COMPARAÇÃO DA RESPOSTA CARDIOVASCULAR INTENSA À IMERSÃO EM ÁGUA E NA INCLINAÇÃO CABEÇA PARA BAIXO EM HUMANOS

MAKOTO SHIRAISHI1, MORTEN SCHOU2, MIKEEL GYBEL,2
NIELS JUEL CHRISTENSEN3 AND PETER NORSK2

1Divisão de Neurologia da St. Marianna University School of Medicine, Kawasaki, Kanagawa 216-8511, Japão; 2Departamento de Medicina Aérea, National University Hospital, DK-2100 Copenhagen, e 3Departamento de Medicina Interna e Endocrinologia, Herlev University Hospital, DK-2730 Hervel, Dinamarca.

Shiraishi, Makoto, Morten Schou, Mikkel Gybel, Niels Juel Christensen, and Peter Norsk. Comparação da resposta cardiovascular aguda à imersão em água e na inclinação cabeça para baixo em humanos. Foi testada a hipótese de que a imersão intensa em água até o pescoço (IA) comparada com 6º de inclinação cabeça para baixo (ICB) induz a uma distensão mais considerável do coração e menores níveis plasmáticos de hormônios vasoconstritores. Dez homens saudáveis foram submetidos a 30 min de ICB, IA e um controle sentado (randomizado). Durante a IA, o diâmetro atrial esquerdo e volume sistólico aumentaram na mesma intensidade que durante a ICB. O trabalho cardíaco aumentou 1 l/min a mais durante a IA, que durante a ICB (P < 0,05). Os peptídeos natriuréticos atriais plasmáticos aumentaram durante a IA (P < 0,05), mas não durante a ICB, enquanto que a atividade plasmática de noroepinefrina, vasopressina e renina foram suprimidas igualmente. A média da pressão arterial diminuiu de 9 mmHg (P < 0,05) durante ICB e permaneceu a mesma durante a IA; e a freqüência cardíaca diminuiu mais durante a ICB (P < 0,05). A pressão arterial do pulso aumentou mais consideravelmente durante a ICB que durante a IA. Como conclusão, a hipótese não foi confirmada porque o átrio cardíaco foi distendido igualmente na ICB e na IA intensas; e a liberação de hormônios vasoconstritores foi suprimida na mesma intensidade.

Falta de peso; pressão; neurohormônios.

DURANTE AS DÉCADAS PASSADAS, 6º de inclinação cabeça para baixo (ICB) e imersão em água até o pescoço (IA) foram utilizadas para simular os efeitos cardiovasculares da falta de peso em humanos (4, 6, 8, 15, 18). Durante ambas as intervenções, o sangue e fluidos foram redistribuído da porção caudal para a porção cefálica do corpo, levando a um aumento do retorno venoso. Esse aumento do retorno venoso induz à distensão do coração e dos vasos adjacentes, que leva à estimulação de receptores de volume e pressão. Simultaneamente, a liberação de peptídeos natriuréticos atriais (PNA) aumenta e os níveis plasmáticos de vasopressina, noroepinefrina, renina e aldosterona diminuíram através dos caminhos neuronais (4, 6, 15, 18).
A pesar da IA e da ICB terem sido usadas para simular os efeitos da falta de peso, resultados recentes do espaço indicaram que as respostas noroendôcrinas e renais à falta de peso não estão em conformidade com aquelas obtidas em ICB prolongada (16, 17). As respostas renais ao sal e à água levadas ao espaço são atenuadas quando comparadas com essas ao solo; e a atividade nervosa simpática é maior. Dessa forma, é duvidoso se a ICB simula corretamente os efeitos da falta de peso. A IA pode ser um modelo mais apropriado. Para definir o melhor modelo terrestre para simular os efeitos da falta de peso, o primeiro passo é comparar os efeitos cardiovasculares e neuroendócrinos dos dois modelos. O próximo passo pode, então, ser comparar os efeitos dos dois modelos com aqueles obtidos nos vôos espaciais.
Os resultados prévios dos nossos laboratórios indicaram que a IA induz a um maior aumento da pressão venosa central, com uma natriurese mais acentuada que na ICB (15). Dessa forma, testamos a hipótese de que o coração seja mais estendido na IA que na ICB, com o aumento do trabalho cardíaco (TC), volume sistólico (VS), e níveis plasmáticos de PNA e concentrações plasmáticas menores de hormônios vasoconstritores.

