Testele de variabilitate a frecvenței cardiace și de reflexe cardiovasculare pentru evaluarea funcțiilor autonome în preeclampsie

Abstract

Alterările controlului cardiovascular autonom au fost implicate ca având un rol etiologic important în preeclampsie. Studiul de față a fost conceput pentru a evalua funcțiile autonome la gravidele preeclamptice și pentru a compara valorile cu cele ale martorilor gravide normotensive și non-gravide sănătoase. Evaluarea funcțiilor autonome s-a făcut prin teste de reflexe cardiovasculare și prin analiza variabilității ritmului cardiac (HRV). Testele de reflexe cardiovasculare au inclus testul de respirație profundă (DBT) și testul culcat în picioare (LST). HRV a fost analizată atât în domeniul timpului, cât și în domeniul frecvenței pentru a cuantifica tonusul sistemului nervos autonom la inimă. Măsurile în domeniul timpului au inclus abaterea standard a intervalelor R-R normale (SDNN) și rădăcina pătrată a diferențelor medii pătrate ale intervalelor R-R succesive (RMSSD). În domeniul frecvenței, am măsurat puterea totală (TP), puterea de înaltă frecvență (HF), puterea de joasă frecvență (LF) și raportul LF/HF. Testele de reflexe cardiovasculare au arătat un deficit parasimpatic semnificativ la femeile preeclamptice. Dintre parametrii HRV, grupul preeclamptic a avut valori mai mici ale SDNN, RMSSD, TP, HF și LF (ms2) și o valoare mai mare a LF în unități normalizate, împreună cu un raport LF/HF ridicat în comparație cu martorii gravide și non-gravide normotensive. Mai mult, femeile gravide normotensive au avut valori mai mici ale SDNN, TP și ale componentei LF atât în putere absolută, cât și în unități normalizate, în comparație cu femeile non-gravide. Rezultatele confirmă faptul că sarcina normală este asociată cu tulburări autonome care devin exagerate în starea de preeclampsie.

1. Introducere

Preeclampsia, un sindrom care afectează 5% până la 7% din sarcini, se caracterizează prin hipertensiune arterială și proteinurie nou apărute, care se dezvoltă după 20 de săptămâni de gestație la o femeie anterior normotensivă și neproteinurică . Este o cauză semnificativă de morbiditate și mortalitate maternă și fetală . Din păcate, fiziopatologia precisă a acestei afecțiuni cu multiple fațete rămâne evazivă. Studii anterioare au demonstrat că o funcție autonomă alterată poate juca un rol esențial în dezvoltarea preeclampsiei. Deși au fost utilizate diferite metode pentru a evalua controlul cardiovascular autonom în preeclampsie, datele disponibile sunt puține și oferă informații contradictorii cu privire la starea funcțiilor autonome în sarcina preeclamptică . Unele studii au evidențiat un rol al disfuncției autonome în preeclampsie , dar studiul realizat de Eneroth și Storck nu a demonstrat nicio diferență semnificativă între femeile preeclamptice și femeile gravide normotensive în ceea ce privește parametrii domeniului de frecvență al VRC. Mai mult, rolul celor două diviziuni ale sistemului nervos autonom în preeclampsie rămâne controversat, un studiu constatând o creștere a activității simpatice în preeclampsie , în timp ce o altă investigație a descris-o ca o stare de hiperactivitate simpatică cu scăderea controlului parasimpatic al ritmului cardiac . Evaluarea funcțiilor autonome cardiace se poate face prin combinarea testelor de reflexe cardiovasculare și a variabilității ritmului cardiac (HRV). Ambele teste sunt cantitative, reproductibile, neinvazive și sigure, cu riscuri minime, dacă există, pentru mamă și făt . HRV este o măsură a tonusului autonom cardiac, iar testele de reflexe cardiovasculare măsoară modificările reflexe ale frecvenței cardiace și ale tensiunii arteriale ca răspuns la stimuli standardizați și, astfel, evaluează reactivitatea cardiovasculară la stres. Combinația dintre HRV și testele de reflexe cardiovasculare poate oferi o evaluare amplă și cuprinzătoare a funcțiilor autonome cardiace. Cu toate acestea, din câte știm noi, nu a existat niciun studiu anterior care să utilizeze combinația de teste HRV și teste de reflexe cardiovasculare autonome pentru evaluarea funcțiilor autonome în preeclampsie. Astfel, prezenta investigație a fost concepută pentru a elucida amploarea și modelul disfuncției autonome în preeclampsie, utilizând atât HRV, cât și testele convenționale de reflex cardiovascular și pentru a compara acești indici cardiovasculari cu cei de la femeile gravide și non-gravide normale. În testele de reflexe cardiovasculare, am evaluat funcția cardiovagală prin măsurarea răspunsului frecvenței cardiace la respirația profundă și la statul în picioare, în timp ce răspunsul tensiunii arteriale la statul în picioare a fost măsurat ca un indice al funcției adrenergice . Rezultatele studiului de față pot duce la o mai bună înțelegere a reglării cardiovasculare în preeclampsie și pot determina, eventual, dacă testele autonome ar putea fi utile pentru a face distincția între sarcina normală și cea hipertensivă și dacă ar putea fi relevante în identificarea precoce a pacientelor cu risc crescut de preeclampsie, astfel încât să se poată oferi cea mai bună îngrijire prenatală atât pentru mamă, cât și pentru copilul ei.

