(TPR, engl. total peripheral resistance)(TPR, engl. total peripheral resistance)

PROTOKOL 1PROTOKOL 1

mirovanje mirovanje --

uudisanje disanje sobnog zrakasobnog zraka

⇨⇨

2 minute 2 minute (stabilizacija (stabilizacija respiracijskihrespiracijskih

parametara)parametara)

disanje u disanje u zatvorenom sustavu zatvorenom sustavu

--

rebreathingrebreathing

--

⇨⇨

do porasta Pdo porasta PETET

COCO2 2 na 60 mmHgna 60 mmHg( ( ≈≈

5 min. )5 min. )

ponovno udisanje ponovno udisanje sobnog zrakasobnog zraka

2 minute2 minute(do povratka na (do povratka na

bazalne vrijednosti)bazalne vrijednosti)

strastražživanje 3.ivanje 3.

Rezultati Rezultati

usporedba ronioca na dah i kontrolnog ispitanika tijekom hiperkausporedba ronioca na dah i kontrolnog ispitanika tijekom hiperkapnipniččkog kog protokola:protokola:

zakljuzaključčakak

opetovano izlaganje povremenoj hipoksiji i opetovano izlaganje povremenoj hipoksiji i hiperkapniji u odsustvu drugih hiperkapniji u odsustvu drugih ččimbenika rizika i imbenika rizika i poremeporemeććaja (hipertenzija, intolerancija glukoze, aja (hipertenzija, intolerancija glukoze, hiperlipidemija i drugi hiperlipidemija i drugi šštetni utjecaji na tetni utjecaji na mikrocirkulaciju) nema znamikrocirkulaciju) nema značčajno negativnog ajno negativnog utjecaja na cerebrovaskularni odgovorutjecaja na cerebrovaskularni odgovor

nepromijenjeni cerebrovaskularni odgovor nepromijenjeni cerebrovaskularni odgovor namenamećće zakljue zaključčak da se radi o sastavnom dijelu ak da se radi o sastavnom dijelu ronilaronilaččkog odgovorakog odgovora

zahvaljujem na pazahvaljujem na pažžnjinji