Reglementare autonomă la pacienții cu anorexie nervoasă, obezitate, oameni supraponderali, sportivi
1 Teză de diplomă Reglementare autonomă la pacienții cu anorexie nervoasă, obezitate, supraponderalitate, sportivi și persoane cu control normal al greutății, prezentată de Andreas Oberascher pentru obținerea diplomei universitare de doctor în medicină generală (Dr. med. Univ.) La Universitatea de Medicină din Graz desfășurată la Institutul de fiziopatologie și Institutul de Imunologie pentru Fiziologie Institutul de Cercetări Umane, Weiz sub îndrumarea prof. Univ. fil Maximilian Moser Assoz. Prof. Priv.-Doz. Mag.Dr.rer.nat Sandra Holasek Graz, pe 19 noiembrie 2016
2 Afidavit Declar, pe onoarea mea, că am scris prezenta lucrare independent și fără ajutor din exterior, că nu am folosit alte surse decât cele date și că am identificat pasajele luate textual sau cu privire la conținut ca atare. Graz, 16 noiembrie 2016 Andreas Oberascher eh. I
7 Cuprins Prefață. ii Mulțumiri. iii rezumat. iv abstract. v Cuprins. vi Glosar și abrevieri. vii Lista figurilor. viii Lista tabelelor. x 1 Introducere Sistemul nervos autonom Microbiomul și axa microbiomului-intestin-creier Cronobiologie Somn Stres Exercițiu și sport Nutriție Obezitate Anorexie nervoasă Material și metode Proiectarea și procedura studiului Electrocardiografia Variabilitatea ritmului cardiac Hardware și proces de măsurare Cronocardiograma Antropometrie Statistici Rezultate Discuție Bibliografie Anexă CV vi
8 Glosar și abrevieri EKG Electrocardiografie NSC Nucleul suprachiasmaticus FSH Hormonul foliculostimulant LH Hormonul luteinizant STH Hormonul somatotrofic IMC Indicele masei corpului TG Trigliceridă HDL lipoproteină cu densitate ridicată LDL lipoproteină cu densitate scăzută Mișcarea EEG EEG Electroencefalograma Reluarea ochiului LEG Sensibilitate energetică și comportament alimentar la pacienții cu anorexie nervoasă, obeză, sportivă și control normal al greutății LKH Landeskrankenhaus TNF Tumor Factor de necroză Ciclul BRAC Ciclul de bază și de activitate HRV Variabilitatea ritmului cardiac SDNN Variația totală a ritmului cardiac VQ Quotient vegetativ HF frecvență ridicată LF frecvență joasă VLF frecvență foarte mică RS Aritmie sinusală QPA Coeficient de respirație a pulsului SQ Calitatea somnului Hz Hertz ATP Adenozin trifosfat vii
10 Figura 34 Diagramele cu casete ale valorilor percentilei ale variabilității totale în timpul zilei și nopții într-o comparație de grup Cotații pentru zi și noapte într-o comparație de grup Figura 38 Diagramele în cutii ale coeficienților de respirație a pulsului pentru zi și noapte într-o comparație de grup Figura 41 Ritmul cardiac în funcție de tonul vagal în timpul zilei (roșu) și noaptea (albastru) într-o comparație de grup Figura 42 Ritmul cardiac în funcție de lnlf în timpul zilei (roșu) și noaptea (albastru) într-o comparație de grup Figura 43 Ritmul cardiac în funcție de coeficientul vegetativ VQ la Ziua (roșu) și la Na cht (albastru) în comparație de grup ix
11 Lista tabelelor Tabelul 1 Clasificarea obezității în funcție de criteriile OMS Tabelul 2 Intervalele de frecvență și atribuirea ritmurilor intrinseci Tabelul 3 Testarea persoanelor cu și fără extrasistole Tabelul 4 Valori mediane ale percentilelor ritmului cardiac într-o comparație zi-noapte Tabelul 5 Valori mediane ale percentilelor variabilității totale într-o comparație zi-noapte Tabelul 6 Percentila aritmiei sinusurilor respiratorii într-o comparație zi-noapte Tabelul 7 Valori mediane ale percentilei tonului simpatic într-o comparație zi-noapte Tabelul 8 Valori mediane pentru percentilele coeficientului vegetativ într-o comparație zi-noapte Tabelul 9 Valori mediane pentru coeficientul puls-respirator într-o comparație zi-noapte X