MATERIAIS E MÉTODOS

Dez homens saldáveis (idade = 28 ± 1; altura = 180 ± 2 cm; peso = 75 ± 2 kg) participaram no experimento. Todos tinham uma história negativa de doenças cardiovasculares e renais e, eram saudáveis como indicado através de um exame físico normal: pressão arterial (< 140/90 mmHg), eletrocardiograma, coleta de urina para testar a glicose, leucócitos, eritrócitos, e proteínas. Nenhum dos indivíduos tomavam qualquer medicação por pelo menos um mês antes do estudo. O consentimento informado foi obtido depois que os indivíduos leram a descrição do protocolo do experimento, que foi aprovado pelo Comitê de Ética de Copenhagen (KF 01-323/96) e estava em concordância com a Declaração de Helsinki. Não ocorreram complicações.
Os indivíduos chegaram ao laboratório às oito horas da manhã do dia do estudo e foram pesados. Um pequeno cateter (Venflon2, diâmetro interno = 1,2 mm; comprimento = 45 mm) foi inserido em uma veia cubital para amostras sanguíneas, e os indivíduos, desde então, permaneceram na posição sentada por pelo menos 30 min. O protocolo consistia de três partes com uma seqüência randomizada de modo equilibrado entre os indivíduos e executado consecutivamente no mesmo dia. Cada parte durou 90 min e consistiu de 30 min de repouso assentado, seguida de 30 min de IA, ICB ou um controle assentado, que novamente, foi seguido de 30 min de recuperação assentado. As medições foram realizadas nos minutos 15 e 25 durante cada intervalo de 30 min na seqüência seguinte: ecocardiografia para determinar o diâmetro atrial esquerdo (DAE), amostras sanguíneas e medições da pressão arterial, freqüência cardíaca (FC), e TC. A temperatura do ambiente foi mantida entre 23,3 e 26,5ºC, a umidade entre 28 e 51%, e a temperatura da água entre 34,5 e 34,8ºC.
A IA foi realizada usando um guindaste elétrico para abaixar uma cadeira suspensa do teto com os indivíduos sentados dentro de um tanque plástico isolado, cheio com água de torneira. A postura mudou de assentado-ereta para 6º de ICB, realizada inclinando passivamente o suporte de trás para 6º de cabeça para baixo. Quando assentados, os indivíduos posicionaram-se na cadeira com o eixo corporal ereto, pernas na vertical, coxas na horizontal e pés sobre um suporte.
DAE foi medido pela ecocardiografia (Aloka SSD 500, Silmonsen and Weel) de acordo com o critério de Feigenbaum (5). Durante o final da expiração, filme 3M-Mode (gravados em um Sony VSO-9500 MDP) foram obtidos de um eixo longitudinal de uma imagem paraesternal. Com isso, o DAE foi, posteriormente, determinado.
As amostras sanguíneas foram coletadas da veia cubital e imediatamente transferidas para tubos resfriados. As amostras foram colocadas no gelo e subsequentemente centrifugadas a 3,700 rpm a 4ºC por 10 min. O plasma foi, então, congelado e guardado a -25ºC, para determinações posteriores da concentração plasmática de vasopressina, catecolaminas, PNA e atividade plasmática de renina (APR). Depois de cada amostra, uma quantidade de sangue coletado foi substituído com a mesma quantidade de uma solução salina isotônica. A vasopressina plasmática e a PNA foram medidas por uma análise radioimunológica como descrita em outro trabalho (12, 23), em que catecolaminas foram medidas por uma análise radioenzimática (13). A APR foi medida por um método de captura de anticorpos (20). A osmolaridade plasmática e a concentração de proteínas plasmáticas foram medidas em três amostras frescas por diminuição do ponto de congelamento (Advanced Instruments; 3MO Plus) e uma refractometria (Belliagham and Stauley), respectivamente.
As pressões arteriais sistólica (PAS) e diastólica (PAD) foram medidas na artéria braquial direita por esfignomanômetro e ausculta convencionais. O primeiro e quarto som de Korotkoff foram usados para detecção da PAS e da PAD, respectivamente. A pressão arterial do pulso (PP) foi calculada da PAS menos a PAD e PAM da soma de um terço da PP com PAD. Em seqüência, a pressão arterial média periférica (PAMp) no dedo e FC foram medidas por um método de fotoplastimografia (2003 Finapress, Ohmeda) no dedo indicador esquerdo.
TC foi medido por um método de respiração repetida com um analisador infravermelho fotoacústico multigás (AMIS 2001, Innovision A/S, Odense, Dinamarca) como foi descrito, em trabalho anterior, em detalhes (3). Foi usada uma mistura de gases de 1% SF6, 5% N2O e 50% de O2 em N2 com um volume gasoso de 30% do calculado na capacidade vital (2). A resistência vascular periférica total (RVP) e VS foram calculadas do PAMp/TC e TC/FC, respectivamente, e PAMp e FC foram registradas durante a respiração repetida.
Os dados foram apresentados como médias ± SE. Um ANOVA (Statgraphics plus para Windows, versão 3.0) para repetidas medidas com a variação de principais variáveis, tempo e indivíduos como fatores usados para avaliação dos efeitos da variável sobre tempo dentro de cada série de intervenções (IA, ICB e controle, respectivamente). Para avaliar o efeito de cada intervenção do mesmo ponto experimental no tempo, um ANOVA para repetidas medições foi usada com a variável a principal variante e intervenção (IA, ICB e controle, respectivamente) e indivíduos como fatores. Diferenças entre a média de valores foram avaliadas por um teste de amplo alcance post hoc (Newman-Keuls) ou um teste-t pareado. Um nível de aceitação de 0,05 foi escolhido.