2. Metode

2.1. Subiecți

Participanții la studiu au inclus 120 de femei: 40 de femei cu preeclampsie, 40 de femei gravide normotensive care se potriveau cu femeile preeclamptice în ceea ce privește vârsta, perioada de gestație și indicele de masă corporală și 40 de femei sănătoase nongravide de vârstă similară. Preeclampsia a fost definită ca fiind apariția hipertensiunii arteriale (tensiune arterială sistolică ≥140 mm Hg sau tensiune arterială diastolică ≥ 90 mm Hg) după 20 de săptămâni de gestație la o femeie care este normotensivă înainte și a proteinuriei (prezența a 300 mg sau mai mult de proteine în proba de urină de 24 h sau ≥ 2+ la dipstick) . Criteriile de excludere au fost sarcina multiplă, diabetul zaharat, hipertensiunea cronică, boli hepatice, tulburări tiroidiene, boli autoimune, boli renale și afecțiuni inflamatorii. Toate femeile gravide au fost recrutate de la clinica antenatală a Departamentului de Obstetrică și Ginecologie, VMMC & Spitalul Safdarjung și controalele sănătoase non-gravide au fost selectate aleatoriu din rândul personalului spitalului. Testele funcției autonome cardiace au fost efectuate în cadrul Departamentului de Fiziologie, VMMC & Safdarjung Hospital, New Delhi, India.

2.2. Designul studiului

Studiul a primit aprobarea etică din partea Comitetului Etic Instituțional al VMMC și al Spitalului Safdarjung, New Delhi, India. Toți participanții și-au dat consimțământul informat în scris pentru participarea la studiu. În ziua testării, a fost obținut un istoric medical detaliat, împreună cu variabile demografice și antropometrice. Testele funcției autonome cardiace au inclus teste de reflexe cardiovasculare și analiza variabilității ritmului cardiac. Testarea a fost efectuată dimineața, după 10 minute de repaus în decubit dorsal, într-o cameră liniștită, cu o temperatură a camerei de 22°C până la 24°C. Subiecții au fost instruiți să evite ceaiul sau cofeina cu 12 ore înainte de test și au fost rugați să se prezinte la laborator la cel puțin 2 ore după un mic dejun ușor. Înainte de înregistrare, tensiunea arterială în repaus și frecvența cardiacă au fost măsurate în poziție decubit dorsal confortabilă.