16 Reglarea vegetativă a ritmului cardiac Frecvența cardiacă face parte dintr-o rețea complexă în care sunt implicate circuite de circulație, respirație, echilibrare a temperaturii, metabolism și control psiho-mental. La adulți, este între 60 și 80 de bătăi pe minut. Ritmul cardiac intrinsec este de 120 de bătăi pe minut. Această frecvență naturală este reglată în jos în organismul uman cu un ton vegetativ. Reglarea vegetativă a ritmului cardiac este mediată atât de simpatic cât și de parasimpatic. Sistemul nervos simpatic acționează asupra inimii: crontropic pozitiv (crește ritmul cardiac) pozitiv inotrop (crește contractilitatea) pozitiv dromotropic (crește viteza de conducere) pozitiv bathmotropic (pragul stimulului este redus) pozitiv lusidotropic (crește viteza de relaxare) Parasimpaticul, pe de altă parte, acționează: crontropic negativ ( reduce frecvența cardiacă) dromotrop negativ (reduce viteza de conducere) Figura 3 prezintă ramurile nervului vag și conexiunea sa la inimă prin intermediul ganglionului cardiacum magnum (ganglionul Wrisberg). (5) Figura 3 Nervul vag și conexiunea acestuia cu ganglionul Wrisberg 15
17 Sistemul nervos intestinal Sistemul nervos enteric este o rețea de celule nervoase încorporate în mușchii intestinali. Se compune din plexul mienteric dintre inel și stratul muscular longitudinal și plexul submucosal în submucoasă. În plus, există celule stimulatoare cardiace, așa-numitele celule Cajal. Sistemul nervos enteric are următoarele sarcini: Controlul digestiei Reglarea transportului, absorbției și secreției Reglarea fluxului sanguin gastrointestinal Funcții imunologice Funcționează și fără influența măduvei spinării sau a creierului. Dacă o bucată de intestin este expusă, aceasta se contractă autonom cu o perioadă de aproximativ 60 de secunde (vezi 2.3). Sistemul nervos enteric poate fi influențat prin modularea sistemului nervos simpatic și parasimpatic. Referințele anatomice sunt prezentate în Figura 4. Figura 4 Nervul vag, plexul celiac și structurile adiacente (5) Nervul vag trece dorsal către esofag spre regiunea abdominală și comunică acolo cu cel mai mare ganglion vegetativ, ganglionul celiac. Figura 5 prezintă ganglionul celiac cu ramurile nepereche ale sistemului nervos vegetativ de la anterior la abdomenul superior. 16
18 Figura 5 Ganglionul celiac și ramurile nepereche ale părții vegetative (5) Figura 6 prezintă ganglionul celiac cu ramurile pereche ale sistemului nervos vegetativ de la anterior la abdomenul superior. Figura 6 Ganglionul celiac și ramurile asociate ale părții vegetative (5) Interacțiunile sistemului nervos vegetativ cu microbiomul tractului gastro-intestinal sunt descrise în capitolul următor. 17
20 Figura 7 Axa microbiom-intestin-creier (10) Mulți nutrienți servesc microbiomul ca pre- sau probiotice. Intervențiile terapeutice nutriționale par, prin urmare, sensibile și ar putea influența axa microbiomului intestin-creier și, astfel, bolile menționate mai sus (15) (16). De exemplu, noi opțiuni terapeutice pentru bolile psihiatrice (17) apar prin modificări ale dietei sau psihobiotice care au efecte antidepresive și anxiolitice (18). Frecvența și funcția anumitor tulpini bacteriene din intestin variază în funcție de ritmul zilnic. Flora intestinală a șoarecilor, de exemplu, îndeplinește funcții de detoxifiere în fazele luminoase ale zilei, în timp ce în faza întunecată a zilei este utilizată pentru utilizarea alimentelor și echilibrul energetic. (19) Domeniul de cercetare al cronobiologiei este dedicat investigării sistematice a unor astfel de procese biologice recurente și dependente de timp. 19
36 Figura 12 Dezvoltarea epidemiologică a obezității în SUA începând cu 1991 (34) Următoarele comorbidități ale obezității apar mai frecvent: metabolismul carbohidraților: tulburări de toleranță la glucoză, diabet zaharat tip 2, diabet gestațional Metabolism al grăsimilor: hiperlipidemie adesea combinată cu un risc crescut de boli cardiovasculare Comorbidități cardiovasculare: ateroscleroză, hipertensiune arterială, infarct miocardic, accident vascular cerebral, insuficiență cardiacă (asociată cu edem pulmonar) Complicații pulmonare: apnee în somn, diafragmă crescută (asociată cu dispnee) Afecțiuni gastro-intestinale: reflux, steatohepatită, colecistită Sistem musculo-scheletal, țesut moale degenerativ și tulburări ale țesutului conjunctiv: osteoartrita: osteoartrita. Boli ale tumorii de gută: carcinom de prostată, carcinom de sân 35
