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Exposure to acute normobaric hypoxia results in adaptions of both the macro- and microcirculatory system

Mirna, M. und Bimpong-Buta, N.-Y. und Hoffmann, F. und Abusamrah, T. und Knost, T. und Sander, O. und Hew, Y. M. und Lichtenauer, M. und Muessig, J. M. und Bruno, R. R. und Kelm, M. und Zange, J. und Wilhelm, J. und Limper, U. und Jordan, J. und Tank, J. und Jung, C. (2020) Exposure to acute normobaric hypoxia results in adaptions of both the macro- and microcirculatory system. Scientific Reports, 10 (1), Seite 20938. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41598-020-77724-5. ISSN 2045-2322.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1038/s41598-020-77724-5

Kurzfassung

Although acute hypoxia is of utmost pathophysiologic relevance in health and disease, studies on its effects on both the macro- and microcirculation are scarce. Herein, we provide a comprehensive analysis of the effects of acute normobaric hypoxia on human macro- and microcirculation. 20 healthy participants were enrolled in this study. Hypoxia was induced in a normobaric hypoxia chamber by decreasing the partial pressure of oxygen in inhaled air stepwisely (pO₂; 21.25 kPa (0 k), 16.42 kPa (2 k), 12.63 kPa (4 k) and 9.64 kPa (6 k)). Macrocirculatory effects were assessed by cardiac output measurements, microcirculatory changes were investigated by sidestream dark-field imaging in the sublingual capillary bed and videocapillaroscopy at the nailfold. Exposure to hypoxia resulted in a decrease of systemic vascular resistance (p < 0.0001) and diastolic blood pressure (p = 0.014). Concomitantly, we observed an increase in heart rate (p < 0.0001) and an increase of cardiac output (p < 0.0001). In the sublingual microcirculation, exposure to hypoxia resulted in an increase of total vessel density, proportion of perfused vessels and perfused vessel density. Furthermore, we observed an increase in peripheral capillary density. Exposure to acute hypoxia results in vasodilatation of resistance arteries, as well as recruitment of microvessels of the central and peripheral microcirculation. The observed macro- and microcirculatory effects are most likely a result from compensatory mechanisms to ensure adequate tissue oxygenation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/140026/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Exposure to acute normobaric hypoxia results in adaptions of both the macro- and microcirculatory system
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mirna, M.Division of Cardiology, Department of Internal Medicine II, Paracelsus Medical University of Salzburg, Muellner Hauptstrasse 48, 5020, Salzburg, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bimpong-Buta, N.-Y.Department of Cardiology, Pulmonology and Vascular Medicine, Medical Faculty, Heinrich-Heine-University, Duesseldorf, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoffmann, F.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Abusamrah, T.Department of Cardiology, Pulmonology and Vascular Medicine, Medical Faculty, Heinrich-Heine-University, Duesseldorf, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knost, T.Department of Cardiology, Pulmonology and Vascular Medicine, Medical Faculty, Heinrich-Heine-University, Duesseldorf, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sander, O.Department of Rheumatology, Hiller Research Institute for Rheumatology, Medical Faculty, Heinrich-Heine-University, Duesseldorf, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hew, Y. M.Department of Aeronautics and Astronautics, Stanford University, Stanford, CA, 94305, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lichtenauer, M.Division of Cardiology, Department of Internal Medicine II, Paracelsus Medical University of Salzburg, Muellner Hauptstrasse 48, 5020, Salzburg, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Muessig, J. M.Department of Cardiology, Pulmonology and Vascular Medicine, Medical Faculty, Heinrich-Heine-University, Duesseldorf, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bruno, R. R.Department of Cardiology, Pulmonology and Vascular Medicine, Medical Faculty, Heinrich-Heine-University, Duesseldorf, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kelm, M.Department of Cardiology, Pulmonology and Vascular Medicine, Medical Faculty, Heinrich-Heine-University, Duesseldorf, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zange, J.Jochen.Zange (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1822-0952NICHT SPEZIFIZIERT
Wilhelm, J.Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, KölnNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Limper, U.Ulrich.Limper (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9927-4180NICHT SPEZIFIZIERT
Jordan, J.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany; Jens.Jordan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4518-0706NICHT SPEZIFIZIERT
Tank, J.Cardiovascular Aerospace Medicine Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany; Jens.Tank (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5672-1187NICHT SPEZIFIZIERT
Jung, C.Christian.Jung (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5893-4979NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Dezember 2020
Erschienen in:Scientific Reports
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:10
DOI:10.1038/s41598-020-77724-5
Seitenbereich:Seite 20938
Verlag:Nature Publishing Group
ISSN:2045-2322
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Cardiology; Hypoxia; Medical research; Pathogenesis
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Systemphysiologie (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin
Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Kardiovaskuläre Luft- und Raumfahrtmedizin
Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Leitungsbereich ME
Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Muskel- und Knochenstoffwechsel
Hinterlegt von: Schrage, Larissa
Hinterlegt am:07 Jan 2021 10:09
Letzte Änderung:15 Jul 2021 16:26

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