2.2.1. Variabilitatea ritmului cardiac (HRV)

Parametrii HRV au fost obținuți din înregistrările electrocardiogramei (ECG) de 5 minute în configurația de derivație II în poziția culcat pe spate cu ajutorul sistemului de achiziție de date Powerlab, AD Instruments. Subiecții au fost rugați să se relaxeze, să respire normal și să se abțină de la mișcare, vorbire sau somn în timpul procedurii. Măsurile în domeniul timpului au inclus SDNN și RMSSD, ambele exprimate în milisecunde (ms). Indicii HRV în domeniul frecvenței au fost calculați cu ajutorul Transformării Fourier rapide și au inclus puterea de frecvență foarte joasă (VLF), puterea de frecvență joasă (LF) (0,04-0,15 Hz), puterea de frecvență înaltă (HF) (0,15-0,4Hz) și puterea totală (TP). Măsurarea TP, VLF, LF și HF a fost făcută în unități absolute exprimate în ms2. Cu toate acestea, LF și HF au fost măsurate, de asemenea, în unități normalizate (nu), care reprezintă valoarea relativă a fiecărei componente de putere în proporție cu puterea totală minus componenta VLF. Normalizarea reduce efectul modificărilor în puterea totală asupra valorilor componentelor LF și HF și reprezintă un comportament echilibrat al celor două diviziuni ale inervației autonome . Raportul dintre puterea LF și HF a fost, de asemenea, calculat ca o măsură a echilibrului simpatovagal. SDNN este o măsură a activității simpatice și parasimpatice combinate, iar RMSSD reprezintă activitatea parasimpatică. În domeniul frecvenței, puterea LF indică un amestec de acțiune a componentelor simpatice și parasimpatice asupra frecvenței cardiace, cu o predominanță a celor simpatice, în timp ce puterea HF reflectă modularea parasimpatică a frecvenței cardiace .

2.2.2.2. Testarea reflexelor autonome cardiovasculare

Testele reflexelor cardiovasculare au inclus testul de respirație profundă și testul de la poziția culcat în picioare. Răspunsul ritmului cardiac la respirația profundă (ritmul cardiac delta și raportul expirație: inspirație) și la statul în picioare (raportul 30:15) reflectă modularea parasimpatică, în timp ce răspunsul tensiunii arteriale sistolice la statul în picioare a fost utilizat ca o măsură a funcției simpatice. În timpul testelor, ECG în derivația II, în plus față de traseele respiratorii stetografice au fost obținute pe student Physiograph, pentru monitorizarea ritmului cardiac și, respectiv, a respirației, iar monitorizarea automată a tensiunii arteriale (TA) a fost realizată cu ajutorul dispozitivului Omron. Procedura pe scurt a testelor reflexe este următoarea .

Testul de respirație profundă (DBT): pacientul s-a așezat în liniște și a fost instruit să respire lin, lent și profund la 6 respirații/min. (5 secunde de inspirație și 5 secunde de expirație), ritm care produce o variație maximă a ritmului cardiac. Ritmul cardiac a fost măsurat din ECG. Frecvența cardiacă delta a fost diferența dintre frecvența cardiacă maximă și cea minimă în timpul inspirației și expirației, calculată ca medie pentru 6 cicluri. Raportul E: I a fost raportul dintre cel mai lung interval R-R în timpul expirației și cel mai scurt interval R-R în timpul inspirației, calculat ca medie pe 6 cicluri.

Testul stând în picioare (LST): au fost înregistrate răspunsurile frecvenței cardiace și ale TA la statul în picioare. Subiectul a fost instruit să se ridice în picioare în decurs de 3 s, iar TA și frecvența cardiacă au fost înregistrate la momentul inițial și la 0,5, 1, 2 și 4 minute după ridicarea în picioare. Raportul 30:15 a fost calculat ca fiind raportul dintre cel mai lung interval R-R la sau în jurul celei de-a 30-a bătăi și cel mai scurt interval R-R la sau în jurul celei de-a 15-a bătăi. S-a înregistrat diferența dintre tensiunea arterială sistolică (TAS) în repaus și cea mai mică TAS după ce s-a stat în picioare.