38 Leucopenia, anemia, trombocitopenia se pot dezvolta în sânge. Tulburări electrolitice. Creșterea substanțelor transaminazice, amilazice, lipazice și urinare. Scăderea proteinelor totale, albuminei și zincului. În plus, pot apărea tulburări ale hipotalamusului hipofiziei suprarenalei cortexului axei hipotalamusului hipofizei axei tiroidei și hipotalamice hipofizei axei gonadale. Alte posibile modificări patologice și fiziopatologice sunt convulsiile cerebrale, esofagita, modificările EKG, pseudoatrofia cerebrală și osteoporoza, care este favorizată de cașexie pe termen lung, durata lungă a amenoreei și inactivitatea fizică relativă. (36)
45 Extrasistolele supraventriculare apar deasupra mănunchiului lui. Complexul QRS este îngust, dar nu este deformat. Figura 15 prezintă o extrasistolă supraventriculară pe ECG. Figura 15 Extrasistole supraventriculare Spre deosebire de extrasistolele ventriculare, extrasistolele supraventriculare nu sunt urmate de pauze compensatorii. Extrasistolele supraventriculare izolate nu prezintă un risc, însă, dacă acestea apar pe o perioadă mai lungă de timp sau sunt însoțite de amețeli sau dificultăți de respirație, ar trebui inițiate diagnostice cardiologice suplimentare. Cu extrasistole ventriculare, excitația ectopică provine din ventriculii înșiși. Complexul QRS este lărgit și deformat. Tipul de localizare descrie direcția axei electrice a inimii în plan frontal și poate fi determinat de la conductele membrelor pe baza maximelor undelor R. Excursia pieptului în timpul respirației modifică vârful vectorului inimii, astfel încât ritmul respirației să poată fi măsurat și indirect din electrocardiogramă. Figura 16 arată schimbarea amplitudinii undei R prin respirație. 44
46 Figura 16 Modularea amplitudinii undelor R prin respirație în timpul somnului profund Raporturile de amplitudine ale undei R și ale undei T din electrocardiogramă pot fi utilizate pentru a estima vagotonia relativă și simpaticototonia. O creștere relativă a amplitudinii undei T în comparație cu unda R sugerează o influență predominant vagotonică. Figura 17 prezintă morfologia ECG cu influență simpatică în timpul zilei comparativ cu ECG cu influență vagotonică în timpul somnului profund. Figura 17 ECG în timpul zilei comparativ cu ECG în timpul somnului profund Analiza ritmului cardiac se schimbă însă însă, este cea mai precisă metodă din ECG pentru a examina influențele modulatoare ale sistemului vegetativ. Acestea se numesc variabilitatea ritmului cardiac sau conform Prof. Univ. Dr. Phil Maximilian Moser denumit recent flexibilitatea ritmului cardiac. 45
48 Figura 19 Frecvența cardiacă oscilează cu frecvența respirației.În stări de regenerare, de exemplu în timpul somnului profund sau în meditație, există o coordonare 4: 1 între inimă și frecvența respirației. (vezi 2.3) Inima și plămânii folosesc o relație de fază comună pentru a se coordona. Consumul de energie este minimizat și procesele de regenerare și auto-vindecare inițiate. Cu tehnici speciale de respirație, ritmul cardiac poate fi influențat în mod specific de respirație. Cu respirația cu 6 bătăi, rata de respirație este mutată în mod deliberat în intervalul de 0,1 Hz, frecvența de bază a reflexului baroreceptor. Pe această bandă există o rezonanță și, astfel, armonizarea ritmurilor respiratorii și circulatorii. 47
50 de secunde de ilustrare ritm în timpul unui exercițiu Qi Gong Ritmul fluxului sanguin Frecvența naturală a mușchilor netezi este de aproximativ 0,0167 Hz. Aceasta corespunde unei contracții pe minut. Peristaltismul tractului gastro-intestinal sau fluxul sanguin către membrana mucoasă și piele și astfel termoreglarea are loc cu această frecvență. În variabilitatea ritmului cardiac, acest lucru devine vizibil cu o activare crescută a fluxului sanguin. Figura 22 arată fluxul sanguin în timpul unei faze REM în somn. Figura 22 Ritm de 1 minut în timpul somnului REM 49
56 Ilustrația Figura 26 prezintă un exemplu al cronocardiogramei de 28 de ore a unei persoane testate în studiul ESAN. Cronocardiograma oră de ilustrare a unei persoane de test 55
