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Abstract 041: Hypoxic Peripheral Chemoreceptor Activation Engages Sympathetic Brainstem and Hypothalamic Nuclei in Human Subjects

Gerlach, D.A. und Manuel, J. und Hoff, Alex und Kronsbein, H. und Hoffmann, F. und Heusser, K. und Diedrich, A. und Ehmke, H. und Jordan, J. und Tank, Jens und Beissner, F. (2019) Abstract 041: Hypoxic Peripheral Chemoreceptor Activation Engages Sympathetic Brainstem and Hypothalamic Nuclei in Human Subjects. In: HYPERTENSION, 74. American Heart Association Scientific Sessions 2019, Philadelphia (USA). doi: 10.1161/hyp.74.suppl_1.041.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1161/hyp.74.suppl_1.041

Kurzfassung

Peripheral carotid chemoreceptors, which raise sympathetic activation at the brainstem level, may serve as targets for antihypertensive therapy. However, human peripheral chemoreflex regulation in the brainstem is poorly understood due to lack of suitable methodologies. Therefore, we combined measurements of beat-by-beat blood pressure and SpO2, and high-resolution functional magnetic resonance imaging (fMRI) to elucidate human brainstem circuits engaged through hypoxic peripheral chemoreceptor activation. We submitted 12 healthy men (29.7 ±6.6 years; 24.0 ±1.86 kg/m2) to five hypoxic episodes by breathing 10% oxygen for 180 seconds followed by 90 seconds normoxia during multiband fMRI brain acquisitions. We monitored continuous finger arterial blood pressure using customized hardware, ECG, and SpO2. Brainstem and hypothalamus fMRI images were analyzed to identify nuclei involved in peripheral chemoreflex processing. Systolic blood pressure (SBP) and SpO2 time courses were correlated with the blood-oxygen-level dependent signals with a general linear model. With hypoxia, SpO2 decreased by 12.32 ±3.68% (p < 0.01), heart rate increased 13.86 ±3.47 bpm (p < 0.01), and SBP decreased with hypoxia 5.45 ±5.5 mmHg (p < 0.01). In the brainstem, the nucleus tractus solitarii (t-values: SpO2: 5.9; SBP: 4.79), the caudal ventrolateral medulla (SpO2: 5.61; SBP: 5.59), intermediate reticular nucleus (SpO2: 4.7, SBP: 5.98), nucleus ambiguus (SpO2: 5.03, SBP: 5.59), dorsal motor nucleus of the vagal nerve (SBP: 4.79), and inferior olive (SpO2: 4.7, SBP: 6.16) were identified with high sensitivity and corrected for multiple comparisons (p < 0.01). Furthermore, we observed activation of the following hypothalamic nuclei: paraventricular nucleus (SpO2: 7.67), anterior and lateral hypothalamic area (SpO2: 7.67, SBP: 4.79), supraoptic nucleus, and tuberomammillary nucleus (SpO2: 7.07). High-resolution brainstem fMRI during repeated hypoxia traces brainstem circuits engaged by peripheral chemoreceptors. The methodology can be applied to study peripheral chemoreceptor contributions to human cardiovascular disease and may have utility in identifying patients likely to respond to peripheral chemoreceptor modulation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/185653/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Abstract 041: Hypoxic Peripheral Chemoreceptor Activation Engages Sympathetic Brainstem and Hypothalamic Nuclei in Human Subjects
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gerlach, D.A.Cardiovascular Aerospace Medicine Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-7044-6065NICHT SPEZIFIZIERT
Manuel, J.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center, Cologne, Germany and Institute for Neuroradiology, Hannover Medical School, Hannover, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoff, AlexAlex.Hoff (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kronsbein, H.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoffmann, F.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany.;Department of Cardiology, Pneumology, and Angiology, Heart Center of the University of Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heusser, K.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center, Cologne, Germany; Karsten.Heusser (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2571-5585NICHT SPEZIFIZIERT
Diedrich, A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ehmke, H.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jordan, J.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany and Lehrstuhl für Luft- und Raumfahrtmedizin, Universität zu Köln; Jens.Jordan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4518-0706NICHT SPEZIFIZIERT
Tank, JensCardiovascular 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
Beissner, F.Somatosensory and Autonomic Therapy Research, Institute for Neuroradiology, Hannover Medical School, Hannover , DENICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2019
Erschienen in:HYPERTENSION
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Ja
Band:74
DOI:10.1161/hyp.74.suppl_1.041
Status:veröffentlicht
Stichwörter:MRI; Hypoxia
Veranstaltungstitel:American Heart Association Scientific Sessions 2019
Veranstaltungsort:Philadelphia (USA)
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
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 - CardioBrain
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin
Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Kardiovaskuläre Luft- und Raumfahrtmedizin
Hinterlegt von: Schrage, Larissa
Hinterlegt am:08 Apr 2022 13:28
Letzte Änderung:08 Apr 2022 13:28

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