RESULTADOS

Respostas Cardiovasculares. O DAE aumentou durante a IA de 27 ± 1 para 34 ± 1 mm e, igualmente, durante a ICB de 26 ± 1 para 33 ± 2 mm (P < 0,05 – Fig.1). O TC aumentou durante a ICB de 4,6 ± 0,3 para 5,4 ± 0,3 l/min (P < 0,05 – Fig.1) com um aumento maior (P < 0,05) durante a IA de 4,2 ± 0,3 para 6,4 ± 0,3 l/min (P < 0,05 – Fig.1). A FC diminuiu durante a IA de 70 ± 2 para 64 ± 2 bpm (P < 0,05) com uma diminuição mais acentuada durante a ICB de 68 ± 2 para 57 ± 2 bpm (P < 0,05 – Fig.2). O VS aumentou de 58 ± 4 para 94 ± 4 ml durante a IA (P < 0,05 – Fig.1) e, igualmente, de 65 ± 4 para 88 ± 4 ml durante a ICB (P < 0,05 – Fig.1), sem mudanças durante o controle sentado.
A PAM diminuiu durante a ICB de 86 ± 2 para 77 ± 2 mmHg (P < 0,05), mas foi invariável durante a IA e o controle (Fig.2). A RVP diminuiu de 1,13 ± 0,08 para 0,78 ± 0,04 urp durante a IA (P < 0,05), mas menos que isso (P < 0,05) durante a ICB de 1,11 ± 0,08 para 0,89 ± 0,04 urp (P < 0,05 – Fig.2). A PP aumentou durante a IA de 36 ± 4 para 40 ± 4 mmHg (P < 0,05) e mais durante a ICB de 37 ± 4 para 52 ± 4 mmHg (P < 0,05 – Fig.2). Durante a ICB, a PAD diminuiu para valores inferiores ao da IA e do controle, de 74 ± 3 para 60 ± 3 mmHg (P < 0,05 – Tabela 1). A PAS não mudou em qualquer dos procedimentos (Tabela 1).