2.3. Analiză statistică

Analiza statistică a fost efectuată cu programul SPSS pentru Windows, versiunea 17.0. Variabilele continue sunt prezentate ca medie ± SD, iar variabilele categorice sunt prezentate ca numere absolute și procente. Datele au fost verificate pentru normalitate înainte de analiza statistică folosind testul Shapiro-Wilk. Variabilele continue normal distribuite au fost comparate cu ajutorul ANOVA. În cazul în care valoarea F a fost semnificativă și varianța a fost omogenă, s-a utilizat testul de comparație multiplă Tukey pentru a evalua diferențele dintre grupurile individuale; în caz contrar, s-a utilizat testul T2 al lui Tamhane. Testul Kruskal Wallis a fost utilizat pentru acele variabile care nu au fost distribuite în mod normal, iar comparațiile ulterioare au fost efectuate cu ajutorul testului Mann-Whitney U. Variabilele categoriale au fost analizate cu ajutorul testului chi pătrat. Pentru toate testele statistice, o valoare p mai mică de 0,05 a fost luată în considerare pentru a indica o diferență semnificativă.

3. Rezultate

Tabelul 1 prezintă caracteristicile de bază ale subiecților studiului. Cele trei grupuri au fost bine asortate în ceea ce privește vârsta. În plus, grupul preeclamptic nu a fost semnificativ diferit de femeile gravide normotensive în ceea ce privește perioada de gestație și indicele de masă corporală. Cu toate acestea, femeile cu preeclampsie au avut un IMC semnificativ mai mare în comparație cu femeile non-gravide. Așa cum era de așteptat, valorile tensiunii arteriale sistolice și diastolice, precum și frecvența cardiacă au fost semnificativ mai mari în grupul cu preeclampsie în comparație cu femeile gravide și non-gravide normotensive.

Analysis of time domain parameters of HRV revealed a significantly less SDNN as well as RMSSD in preeclamptic group in comparison to normotensive pregnant and nonpregnant females. Furthermore, value of SDNN in normotensive pregnant females was significantly lower compared to nonpregnant group (Figure 1).

(a)

(b)

(a)
(b)

Figure 1

Comparison of (a) SDNN and (b) RMSSD values in 3 groups of subjects; PE, preeclampsia; NP, normotensive pregnant; NN, normal nonpregnant; SDNN, standard deviation of normal R-R intervals; RMSSD, square root of mean squared differences of successive R-R intervals. Values are mean ± SD (n=40). p < 0.05 versus normal nonpregnant females; p < 0.05 versus normotensive pregnant females.

Representative recordings of spectrum power of heart rate are depicted in Figure 2. Analiza spectrală a arătat valori semnificativ mai mici ale puterii totale (TP), HF (ms2), LF (ms2) HF (nu), și valori mai mari ale LF nu și raportul LF / HF în grupul de preeclampsie în comparație cu grupul de gravide normotensive, precum și cu grupul non-gravidă. În plus, femeile gravide normotensive au prezentat semnificativ mai puțin TP, LF (ms2) și LF (nu) în comparație cu femeile care nu sunt gravide (figurile 3 și 4).

(a)

(b)

(c)

(a)
(b)
(c)

Figure 2

Spectral power of heart rate for different groups. (a) Preeclamptic females; (b) normotensive pregnant females; (c) normal nonpregnant females.

(a)

(b)

(c)

(d)

(a)
(b)
(c)
(d)

Figure 3

Comparison of spectral components of heart rate variability in 3 groups of subjects; PE, preeclampsia; NP, normotensive pregnant; NN, normal nonpregnant. (a) Total spectral power; (b) LF, low frequency power; (c) HF, high frequency power; (d) LF to HF ratio. Values are mean ± SD (n=40). p < 0.05 versus normal nonpregnant females; p< 0.05 versus normotensive pregnant females.

(a)

(b)

(a)
(b)

Figure 4

Comparison of spectral components of heart rate variability in normalised units in 3 groups of subjects; PE, preeclampsia; NP, normotensive pregnant; NN, normal nonpregnant. (a) LF, low frequency power and (b) HF, high frequency power. Values are mean ± SD (n=40). p < 0.05 versus normal nonpregnant females; p < 0.05 versus normotensive pregnant females.

Table 2 depicts the results of cardiovascular reflex tests in different groups. Cardiovagal control as measured by 30: 15 ratio during LST, delta heart rate, and E: I ratio during DBT was significantly reduced in preeclamptic women as compared to normotensive pregnant and nonpregnant groups. However, blood pressure response to standing, which is a measure of adrenergic function, was comparable in all three groups.

