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Effects of prolonged head-down bed rest on cardiac and vascular baroreceptor modulation and orthostatic tolerance in healthy individuals

Barbic, F. und Heusser, K. und Minonzio, M. und Shiffer, D. und Cairo, B. und Tank, J. und Jordan, J. und Diedrich, A. und Gauger, P. und Zamuner, R. und Porta, A. und Furlan, R. (2019) Effects of prolonged head-down bed rest on cardiac and vascular baroreceptor modulation and orthostatic tolerance in healthy individuals. Frontiers in Physiology, 10, Seite 1061. Frontiers Media S.A. doi: 10.3389/fphys.2019.01061. ISSN 1664-042X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
397kB

Offizielle URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2019.01061/full

Kurzfassung

Orthostatic intolerance commonly occurs after prolonged bed rest, thus increasing the risk of syncope and falls. Baroreflex-mediated adjustments of heart rate and sympathetic vasomotor activity (muscle sympathetic nerve activity - MSNA) are crucial for orthostatic tolerance. We hypothesized that prolonged bed rest deconditioning alters overall baroreceptor functioning, thereby reducing orthostatic tolerance in healthy volunteers. As part of the European Space Agency Medium-term Bed Rest protocol, 10 volunteers were studied before and after 21 days of -6° head down bed rest (HDBR). In both conditions, subjects underwent ECG, beat-by-beat blood pressure, respiratory activity, and MSNA recordings while supine (REST) and during a 15-min 80° head-up tilt (TILT) followed by a 3-min -10 mmHg stepwise increase of lower body negative pressure to pre-syncope. Cardiac baroreflex sensitivity (cBRS) was obtained in the time (sequence method) and frequency domain (spectrum and cross-spectrum analyses of RR interval and systolic arterial pressure - SAP, variability). Baroreceptor modulation of sympathetic discharge activity to the vessels (sBRS) was estimated by the slope of the regression line between the percentage of MSNA burst occurrence and diastolic arterial pressure. Orthostatic tolerance significantly decreased after HDBR (12 ± 0.6 min) compared to before (21 ± 0.6 min). While supine, heart rate, SAP, and cBRS were unchanged before and after HDBR, sBRS gain was slightly depressed after than before HDBR (sBRS: -6.0 ± 1.1 versus -2.9 ± 1.5 burst% × mmHg-1, respectively). During TILT, HR was higher after than before HDBR (116 ± 4 b/min versus 100 ± 4 b/min, respectively), SAP was unmodified in both conditions, and cBRS indexes were lower after HDBR (α index: 3.4 ± 0.7 ms/mmHg; BRSSEQ 4.0 ± 1.0) than before (α index: 6.4 ± 1.0 ms/mmHg; BRSSEQ 6.8 ± 1.2). sBRS gain was significantly more depressed after HDBR than before (sBRS: -2.3 ± 0.7 versus -4.4 ± 0.4 burst% × mmHg-1, respectively). Our findings suggest that baroreflex-mediated adjustments in heart rate and MSNA are impaired after prolonged bed rest. The mechanism likely contributes to the decrease in orthostatic tolerance.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/129788/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Effects of prolonged head-down bed rest on cardiac and vascular baroreceptor modulation and orthostatic tolerance in healthy individuals
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Barbic, F.Department of Internal Medicine, Humanitas Clinical and Research Center, Rozzano (MI), Humanitas University, Rozzano, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heusser, K.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Minonzio, M.Department of Internal Medicine, Humanitas Clinical and Research Center, Rozzano (MI), Humanitas University, Rozzano, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shiffer, D.Department of Internal Medicine, Humanitas Clinical and Research Center, Rozzano (MI), Humanitas University, Rozzano, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cairo, B.Department of Biomedical Sciences for Health, University of Milan, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tank, J.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jordan, J.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Diedrich, A.Division of Clinical Pharmacology, Department of Medicine, Autonomic Dysfunction Service, Vanderbilt University, Nashville, TNNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gauger, P.German Aerospace Center (DLR), Institute of Aerospace Medicine, Space Physiology, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zamuner, R.Departamento de Kinesiología, Universidad Católica del Maule, Talca, ChileNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Porta, A.Department of Biomedical Sciences for Health, University of Milan, Italy;Department of Cardiothoracic, Vascular Anesthesia and Intensive Care, IRCCS Policlinico di San Donato, San Donato Milanese, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Furlan, R.Department of Internal Medicine, Humanitas Clinical and Research Center, Rozzano (MI), Humanitas University, Rozzano, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:23 August 2019
Erschienen in:Frontiers in Physiology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:10
DOI:10.3389/fphys.2019.01061
Seitenbereich:Seite 1061
Verlag:Frontiers Media S.A
ISSN:1664-042X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:baroreflex sensitivity; bed rest; muscle sympathetic nerve activity; orthostatic intolerance; spectrum analysis
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Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Kardiovaskuläre Luft- und Raumfahrtmedizin
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Hinterlegt von: Schrage, Larissa
Hinterlegt am:23 Okt 2019 11:00
Letzte Änderung:30 Sep 2020 12:11

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