Respostas Neuroendógrinas. A concentração plasmática de PNA aumentou durante a IA de 28 ± 5 para 44 ± 6 ng/ml (P < 0,05) e foi invariável durante a ICB (Fig.3). A NE, a VPA e APR plasmáticas diminuíram, igualmente, durante a IA e a ICB, sem mudanças durante o controle sentado (Fig.3).

Composição Plasmática. A osmolaridade plasmática não mudou em qualquer dos procedimentos. A proteína plasmática diminuiu de 70 ± 1 para 60 ± 1 durante a IA (P < 0,05) e, com resposta muito similar, durante a ICB, de 70 ± 1 para 67 ± 1 (P < 0,05 – Tabela 1).


assentado. Os valores são médias ± SE de n = 10 (TC, VS) ou n = 9 (DAE). * Diferença significante entre IA e ICB nos mesmos pontos no tempo (P < 0,05). # Diferença significante comparadas com valores dos 30 min iniciais na posição sentada (P < 0,05)


DISCUSSÃO

Os resultados dessa pesquisa indicaram que átrio cardíaco é distendido, igualmente, durante a ICB e a IA, e a liberação de hormônios vasoconstritores são suprimidas na mesma proporção. Dessa maneira, a hipótese não foi confirmada. Além do mais, barorreflexos arteriais devem ter sido estimulados para um grau mais alto durante a ICB que durante a IA, porque os barorreceptores carótidos são estimulados estaticamente pela mudança da postura, por si, e a PP foi mais alta. Essa estimulação estática dos barorreceptores carótidos e a estimulação pulsátil de todos barorreceptores arteriais levou à diminuição da PAM a nível do coração e a diminuição da FC comparada com a mesma durante a IA. O aumento mais acentuado na TC e no PNA plasmático durante a IA que na ICB poderiam ser causados por uma diminuição inferior na FC.

Distensão cardíaca e a liberação de PNA. O PNA plasmático aumentou durante a IA e foi invariável durante a ICB (Fig.3). Isso indica que o átrio cardíaco foi mais estendido durante a IA. Todavia, o DAE foi similar. Então, nós sugerimos que a FC, mais alta durante a IA que a ICB, induziu um TC mais alto e a liberação de PNA (10). Uma vez que nós também observamos a diminuição da RVP durante a IA (Fig.2), é possível crer que essa alteração seja causada pela diferença de PNA plasmática, já que o PNA possui propriedades vasodilatadoras (1).
Em um estudo anterior (15), nossos laboratórios constataram que a pressão venosa central aumentou mais durante a IA que durante a ICB. Uma vez que a pressão da distensão interna não foi medida, nós não sabemos, de fato, se o coração é mais distendido durante a IA. O aumento muito parecido da DAE, durante as duas intervenções, indica que a pressão de distensão aumenta para uma proporção parecida. Alternativamente, é, também, concebível que a conformidade cardíaca difere, comparando os efeitos da IA com aqueles da ICB. Essas questões só podem ser esclarecidas pela medição da pressão venosa central e da pressão esofágica simultaneamente (7). Isso explica se o aumento mais acentuado de PNA plasmático durante a IA, que durante a ICB, é caudado pela distensão atrial ou por um aumento da FC.