4. Discussion

Although individual change in autonomic tone and cardiovascular reactivity has been reported in previous studies, to the best of our knowledge, this is the first study in preeclamptic women in which resting cardiac autonomic tone as well as cardiovascular reactivity to stress was evaluated by employing a combination of HRV and cardiovascular reflex tests. Studiul de față a demonstrat un deficit parasimpatic semnificativ, o hiperactivitate simpatică și un dezechilibru simpatico-vagal la femeile preeclamptice în comparație cu femeile gravide normotensive, precum și cu martorii non-gravide. Decreșterile parasimpatice sunt evidente din valorile semnificativ mai mici ale RMSSD, HF (ms2) și HF (nu) în grupul preeclamptic. Creșterea LF (nu) indică o influență simpatică mai mare, în timp ce raportul LF/HF mai mare indică un dezechilibru simpatico-vagal, la care contribuie dominanța simpatică și retragerea vagală la femeile cu preeclampsie. Rezultatele testelor de reflexe cardiovasculare au demonstrat o reducere a parasimpaticului cu un control simpatic comparabil al frecvenței cardiace la femeile preeclamptice în comparație cu celelalte două grupuri. Cele trei grupuri au fost bine asortate din punct de vedere al vârstei și nu a existat nicio diferență de IMC și de perioadă de gestație între cele două grupuri de gravide, minimizând astfel efectele acestor factori de confuzie.

Constatările noastre privind VRC sunt în concordanță cu unele dintre studiile anterioare pe acest domeniu . Studiul realizat de Yang et al. a demonstrat o valoare mai mică a HF și un raport LF/HF mai mare la femeile preeclamptice în comparație cu femeile gravide și non-gravide normale . Pe de altă parte, au existat studii care au avut constatări în contrast cu rezultatele noastre, cum ar fi cel al lui Eneroth și Storck, care au observat intervale NN semnificativ mai lungi, dar valori comparabile ale parametrilor din domeniul de frecvență ai VRC la pacientele cu preeclampsie . Mai mult, studiul realizat de Weber et al. a demonstrat o HRV crescută și valori mai mari ale SDNN și RMSSD la femeile cu preeclampsie cu debut tardiv, dar nu și la cele cu debut precoce, în comparație cu martorii sănătoși . Autorii au sugerat o mai bună adaptare mediată de sistemul nervos autonom în preeclampsia cu debut tardiv. Constatările discordante ale celor două studii de mai sus ar putea fi atribuite dimensiunii relativ mici a eșantionului utilizat în aceste studii. În plus, Eneroth și Storck au evaluat HRV prin monitorizarea Holter ECG de 24 de ore .

Femeile gravide normoponderale din studiul nostru au demonstrat valori semnificativ mai mici ale SDNN, TP, LF (nu) și LF (ms2) în comparație cu femeile care nu sunt gravide. Reducerea SDNN și TP semnifică o reducere a HRV-ului general, iar LF scăzută indică o modulare simpatică redusă a ritmului cardiac. Aceste constatări sunt în concordanță cu rezultatele lui Stein et al. și Ekholm et al. dar nu și cu Greenwood et al. care au raportat o ieșire simpatică centrală crescută în sarcina normală. Rezultatele divergente s-ar putea datora variației metodologiei, deoarece studiul lui Greenwood et al. a măsurat activitatea nervoasă simpatică musculară prin microneurografie, în timp ce noi am evaluat tonusul simpatic în repaus prin analiza HRV. În ceea ce privește testele de reflexe cardiovasculare, studiul nostru a descris o reducere semnificativă a parasimpaticului, dar nicio diferență în ceea ce privește modularea simpatică a frecvenței cardiace la femeile preeclamptice în comparație cu celelalte două grupuri. Prin urmare, pacientele preeclamptice din studiul nostru au prezentat un tonus vagal redus și un impuls simpatic crescut în repaus și un răspuns parasimpatic atenuat în continuare la stimuli stresanți.