59 Figura 30 Evoluția în timp a variabilității totale a ritmului cardiac și a aritmiei sinusurilor respiratorii Figura 31 prezintă ritmul cardiac în timp. Calculul se bazează pe intervalele RR din electrocardiogramă. Figura 31 Cursul de timp al ritmului cardiac Figura 32 prezintă cursul de timp al coeficientului de respirație a pulsului (QPA). Coeficientul de respirație a pulsului reprezintă raportul dintre ritmul cardiac și ritmul de respirație și descrie cât de des bate inima în timpul unui ciclu de respirație. Un număr întreg de 4: 1 în timpul somnului la oameni sănătoși este un semn de regenerare și recuperare (vezi 2.3). Figura 32 Coeficientul respirației pulsului în timp 58
64 Tabelul 5 prezintă valorile percentilei ale variabilității totale a ritmului cardiac în comparația dintre zi și noapte pentru cele 5 grupuri. SDNN_wach_perz [ms] Median SDNN_schlaf_perz [ms] Anorexie mediană Pat 43,80 57,50 Greutate normală 54,20 49,50 Supraponderal 54,90 53,60 Obezi 20,70 25,40 Sportivi 86,75 84,45 Total 49,30 53.80 Tabelul 5 Valori mediane ale percentilelor variabilității totale în comparația zi-noapte Tabelul 6 prezintă valorile percentile ale aritmiei sinusului respirator în comparația dintre zi și noapte în cele 5 grupuri. logrsa_wach_perz [lg ms] Mediană logrsa_schlaf_perz [lg ms] Anorexie mediană Pat 43,30 49,90 Greutate normală 57,50 60,70 Supraponderalitate 55,65 53,35 Obeză 25,50 23,10 Sportivi 85,05 84,10 Total 62, 40 54,70 Tabelul 6 Valori mediane ale percentilelor aritmiei sinusurilor respiratorii într-o comparație zi-noapte Tabelul 7 prezintă valorile percentilei pentru tonul simpatic într-o comparație între zi și noapte în cele 5 grupuri. lnlf_wach_perz [ln ms ^ 2] Median lnlf_schlaf_perz [ln ms ^ 2] Anorexie mediană Pat 17,70 50,80 greutate normală 71,30 60,80 supraponderală 47,10 52,65 obezi 36,10 24,30 sportivi 85,40 84, 00 Total 46,60 53,30 Tabelul 7 Valori mediane ale percentilelor de ton simpatic într-o comparație zi-noapte 63
65 Tabelul 8 prezintă valorile percentile ale coeficienților vegetativi într-o comparație între zi și noapte pentru cele 5 grupuri. VQ_wach_perz [1] Median VQ_schlaf_perz [1] Median anorexie Pat 27,70 48,60 greutate normală 51,80 37,20 supraponderal 51,90 45,80 obezi 73,00 53,80 sportive feminine 27,80 45,60 total 45,30 44.40 Tabelul 8 Valori mediane ale percentilelor din coeficientul vegetativ în comparația zi-noapte Tabelul 9 prezintă valorile absolute ale coeficientului de respirație a pulsului în comparația dintre zi și noapte în cele 5 grupuri. QPA_wach_abs [1] QPA_schlaf_abs [1] Median Median Anorexia Pat 5,73 4,15 Greutate normală 5,62 4,05 Supraponderal 5,95 3,71 Obezi 6,00 4,34 Sportivi 5,10 3,45 Total 5,65 3,99 Tabelul 9 Valori mediane ale coeficientului de respirație a pulsului într-o comparație zi-noapte Tabelul 10 prezintă valorile percentilei pentru durata somnului și calitatea somnului în comparație între zi și noapte pentru cele 5 grupuri. Durata somnului [h] Median SQ_perz [%] Mediană anorexie Pat 8,54 40,30 greutate normală 8,10 32,10 supraponderal 8,00 41,50 obezi 8,83 54,10 sportivi 8,08 37,60 total 8,25 40,30 Tabelul 10 Valori medii pentru durata somnului și calitatea somnului 64
66 Figura 33 prezintă valorile percentilei ale frecvenței cardiace a celor 5 grupuri într-o comparație între zi și noapte într-un grafic cutie.
67 Figura 34 prezintă valorile percentilei ale variabilității ritmului cardiac total al celor 5 grupuri într-o comparație între zi și noapte într-un grafic cutie.
68 Figura 35 prezintă valorile percentilei tonului vagal al celor 5 grupuri într-o comparație între zi și noapte într-un grafic cutie.
69 Figura 36 prezintă valorile percentilei tonului simpatic al celor 5 grupuri într-o comparație între zi și noapte într-un grafic cutie.
70 Figura 37 prezintă valorile percentilei din coeficientul vegetativ al celor 5 grupuri într-o comparație între zi și noapte într-un grafic de cutie Figura 37 Graficele în cutii ale valorilor percentilei din coeficientul vegetativ în timpul zilei și noaptea într-o comparație de grup 69
71 Figura 38 prezintă valorile absolute ale coeficienților puls-respiratori ai celor 5 grupuri într-o comparație între zi și noapte într-un grafic cutie.
72 Figura 39 prezintă valorile percentilei calității somnului celor 5 grupuri într-o comparație între zi și noapte într-un grafic cutie.
73 Figura 40 prezintă valorile absolute ale duratei de somn a celor 5 grupuri într-o comparație între zi și noapte într-un grafic de box.