Barorreflexos e controle da pressão sangüínea. Os barorreceptores arteriais foram estimulados pela IA, porque a PP aumentou significativamente. Além do mais, receptores cardiopulmonares de pressão baixa devem tem sido estimulados porque o DAE e a liberação de PNA aumentaram. Assim, dois grupos de receptores de pressão – aumento arterial e de baixa cardiopulmonar –, provavelmente, potencializaram os efeitos de cada um (21, 22). Durante a ICB, ambos grupos de receptores foram também estimulados, mas em graus diferentes que durante a IA, já que a pulsação arterial é mais acentuada e os barorreceptores carótidos são estimulados hidrostaticamente pela mudança de postura, por si mesmos. Os efeitos da estimulação hidrostática dos barorreceptores carótidos e a PP mais alta são refletidos na menor PAM à nível do coração e menor FC durante a IA. A menor PAM na aorta durante a ICB deve inibir os barorreceptores aórticos e, assim, amenizar os efeitos hipotensivos da estimulação dos receptores carótidos. Desse modo, um novo equilíbrio foi obtido com uma PAM de 9 mmHg menor durante a ICB.
A PAM 9 ± 2 mmHg menor durante a ICB, que durante a IA, está em conformidade com resultados obtidos anteriormente em nosso laboratório (19), e em outros (9). Todavia, alguém esperaria que a PAM e a FC, durante a mudança de postura de sentado para ICB, retornariam ao nível do controle sentado devido ao efeito amenizador da inibição dos barorreceptores aórticos. De fato, isso é o caso durante a absorção estática no pescoço. Pump e colegas (21, 22) demonstraram que o aumento, simultâneo, do volume sangüíneo central com a distensão do coração e o aumento na PP, durante a mudança de postura de sentado para supino, provavelmente, considerada para a manutenção de PAM e FC baixas.
Já que a RVP diminuiu mais durante a IA que durante a ICB, isso não pode explicar a menor PAM durante a ICB. Então, a diminuição mais acentuada na FC durante a ICB, é a causa do menor aumento do TC do que durante a IA; essa é provavelmente a razão para a diminuição da PAM.
A ausência de aumento da PAM, durante a IA, a pesar do aumento acentuado do TC deve, antes de tudo, ter sido completado pela vasodilatação periférica (11), que é indicada pela diminuição da RVP. Então, essa vasodilatação deve, principalmente, ter sido induzida pela estimulação de reflexos cardiopulmonares de pressão baixa, possivelmente, em conjunto com algum estímulo dos barorreceptores arteriais, como indicado pelo aumento moderado na PP. A comparação dos efeitos da IA e da ICB na RVP e na FC (Fig.2) poderia levar à noção de que a vasodilatação periférica durante uma manobra ortostática é induzida, primeiramente, pela estimulação cardiopulmonar de pressão baixa, a pesar da FC ser mais governada pelos barorreceptores arteriais.

Hormônios vasoativos. A suspensão da liberação de hormônios vasoconstritores foi similar quando comparando os efeitos da IA e da ICB. Isso indica que a distensão cardíaca é responsável pelas mudanças noroendócrinas através da estimulação dos receptores cardiopulmonares de pressão baixa. Se as intervenções fossem mais longas que 30 min, teríamos um outro quadro, porque nosso laboratório observou, anteriormente, que durante a IA avaliada, mais que 30 min são exigidos para induzir uma pequena, mas detectável, diferença na liberação da renina (14). Então, devemos ter cuidado em afirmar que apenas a distensão cardíaca causa as mudanças na liberação de hormônios vasoconstritores (18).

Em conclusão, os resultados desse estudo indicaram que o átrio cardíaco é igualmente distendido pela ICB e IA intensas e que a liberação de hormônios vasoconstritores é igualmente suprimida. Então, a hipótese de que a IA causa uma maior distensão atrial que na ICB não foi confirmada. Além do mais, os barorreflexos carótidos são estimulados para um grau mais alto durante a ICB que durante a IA devido à anulação do gradiente hidrostático da cabeça para o coração, e barorreflexos arteriais são mais estimulados pela elevação mais acentuada da PP. Isso leva a uma menor FC durante a ICB, o que pode explicar porque o PNA plasmático é menor que durante a IA, já que a distensão atrial foi similar comparando os efeitos das duas condições.

Nós reconhecemos com gratidão a ajuda de Anders Gabrielsen, Bettina Pump, Maria Gefke e Tsutomu Kamo.
Esse estudo foi apoiado por Permissão 9802910 do Conselho de Pesquisa Dinamarquês.
Makoto Shiraishi foi cientista visitante no Centro Médico de Pesquisas Aeroespaciais Dinamarquês, durante o curso desse estudo.

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