Deoarece componenta neuronală este un factor determinant major al tonusului mușchilor netezi vasculari periferici, hiperactivitatea simpatică, așa cum s-a observat în studiul nostru, poate fi un factor important care contribuie la dezvoltarea hipertensiunii și a hipoperfuziei în preeclampsie. În plus față de hiperactivitatea simpatică, reducerea controlului cardiac parasimpatic contribuie, de asemenea, în mod semnificativ la fiziopatologia preeclampsiei, deoarece s-a raportat că femeile din grupa de vârstă reproductivă au o reglare parasimpatică predominantă, care joacă un rol crucial în resetarea de reglementare legată de sarcină, oferind protecție pentru o sarcină sănătoasă . În cazul unei inervații parasimpatice reduse, acest aport de protecție nu mai există și, în plus, un impuls simpatic sporit crește tonusul vasoconstrictor, inducând astfel o creștere susținută a tensiunii arteriale. Pe baza rezultatelor studiului de față nu ne putem pronunța în mod concludent cu privire la posibila cauză a dereglării autonome în preeclampsie, dar putem doar specula pe baza studiilor anterioare. Un motiv posibil ar putea fi faptul că, în preeclampsie, hipoxia intermitentă asociată cu respirația disritmică și desincronizarea cardiopulmonară rezultată duce la activarea simpatică, diminuând semnificativ echilibrul vagal . O altă ipoteză afirmă că, în preeclampsie, excitația continuă a centrului simpatic este un rezultat al uterului gravidei mărit .

Oricare ar fi motivul disfuncției autonome, preeclampsia poate fi asociată cu consecințe grave, crescând atât mortalitatea și morbiditatea maternă, cât și cea fetală . Femeile preeclamptice pot fi predispuse la boli cardiovasculare premature , iar copiii proveniți din sarcini preeclamptice pot avea un risc mai mare de accident vascular cerebral, boli coronariene și sindrom metabolic în viața ulterioară . Prin urmare, devine imperativ să se gestioneze eficient preeclampsia. Evaluarea neinvazivă a funcțiilor autonome în prima parte a sarcinii ar putea fi de ajutor în predicția, diagnosticarea în timp util și gestionarea eficientă a preeclampsiei, reducând astfel riscurile de efecte secundare și leziuni ale organelor terminale la acești pacienți.

Studiul de față are anumite limitări care trebuie menționate. În primul rând, nu am măsurat catecolaminele serice sau alte metode de evaluare a activității autonome. În al doilea rând, analiza HRV în studiul nostru se bazează pe înregistrarea ECG de 5 minute. Deși este o durată scurtă de înregistrare, dar este susținută de Task Force a Societății Europene de Cardiologie și de Societatea Nord-Americană de Pacing și Electrofiziologie . În plus, testele HRV și testele de reflexe cardiovasculare utilizate în studiul nostru sunt măsuri neinvazive, bine stabilite, validate și fără riscuri ale statusului autonom. În cele din urmă, nu am înregistrat frecvența respiratorie în timpul măsurătorilor HRV; cu toate acestea, înainte de înregistrare, subiecții au fost instruiți să respire normal și, în timpul înregistrării, respirația a fost monitorizată prin inspecție directă.

5. Concluzie

Rezultatele studiului nostru demonstrează o reducere a modulării autonome vagale și o creștere a modulării autonome simpatice în preeclampsie. În plus, am observat o reducere a HRV-ului global la gravidele normotensive din studiul nostru, indicând astfel că până și o sarcină normală, fără complicații, este asociată cu un impact semnificativ alterat asupra controlului cardiovascular autonom. Studiul nostru întărește opinia conform căreia măsurarea tonusului autonom în repaus prin VRC și a reactivității la stimuli stresanți, prin testarea reflexelor cardiovasculare, poate fi relevantă pentru depistarea precoce a preeclampsiei, precum și pentru urmărirea clinică a pacientelor despre care se știe că au preeclampsie. Testele de reflexe cardiovasculare și VRC sunt măsuri sigure și neinvazive ale funcțiilor autonome, iar aceste teste au o sensibilitate suficientă pentru a detecta chiar și disautonomia subclinică. Testele reflexe consumă timp și necesită o cooperare considerabilă din partea pacientului. Cu toate acestea, analiza HRV este un instrument de diagnostic fiabil și ușor de utilizat pentru disfuncția autonomă.

Disponibilitatea datelor

.